JP6741682B2 - 制御可能な照明デバイスを用いたｌｅｄ照明回路 - Google Patents

Description

本発明は、LED照明デバイスを操作するための回路、そうした回路を含む照明装置、および、LED照明デバイスを操作する方法に関する。

ますます多くの照明アプリケーションにおいて、LED照明デバイスが使用されている。これらのアプリケーションの多くにおいては、複数のLED照明デバイスが使用されている。例えば、アレイの形態におけるものである。いくつかのアプリケーションでは、アレイの中で制御可能なLED照明デバイスを必要としている。

米国特許出願公開第2013/0193852号は、直列に接続された複数のLEDを制御するための回路を説明している。本回路は、複数のスイッチを含んでおり、LEDのうち１つに係るアノードとカソードとの間にそれぞれ接続可能である。スイッチそれぞれは、導通状態と非導通状態とを有している。コントローラが、開いた（open）スイッチは関連するLEDをオン（turn on）し、閉じた（closed）スイッチは関連するLEDをオフ（turn off）するように、スイッチを操作する。LEDのアレイを制御するために、いくつかの回路を一緒に接続することができる。

個々に制御可能なLEDに係る既知のアレイは、LEDそれぞれに対して接続するための大量の配線を必要とし得るものである。このことは、LED照明デバイスの高密度パッケージ化について障害となり得る。

LED照明デバイスを操作するための回路および方法、特には、高密度パッケージ化に適したもの、を提案することが目的であると考えられてよい。

この目的は、請求項１に記載の回路、請求項１４に記載の照明装置、および、請求項１５に記載の方法によって解決される。従属請求項は、本発明の好ましい実施例を参照するものである。

本発明に従った回路は、少なくとも、第１および第２LED照明デバイスを伴う点灯回路、LED照明デバイスに対して電力を伝達するための電源、および、点灯回路と電力（electrical power）に対してLED照明デバイスを選択的に接続するための電源とに接続されているスイッチング素子、を含んでいる。

本コンテクストにおいて、用語「LED照明デバイス（"LED lighting device"）」は、少なくとも１つの半導体光源を含むあらゆるタイプの電気部品または電気回路を参照するものである。各LED照明デバイスにおける１つまたはそれ以上の半導体光源は、特には、LED、有機LED（OLED）、または、ポリマー発光ダイオード（PLED）といった、あらゆるタイプであってよい。第１および第２LED照明デバイスそれぞれは、好ましくは、２リード（two-lead）タイプを有する。すなわち、２つの端子、アノードとカソードである。内部的に、各LED照明デバイスは、単一の構成要素、例えば、単一の半導体LEDだけ、からなってよく、または、代替的に、２つ、３つ、またはそれ以上の個々の構成要素からなってよい。例えば、直列、並列、または、任意の直列／並列構成において電気的に接続された、半導体LEDである。

本発明に従って、点灯回路に係る第１および第２LED照明デバイスは、第１および第２点灯回路端子の間で電気的に直列に接続されている。好ましくは、LED照明デバイスは、同じ極性を用いて接続される。すなわち、第１LED照明デバイスのカソード端子は、第２LED照明デバイスのアノード端子に接続される、もしくは、逆もまた同様である。点灯回路は、さらに、第１および第２LED照明デバイスの間に接続された第３端子を含んでいる。好ましくは、第１LED照明デバイスのカソードおよび第２LED照明デバイスのアノードに対して接続されている

電源は、少なくとも第１および第２電源端子を含んでいる。好ましくは、電源は定電流源であってよい。電源は、第１および第２LED照明デバイスに対してのみ提供されてもよいが（サブストリングとして参照され得るもの）、追加のLED照明デバイスに対して、特には追加のサブストリングに対して、電力を供給してもよい。

電源はバイポーラであってよいが、本発明は、ユニポーラ電源を用いても実現され得る。すなわち、単一の極性だけで電力を伝達することができるものである。

本発明に従った回路は、さらに、少なくとも第１および第２スイッチング素子を伴うスイッチング回路を含んでいる。用語「スイッチング素子（"switching element"）」は、ここにおいて、導通、すなわち２つの端子間において低い抵抗を備えることによるものか、または、非導通、すなわち２つの端子間において高い抵抗を備えることによるもの、のいずれかであるように制御可能なあらゆる回路または構成要素を参照するものである。制御可能なスイッチング素子の例は、例えば、リレーであるが、トランジスタまたはMOSFETのような電子スイッチング素子が好ましい。

スイッチング回路は、電源に対して、および、点灯回路に対して接続されている。それにより、第１スイッチング素子が第１電源端子と第２点灯回路端子との間に接続され、かつ、第２スイッチング素子が第１電源端子と第３点灯回路端子との間に接続される。

本回路により、従って、第１および第２LED照明デバイスに対して電力を選択的に供給することができる。例えば、第１および第２LED照明デバイスの両方をオフにすることができ（例えば、第１および第２スイッチング素子を両方とも非導通状態に設定することによる）、または、第１および第２LED照明デバイスの両方をオンにすることができる（例えば、第１スイッチング素子を導通状態に、かつ、第２スイッチング素子を非導通状態に設定することによる）。また、第１LED照明デバイスを停止している間に、第２LED照明デバイスだけを起動することも可能である。例えば、第１スイッチング素子の状態に関係なく、第２スイッチング素子を導通にすることによるものである。

電気回路をクローズするために、第２点灯回路端子は、電源に対して、特には、第２電力端子に対して、直接的または間接的に接続されてよい。

従って、簡単なスイッチング回路を用いて、かつ、点灯回路に対する最小限の導線を用いて、第１および第２ED照明デバイスを含むサブストリングに係る異なる起動パターンを達成することが可能である。好ましい実施例に関連して明らかになるように、このことは、個々の起動パターンが達成されるべき複数のLED照明デバイス、そして、特には、高密度に配置されたLED照明デバイス、例えばLED照明デバイスのアレイ、について特に有利である。

本発明の好ましい実施例にいて、スイッチング回路は、第２電源端子と第３点灯回路端子との間に接続された第３スイッチング素子を含んでいる。上述の構成における第１スイッチング素子、第２スイッチング素子、および第３スイッチング素子を伴う対応するスイッチング回路により、完全に個別の起動パターンが可能である。すなわち、第１および第２LED照明デバイスそれぞれは、他方のLED照明デバイスの起動にかかわらず、個別にオンまたはオフすることができる。特に、上述のスイッチング状態に加えて、第１および第３スイッチング素子を導通にし、第２スイッチング素子を非導通にすることによって、第１LED照明デバイスが起動され、かつ、第２LED照明デバイスが停止され得る。従って、少なくとも上記の３つのスイッチング素子を含むスイッチング回路を用いて、第１および第２LED照明デバイスを含むサブストリングについて全ての可能な起動パターンを達成することができる。複数のそうしたサブストリングについては、それぞれが少なくとも２つのLED照明デバイスを含んでおり、サブストリング毎に３つのスイッチング素子を用いて完全に個別の起動パターンが既に達成され得るものである。

本発明のさらに好ましい実施例においては、上述のサブストリング回路の少なくとも２つ、すなわち少なくとも第１および第２サブストリングが、組み合わされ、それぞれは、少なくとも２つのLED照明デバイスを伴う点灯回路、および、少なくとも２つ、好ましくは上述のように少なくとも３つの、スイッチング素子を伴うスイッチング回路を含んでいる。好ましくは、第１および第２サブストリングの両方の第２点灯回路端子は、共通の電源端子、特には第２電源端子に対して接続されている。さらに好ましくは、共通端子はグラウンド端子であってよい。代替的に、共通端子が供給電圧端子であり得るように、極性が反転されてよい。端子において、電圧が適用、例えば、DC電源に対して接続されている。

２つ以上のサブストリングの配置、好ましくは同一構成のもの、によって、比較的に多数のLED照明デバイスを必要最小限の配線を用いて一緒に密接に配置することができる。LED照明デバイスの配置が原理的には任意であり得る一方で、第１サブストリングに係る第１および第２LED照明デバイスと、第２サブストリングに係る第１および第２LED照明デバイスとを、一列に配置することが、特に望ましい。例えば、一列に配置された合計で少なくとも４つのLED照明デバイスを含んでいる２つのサブストリングは、LED照明デバイスに係るマトリクスの列を形成することができる。４つの照明デバイスおよび対応するスイッチング回路は、一般的には、ストリングとして参照されてよい。好ましくは、配置は、中央の共通端子に対して対称であってよい。すなわち、選択された極性に応じて、両方のサブストリングに係る第２点灯回路端子が、特に好ましくは、共通グラウンドまたは共通の電源電圧に対して接続されている。

本発明の１つの好ましい実施例においては、少なくとも第１および第２LED照明デバイスを含む、複数のLED照明デバイスが、マトリクスに配置されており、制御可能な照明デバイスに係る複数の行と列を形成している。LED照明デバイスは、共通のキャリアまたはサブストレート上に配置され、そして、一緒に密接して配置されてよい。行と列は、互いに対して直角に配置されてよい。好ましくは、各列は、１つのサブストリングにおいて少なくとも２つの制御可能なLED照明デバイスを含んでおり、さらに好ましくは、２つのサブストリングからなる１つのストリングにおいて少なくとも４つのLED照明デバイスを含んでいる。さらに好ましくは、LED照明デバイスは、あらゆる所望の起動パターンが達成され得るように、好ましくは個別に制御可能である。特に好ましくは、それぞれ個別のLED照明デバイスは、マトリクスにおけるあらゆる他のLED照明デバイスの起動または停止とは関係なく、起動または停止され得るものである。

マトリクスが、LED照明デバイスの少なくとも２つの平行な列を含んでいる場合が特に好ましい。それぞれが一列に配置されており、すなわちLED照明デバイスの少なくとも２つの平行なラインを形成しているものである。列それぞれは、ストリング、すなわち、少なくとも２つのサブストリングを含んでよく、それぞれが、上述のスイッチング回路に対して接続された点灯回路を含んでいる。特に好ましくは、２つまたはそれ以上の列の点灯回路に係る第２点灯回路端子は、共通の電源端子に対して接続されている。特には、第２電源端子に対してであり、例えば、グラウンドまたは電源電圧端子であってよい。

本発明の好ましい実施例においては、スイッチング回路に対してスイッチング信号を伝達するために制御回路が備えられてよい。従って、制御回路は、LED照明デバイスの所望の起動パターンを達成するために、スイッチング素子に信号を供給することができる。各ストリングまたはサブストリングについて個別の制御回路が存在してよく、または、１つの制御回路が複数のストリングまたはサブストリングについて備えられ得る。特に、制御回路は、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、信号プロセッサ、または、制御プログラムを実行するための他のコンポーネントを、備えてよい。

制御回路は、スイッチングデバイスそれぞれについて、それぞれ個別のスイッチング信号を直接的に生成してよいが、好ましい実施例は、入力信号に基づいてスイッチング信号を伝達するための論理回路を備えている。１つのそうした論理回路は、上述のように、第１および第２LED照明デバイスを含んでいる少なくとも１つのサブストリングについてスイッチング信号を伝達することができる。

特に、第１入力信号が、第１LED照明デバイスの起動または停止状態を示すために提供され、そして、第２入力信号が、同様の方法で第２LED照明デバイスについて提供され得る。論理回路が、少なくとも第１および第２スイッチング素子に対して、好ましくは第３スイッチング素子に対して、スイッチング信号を伝達するために配置されてよく、第１および第２入力信号に応じて第１および第２LED照明デバイスを起動する。従って、制御回路によるLED照明デバイスの起動状態に係る個々の制御が促進される。論理回路は、デジタルまたはアナログ回路によって実装されてよい。

１つの実施例においては、入力信号に応じてスイッチング素子を操作するために論理回路が配置されており、
sw1=L1
sw2=L2 AND （NOT L1 OR NOT L2）
sw3=L1 AND （NOT L2）
である。ここで、sw1は第１スイッチング素子のオープン（すなわち非導通）／クローズ（すなわち導通）状態を示し、sw2は第２スイッチング素子のオープン／クローズ状態を示し、そして、sw3は第３スイッチング素子のオープン／クローズ状態を示している。L1は第１入力信号の起動／停止状態を表すために使用され、かつ、L2は第２入力信号の起動／停止状態について同様である。

１つの代替的な実施例においては、上記の入力信号L1とL2に応じて、上記のスイッチング信号sw1、sw2、およびsw3を提供することによって、スイッチング素子を操作するために論理回路が配置されており、
sw1=L1
sw2=L2 AND （NOT L1）
sw3=NOT L2
である。

上述の回路は、照明装置、特には、異なる起動パターンが可能なように構成された複数のLED照明デバイスを用いたマトリクス照明装置において、使用され得る。好ましくは、照明装置は、照明パターンを形成するように、LED照明デバイスから発せられた光を投射または反射するための光学装置を含んでいる。光学装置は、各LED照明デバイスに対する個別の光学装置（例えば、各LED照明における個別の反射器、レンズ、または他の各光学素子）または、共通の光学装置（すなわち、反射器、レンズ、または他の光学部品）であってよく、２つ、より多く、または、さらに回路の全てのLED照明デバイスに係る照明パターンを形成するために配置されている。

本発明のこの態様に従った照明装置は、特に、自動車のためのフロント照明装置として適している。このコンテクストにおける異なる起動パターンの使用、特に、各LED照明デバイスに対する完全に個別の起動パターンは、例えば、ビームパターンおよび輝度を変化させるアダプティブヘッドランプについて使用されてよい。例えば、選択的な照明領域を伴って、複数のLED照明デバイス、特には、上述のLED照明デバイスのマトリクスを、操作することが可能である。例えば、１つのゾーンにおいては低減、または、さらに停止された照明であり、同時に、他のゾーンにおいては最大の照明であること、等である。

本発明に従った制御方法において、上述の点灯回路は、上述のスイッチング回路を通じて電力を供給することによって操作されるものである。

本発明に係るこれら及び他の態様は、以降に説明される実施例から明らかであり、かつ、実施例を参照して明確になるだろう。

図１ａは、回路の第１実施例に係る部分的に象徴的な回路図を示している。 図１ｂは、回路の第２実施例に係る部分的に象徴的な回路図を示している。 図２ａは、図１ａ、１ｂの回路のLED照明デバイスに係る典型的な実施例を示している。 図２ｂは、図１ａ、１ｂの回路のLED照明デバイスに係る典型的な実施例を示している。 図２ｃは、図１ａ、１ｂの回路のLED照明デバイスに係る典型的な実施例を示している。 図３ａは、図１ｂの回路に係る第１のより詳細な回路図を示している。 図３ｂは、図１ｂの回路に係る第２のより詳細な回路図を示している。 図３ｃは、図１ｂの回路に係る第３のより詳細な回路図を示している。 図４は、マトリクス回路の回路図を示している。 図５ａは、論理回路に係る異なる実施例を示している。 図５ｂは、論理回路に係る異なる実施例を示している。 図５ｃは、論理回路に係る異なる実施例を示している。 図５ｄは、論理回路に係る異なる実施例を示している。 図５ｅは、論理回路に係る異なる実施例を示している。 図６は、マトリクスに配置されたLED照明素子の部分的に象徴的なビューを示している。 図７は、自動車のフロント部分を象徴的に示している。 図８は、LED照明デバイスのマトリクスによる選択的な照明を象徴的に示している。

図１ａは、点灯回路（lighting circuit）12、スイッチング回路14、電源16、および、論理回路18を含む第１実施例に従った第１回路10を示している。

点灯回路12は、第１LED照明デバイス20と第２LED照明デバイス22である、２つのLED照明デバイスを含んでいる。第１LED照明デバイスと第２LED照明デバイスは、第１LED照明デバイス20のカソードが第２LED照明デバイス22のアノードに対して接続された状態で直列に接続されている。

点灯回路12は、３つの外部端子を含んでいる。第１LED照明デバイス20のアノードに接続された第１点灯回路端子24、グラウンドに接続された第２点灯回路端子26、および、第１と第２LED照明20、22との間、つまり、第１LED照明デバイス20のカソードと第２LED照明デバイス22のアノードの両方に接続された、第３点灯回路端子28である。

LED照明デバイス20、22は、２つの端子、アノード、および、カソードを伴う単一のLED素子として、図１ａにおいて象徴的に示されている。図２ａ−図２ｃは、例えば半導体LED、OLED等であり得る単一のLED素子（図２ａ）、または、個々のLEDの直列接続（図２ｂ）もしくは、なおも図２ｃに示されるような並列／直列接続、のいずれかを含むLED照明デバイスの異なる典型的な実施例を示している。

点灯回路12は、２つの別個の導線によってのみスイッチング回路14に接続されている、つまり、第１点灯回路端子24および第３点灯回路端子28においてである。加えて、点灯回路12は、第２点灯回路端子26においてグラウンドに接続されている。さらなる電気的接続は必要なく、これは、後で明らかになるように、複数のLED照明デバイスの密接な配置のために有利である。

スイッチング回路14は、示された第１実施例において、２つのスイッチング素子、すなわち、第１スイッチング素子30と第２スイッチング素子32を含んでいる。スイッチング素子30、32は、スイッチング制御信号sw1、sw2によって制御されるスイッチとして概略的に示されている。スイッチング回路14の異なる実現形態において、スイッチング素子30、32は、例えば、トランジスタまたはMOSFETであってよい。

電源16は、本実施例において、スイッチング回路14に接続された第１電源端子34とグラウンドに接続された第２電源端子36を伴う定電流源として象徴的に示されている。

第１スイッチング素子30は、第１電源端子34と第１点灯回路端子24との間に接続されている。第２スイッチング素子32は、第１電源端子34と第３点灯回路端子28との間に接続されている。

点灯回路12のLED照明デバイス20、22の起動（activation）パターンは、スイッチング素子30、32のスイッチング状態によって決定され得る。両方のスイッチング素子30、32がオープンである場合には、LED照明デバイス20、22のいずれも起動されない。第１スイッチング素子30のみがクローズであるが、第２スイッチング素子32がオープンである場合には、両方のLED照明デバイス20、22が起動される。第２スイッチング素子32がクローズである場合には、第１スイッチング素子30の状態にかかわらず、第２LED照明デバイス22のみが起動され、かつ、第１LED照明デバイス20が停止される。

従って、スイッチング回路14のスイッチング状態に応じて、同様にスイッチング制御信号sw1、sw2に応じて、LED照明デバイス20、22のどれもが起動されないか、両方または第２LED照明デバイス22のみが起動されるかである。

スイッチング信号sw1、sw2は、論理入力信号L12（第１および第２LED照明デバイス20、22の両方が起動されるべきか否かを決定するもの）、および、L2（第２LED照明デバイス22が個別に起動されるべきか否かを決定するもの）に応じて、論理回路18によって伝達される。この実施例における論理回路18は単純であり、かつ、以下の論理式に従って、適切なスイッチング制御信号sw1、sw2を決定し得る。
sw1=L12
sw2=L2

図１ｂは、回路40のさらに好ましい、第２実施例を示している。第２実施例に従った回路40は、上述した第１実施例の回路10に大部分が対応している。従って、相違点だけがさらに説明される。類似のパーツは、類似の参照番号によって示されている。

回路40において、スイッチング回路14は、第３点灯回路端子28とグラウンドとの間に接続された、第３スイッチング素子38を含んでおり、第２電源端子36と第２点灯回路端子26の両方に対応している。図１ａに従ったスイッチング回路14のさらなる進展として、図１ａに従ったスイッチング回路14により、点灯回路12のLED照明デバイス20、22に係る完全に個別の起動パターンができる。すなわち、LED照明デバイスそれぞれは、別のLED照明デバイスの状態にかかわらず、個別に起動され、または、停止される。第１LED照明デバイスの起動状態（L1）および第２LED照明デバイス22の起動状態（L2）は、以下の論理式システムに従って、スイッチング制御信号sw1、sw2、sw3によって表わされる第１、第２、および、第３スイッチング素子30,32,38のスイッチング状態に依存している。
L1=sw1 AND sw3 AND （NOT sw2）
L2=sw2 AND （NOT sw3）
L1 AND L2=sw1 AND （NOT sw3） AND （NOT sw2）

図１ｂに従った回路40における論理回路18は、入力信号として、第１および第２LED照明デバイス20、22の所望の起動状態L1、L2に応じたコマンドを受け取り、そして、これに応じて、スイッチング制御信号sw1、sw2、およびsw3を決定する。この挙動は、以下の真理値表によって要約され得る（ここで、「0」はオフ／オープン、「1」はオン／クローズ、「x」は任意の状態、を意味するものである）。

従って、スイッチング信号は、以下の論理式システムによって決定されてよい。
sw1=L1
sw2=L2 AND （NOT L1）
sw3=L1 AND L2

この等式システムに従って作動する論理回路18は、例えば、マイクロコントローラにおいて、離散デジタルコンポーネントの形態で、デジタル論理によって実現されてよく、または、ソフトウェアコードとして実施されてよい。

図５ａは、この挙動を実施する論理回路42の１つの典型的な実施例を示しており、１つのNOTゲート44および２つのANDゲート46、48を含んでいる。

図３ａは、図１ｂのスイッチング回路14、点灯回路12、および電源16に係る１つの可能な実現化として、回路50の１つの典型的な実施例を示している。第１、第２、および第３スイッチング素子30、32、38が、ここではMOSFETによって実現されており、ここで、スイッチング信号sw1、sw2、およびsw3が、MOSFETのゲートに対して伝達されている。

図５ａに従った論理回路42、および、図３ａの回路50は、図１ｂにおいてよりに概略的に示された回路を実現するために、組み合わせて使用されてよい。

図５ｂは、論理回路41の１つの代替的な実施例を示しており、所望の起動状態L1、L2からのスイッチング制御信号sw1、sw2、sw3を得るために、NOTゲート43a、43b、ORゲート45、および、２つのANDゲート47a、47bを含んでいる。図５ｂに従った回路41は、図３ａに従った回路50においてスイッチング素子30、32、38を駆動するために使用されてよい。

図３ｂに示される、回路52の１つの代替的な実施例においては、極性が反転されている。図３ａの回路50と比較すると、LED照明デバイス20、22が、反転された極性を有している。第２点灯回路端子26は、DC電圧源31から伝達される動作電圧V_batに接続されている。第２スイッチング素子38は、第３点灯端子28および動作電圧V_batに接続されている。定電流源33は、LED照明デバイス20、22を通る電流を適切な動作電流へと調整する。

図５ｃは、所望の起動状態L1、L2からスイッチング制御信号sw1、sw2、sw3を生成するための論理回路54を示している。論理回路54は、NOTゲート56a、56b、および、ANDゲート58を含むデジタル回路である。図５ｂの論理回路と図３の回路52は、LED照明デバイス20、22の所望の起動状態L1、L2を達成するために、組み合わされて使用されてよい。

図３ｃは、図１ｂのより一般的な回路の１つの可能な実施例として、回路16のさらに別の実施例を示しており、電源16、スイッチング回路14、および、点灯回路12を含んでいる。図３ｂに従った回路60は、上述のように、同じ回路構造の更なる変形であるので、細目および相違点だけが、さらに説明される。

図３ｃに従った回路6においては、図１ｂの回路に関して、極性が再び反転されている。つまり、図３ｂの回路52と同様に、点灯回路12のLED照明デバイス20、22の極性が反転されている。動作電力は、電圧源31によって伝達される。定電流源33は、LED20、22の動作に適した電流を伝達するように働く。

さらに、図３ｃに従った回路60において、スイッチング素子30、32、38はバイポーラトランジスタとして実現されている。スイッチング信号sw1、sw2、sw3が、トランジスタ30、32、38のベース端子に対して伝達される。

図５ｄは、図３ｃに従った回路60を駆動するための論理回路の１つの可能な実施例としての回路62を示している。回路62において、スイッチング信号sw1、sw2、sw3は、NOTゲート64a、64b、および、ANDゲート66を含む論理ネットワークによって所望の動作化状態L1、L2から引き出される。図３ｃのバイポーラトランジスタ30、32、38を駆動するために、抵抗68a、68b、68cが備えられている。

図５ｅは、回路60（図３ｃ）におけるバイポーラトランジスタ30、32、38を駆動するための所望の起動状態L1、L2から引き出されたスイッチング信号sw1、sw2、sw3を伝達するための論理回路に係るさらなる実施例としての回路70を示している。コストおよびサイズを低減するために、回路70は、図５に示されるように、完全にアナログな方法で実現されている。ここで、NOTゲートは、トランジスタステージ72a、72bを反転させることにより、および、ANDゲートは、２つのダイオード74a、74bにより実現されている。

回路10（図１ａ）または回路40（図１ｂ）の一般的な構造に従った上述の回路は、密接して一緒に配置されている複数のLED照明デバイスを含む照明装置、特には、図６に示されるようなマトリクス構成において、使用され得る。ここで、マトリクス照明装置80は、行（rows）84と列（columns）86を形成するように密接して一緒に配置された複数のLED照明デバイス82から構成されている。

図６に示される典型的なマトリクス80は、４つのLED照明デバイス82に係るそれぞれ８個の列86を含んでいる。当業者であれば理解するように、4×n行列が達成されるように、特定のアプリケーションについて列の数が自由に選択されてよい。

マトリクス照明装置80のLED照明デバイス82は、２つのLED照明デバイスのサブストリング（sub-strings）を形成するように相互接続されている。LED照明デバイス82の各列86は、共通の中央端子26に接続された２つのサブストリング88を含んでいる。各列またはストリング86は、２つの個別の端子24、28を含んでいる。

各列またはストリング86の中には、４つのLED照明デバイス82が一列に配置されている。

各サブストリング80のLED照明デバイス82は、点灯回路12について上述したのと同じ方法で相互接続されている。すなわち、第１端子24と共通の中央端子26との間において直列に電気的に接続されており、その間にさらに接続された端子28をさらに伴うものである。１つのサブストリング88の異なる実施例に関して上記に説明したように、各サブストリングのLED照明デバイス82は、個々の端子に接続されたスイッチング回路によって完全に個別に制御され得る。

図４は、図６のマトリクス構成80に係る回路90を示している。ここで、各サブストリング88は、図１ｂに従った回路40として構成されており、直列に接続された２つのLED照明デバイス82を含んでいる。一列に配置された４つのLED照明デバイス82に係る各ストリング86は、端子26に対して中心的に接続されている２つの対称的なサブストリング88を含んでいる。回路90に係る全てのストリング86は、図６と図４の両方において示されるように、同じ共通の中央端子26に対して接続されている。図４に示される典型的な実施例において、共通の中央端子26はグラウンド端子である。異なる極性のサブストリング回路88が使用される場合には、例えば図３ｂ、図３ｃに示されるように、共通端子26は、代替的に、共通供給電圧端子であってよい。

上述のように、各サブストリング88のLED照明デバイス82は、個別に制御され得るものである。従って、各サブストリング88に対して適切なスイッチング信号を供給することによって、マトリクス80に係るLED照明デバイス82それぞれの完全に個別な起動パターンが達成され得る

図７は、自動車の前部90におけるマトリクス照明装置80の１つの可能なアプリケーションを示している。個別に制御可能なLED照明デバイス82の適切な4×n行列を用いるマトリクス照明装置80が、車両のヘッドランプ92の中に設置されている。マトリクス照明装置80に係る個々のLED照明デバイス82の起動を制御するために、制御装置94が備えられている。光学装置96、ここではレンズとして概略的に示されているものは、車両の前方領域を照らすために、LED照明デバイス82から発せられた光を投射するように働く。

マトリクス照明装置80に係る4×n行列において複数のLED照明デバイス82を備えることによって、ヘッドランプ92の高い光束（luminous flux）を得ることができる。

LED照明デバイス82を個別に制御することによって、ヘッドランプ92から発せられる光の異なる照明パターンが達成され得る。図８は、照明パターンにおける暗い領域100を概略的に示している。起動されないLED照明デバイス82のグループ98を除いて、マトリクス照明装置80における全てのLED照明デバイス82を起動することによって形成されるものである。

図示のような暗い領域100の形成は、異なる照明パターンを獲得するために使用され得る。例えば、全てのLED照明デバイス82を起動することによってハイビーム照明パターンを獲得することができる、一方で、上部列からのLED照明デバイスだけを起動することによってロービームパターンを獲得することができる。車両の前方におけるより低い（lower）領域へとレンズ96によって投射されるものである。

LED照明デバイス82を個々に扱う機能によって、また、暗い領域100を創成するアダプティブ前面照明は、歩行者または他の車両に対するグレア（glare）を防止することができる。そうした人およびオブジェクトの位置は、例えばカメラによって、判断され得るものであり、そして、検出された位置に暗い領域100を生成するように、マトリクス照明装置80がそれによって制御されてよい。

本発明は、図面および上記の説明において詳細に示され、説明されてきた。そうした図示および説明は、説明的または典型的なものであって限定的なものではないと考えられるべきである。本発明は、開示された実施例に限定されるものではない。

例えば、LED素子の開示された構成について、回路設計の異なる実施例が使用され得る。様々な実施例について上記に説明したように、異なる極性を伴うLED照明デバイスの直列接続が使用されてよい。共通端子は、例えば、図３ａ、図３ｂにおける異なる極性の回路に関して説明されたように、グラウンド端子または供給電圧端子のいずれかである。スイッチング信号を生成するために、アナログとデジタルの回路設計の両方が使用されてよい。同様に、スイッチング信号は、マイクロプロセッサといった、プログラマブルコンポーネント上で実行されるソフトウェアプログラムによって創成されてよい。特定のアプリケーションに係る要求に従って、単一のサブストリング、または、２つのサブストリングからなるストリング、もしくは、複数のストリングの完全なマトリクスが使用されてよい。特には、特定の要求に従って、4×n行列の次元（dimensions）が選択されてよい。

システム効率を改善するために、既知のDC−DCコンバータ回路、例えば、降圧コンバータ（buck converter）または他のトポロジーが使用されてよく、例えば12Vである自動車の車載電源電圧をサブストリングについてより適切な電圧まで変換することができる。サブストリングの中で直列の複数のLEDを用いたLED照明デバイスが使用される場合には、また、LED順方向電圧が一緒に加算されるので、より高い電圧が必要とされ得る。この事例においては、他の、アップコンバートな（upconverting）、DC−DCコンバータトポロジーが実施される必要があり得る。例えば、ブーストまたはバックブースト（buck-boost）トポロジーである。これらの回路によって、定電流源の電力損失を低減することができ、そして、電源16についてより小さな部品が使用され得る。

また、上記の定電流源の電源に代わって、当業者に知られているように、他の駆動トポロジーが使用されてよい。

上述の回路は簡単な例を示しており、そして、追加の構成要素を加えられ得ることが正しく理解されるべきである。例えば、温度補償技術が使用されてよい。電流、光束、色または他のパラメータおけるLED温度の変化の影響を補償するためである。

さらに、当業者にはそれ自体が知られている、別の可能性は、電力フィードバック回路であろう。直列に接続されているLED照明デバイスの最大数の関数として適切な出力電圧を獲得するようにDC−DCコンバータを制御するために配置されるものである。

請求項において、用語「含む（"comprising"）」は、他の要素を排除するものではなく、そして、不定冠詞「１つの（"a"または"an"）」は、複数を除外しない。所定の手段が相互に異なる従属請求項において引用されているという単なる事実は、これらの手段の組み合せが有利に使用され得ないことを示すものではない。請求項における参照符号は、その範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims (15)

1. LED照明デバイスを操作するための回路であって、
   少なくとも第１および第２点灯回路端子と、前記第１および第２点灯回路端子の間に直列に電気的に接続されている第１および第２LED照明デバイスと、を含む点灯回路であり、
   前記第１および第２LED照明デバイスの間に第３点灯回路端子が接続されている、
   点灯回路と、
   前記LED照明デバイスに対して電力を伝達するための第１および第２電源端子を伴う、電源と、
   少なくとも第１および第２スイッチング素子を含むスイッチング回路であり、
   前記第１スイッチング素子は、前記第１電源端子と前記第１点灯回路端子との間に接続されており、
   前記第２スイッチング素子は、前記第１電源端子と前記第３点灯回路端子との間に接続されており、かつ、
   前記スイッチング回路は、少なくとも前記第１および第２LED照明デバイスのうち一方を前記第１および第２LED照明デバイスの他方の起動とは無関係に個別に起動するために、制御回路からスイッチング信号（sw1、sw2）を受け取るように構成されている、
   スイッチング回路と、
   を含む、回路。
2. 前記スイッチング回路は、第３スイッチング素子を含み、
   前記第３スイッチング素子は、前記第２電源端子と前記第３点灯回路端子との間に接続されている、
   請求項１に記載の回路。
3. 前記点灯回路と前記スイッチング回路とを含む、第１サブストリングと、
   前記点灯回路と前記スイッチング回路とをさらに含む、少なくとも第２サブストリングと、を含み、
   第１および第２サブストリングの前記第２点灯回路端子は、共通の電源端子に対して接続されている、
   請求項１または２に記載の回路。
4. 前記第１サブストリングの前記第１および第２LED照明デバイスと、前記第２サブストリングの前記第１および第２LED照明デバイスとは、一列に配置されている、
   請求項３に記載の回路。
5. 前記第１および第２LED照明デバイスを含む複数のLED照明デバイスは、制御可能なLED照明デバイスの複数の行と列を形成するマトリクスにおいて配置されている、
   請求項１乃至４いずれか一項に記載の回路。
6. 前記マトリクスは、一列に配置された前記LED照明デバイスに係る平行な少なくとも２つの列を含み、
   それぞれの前記列は、少なくとも２つのサブストリングを含み、各サブストリングは、前記点灯回路と前記スイッチング回路を含んでいる、
   請求項５に記載の回路。
7. 前記少なくとも２つの列に係る前記点灯回路の前記第２点灯回路端子は、共通の電源端子に対して接続されている、
   請求項６に記載の回路。
8. 前記電源は、ユニポーラ電源である、
   請求項１乃至７いずれか一項に記載の回路。
9. 前記回路は、
   前記スイッチング回路に対してスイッチング信号（sw1、sw2、sw3）を伝達するための制御回路、
   を含む、請求項１乃至８いずれか一項に記載の回路。
10. 前記制御回路は、前記第１LED照明デバイスに対する第１入力信号（L1）および前記第２LED照明デバイスに対する第２入力信号（L2）を伴う論理回路を含み、
    前記論理回路は、第１および第２入力信号（L1、L2）に応じて前記第１および第２LED照明デバイスを起動するためのスイッチング信号（sw1、sw2、sw3）を伝達するように配置されている、
    請求項９に記載の回路。
11. 前記スイッチング回路は、第３スイッチング素子を含み、
    前記第３スイッチング素子は、前記第２電源端子と前記第３点灯回路端子との間に接続されており、
    前記論理回路は、
    前記第１および第２入力信号（L1、L2）に応じて前記第１、第２、および第３スイッチング素子を操作するように配置されており、
    sw1=L1
    sw2=L2 AND （NOT L1 OR NOT L2）
    sw3=L1 AND （NOT L2）
    であり、ここで、
    sw1は第１スイッチング素子のオープンまたはクローズ状態であり、sw2は第２スイッチング素子のオープンまたはクローズ状態であり、sw3は第３スイッチング素子のオープンまたはクローズ状態であり、L1は第１入力信号の起動または停止状態であり、かつ、L2は第２入力信号の起動または停止状態である、
    請求項１０に記載の回路。
12. 前記スイッチング回路は、第３スイッチング素子を含み、
    前記第３スイッチング素子は、前記第２電源端子と前記第３点灯回路端子との間に接続されており、
    前記論理回路は、
    前記第１および第２入力信号（L1、L2）に応じて前記第１、第２、および第３スイッチング素子を操作するように配置されており、
    sw1=L1
    sw2=L2 AND （NOT L1）
    sw3=NOT L2
    であり、ここで、
    sw1は第１スイッチング素子のオープンまたはクローズ状態であり、sw2は第２スイッチング素子のオープンまたはクローズ状態であり、sw3は第３スイッチング素子のオープンまたはクローズ状態であり、L1は第１入力信号の起動または停止状態であり、かつ、L2は第２入力信号の起動または停止状態である、
    請求項１０に記載の回路。
13. 前記論理回路は、デジタル論理回路またはアナログ論理回路を含む、
    請求項１０乃至１２いずれか一項に記載の回路。
14. 請求項１乃至１３いずれか一項に記載の回路と、
    照明パターンを形成するように、LED照明デバイスから発せられた光を投射または反射するための光学装置と、
    を含む、照明装置。
15. LED照明デバイスを操作する方法であって、
    第１点灯回路端子と第２点灯回路端子、および、第１および第２点灯回路端子の間に直列に電気的に接続されている第１および第２LED照明デバイス、を含む点灯回路を備えるステップであり、前記第１および第２LED照明デバイスの間に第３点灯回路端子が接続されている、ステップと、
    スイッチング回路を通じて、前記点灯回路に対して電力を供給するステップであり、前記スイッチング回路は、少なくとも第１および第２スイッチング素子を含んでいる、ステップと、
    を含み、
    前記第１スイッチング素子は、第１電源端子と前記第１点灯回路端子との間に接続されており、
    前記第２スイッチング素子は、前記第１電源端子と前記第３点灯回路端子との間に接続されており、かつ、
    前記スイッチング回路は、少なくとも前記第１および第２LED照明デバイスのうち一方を前記第１および第２LED照明デバイスの他方の起動とは無関係に個別に起動するために、制御回路からスイッチング信号を受け取る、
    方法。

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