JP6617136B2 - Ｌｅｄドライバ回路、ｌｅｄ回路、及び駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤベースの照明に関し、特に、白熱照明などの他の照明技術用にもともと設計された調光器スイッチと互換性のあるＬＥＤベースの照明に関する。

ＬＥＤベースの（後付け部品の）電灯が、住宅建物及びオフィスにおいて益々使用されている。ＬＥＤベースの電灯は、高い効率に加えて、新しい設計特性、異なる色温度、調光能力などのおかげで、消費者をひきつけている。

ＬＥＤ電灯が既に設置されている／既存の調光器に接続される場合、ＬＥＤ電灯はこれらの調光器と互換性がある必要がある、即ち、ＬＥＤ電灯は、位相エッジ／カットの間に調光器によって生成される高振動に対処し、かつ、（位相カット）メインの電圧のサイクル全体の間に最小保持電流を保証する必要がある。最後に、より低い動作電流の結果として、ＬＥＤ電灯は、導通角の関数として、その光出力を低減する必要がある。

現在、世界中に設置された位相カット調光器の約９０％は、前縁タイプ又は後縁タイプのものである。これらの調光器は、正弦波電圧の開始時（前縁）か又は正弦波電圧の終了時（後縁）のいずれかにおいて、メインの電圧の一部をカットし、それに従って、接続されたドライバ電子機器にエネルギーが供給される時間を短縮する。

適切な動作を保証するために、調光器内の電子スイッチ（典型底には、トライアック）の最小保持電流が、最も低い調光設定に対してであっても、供給されるメインの電圧のサイクル全体を通じて、接続された電子機器によって引き出される必要がある。しかしながら、時として、最近のＬＥＤ駆動電子機器は少量の電流のみを必要とする。例えば、メインのサイクルの開始時にはより大きな電流が引き出され、このサイクルの残りの時間の間はより小さな電流が引き出されて、例えば、一定ではない電流が電子回路によって引き出されることがある。低ワット数のＬＥＤパッケージは、勿論、低電流を必要とする。より高電力のＬＥＤパッケージの効率が更に向上すれば、高電力ＬＥＤパッケージでさえも低電流要件を有することができる。米国特許出願第２０１２０３１９６２１Ａ１号及び他の先行技術が、調光器を喜ばせるための、即ち、最小のラッチ電流に対する調光器の要件を満足するための、様々な解決策を開示している。それらの基本的な解決策は、負荷電流が調光器を動作させ続けるのには小さすぎる場合に、余分な電流が調光器から引き出されて、調光器の出力電流を調光器の最小ラッチ電流より高くすることである。

通常、調光された状態では、ＬＥＤ変換器（ドライバ回路及び安定器回路から構成される）はＬＥＤに過大な電力を送達し、位相カット調光器の導通角が小さくても、依然として相当に高い光出力をもたらす。これを補償するために、変換器によって送達される過剰な電力は、いわゆるブリーダ構造によって、典型的には熱に変換される必要がある。

本出願人は、ブリーダ方式を提案しており（但し、本出願の優先日にはまだ公開されていない）、この方式はＬＥＤ基板上に配置された回路（いわゆる、レベル２ブリーダ）を備え、ここでは、調光中にＬＥＤが低ワット数で動作するので、十分な熱拡散能力が利用可能になる。

ブリーダ構造の目的は、より深い調光レベルを可能にすることである。提案されたシステムは、ＬＥＤ電流とブリード電流の合計が一定になるように、ブリーダ機能がアクティブのときに一定の電流を引き出す。

しかしながら、ブリーダ構造は、低駆動レベルにおいてちらつきの増加をもたらし得る。

従って、ちらつきの問題を抑制しつつ深い調光レベルを可能にするブリーダ構成が必要である。

本発明は、請求項によって規定される。

本発明に従って、ＬＥＤ装置を駆動するためのドライバ回路が提供され、このドライバ回路は以下を含む、即ち、
ＬＥＤ装置に調節された駆動電流を供給するための電源であって、前述の変換器が調光された入力電力を前述の駆動電流に変換するように適合されている、電源と、
ＬＥＤ装置と直列に配置され、ＬＥＤ装置を通るＬＥＤ装置電流を感知するように適合された電流感知素子と、
ＬＥＤ装置と並列に接続されたブリード経路を有するブリーダ回路であって、ＬＥＤ装置の出力電力を低減するように駆動電流からブリード部分を除去するように適合されたブリーダ回路と、
電流感知素子によって感知されたＬＥＤ装置電流が閾値未満の場合に、ＬＥＤ装置を更に減光するために、前述のブリーダ回路を有効にするための制御回路と、を含む。

ブリーダ回路は、深い調光が可能となるように、例えば電源の出力からの過剰な電力を排出することができる。従って、本発明は、非常に低いちらつきを伴うＬＥＤベースの電灯の真の深い調光を可能にする。通常、調光された状態では、ＬＥＤ変換器（ドライバ／安定器）はＬＥＤに過大な電力を送達し、位相カット調光器の例では、導通角が小さくても相当に高い光出力をもたらす。これを補償するために、変換器によって送達される過剰な電力は、ブリーダ構造によって、変換される必要がある。従来技術に対するドライバ回路の大きな違いは、ブリーダ回路が、ＬＥＤ装置を更に減光するためにＬＥＤ装置から電流を引き出すことであり、一方、従来技術では、ブリード電流は負荷からではなく調光器から引き出され、それによって、負荷電流は変更されない。

本発明の回路の利点は、ドライバが、更に低いちらつきを伴ってより深い調光レベルまでも達成できるようにすることである。例えば、これは、ＬＥＤ平滑コンデンサの放電曲線を平滑にすることができる。加えて、必要とされる部品がより少なくて済むので、この回路は、必要な基板スペースを低減させ、一定電流方式よりも優れた費用便益を提供する。この回路は、ほぼ完全な温度安定性を示すことができる。

一実施形態では、電源は、以下を含む、即ち、
調光機能が適用された整流されたメインの電力信号を含む入力信号を受信するスイッチモード電力変換器であって、入力信号を前述の駆動信号に変換するように適合されたスイッチモード電力変換器を含み、
スイッチモード電力変換器は、任意選択的にリンギングチョークコンバータを含む。

この実施形態は、少ない部品数のリンギングチョークコンバータ（「ＲＣＣ」：ringing choke converter）などの低コストのコンバータと本発明の実施形態との統合をもたらす。この実施形態は、低コストという利点を有する。

更なる一実施形態では、整流されたメインの電力は、前述の調光機能を適用された位相カット信号であることができ、駆動信号は、整流されたメインの電力と位相が同期されており、ブリーダ回路は、整流されたメインの電力のフェーズか又は駆動信号のフェーズのいずれかに依存して切り替わるように適合された切替装置を備え、それによってブリード経路内の電流を変調する。

切替は、部品を回路に接続するため、又は部品を切り離すために用いられることができ、それによって、ブリード電流部分の大きさに影響を与える。リンギングチョークコンバータでは、駆動信号は整流されたメインの電力と位相が同期されているので、ブリーダ回路は、駆動信号か又は入力位相カット本線電力のいずれかを検出することにより、能動の又は受動の給電のフェーズを得ることができる。

更なる一実施形態では、ブリーダ回路は、
第１のブランチであって、
前述のＬＥＤ装置と並列の電流ブリードブランチを含む第１のブランチを含み、
電流感知素子が、ＬＥＤ装置と電流ブリードブランチとに接続する出力を有するセンス抵抗装置を備え、センス抵抗が、駆動電流を感知するように適合され、かつ、駆動電流に従って電流ブリードブランチのブリード部分を調節するように適合されており、
ブリーダ回路が更に、
電流ブリードブランチによってブリードされる駆動信号のブリード部分を設定するための電流設定ブランチを含み、
電流ブリードブランチ及び電流設定ブランチがカレントミラーを形成し、駆動電流のブリード部分が、カレントミラー内の電流設定ブランチのエミッタ抵抗と電流ブリードブランチのエミッタ抵抗との比に依存する。

このブリーダ回路は、ブリード電流部分と電流設定部分（ＬＥＤへと通過する）との組み合わせを設定する。それは、ＬＥＤ電流が閾値未満に下がったときにのみ動作する、自己作動式ブリーダ回路を可能にし得る。また、カレントミラーを使用することにより、ブリーダ回路の正確な電流制御を得ることができる。

上記のブリーダ回路を仮定すると、このブリーダ回路は更に、
電流設定ブランチ又は電流ブリードブランチのいずれかに結合され、かつ、結合されたブランチのエミッタ抵抗を調節するように適合された、抵抗調整回路であって、それによって、駆動電流のフェーズ又は電源へ流れる整流されたメインの電力のフェーズに従って、高ブリード電流又は低ブリード電流を達成する、抵抗調整回路を備える。

一態様は、ブリーダを介して一定の電流を引き出すためではなく、ブリーダによって引き出される電流を変調するためである。最大ＬＥＤ電流の近傍では、より高いブリード電流が引き出され（このＬＥＤ最大値を引き下げる）、残りの時間の間は、より低いブリード電流が引き出される（最小値を過剰に引き下げないか、又は全く引き下げない）。このようにして、少なくとも、２段階の調節機能が、ＬＥＤとブリーダ回路との組み合わせによって引き出されることになる電流の２つの異なる設定値を伴って、実装されることができる。より具体的には、能動給電の間に高いブリードを必要とする場合には、抵抗調整回路はブリード回路に高振幅電流をブリードさせることができ、その他の場合には、低振幅電流をブリードさせることができる。ちらつきが更に低減されることができる。

抵抗調整回路を実装するためのより具体的な実施形態では、抵抗調整回路は切替装置を備えることができ、
切替装置は、電流設定ブランチに結合され、かつ、
並列抵抗器を電流設定ブランチの中に切り替えて、電流設定ブランチのエミッタ抵抗を低減させ、それによって、整流されたメインの電力がゼロに切断された際に低ブリード電流を達成し、
並列抵抗器を電流設定ブランチから外へ切り替えて、電流設定ブランチのエミッタ抵抗を増加させ、それによって、整流されたメインの電力が切断されていない場合に高ブリード電流を達成するように、使用されるか、
又は
切替装置は、電流ブリードブランチに結合され、かつ、
電流ブリードブランチのエミッタ抵抗の少なくとも一部を短絡し、それによって、整流されたメインの電力が切断されていない場合に高ブリード電流を達成し、
電流ブリードブランチのエミッタ抵抗を維持し、それによって、整流されたメインの電力がゼロに切断された場合に低ブリード電流を達成するように、使用される。

このようにして、少なくとも、２段階の調節機能が、ブリーダ回路によって引き出されることになる電流の２つの異なる設定値を伴って、再度実装されることができる。電流設定部分又は電流ブリード部分を制御することにより、ＬＥＤに供給される電流の大きさが制御される。

一実施形態では、回路は、駆動信号のフェーズを検出するために、センス抵抗装置に結合されたピーク検出器を備えることができ、前述のピーク検出器は、駆動電流が増加していることを検出するように、かつ、電流設定ブランチのエミッタ経路中の抵抗器を短絡するために切替装置を有効にするように適合され、それによって、駆動電流が増加している場合に高ブリード電流を達成し、
ブリーダ回路は、駆動電流が増加しているとの検出に対して一定の時間遅延後に、切替装置が抵抗器を短絡するのを停止するように動作するように適合された時間遅延回路を、更に備える。

これは、ブリード電流部分の少なくとも２つの所望の調節レベルを提供するために単に抵抗器の短絡をもたらすために実装され得る回路を、提供する。

この実施形態では、駆動電流の増加、即ち能動給電フェーズを検出するためにたった１つの装置が使用され、一方、単純な時間遅延回路が受動給電フェーズの到来を反映するために使用されるので、受動給電フェーズ用の特定の検出回路は必要なく、その結果としてコストが低減される。

一実施形態では、回路は更に、ＬＥＤ装置の両端に接続され、ＬＥＤ装置に平滑化された駆動電圧を供給する平滑コンデンサを備え、時間遅延回路は、切替装置のベースに結合されたコンデンサ（Ｃ６）を有する副回路を備える。

この実施形態は、ブリーダの定電流機能に起因するちらつきの問題を解決することを目的としている。この副回路が無い場合には、ブリード電流及びＬＥＤ電流は同じそれらの合計を維持しようとする。従って、ブリード電流はサドル形状（以下で更に説明される）を有し、ＬＥＤ電流はより急勾配になる。副回路は、切替装置が第２のフェーズの終わりに先立ってある一定の期間だけ抵抗器を短絡しないようにするためのものである。高レベルのブリードの進んだ終了に起因して、サドル形状の第２のピークが除去され、その結果としてＬＥＤ電流がより平坦になる。

一実施形態では、センス抵抗装置が直列の第１及び第２の抵抗器を備えることができ、短絡装置が、第１の閾値を上回る駆動電流に応じて、これらの抵抗器のうちの１つを短絡するように設けられることができる。

この装置は、調光された信号の導通角が（必要とされるブリード電流がより少なくなるように）より大きくなる場合に、ブリード電流部分をより小さくすることによって、効率を改善することができる。

一実施形態では、回路は、駆動信号を検出するための、かつ、駆動信号が第２の閾値を超えたときにブリーダ回路をオフにするための、検出器を備えることができる。

この回路は、ＬＥＤ駆動電圧が閾値未満である場合にのみブリード電流が活性化されるように、活性化機能を提供する。その結果として、ＬＥＤが調光されていないときには、ブリーダ回路は作動せず、従って、ＬＥＤの高ルーメン出力を確実にし、またエネルギーを節約する。

別の実施形態では、ドライバ回路は更に、
ＬＥＤ装置の両端を接続するための平滑コンデンサと、
駆動電流を受け取る入力であって、第２のフェーズでは前述の平滑コンデンサを充電し、第１のフェーズでは前述の平滑コンデンサを充電せずに平滑コンデンサの放電を可能にする入力と、
コンデンサに流れる電流を感知するための、かつ、第２のフェーズにおいて充電コンデンサ電流が流れているときにのみブリーダ回路を作動させるための、センサと、を備えることができる。

これにより、充電電流の間だけブリーダ回路が機能するように制御するためのより能動的な態様を提供する。従って、コンデンサを充電するエネルギーが低減され、最大ＬＥＤ電流が低減される一方で、コンデンサの放電は影響されず、従って、ＬＥＤ電流の最大レベルと最小レベルとの比が小さくなり、ちらつきが低減される。

更なる実施形態では、ブリーダ回路が、平滑コンデンサの充電電流を感知するために平滑コンデンサと直列に接続された電流感知素子を備え、制御回路が、平滑コンデンサの感知された充電電流と感知されたＬＥＤ装置電流との比較を通じてブリーダ回路を有効にするための比較回路を備える。

この実施形態は、１つの比較回路を用いてブリーダ回路を制御する、即ち、ＬＥＤ装置電流が高い場合には、ブリーダは作動されず、ＬＥＤ装置電流が低いけれどもコンデンサが充電されていない場合にも、ブリーダは作動されない。ＬＥＤ装置電流及びコンデンサ充電電流の検出の処理をするのにたった１つの比較回路が必要とされるだけなので、部品がより少ない構造になる。

更に別の実施形態では、ドライバ回路は更に、
ＬＥＤ装置の両端を接続するための平滑コンデンサを備え、
電源が、第２のフェーズでは前述の平滑コンデンサを充電し、第１のフェーズでは前述の平滑コンデンサを充電せずに平滑コンデンサが放電するのを可能にする、駆動電流を提供するように適合されており、
ドライバ回路が更に、ブリーダ回路と平滑コンデンサとの間に減結合ダイオードの形態で切替装置を備えて、ブリーダ回路が第１のフェーズにおいて平滑コンデンサからの放電電流をブリードするのを防止し、前述の減結合ダイオードはブリーダ回路から平滑コンデンサに順方向に向けられている。

この減結合ダイオードは、ブリーダ回路が、例えば充電電流など、電流を一方向にのみシンクすることができることを意味する。このようにして、ブリーダ回路は、整流された（かつ位相カットされた）入力の高電圧（カットされていない）フェーズの間はより活性化され、低電圧（カット）フェーズの間はより活性化されていない。ダイオードを使用することにより、単純な受動回路を提供する。

平滑化の結果として、入力信号の第２のフェーズはコンデンサの充電に対応し、第１のフェーズはコンデンサの放電に対応する。ブリーダ回路は、リップルを低減するために第２のフェーズの間のみ動作可能になっている。

好ましい実施形態では、ブリーダ回路は、ダイオードを介して電源の出力と結合されたブリード経路を備え、回路は更に、このブリード経路と並列のコンデンサを備え、ブリード経路は減結合ダイオードを介して平滑コンデンサから遮断され、ブリーダ回路は更に制御経路を備え、平滑コンデンサは前述の制御経路に結合されている。

この実施形態では、平滑コンデンサは減結合ダイオードを介してブリード経路から遮断されており、従って、平滑コンデンサはブリード経路を通じては放電しない。

或いは、ブリード経路は平滑コンデンサ及びＬＥＤ装置と並列に接続され、ブリーダ回路は更に制御経路を備え、電源の出力が前述の制御経路に結合され、制御経路は減結合ダイオードを介して平滑コンデンサから遮断される。

この実施形態では、制御経路は、制御経路が電源によって給電されるときにのみブリード経路を導通状態にし、電源が駆動電流を供給していないときには、減結合ダイオードが制御経路を平滑コンデンサから遮断するので、制御経路はブリード経路を非導通状態にする。

更なる実施形態では、制御経路は導通するようにバイアスされ、制御回路は、ブリーダ回路の制御経路に結合された制御スイッチであって、感知されたＬＥＤ装置電流が閾値未満であるときにはブリーダ回路を無効にするために制御経路を分路するようにオンになり、感知されたＬＥＤ装置電流が上限値よりも大きいときにはブリーダ回路を有効にするためにオフになるように適合された制御スイッチを備える。

この実施形態は、別個の構成要素を使用することによって制御回路を実装するために、特定の回路トポロジーを提供する。

また、本発明の一態様は照明回路も提供し、この照明回路は、
本発明の上記の態様及び実施形態のドライバ回路と、
前述のドライバ回路によって駆動されるＬＥＤ装置と、を備える。

また、本発明の一態様は、ＬＥＤ装置を駆動する方法も提供し、この方法は、
複数のフェーズを含む駆動信号を受信するステップであって、複数のフェーズの各々が受動給電の第１のフェーズか又は能動給電の第２のフェーズのいずれかを有するステップと、
駆動信号からブリード部分を選択的に除去し、残りの駆動信号をＬＥＤ装置に供給するステップと、を含み、
ブリード部分の大きさは、駆動信号のフェーズに依存し、平均的に第１のフェーズの間よりも第２のフェーズの間により高くなる。

ブリード部分の大きさは、入力信号のタイミングに応じて切り替えて、それによってブリード部分を変調することによって、設定されることができる。

本発明のこれらの及び他の態様が、以下に記載される実施形態から明らかになり、以下に記載される実施形態を参照して説明されるであろう。
本発明の態様に従った例が、添付の図面を参照して詳細に説明される。

リンギングチョークコンバータ（「ＲＣＣ」）に基づく既知のＬＥＤドライバ回路を示す。 ＬＥＤ電流、効率、力率、およびちらつき反応の観点からＲＣＣ変換器の典型的な性能を示す。 本出願人により提案されるブリーダ回路を示す（但し、この出願の出願時にはまだ公開されていない）。 再度、ＬＥＤ電流、効率、力率、及びちらつき反応の観点から、図３の変換器の機能を図表を用いて示す。 図３の変換器の機能の更なる分析を提供する。 図５の波形への修正として、本発明に従って採用された基本的方式の例を概略的に示す。 変換器回路の第１の例を示す。 ４５°の導通角に対する、図７の回路の性能を示す。 変換器回路の第２の例を示す。 ４５°の導通角に対する、図９の回路の性能を示す。 図９において概念的にのみ示された回路の実装を示す。 図１１の回路の動作のシミュレーションを示す。 図１１の回路について、ＬＥＤ電流、効率、力率、およびちらつき反応の観点から回路の性能を示す。 ２つの異なる位相角に対する、図１１の変換器の機能の更なる分析を提供する。 変換器回路の第３の例を示す。 ２つの異なる位相角に対する、図１５の変換器の機能の分析を提供する。 図１５の回路について、ＬＥＤ電流、効率、力率、およびちらつき反応の観点から性能を示す。 変換器回路の第４の例を示す。 ２つの異なる位相角に対する、図１８の変換器の機能の分析を提供する。 図１８の回路について、ＬＥＤ電流、効率、力率、およびちらつき反応の観点から性能を示す。 変換器回路の第５の例を示す。 変換器回路の第６の例及びブリード電流プロファイルの概略図を示す。 変換器回路の第６の例の変形例を示す。 変換器回路の第６の例の別の変形例を示す。 変換器回路の第７の例を示す。

本発明は、ＬＥＤ装置を駆動するためのドライバ回路を提供し、該ドライバ回路は、ＬＥＤ装置に調節された駆動電流を供給するための電源であって、前述の変換器が調光された入力電力を前述の駆動電流に変換するように適合された電源と、ＬＥＤ装置と直列の電流感知素子であって、ＬＥＤ装置を流れるＬＥＤ装置電流を感知するように適合された電流感知素子と、ＬＥＤ装置と並列に接続されたブリード経路を有するブリーダ回路であって、ＬＥＤ装置の出力電力を低減するために駆動電流からブリード部分を除去するように適合されたブリーダ回路と、ＬＥＤ装置を更に減光するために電流感知素子によって感知されたＬＥＤ装置電流が閾値を下回る場合に前述のブリーダ回路を有効にするための制御回路と、を備える。

本発明は、ＬＥＤ光源を駆動している、図１に示されるような既知のＬＥＤドライバ回路（「リンギングチョークコンバータ」又は「ＲＣＣ」として知られている）の拡張として説明される。

同一の構成要素を示すために、異なる回路において同一の参照番号が使用されることに留意されたい。

この回路は、例えば前縁調光器１２を有する２３０の本線電圧システム１０として実現される、本線電源から構成される。通常のダイオードブリッジ整流器１４の後には、ＲＣラッチ１６が続いて、高周波振動／リンギングを抑制する。ＥＭＩフィルタ段１８が、ＲＣＣ変換器２０に直流動作電源を供給する。

自己共振ＲＣＣ変換器は、典型的に、ＬＥＤ源２２に供給されることになる電流を制御するフィードバック信号を生成するために、２つの結合されたコイルＬ１、Ｌ２を使用して、昇降圧モードで動作する。インダクタＬ１はエネルギー貯蔵器として作用し、主スイッチングトランジスタ２１がオフであるときに電流をＬＥＤ源２２に供給する。結合されたインダクタＬ２は、トランジスタのベースのバイアスに影響を及ぼして所望の自己共振をもたらす。より詳細な原理では、トランジスタ２１がオフであるとき、抵抗器２０ａ、２０ｂを介して電力が流れてコンデンサ２０ｃを充電する。コンデンサ２０ｃがある一定のレベルに充電されると、トランジスタがオンになり、インダクタＬ１、トランジスタ２１、及びセンス抵抗２０ｄを介して電流が流れる。インダクタＬ１との結合に起因するインダクタＬ２の誘導電圧がコンデンサ２０ｃを放電させ、その結果としてトランジスタ２１が再びオフにされる。

図２は、例えば約１０ＷのＬＥＤ光源に対する、ＲＣＣ変換器の典型的な性能を示す（ｙ軸の数字は、実際のＬＥＤ出力電力の１／１０を示す）。ｘ軸上には、抵抗値の形態での導通角が与えられている。この抵抗値と実際の導通角との関係が、以下の表に示される。

従って、ｘ軸は１８０度から４５度までの導通角を表わしている。

プロット３０はＬＥＤ電力、プロット３２は効率、プロット３４は力率、プロット３６はちらつきの程度である。ちらつきは、ＬＥＤ又はＬＥＤストリングを流れる実際の電流を考慮することにより計算される。

以下の説明では、曲線３０によって示されるＬＥＤ源の実際の出力電力に対してのちらつき曲線３６が、重要な関係である。深い調光機能の目的は、ＬＥＤ出力電力を、最小の導通角で、可能な限り低いちらつきを伴って、出来る限り低減することである。図２に見られるように、ちらつきは導通角の減少と共に滑らかに増加するのに対して、ＬＥＤ出力電力は低下する。約４５°の最低の導通角で、１．５Ｗ（１５％）の最小ＬＥＤ出力電力が、１２％のちらつきを伴って達成される。

１．５Ｗの電力で動作するＬＥＤは、依然として高い光強度を与えている。ブリーダ回路によって、ＬＥＤのこの出力電力は、ちらつきの増加を伴うことなく更に低減されることができる。

図３は、本出願人により提案されるブリーダ回路を示す（但し、この出願の出願時にはまだ公開されていない）。抵抗性の及び／又は半導体ベースの負荷を使用して変換器によって供給される過剰なエネルギーを消費する、異なる可能性がある。 図３に示される解決策は、ＬＥＤ電流が一定の値を下回ると自己作動される、並列の定電流ドレインに基づいている。ブリーダ回路は４０として示されている。ブリーダ回路は、ＬＥＤ電流が通過するセンス抵抗４２を備える。

電流をセンス抵抗４２に供給する２つのブランチがある。一方は、トランジスタ４６を含む電流設定ブランチであり、他方は、トランジスタ４４によって制御される電流ブリードブランチである。この２つのブランチの構造は、２つのブランチを流れる電流が一定の関係を維持するカレントミラーと似ていることが、理解され得る。

回路は帰還を含んで、一旦ブリーダ回路が活性化されると、センス抵抗４２を流れる一定電流を維持する。

ＬＥＤを流れる（従って、センス抵抗４２を流れる）電流がある一定の値未満に下がるとすぐに、トランジスタ４８のエミッタ電位が下がり、トランジスタ４８がオンになり始め、ブリーダ機能が作動される。実際の作動点は、対応するセンス抵抗４２の抵抗値を選択することによって、（制限された範囲内で）予め規定されることができる。更に、ＬＥＤ電流が低くなるほど、トランジスタ４８のエミッタ電位がより低くなるので、トランジスタ４４を流れる並列のブリード電流が高くなる。トランジスタ４４及び抵抗４２は、ＲＣＣ変換器によって供給される過剰なエネルギーを吸収するための散逸素子として機能する。例示的なブリーダは、トランジスタ４６によって制御されて、定電流ドレインとして作用する、即ち、ＬＥＤ電流とブリード電流の合計が一定になる。特に、トランジスタ４６及び４８はカレントミラーとして機能し、温度変動を補償する。ブリード電流は、カレントミラー対４６、４８のエミッタ抵抗に加えてブリード抵抗４９の値に関係している。

ブリード電流を調節するために、ブリード抵抗値４９が調節され得る。ブリード電流（及び機能全体）を調節するための更に重要なパラメータは、２つのエミッタ抵抗の関係、ｇ＝Ｒ_ｅ４８／Ｒ_ｅ４６、である。ゲイン「ｇ」が高くなるほど、ブリード電流も高くなる。図３では、Ｒ_ｅ４８はエミッタに接続された別個の抵抗として示されており、Ｒ_ｅ４６もまた、エミッタに接続された別個の抵抗として示されている。

図４は、図３の変換器の性能を示す。プロットは図２と同じであり、プロット３０はＬＥＤ電力、プロット３２は効率、プロット３４は力率、プロット３６はちらつきの程度である。

この結果を図２（ブリーダ無しのＲＣＣ）で示されたデータと比較することにより、明確な改善が観察され得る。ローエンドレベル（ＬＥＬ：low end level）は、（１５％の代わりに）１１％まで低減され得る。ちらつきは、（１２％の代わりに）約１３．５％に僅かに増加する。

しかしながら、非常に低い放射レベル、例えば僅か５％つまり約０．５Ｗに対して、ちらつきが２０％超に増加するという問題が依然としてある。これは、消費者からの好ましくない反応のおかげで、高すぎるのである。

本発明に従った様々な例は、ＬＥＤベースの電灯の「ローエンドレベル」（ＬＥＬ）の光出力が、（上記で示したような）最先端の技術に従うよりもはるかに低減されることを可能にする。同時に、ちらつきが典型的に悪化する既知のブリーダとは対照的に、ちらつきが更に低減され得る。

定電流方式の問題は、信号をより詳細に解析することにより、明確にすることができる。

図５は、１８０°（最大導通角）の位相カットに対するＬＥＤ電流をプロット５０として、４５°の位相カットに対するＬＥＤ電流をプロット５１として示している。１８０°の位相カットに対するブリード電流がプロット５２として示され、４５°の位相カットに対するブリード電流がプロット５３として示されている。１８０°の位相カットに対する感知電圧がプロット５４として示され、４５°の位相カットに対する感知電圧が５５として示されている。

位相カット信号は５６として示されている。

導通角が４５°未満の場合、ブリード電流５３がＬＥＤ電流５１とは異なる振る舞いをすることが明らかに観察され得る。ＬＥＤ電流が増加すると、ブリード電流が減少する（逆も同様である）。定電流方式のおかげで、ブリーダは、ＬＥＤ電流とブリード電流の合計から生ずる定電流を保証するように設計されている。しかしながら、ちらつきを低減するという観点からは、この振る舞いはあまり好都合ではない。

以下の幾つかの実施形態は、ＬＥＤ光源のちらつきを低減するブリード電流波形を実現する。これは、変調されたブリード電流を実装することにより、実現され得る。ＬＥＤ電流を平滑化するために、ブリード電流は、ＬＥＤ電流の最大値の近傍で高くなる必要があり、残りの時間は（より）低くなる必要がある。これは、最大ＬＥＤ電流の低減につながる（並列に電流がブリーダを通して引き出されるため）。加えて、残りの時間の間にブリーダによってより低い電流が引き出されるので、ＬＥＤ源回路の平滑コンデンサから平滑化された放電電流が発生し、最小ＬＥＤ電流を引き上げる。結果として、最大ＬＥＤ電流と最小ＬＥＤ電流との差がより小さくなり、従ってちらつきがより少なくなる。

図６は、図５の波形の上に所望のブリード電流波形６０が重ね合わされる基本方式の第１の例を示す。

ブリード電流は高レベル及び低レベルを有し、これら２つのレベルに基づいて方形波プロファイルを採用している。

高レベルブリード電流の振幅、及び低レベルブリード電流、加えて２つのサブサイクルの各々の持続期間に依存して、ＬＥＤを流れる電流は広範囲に渡って影響されることがあり、その結果、ちらつきが大幅に低減され得る。

低レベルブリード振幅がゼロである場合、直流オフセット無しの通常の矩形パルス形状の電圧波形が使用され得る。これにより、必要とされる回路を実現するために必要な構成要素がより少なくなるので、更なる性能改善及びコスト低減が可能になる。

図７には、２段階の変調されたブリーダ機能を実現する第１の方式が示されている。

この回路は、図３の回路に、回路ブロック７０、７２、７４を使用して、２段階の変調機能を追加することにより、修正したものである。

効率を改善するために、かつ非調光状態（１８０°の導通角）でブリーダをオフに切り替えるために、２つの切替機能が定電流ブリーダ方式に追加されている。

ブロック７０及び７２によって実装される１つの切替機能は、ＬＥＤ及びブリーダを流れる電流を感知するセンス抵抗４２における損失を、この抵抗を２つの別個の抵抗４２ａ及び４２ｂに分割することにより、低減する。従って、センス抵抗装置が直列の第１及び第２の抵抗を備え、短絡装置が、第１の閾値を上回る駆動信号に応じて、これらの抵抗のうちの１つを短絡するように設けられる。抵抗４２ａは、たとえば非常に大きな導通角で電流が十分に高い場合、トランジスタ７１によって短絡されることができる。

別のトランジスタスイッチ７４が、ブリーダ機能全体を停止させるために使用され、従って、大きな導通角での効率も改善する。このトランジスタ７４は、ブリーダ回路４０の制御トランジスタ４６のエミッタ抵抗を短絡し、従って、主ブリードトランジスタ４４のベースを引き下げる。

上述された切替機能は、図示されたＮＰＮバイポーラトランジスタの代わりに、例えばＰＮＰトランジスタ又はＭＯＳＦＥＴトランジスタなどの他のスイッチングデバイスを使用することにより、容易に実現され得る。

２段階変調されたブリーダ機能は、回路ブロック７２内のスイッチ７６によっても実現される。ｇ＝Ｒ＿ｅ４８／Ｒ＿ｅ４６として定義されるゲインは、ブリーダ回路を流れる電流及び機能全体を規定する。図７では、抵抗４９がＲ＿ｅ４８であり、抵抗４７がＲ＿ｅ４６である。ゲイン「ｇ」が高くなるほど、ブリード電流も高くなる。エミッタ抵抗は、スイッチングトランジスタ７６によって変調されることができ、それに応じてゲインを変更又は変調することができる。少なくとも２段階（高レベル及び低レベル）が必要とされるが、より多くの段階／レベルが実装されることでもよい。

ゲイン自体は、トランジスタ４６のエミッタセンス抵抗４７に並列抵抗７８を追加することにより、かつ、制御スイッチ、即ちトランジスタ７６によってこの追加の抵抗を活性化させることによって、変調される。このスイッチが閉じている場合、エミッタセンス抵抗は４７及び７８の並列回路によって規定され、これに応じてゲインが低下し、より低いブリード電流（低レベルブリード）につながる。このスイッチが開いている場合、追加のセンス抵抗７８が切り離され、従ってゲインが増加する（抵抗４９に対するセンス抵抗４７によってのみ規定される）。この状態では、ブリード電流がその公称値（高レベルブリード）に達する。

スイッチングトランジスタ７６の制御が、単に時間の関数として理想的な態様で実装されて示されている。この目的のために、低レベルブリード電流を活性化しているときにトランジスタ７６のベースに低い直流電圧を供給するために、更なる（理想的な）スイッチ８０が示されている。低レベルブリードを停止している（即ち、高レベルブリードが必要とされている）ときは、スイッチ８０は開いており、トランジスタ７６のベースがプルダウン並列抵抗７８を介して引き下げられる。

時間の関数としてスイッチを制御するために、位相カット調光器が（本線電圧の）立ち上がりエッジを生成する場合、能動給電が開始し、スイッチ８０が停止される（高レベルブリードが作動される）。本線電圧がゼロに達した後約１ミリ秒後に、受動給電が開始し、スイッチ８０が活性化される（低レベルブリードが作動される）。回路は、他のタイミング及び／又はトリガ方式によっても実現され得る。

図７の回路では、ブリーダ回路が、ＬＥＤ装置２２と並列の電流ブリードブランチ４８、４４、及び、ＬＥＤ装置と電流ブリードブランチとに接続する出力を有するセンス抵抗装置４２ａ、４２ｂを備える、第１のブランチを備える。電流設定ブランチ４６は、電流ブリードブランチによってブリードされる駆動信号のブリード部分を設定するためのものである。電流ブリードブランチ及び電流設定ブランチ内のトランジスタは、上記で説明されたように、カレントミラーを形成する。

ブリーダ回路が、整流された本線電力のフェーズに応じて切り替わり、それによってブリード経路の電流を変調するように適合された切替装置を追加的に備えることがわかる。

駆動信号のブリード部分は、電流設定ブランチのエミッタ抵抗４７とカレントミラー回路の電流ブリードブランチ４９のエミッタ抵抗との比に依存する。

回路７２は、この例では電流設定ブランチに結合され、かつ電流設定ブランチのエミッタ抵抗を調節する、抵抗調整回路として機能する。

図７の例では、回路７２は電流設定ブランチに結合された切替装置を備え、これは次のように使用される、即ち、
（ｉ）追加の並列抵抗器を電流設定ブランチの中に切り替え入れて、電流設定ブランチのエミッタ抵抗を低減させ、それによって、駆動信号の第１のフェーズが発生した際に、若しくは整流されたメインの電力がゼロに切断された際に低ブリードを達成するか、又は、
（ｉｉ）追加の並列抵抗器を電流設定ブランチの中から外へ切り替えて、電流設定ブランチのエミッタ抵抗を増加させ、それによって、駆動信号の第２のフェーズが発生した際に、若しくは整流されたメインの電力が切断されていない際に高ブリードを達成するように、使用される。

図８は、４５°の導通角に対する、図７の回路の性能を示す。ブリード電流は８２として示され、ＬＥＤ電流は８４として示される。整流された位相カット本線電圧が８６として示され、ブリード機能によって制御される切替信号が８８として示されている。ブリード電流の２段階変調された切替動作が、約３５ｍＡの高レベルブリードと約１５ｍＡの低レベルブリードとの間で観察されることができる。ブリード電流の最大値の近傍では、標準ブリーダの定電流機能が働いており、図示されている小さな降下を発生させる原因になっている。

変調されたブリーダ機能を実現するための別の方式は、第２のエミッタセンス抵抗４９を変更することである。この抵抗はブリーダゲイン関数の分母を形成するので、短絡スイッチの機能は、第２のエミッタ抵抗４７の使用と比較すると、反対である必要がある。しかしながら、基本的な方式は図９で示されるものと同じである。

ゲインを低減するために、追加の抵抗９０がエミッタセンス抵抗４９と直列に接続されている。この抵抗９０が十分に高い場合、ゲインは非常に小さな数値に（殆どゼロに）低減される。追加の抵抗９０がスイッチ９２によって短絡されることができる場合、同じゲイン変調（高レベルブリード、低レベルブリード）が実現されることができる。

追加された直列抵抗９０を短絡するために、スイッチ９２が制御される。スイッチが閉じている（追加の抵抗が短絡されている）場合、公称ブリード電流が引き出され（高レベルブリード）、スイッチが開いている場合、トランジスタ４８のエミッタ抵抗がより高くなり、従ってブリード電流を低減させる（低レベルブリード）。

図９と同じ参照符号を再度使用して、導通角４５°に対して、対応する性能が図１０に示されている。ブリード電流８２は６０ｍＡとゼロとの間で切り替わることができ、ＬＥＤの電流形状に大きな影響を及ぼしている。

この例では、回路７２の切替装置は、電流ブリードブランチに結合され、次のように使用される、即ち、
（ｉ）電流ブリードブランチのエミッタ抵抗４９の少なくとも一部を短絡し、それによって、駆動信号の第２のフェーズが発生するか又は整流されたメインの電力が切断されていない場合に、高ブリードを達成するように、又は、
（ｉｉ）電流ブリードブランチのエミッタ抵抗４９を維持し、それによって、駆動信号の第１のフェーズが発生するか又は整流されたメインの電力がゼロに切断された場合に、低ブリードを達成するように、使用される。

図１１は、図９の回路について、回路ブロック７２のスイッチを実現したものを示す。特に、本図は、駆動信号のフェーズに従って導通したり導通しなかったりするスイッチ９２の実現したものを提案している。スイッチ９２は、駆動信号のフェーズを感知するための他の構成要素と共に通常のバイポーラトランジスタ１１０によって実現されるが、任意の他の切替部品が同様に使用されてもよい。詳細には、このスイッチ１１０を制御するために、ＲＣピーク検出器１１６、１１８が使用され、トランジスタ１１２及びそのエミッタに関連した抵抗１１３が続き、従ってトランジスタ１１０のベース抵抗を形成する。これらの素子は、ブリード状態（高／低レベルブリード）を担っているスイッチングトランジスタの状態を規定する。これらのユニットは、纏めて回路ブロック１１４を形成する。

ＬＥＤ電流が正のステップをなす度に、より高いピーク電圧がピーク検出器の抵抗１１６の両端に生成される。この電圧が十分に高い場合、制御トランジスタ１１２が非導通状態になり、スイッチングトランジスタ１１０を活性化し、追加の高オーミックエミッタ抵抗９０を短絡し、これに応じて高レベルブリード状態を活性化する。一定の時間の間、ピーク検出器の抵抗１１６及びコンデンサ１１８によって規定される時定数に依存して、コンデンサの両端の電圧が増加し、抵抗の両端の電圧が低下し、制御トランジスタ１１２に導通を開始することを強いる。これにより、トランジスタ１１０が開き、従って抵抗９０を活性化し、これに応じて低レベルブリードモードに入る。

従って、この装置は駆動信号のフェーズを検出するためにセンス抵抗装置に結合されたピーク検出器を使用し、抵抗が電流設定ブランチのエミッタ経路において短絡される。ブロック１１４によって実装される時間遅延回路は、前述の増加した駆動信号の検出に対して一定の時間遅延の後に、切替装置が抵抗を短絡するのを停止させるように動作するように適合される。

４５°の導通角に対する、この回路のシミュレーション結果が、図１０と同じ参照符号を使用して、図１２に示されている。ブリード電流が７５ｍＡとゼロとの間で切り替わることができ、ＬＥＤの電流形状に大きな影響を与えている。

図１３は、図１１の回路について典型的な性能データを示す。

図２と同様に、プロット３０はＬＥＤ電力、プロット３２は効率、プロット３４は力率、プロット３６はちらつきの程度である。

回路全体が、例えば４５°の最低導通角で僅か４％のＬＥＬを達成するように調整されることができる。ＬＥＬにおいてちらつきが僅か１０％まで下がって改善されていることが観察され得る。これらの数値を図４の先の結果（１１％のＬＥＤ電力、１３．５％のちらつき）と比較すると、大幅な改善が認められ得る。

この例では、ちらつきは、約６０°の導通角で約１５％の極大を依然として示している。改善する（従って、この極大を低減する）ための態様が、以下で更に説明される。

導通角が変化する間の極大についての基本的な根本原因は、ブリーダの定電流機能がこれらの中間の導通角において活性化され、ＬＥＤ電流とブリード電流との合計を一定に維持し、それによってブリード電流の形がサドル形状になるという事実に基づいている。ＬＥＬの周辺でのみ、ブリーダは最早活性化されていない（ちらつきの低減につながる）。定電流機能が動作する態様が、図１４に示されている。

プロット８４ａが６０度カットに対するＬＥＤ電流であり、プロット８４ｂが９０度カットに対するＬＥＤ電流である。定電流方式は、ＬＥＤとブリード電流との合計を安定させるように努める。従って、ＬＥＤ電流の最大値の近傍では、ブリード電流がその極小に達する。しかしながら、この挙動は以前に既に述べたように有益ではない。対応するブリード電流が８２ａ及び８２ｂとして示されている。対応する整流された位相カット本線電圧が８６ａ及び８６ｂとして示されており、対応する切替信号が８８ａ及び８８ｂとして示されている。

上記の方式では、定電流機能は容易に停止されることができないので、これを補償するための僅かな変更が、所望される場合に実装され得る。

図１１の回路に対する変更が図１５に示されており、ここでは、高レベルブリードの時間が短縮されており、平滑コンデンサの放電動作の平坦化につながる。切替装置に結合された副回路があり、この副回路は切替装置が第２のフェーズの終わりに先立ってある一定の期間だけ抵抗を短絡しないように適合される。高レベルブリードの終了が進み、サドルブリード電流の第２の／最後のピークが除去され、従って、ＬＥＤ電流が以前ほど急勾配ではなくなり、より平坦な形状となり、それによってちらつきが低減される。

この副回路は、スイッチングトランジスタ１１２のベース抵抗１１３に追加される並列のコンデンサ１２０によって実現されることができる。これは、スイッチングトランジスタのオン時間の短縮を可能にし、コンデンサ１２０及びベース抵抗１１３によって与えられる時定数によって最終的に規定される。トランジスタ１１０のベース電流は、最早そのベース抵抗によってのみ決定されはしない。代わりに、ＡＣリップル電流が存在し、このリップルの一部はコンデンサに電流を流し、それによってトランジスタのベースに流れる電流を妨げる。

この設計では、平滑コンデンサは駆動信号の第２のフェーズの間に充電及び放電の両方をすることができ、ブリーダ回路は更に、駆動信号の第２のフェーズ中の高ブリードの持続時間を短縮するために、ピーク検出器と切替装置との間にフィルタ素子を備える。

対応する性能が図１６に示されており、図１４と対応するプロットは同じ参照符号が与えられている。高レベルブリードモードの短縮されたオン時間が観察されることができ、平滑コンデンサに必要とされるより滑らかな放電につながる。図１６に示されるように、高レベルブリードはブリード電流の第２のピークの前に終了される。これは、コンデンサ１２０の追加によって引き起こされる。

この回路に対する性能データが図１７に示されている。

図２と同様に、プロット３０はＬＥＤ電力、プロット３２は効率、プロット３４は力率、プロット３６はちらつきの程度である。

ちらつき性能の明確な改善が観察されることができ、９０°〜６０°の間の極大が大幅に低減されており、実際には殆ど消失している。ちらつきは、調光範囲全体の間、１１％未満にとどまる。

上記の解決策は、より低コストで、かつ（使用する部品がより少ないことに起因して）必要とされるボードスペースがより少なくても、より良好に機能する。

図１８は、部品数を減らすために、以前の回路と比較して幾つかの簡略化を含む、１つの完全な回路例を示す。

基本的には、上記で既に使用され議論された、３つの機能部分が存在する。

ＬＥＤ電流がセンス抵抗４２の両端の電圧降下によって規定される一定の限界値を下回る場合に、トランジスタ１３２に基づく活性化回路１３０が、変調されたブリーダ回路全体を活性化するために使用される。感知された電圧が十分に高い場合、トランジスタ１３２は導通状態になり、ＲＣ検出器１１６、１１８の抵抗を短絡することによりブリーダを停止させる。

制御段１３４がＲＣ検出器１１６、１１８を含み、ＲＣ検出器からの増幅信号に基づいて、ブリーダ回路１３６の活性化のための制御情報が導出される。

ブリーダ回路１３６は、電流ブリードブランチとして機能し、主トランジスタ１３８を有する。

ブリードトランジスタ１３８のベースにおけるＲＣ回路１４０、１４２は、ブリード時間が短縮されるのを可能にする。

図１９は図１８の回路に対する波形を示し、図１４及び図１６における波形に対応する。従って、プロット８４ａが６０度カットに対するＬＥＤ電流であり、プロット８４ｂが９０度カットに対するＬＥＤ電流である。対応するブリード電流が８２ａ及び８２ｂとして示されている。対応する整流された位相カット本線電圧が８６ａ及び８６ｂとして示されており、対応する切替信号が８８ａ及び８８ｂとして示されている。

図１９は、信号１５０として、（２つの位相角に対する）ブリーダ回路制御入力を追加的に示している。

図１９は、最大ＬＥＤ電流の近傍において平坦化された電流形状を有するブリード電流のほぼ理想的な形状を示している。

図２０は、図２に対応する回路に対するシステムパラメータを示す。従って、再度、プロット３０はＬＥＤ電力、プロット３２は効率、プロット３４は力率、プロット３６はちらつきの程度である。ブリーダは、線１６０から活性化されている。

ブリーダの活性化は、（ＬＥＤ電流を感知するための）センス抵抗の両端の電圧降下の関数として調節されることができる。この回路は、１０％のちらつきを伴って（及び、約６０°の導通角で僅かに高く１０．５％を伴って）、５％の（及びこれを上回る）ＬＥＬが達せられることを可能にする。この方式は、無視してもよい温度依存性を有することも示されている。２７℃、７５℃、及び１２０℃での回路モデル化が、１％未満のこの温度範囲でのＬＥＤ出力電力の相対的変動を示している。

図２１は、ブリーダ回路を含む既知のドライバ回路の僅かに異なる実装を示している。

同じ基本ユニットが使用されている。従って、整流器１４、ラッチ１６、フィルタ１８、及びＲＣＣ変換器２０が存在する。この回路は３つの結合されたインダクタを示しており、その結果、ＬＥＤ負荷２２を駆動する別個の出力インダクタが存在する。ブリーダ回路は、センス抵抗４２の信号に依存して動作し、ブリードブランチの動作をトリガするための比較回路を備えている。上記で説明されたように、ちらつきに起因して、この種の回路は、ブリーダ回路無しで最低約２０％からブリーダ回路有りで約５％までの調光を可能にする。ちらつきの根本原因は、ブリーダ回路がＬＥＤ電流に従ってのみ制御されることである。深い調光が使用される場合、一定のブリード電流が、電源からの充電電流と、平滑コンデンサからの放電電流との両方から引き出される。従って、最大ＬＥＤ電流の振幅と最小ＬＥＤ電流の振幅との比は増加する。例えば、ブリードする前、最大ＬＥＤ電流は５０ｍＡであることがあり、最小ＬＥＤ電流は２５ｍＡであることがあり、比は２：１である。１５ｍＡの一定ブリード電流が引き出されると、最大ＬＥＤ電流は３５ｍＡになるが、最小ＬＥＤ電流は僅か１０ｍＡになり、その結果、比は３．５：１に増加し、その結果として、ちらつきがより一層目に見えるようになる。

図２２は、上記の教示に従った、図２１の回路の変更例を示す。ブリーダ回路は、ダイオードＤ６を介して電源の出力と結合されたブリード経路４０を備え、回路は更に、このブリード経路と並列のコンデンサ（Ｃ６）を備え、ブリード経路は減結合ダイオードＤ１を介して平滑コンデンサＣ３から遮断され、ブリーダ回路は更に、図２２のオペアンプＵ１として実装される制御経路を備えている。

この目的は、ブリーダ回路４０が、出力平滑コンデンサ１７０の充電電流のみをシンクするように構成することである。これは、上記で説明されたのと同じ態様で、ＬＥＤ電流リップルを低減する効果を有する。

この回路は、ブリードブランチにダイオード１７２を備え、ブリードブランチと平滑コンデンサ１７０及びＬＥＤ装置２２との間にダイオード１７３を備える。減光するとき、ＬＥＤ電流も低下し、センス抵抗４２の両端の電圧が低下する。センス抵抗電圧がＶｒｅｆ＊ｋ（但し、ｋは比較回路の抵抗によって規定される比）未満に低下すると、出力が正になり、ブリードトランジスタ１７４を導通モードで駆動する。次いで、電流がダイオード１７２を通ってシンクされる。このシンク電流は、能動給電フェーズの間でのみ発生し得る。ダイオード１７３は、ブリードブランチの動作を妨げて、受動給電フェーズの間に出力コンデンサから電流を放電する。

図２２は、ＬＥＤ電流への効果を簡略化された形態で示している。プロット１８０は、ブリーダ回路無しの場合のＬＥＤ電流を示す。プロット１８２は、迂回されたブリード電流を示す。

この回路では、ＬＥＤ電流が感知される（即ち、ブリード電流部分が除去された後で）。この場合には、第２のフェーズの駆動信号は前述の平滑コンデンサ１７０を充電し、第１のフェーズの駆動信号は、前述の平滑コンデンサ１７０を充電せず、平滑コンデンサ１７０が放電するのを可能にする。この回路は、ブリーダ回路４０と平滑コンデンサ１７０との間の減結合ダイオード１７３の形態での切替装置を含んで、第１の（受動給電）フェーズにおいてブリーダ回路が平滑コンデンサから放電された電流をブリードすることを防止する。上記の例のように、これは、ブリード部分の大きさが、第１の（受動給電）フェーズの間よりも第２の（能動給電）フェーズの間において、平均的により高くなるという結果を有する。

図２３は、図２２の回路の変形例を示す。図２３における変換器は、非絶縁昇圧コンバータである。図２２における構成要素と実質的に類似の、図２３の実施形態における構成要素は、同じ参照符号を使用している。図２３では、図２２におけるオペアンプＵ１を置換するために、別個の構成要素が制御回路を実装するために使用される。ブリード経路がトランジスタ１７４によって形成され、制御経路は、平滑コンデンサ１７０に結合され、かつトランジスタ１７４をオンにするためにバイアスされている、トランジスタＱ２である。制御回路は、センス抵抗４２の電圧が閾値を超える場合にオンになり、次いで制御経路を分路し、更にはトランジスタＱ２及びトランジスタ１７４をオフに切り替える、トランジスタＱ３によって実装される。抵抗Ｒ３は、ブリード部分を感知することができ、ブリード部分を調節するために制御回路にフィードバックを与える。

図２４は、図２２及び図２３の回路の変形例を示す。図２４における変換器は、非絶縁昇圧コンバータである。図２２及び図２３における構成要素と実質的に類似の、図２４の実施形態における構成要素は、同じ参照符号を使用している。トランジスタ１７４によって、ブリード経路が平滑コンデンサ１７０及びＬＥＤ装置２２と並列に形成される。ブリーダ回路の制御経路は、電源の出力に結合され、かつトランジスタ１７４をオンにするためにバイアスされた、トランジスタＱ２である。制御経路は、減結合ダイオード１７３を介して平滑コンデンサ１７０から更に遮断される。

制御回路を実装しているスイッチＱ３は、以下のように適合される、即ち、
感知されたＬＥＤ装置電流が閾値未満であるときに、ブリーダ回路を停止するために制御経路を分路するようにオンになるように、
感知されたＬＥＤ装置電流が上限値を超えるときに、ブリーダ回路を有効にするようにオフになるように、更に、
感知されたＬＥＤ装置電流が閾値と上限値との中間であるときに、線形領域で動作するように、適合される。

好ましい線形領域は、調光無しと深い調光との間に滑らかな移行をもたらすことができ、従って、よりユーザフレンドリーである。

図２５は、本発明の一例に従った、別の方式を示す。

入力側（本線入力、整流器及びフィルタ）は、電流源１９０として表わされる。本発明の全ての例について、実装は前出の変換器の実際のトポロジーとは無関係であり、変換器の出力は、単に電流源であるとみなされることができる。

ＬＥＤ出力２２が一続きのＬＥＤ群として示されており、電流部分がＬＥＤ出力２２に到達する前に、ブリーダ回路２０は、活性化されると、再度電流部分を排出する。

ＬＥＤ電流における望ましくない交流成分の根本原因は、出力コンデンサ電圧における交流成分である。コンデンサ及びＬＥＤストリングの並列接続のおかげで、電圧変化はＬＥＤのＶ／Ｉ曲線を介して電流変化へと変換される。

電圧の交流成分は、コンデンサの充電電流を直接的に操作することにより、低減されることができる。

この回路は、平滑出力コンデンサ１７０を流れる電流を検出する第１の測定ユニット１９２を有する。その電流に応じて、ブリード電流が引き出される。ブリード電流は、例えばコンデンサ電流よりも高くなることができる。

ブリーダ機能は、電灯が調光されるときにのみ必要とされるので、第２の測定ユニット１９４が平均電力を決定するために使用される。この信号は、平均電力を増加させながら、ブリード電流を徐々に低減する。

ブリーダ回路は、損失のある電流シンクを形成する。第２の測定ユニット１９４からのフィードバック信号を無視して、第１の測定ユニット１９２における任意の正の電圧（出力コンデンサの充電から生じる）が、ブリード抵抗１９６に複製される。ブリードブランチ内を流れる電流は、この充電電流の比、例えば２倍、であり得る。この比は、回路内の抵抗の比によって、容易に設定されることができる。

電流の大部分は、ブリーダ回路トランジスタのためのコレクタ電流を形成し、このコレクタ電流はバス電圧から消費される。ブリーダ回路の抵抗１９６は、損失の一部をトランジスタの外部にシフトするために使用される。

従って、コンデンサ１７０への充電電流により、ブリーダ回路内で損失のある電流が生じる。このようにして、変換器からの電流の一部のみが、ＬＥＤストリングに対して利用可能になる。これにより、平均して、平均光出力が減少する。ブリーダ制御段への入力信号がコンデンサ電流であるとき、ブリード電流が消費される期間は、図２２の例と同様に、コンデンサの充電期間のみに相当する。これにより、出力コンデンサ１７０の両端の電圧リップルを再度最小化する。放電期間の間は、ブリード電流が形成されない。

ブリーダ機能は、調光の間のみ必要とされる。第２の測定回路１９４は、抵抗１９８を介して、ＬＥＤストリングにおける電流測定を提供する。この抵抗上のフィルタされた信号が、（比較回路によって）ブリーダ機能を制御している信号上に重ね合わされ、これにより、電力を増加させながらブリード機能を徐々に遮断する。フルパワーでは、ブリーダからの影響は全くない。回路中で使用される抵抗の比が、ブリード動作が実施されない電力レベル（ＬＥＤ電流）を決定する。ブリーダ機能の逐次の活性化及び不活性化がある。

余分な部品（抵抗、ダイオード、ツェナーダイオード）があると、調光曲線も影響され得る。

図２３の回路は、実質的にセンサ１９２を使用して、コンデンサに流れる電流を感知し、第２のフェーズにおいて充電コンデンサ電流が流れているときにのみブリーダ回路を作動させる。

上記の例の全てが、ブリード電流部分の大きさを駆動信号のフェーズに依存するように適合させるという同じ概念方式を共有していることが、わかるであろう。これは、位相カット本線信号であってもなくてもよい。しかしながら、容量的に蓄積されたエネルギーのみが負荷に供給されている受動駆動フェーズと比較して、エネルギーが例えば電力変換器から負荷に能動的に供給されている駆動フェーズの間では、ブリード電流部分は、平均してより高くなるように制御される。この能動駆動フェーズは、ＬＥＤ電流が最大であり、従って、受動フェーズの間よりも平均してより高くなるときである。

本発明は、ＬＥＤ又はＯＬＥＤ（及びＰＬＥＤ、ＡＭＯＬＥＤ、等）に基づく全ての調光可能な（及び調光不可能な）光源において使用されることができる。更に、温かい白色ＬＥＤと冷たい白色ＬＥＤとの間の電流分布を変化させるために、異なる調光色調を有するＬＥＤベースの電灯が、提案された方法及び回路によって、拡張されることができる。加えて、電灯のドライバが電灯によって必要とされるより多くの電力を供給してその出力電力（光）を低減する、例えば、白熱電球、又は蛍光灯／ガス放電灯などの他の従来の電灯での使用も可能である。

開示された実施形態への他の変形例が、図面、明細、及び添付の請求項の研究から、特許請求された本発明を実施する際に当業者によって理解され実施されることができる。請求項において、単語「含む（comprising）」は他の構成要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「１つの（a）」又は「１つの（an）」は、複数を排除するものではない。特定の処置が互い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、これらの処置の組み合わせが利益を得るように使用され得ないということを示すものではない。請求項におけるいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims (14)

1. ＬＥＤ装置を駆動するドライバ回路であって、前記ドライバ回路は、
   前記ＬＥＤ装置に駆動電流を供給するための電源であって、調光された入力電力を前記駆動電流に変換する電源と、
   前記ＬＥＤ装置を通るＬＥＤ装置電流を感知する、前記ＬＥＤ装置と直列の電流感知素子と、
   前記ＬＥＤ装置と並列に接続されたブリード経路を有するブリーダ回路であって、前記ＬＥＤ装置の出力電力を低減するために前記駆動電流からブリード部分を除去するブリーダ回路と、
   前記電流感知素子によって感知された前記ＬＥＤ装置電流が閾値未満の場合に、前記ＬＥＤ装置を更に減光するために、前記ブリーダ回路を有効にするための制御回路と
   を含み、
   前記ドライバ回路は更に、前記ＬＥＤ装置の両端を接続するための平滑コンデンサを備え、
   前記電源は、第２のフェーズでは前記平滑コンデンサを充電し、第１のフェーズでは前記平滑コンデンサを充電せずに前記平滑コンデンサが放電するのを可能にする、前記駆動電流を提供し、
   前記ドライバ回路は更に、前記電流感知素子によって感知された前記ＬＥＤ装置電流が閾値未満の場合に、前記ＬＥＤ装置を更に減光するために、前記ブリーダ回路を有効にするための制御回路であって、前記第１のフェーズにおいて充電コンデンサ電流が流れていないときには前記ブリーダ回路を停止する制御回路を備える、ドライバ回路。
2. 前記ブリーダ回路と前記平滑コンデンサとの間に減結合ダイオードの形態で切替装置を更に備えて、前記ブリーダ回路が前記第１のフェーズにおいて前記平滑コンデンサからの放電電流をブリードするのを防止し、前記減結合ダイオードは前記ブリーダ回路から前記平滑コンデンサに順方向に向けられている、
   請求項１に記載のドライバ回路。
3. 前記ブリーダ回路は、ダイオードを介して前記電源の出力と結合された前記ブリード経路を備え、前記ブリーダ回路は更に、前記ブリード経路と並列のコンデンサを備え、前記ブリード経路は前記減結合ダイオードを介して前記平滑コンデンサから遮断され、前記ブリーダ回路は更に制御経路を備え、前記平滑コンデンサは前記制御経路に結合されている、
   請求項２に記載のドライバ回路。
4. 前記ブリード経路は前記平滑コンデンサ及び前記ＬＥＤ装置と並列に接続され、
   前記ブリーダ回路は更に制御経路を備え、前記電源の出力が前記制御経路に結合され、前記制御経路は前記減結合ダイオードを介して前記平滑コンデンサから遮断される、
   請求項２に記載のドライバ回路。
5. 前記制御回路は、前記ブリーダ回路の前記制御経路に結合された制御スイッチであって、
   前記感知されたＬＥＤ装置電流が前記閾値未満であるときには前記ブリーダ回路を有効にするために前記制御経路を分路しないようにオフになり、
   前記感知されたＬＥＤ装置電流が上限値よりも大きいときには前記ブリーダ回路を無効にするために前記制御経路を分路するようにオンになり、
   前記感知されたＬＥＤ装置電流が前記閾値と前記上限値との間であるときには線形領域で動作する、
   制御スイッチを備え、
   前記入力電力は、位相カットされたメインの電圧であり、前記第１のフェーズは、前記入力電力の位相カットされた期間に対応し、前記第２のフェーズは、前記入力電力の位相カットされていない期間に対応する、
   請求項３又は４に記載のドライバ回路。
6. 前記平滑コンデンサを充電するように流れる電流を感知し、かつ、前記平滑コンデンサを充電する前記第２のフェーズにおいて充電コンデンサ電流が流れているときにのみ前記ブリーダ回路を作動させるためのセンサを更に備える、
   請求項１に記載のドライバ回路。
7. 前記ブリーダ回路は更に、前記センサとして、前記平滑コンデンサの充電電流を感知するための、前記平滑コンデンサと直列に接続された電流感知素子を備え、
   前記制御回路は、感知された前記平滑コンデンサの充電電流と前記感知されたＬＥＤ装置電流との比較を通じて前記ブリーダ回路を有効にするための比較回路を備え、
   前記入力電力は、位相カットされたメインの電圧であり、前記第１のフェーズは、前記入力電力の位相カットされた期間に対応し、前記第２のフェーズは、前記入力電力の位相カットされていない期間に対応する、
   請求項６に記載のドライバ回路。
8. ＬＥＤ装置を駆動するドライバ回路であって、前記ドライバ回路は、
   前記ＬＥＤ装置に駆動電流を供給するための電源であって、調光された入力電力を前記駆動電流に変換する電源と、
   前記ＬＥＤ装置を通るＬＥＤ装置電流を感知する、前記ＬＥＤ装置と直列の電流感知素子と、
   前記ＬＥＤ装置と並列に接続されたブリード経路を有するブリーダ回路であって、前記ＬＥＤ装置の出力電力を低減するために前記駆動電流からブリード部分を除去するブリーダ回路と、
   前記電流感知素子によって感知された前記ＬＥＤ装置電流が閾値未満の場合に、前記ＬＥＤ装置を更に減光するために、前記ブリーダ回路を有効にするための制御回路と
   を含み、
   前記ブリーダ回路は、
   前記ＬＥＤ装置と並列の電流ブリードブランチを含む第１のブランチを含み、
   前記電流感知素子が、前記ＬＥＤ装置と前記電流ブリードブランチとに接続する出力を有するセンス抵抗装置を備え、前記センス抵抗装置が、前記駆動電流を感知し、かつ、前記駆動電流に従って前記ブリード部分を調節し、
   前記ブリーダ回路は更に、
   前記電流ブリードブランチによってブリードされる前記ブリード部分を設定するための電流設定ブランチを含み、
   前記電流ブリードブランチ及び前記電流設定ブランチがカレントミラーを形成し、前記駆動電流の前記ブリード部分が、前記カレントミラー内の前記電流設定ブランチのエミッタ抵抗と前記電流ブリードブランチのエミッタ抵抗との比に依存し、
   前記ブリーダ回路は更に、
   前記電流設定ブランチの前記エミッタ抵抗に結合され、前記駆動電流のフェーズ若しくは前記電源へ流れる整流されたメインの電力のフェーズに従って、前記電流設定ブランチの前記エミッタ抵抗を増加させて高ブリード電流を達成する、若しくは前記電流設定ブランチの前記エミッタ抵抗を低減させて低ブリード電流を達成する、又は
   前記電流ブリードブランチの前記エミッタ抵抗に結合され、前記駆動電流のフェーズ若しくは前記電源へ流れる整流されたメインの電力のフェーズに従って、前記電流ブリードブランチの前記エミッタ抵抗を低減させて高ブリード電流を達成する、若しくは前記電流ブリードブランチの前記エミッタ抵抗を増加させて低ブリード電流を達成する、抵抗調整回路を備える、ドライバ回路。
9. 前記抵抗調整回路は切替装置を備え、
   前記切替装置は、前記電流設定ブランチに結合され、かつ、
   並列抵抗器を前記電流設定ブランチの中に切り替えて、前記電流設定ブランチの前記エミッタ抵抗を低減させ、それによって、前記整流されたメインの電力がゼロに切断された際に低ブリード電流を達成し、
   前記並列抵抗器を前記電流設定ブランチから外へ切り替えて、前記電流設定ブランチの前記エミッタ抵抗を増加させ、それによって、前記整流されたメインの電力が切断されていない場合に高ブリード電流を達成するように、使用されるか、
   又は
   前記切替装置は、前記電流ブリードブランチに結合され、かつ、
   前記電流ブリードブランチの前記エミッタ抵抗の少なくとも一部を短絡し、それによって、前記整流されたメインの電力が切断されていない場合に高ブリード電流を達成し、
   前記電流ブリードブランチの前記エミッタ抵抗を維持し、それによって、前記整流されたメインの電力がゼロに切断された場合に低ブリード電流を達成するように、使用され、
   前記入力電力は、位相カットされたメインの電圧である、
   請求項８に記載のドライバ回路。
10. 前記駆動電流のフェーズを検出するために、前記センス抵抗装置に結合されたピーク検出器を備え、前記ピーク検出器は、前記駆動電流が増加していることを検出し、かつ、前記電流設定ブランチのエミッタ経路中の抵抗器を短絡するために前記切替装置を有効にし、それによって、前記駆動電流が増加している場合に高ブリード電流を達成し、
    前記ブリーダ回路は、前記駆動電流が増加しているとの前記検出に対して一定の時間遅延後に、前記切替装置が前記抵抗器を短絡するのを停止するように動作する時間遅延回路を、更に備える、
    請求項９に記載のドライバ回路。
11. 前記ＬＥＤ装置の両端に接続され、前記ＬＥＤ装置に平滑化された駆動電圧を供給する平滑コンデンサを備え、
    前記時間遅延回路は、前記切替装置のベースに結合されたコンデンサを有する副回路を備え、前記切替装置は、バイポーラトランジスタである、
    請求項１０に記載のドライバ回路。
12. 前記センス抵抗装置は、直列の第１及び第２の抵抗器と、ある値を上回る前記駆動電流に応じて、これらの抵抗器のうちの１つを短絡する短絡装置とを備える、請求項８に記載のドライバ回路。
13. 前記駆動電流を検出し、かつ、前記駆動電流が前記閾値を超えたときに前記ブリーダ回路をオフにするための、検出器を備える、請求項１２に記載のドライバ回路。
14. 請求項１乃至１３の何れか一項に記載のドライバ回路と、
    前記ドライバ回路によって駆動されるＬＥＤ装置と、
    を備える、照明回路。