JP7106023B2 - 暖色化減光ｌｅｄ回路 - Google Patents

Description

この出願は、２０１９年６月２７日に出願された米国特許出願第１６／４５４，７３０号及び２０１９年１０月２３日に出願された欧州特許出願第１９２０４９０８．８号に対する優先権の利益を主張するものであり、それらをそれらの全体にてここに援用する。

この出願は、“DIM-TO-WARM LED CIRCUIT”と題して２０２０年４月９日に出願された米国特許出願第１６／８４４，９２３号に関連するものであり、それをその全体にて援用する。

ここに開示される主題は、実質的に電磁スペクトルの可視部分で動作するランプを有する１つ以上の発光ダイオードアレイ（ＬＥＤ）の色調整（カラーチューニング）に関する。より具体的には、開示される主題は、ＬＥＤが強度において薄暗くされるにつれてＬＥＤの色温度が低下する暖色化減光（dim-to-warm）色調整装置を、単一の色調整装置（例えば、調光器）が制御することを可能にする技術に関する。

発光ダイオード（ＬＥＤ）は、様々な照明操作において一般的に使用されている。物体の色の外観は、部分的に、その物体を照らす光のスペクトルパワー密度（ＳＰＤ）によって決まる。人間が物体を見る場合、ＳＰＤは可視光スペクトル内の様々な波長に対する相対強度である。しかし、他の要因も色の外観に影響を与える。また、ＬＥＤの相関色温度（ＣＣＴ）並びにＣＣＴ上でのＬＥＤの温度の黒体線（ＢＢＬ、黒体軌跡又はプランク軌跡としても知られている）からの距離はどちらも、人間による物体の知覚に影響し得る。特に、ＬＥＤの色温度を制御することができる、例えば小売及び接客業の照明用途などでのＬＥＤ照明ソリューションに対して、大きな市場需要がある。具体的には、家庭及びオフィスでの設置用に暖色化減光に対する市場需要が増加している。光出力（例えば、光束）用の１つとＣＣＴ制御用の別の装置との２つの制御装置を使用することによってこの暖色化減光ＬＥＤの特徴を満足するよう、同時照明システムが試みてきた。しかしながら、２つの装置を持つことは、設置するのにコストがかかる。単一の制御装置のみを用いながら、ＬＥＤ光に、入力電流の振幅との関係でその色温度を変化させることが理想的であろう。

このセクションに記載された情報は、以下の開示される主題に関する状況を当業者に提供するためのものであり、自認された従来技術とみなされるべきでない。

黒体線（ＢＢＬ）を含む国際照明委員会（ＣＩＥ）カラーチャートの一部を示している。 典型的な赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）ＬＥＤについての色のおおよその色度座標を図上に有する色度図を、ＢＢＬを含めて示している。 開示される主題の様々な実施形態に従った、ＢＢＬに近接した非飽和Ｒ、Ｇ、及びＢ ＬＥＤについてのおおよその色度座標を有した、図２Ａの色度図の改訂版を示している。 別個の光束制御装置及び別個のＣＣＴ制御装置を必要とする従来技術の色調整装置を示している。 開示される主題の様々な実施形態に従った、単一の制御装置を用いる色調整装置の例示的な一実施形態を示している。 開示される主題の様々な実施形態に従った、光束の関数として色温度を示すグラフの一例を示している。 開示される主題の様々な例示的な実施形態に従った、色調整回路の例示的な一実施形態を示している。 図６Ａの色調整回路とともに使用され得るマイクロコントローラの例示的な一実施形態を示している。 開示される主題の様々な例示的な実施形態に従った、ＬＥＤ光源の暖色化減光動作を提供する方法の一例を示している。

次に、添付の図面の様々な図に例示する幾つかの一般的な及び具体的な実施形態を参照して、開示される主題を詳細に説明する。以下の説明においては、開示される主題の完全なる理解を提供するために、数多くの具体的詳細が記載される。しかしながら、当業者に明らかなことには、開示される主題は、それら具体的詳細の一部又は全てを用いずに実施されることができる。また、開示される主題を不明瞭にしないよう、周知のプロセスステップ又は構造は詳細には説明されていない。

以下、添付の図面を参照して、複数の異なる光照明システム及び／又は発光ダイオード実装の例がいっそう十分に説明される。これらの例は相互に排他的ではなく、１つの例において見出される特徴が、１つ以上の他の例において見出される特徴と組み合わされて、更なる実装を達成し得る。従って、理解されることには、添付の図面に示される例は、単に例示の目的で提供されており、それらは、本開示をいかようにも限定することを意図していない。全体を通して、概して、同様の要素は似通った参照符号で参照する。

理解されることには、ここでは第１の、第２の、第３のなどの用語を用いて様々な要素を記述することがあるが、それらの要素はそれらの用語によって限定されるべきでない。それらの用語は、１つの要素を別の要素から区別するために使用され得る。例えば、開示される主題の範囲から逸脱することなく、第１の要素が第２の要素と呼ばれてもよく、また、第２の要素が第１の要素と呼ばれてもよい。ここで使用されるとき、用語“及び／又は”は、関連して列挙されるアイテムのうちの１つ以上の任意の及び全ての組み合わせを含み得る。

これまた理解されることには、ある要素が他の要素に“接続されている”又は“結合されている”として言及されるとき、それは、他の要素に直接接続又は結合され及び／又は１つ以上の介在要素を介して他の要素に接続又は結合され得る。対照的に、ある要素が他の要素に“直接接続されている”又は“直接結合されている”として言及されるとき、その要素と他の要素との間に介在要素は存在しない。理解されることには、これらの用語は、図に示される向きに加えて、異なる向きでのその要素を包含することを意図している。

例えば“の下”、“の上”、“上側の”、“下側の”、“水平”、又は“垂直”などの相対的な用語は、ここでは、図に示されるような、１つの要素、区画、又は領域の、他の要素、区画、又は領域に対する関係を記述するために使用され得る。理解されることには、これらの用語は、図に示される向きに加えて、異なる向きでのそのデバイスを包含することを意図している。さらに、ＬＥＤ、ＬＥＤアレイ、電気コンポーネント、及び／又は電子コンポーネントが、１つ、２つ、又はそれより多くのエレクトロニクス基板上にあるのかは、設計上の制約及び／又は具体的なの用途にも依存し得る。

現在利用可能な最も効率的な光源の中に、例えば紫外（ＵＶ）又は赤外（ＩＲ）の光出力を発するデバイスなどの、半導体ベースの発光デバイス又は光出力放射デバイスがる。これらのデバイスは、発光ダイオード、共振キャビティ発光ダイオード、垂直キャビティレーザダイオード、エッジ放射レーザ、又はこれらに類するもの（ここでは単純にＬＥＤとして参照する）を含み得る。ＬＥＤは、それらの小型なサイズ及び低電力要求のために、数多くの異なる用途にとって魅力的な候補であり得る。例えば、それらは、例えばカメラ及び携帯電話などの手持ち式のバッテリ駆動装置用の光源（例えば、フラッシュライト及びカメラフラッシュ）として使用され得る。ＬＥＤはまた、例えば、自動車照明、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）照明、園芸照明、街路照明、ビデオ用の電灯、一般照明（例えば、家庭、店舗、オフィス及びスタジオ照明、劇場／舞台照明、及び建築照明）、拡張現実（ＡＲ）照明、仮想現実（ＶＲ）照明、ディスプレイ用のバックライト、及びＩＲ分光法にも使用され得る。単一のＬＥＤでは、白熱光源よりも明るくない光を提供することになり、従って、増強された輝度が望まれる又は必要とされる用途では、マルチジャンクションデバイス又はＬＥＤのアレイ（例えば、モノリシックＬＥＤアレイ、マイクロＬＥＤアレイなど）が使用され得る。

物体を照らすために及び一般的な照明のためにＬＥＤベースの複数のランプ（又は関係する照明装置）が使用される様々な環境において、ＬＥＤベースの複数のランプ（又は単一のランプ）の温度を、該ランプの相対的な輝度（例えば、光束）との関係で制御することが望ましいことがある。例えば、ランプが薄暗くされるにつれてランプの色温度が低下することをエンドユーザが望むことがある。そのような環境は、例えば、小売店舗並びに例えばレストランなどの接客業店舗を含み得る。ＣＣＴに加えて、別のランプ測定基準はランプの演色評価数（ＣＲＩ）である。ＣＲＩは、国際照明委員会（ＣＩＥ）によって規定されており、理想的な光源又は自然光源との比較で任意の光源（ＬＥＤを含む）が様々な物体の色を正確に表現する能力の定量的な尺度を提供する。取り得る最高のＣＲＩ値は１００である。別の定量的なランプ測定基準はＤ_ｕｖである。Ｄ_ｕｖは、ＢＢＬまでのカラーポイントの距離を表現するために、例えばＣＩＥ １９６０で規定されている測定基準である。それは、カラーポイントがＢＢＬより上にある場合は正の値であり、下にある場合は負の値である。ＢＢＬより上のカラーポイントは緑がかって見え、ＢＢＬより下のカラーポイントはピンクがかって見える。開示される主題は、ランプの輝度レベルに対して色温度を制御する装置を提供する。ここに記載されるとき、色温度は、色調整用途においてＣＣＴ及びＤ_ｕｖの両方に関係する。

開示される主題は、高い演色評価数（ＣＲＩ）及び高い効率で様々な色温度を作り出して、特に蛍光体変換式カラーＬＥＤを用いた色の混合に対処するための、例えば、原色（赤－緑－青、すなわち、ＲＧＢ）ＬＥＤ、又は非飽和（淡い色合いの）ＲＧＢカラーＬＥＤを含む様々な色のＬＥＤを駆動するためのハイブリッド駆動方式に向けられる。

直接カラーＬＥＤの順電圧は、主波長が大きくなるのに伴って低下する。これらのＬＥＤは、例えばマルチチャネルＤＣ－ＤＣコンバータで駆動されることができる。高い効率及びＣＲＩを狙う先進的な蛍光体変換式カラーＬＥＤが作り出されて、相関色温度（ＣＣＴ）調整用途の新たな可能性をもたらしている。それら先進的なカラーＬＥＤの一部は、飽和していないカラーポイントを持ち、広いＣＣＴ範囲にわたって９０＋のＣＲＩで白色を達成するように混合されることができる。８０＋のＣＲＩ実装を持つ他のＬＥＤ、又は７０＋のＣＲＩ実装を持つ他のＬＥＤであっても、開示される主題と共に使用されることができる。これらの可能性は、この潜在力を実現し、増大又は最大化するＬＥＤ回路を使用する。同時に、ここに記載される制御回路は、市場採用を容易にするために単一チャネルの定電流ドライバと互換性がある。

当業者に知られているように、ＬＥＤの光出力はＬＥＤを駆動するのに使用される電流の量に比例するので、ＬＥＤを薄暗くすることは、例えば、ＬＥＤに伝達される順電流を減少させることによって達成されることができる。多数の個々のＬＥＤの各々を駆動するのに使用される電流の量を変化させることに加えて、あるいは代えて、コントローラボックス（図６Ａを参照して詳細に後述する）が、ＬＥＤのうち選択されたＬＥＤを“オン”状態と“オフ”状態との間で迅速に切り換えて、適切なレベルの調光と、選択されたランプの色温度とを達成し得る。

一般に、ＬＥＤ駆動回路は、アナログドライバアプローチ又はパルス幅変調（ＰＷＭ）ドライバアプローチのいずれかを用いて形成される。アナログドライバでは、全ての色が同時に駆動される。各ＬＥＤに異なる電流を提供することによって、各ＬＥＤが独立に駆動される。アナログドライバはカラーシフトを生じさせ、現在のところ、三通りに電流をシフトさせる方法はない。アナログ駆動は、しばしば、特定の色のＬＥＤが、低電流モードに駆動され、そして他の時間に非常に高電流のモードに駆動されることをもたらす。このような広いダイナミックレンジは、センシング及び制御ハードウェアに難題を課す。

ＰＷＭドライバでは、各色が高速に順番にオンに切り換えられる。各色が同じ電流で駆動される。各色のデューティサイクルを変化させることによって、混合した色が制御される。すなわち、１つの色を他の色と同じ長さで２回にわたって駆動して、混合色に加わるようにすることができる。人間の視覚は非常に速く変化する色を知覚することができないので、光は単一の色を持つように見える。

例えば、第１のＬＥＤが所定量の時間にわたって電流で駆動され、次いで、第２のＬＥＤが所定量の時間にわたって同じ電流で駆動され、次いで、第３のＬＥＤが所定量の時間にわたって電流で駆動される。これら３つの所定量の時間の各々は、同じ量の時間であることもあるし、異なる量の時間であることもある。従って、各色のデューティサイクルを変化させることによって、混合した色が制御される。例えば、あなたがＲＧＢ ＬＥＤを有していて、ある特定の出力を望む場合、人間の眼の知覚に基づいて、周期のうち一部で赤が駆動され、周期のうち異なる一部で緑が駆動され、そして、周期のうち更なる他の一部で青が駆動され得る。より低い電流で赤色ＬＥＤを駆動する代わりに、赤色ＬＥＤが、より短い時間だけ、同じ電流で駆動する。この例は、ＬＥＤが不十分にしか利用されず、従って、電力の非効率的な使用につながるというＰＷＭの欠点を例証している。

従来技術に対する開示される主題の別の利点は、非飽和ＲＧＢアプローチが、高いＣＲＩを維持しつつ、ＢＢＬ上及びＢＢＬ外で調整可能（チューナブル）な光を作り出すことができることである。比較して、他の様々な従来技術システムは、調整可能なカラーポイントが二原色のＬＥＤ（例えば、Ｒ－Ｇ、Ｒ－Ｂ、又はＧ－Ｂ）の間の直線上にあるＣＣＴアプローチを利用する。

図１は、ここに開示される主題の様々な実施形態を理解するための基礎を形成する、黒体線（ＢＢＬ）１０１（プランク軌跡とも呼ばれる）を含む国際照明委員会（ＣＩＥ）カラーチャート１００の一部を示している。ＢＢＬ１０１は、様々な温度の黒体放射体の色度座標を示す。一般的に合意されていることには、殆どの照明状況において、光源は、ＢＢＬ１０１の上又は近傍にある色度座標を持つべきである。“最も近い”黒体放射体を決定するために、当技術分野にて知られる様々な数学的手順が用いられる。上述のように、この一般的なランプ仕様パラメータは相関色温度（ＣＣＴ）と呼ばれる。色度を更に記述する有用で補完的な方法がＤ_ｕｖ値によって提供され、これは、ランプの色度座標がＢＢＬ１０１より上にある（正のＤ_ｕｖ値）又はＢＢＬ１０１より下にある（負のＤ_ｕｖ値）程度を指し示すインジケーションである。

カラーチャートのこの部分は、多数の等温線１１７を含むように示されている。これらの線の各々がＢＢＬ１０１上にないとしても、等温線１１７上のいずれのカラーポイントも一定のＣＣＴを持つ。例えば、第１の等温線１１７Ａは１０，０００ＫのＣＣＴを持ち、第２の等温線１１７Ｂは５，０００ＫのＣＣＴを持ち、第３の等温線１１７Ｃは３，０００ＫのＣＣＴを持ち、そして、第４の等温線１１７Ｄは２，２００ＫのＣＣＴを持つ。

引き続き図１を参照するに、ＣＩＥカラーチャート１００はまた、マカダム楕円（Macadam Ellipse；ＭＡＥ）１０３を表す複数の楕円を示しており、これは、ＢＢＬ１０１上に中心があり、ＢＢＬ１０１から距離で１ステップ１０５、３ステップ１０７、５ステップ１０９、又は７ステップ１１１だけ広がっている。ＭＡＥは、精神測定学的研究に基づくものであり、典型的な観察者には楕円の中心の色から区別することができない全ての色を含むＣＩＥ色度図上の領域を定義する。従って、ＭＡＥステップ１０５から１１１（１から７ステップ）の各々は、典型的な観察者には、ＭＡＥ１０３のうちそれぞれのＭＡＥの中心の色と実質的に同じ色に見える。一連のカーブ１１５Ａ、１１５Ｂ、１１５Ｃ、及び１１５Ｄは、ＢＢＬ１０１から実質的に等しい距離を表し、例えば、それぞれ、＋０．００６、＋０．００３、０、－０．００３、及び－０．００６のＤ_ｕｖ値に関係している。

次に図２Ａを参照するとともに、引き続き図１を参照するに、図２Ａは、座標２０５にある赤色（Ｒ）ＬＥＤ、座標２０１にある緑色（Ｇ）ＬＥＤ、及び座標２０３にある青色（Ｂ）ＬＥＤについて、典型的な座標値（色度図２００のｘ－ｙスケール上で表される）についての色のおおよその色度座標を有する色度図２００を示している。図２Ａは、一部の実施形態に従った、可視光源の波長スペクトルを規定するための色度図２００の一例を示すものである。図２Ａの色度図２００は、可視光源の波長スペクトルを規定するための１つの手法に過ぎず、他の好適な規定も、当技術分野で知られており、ここに記載される開示主題の様々な実施形態と共に使用されることができる。

色度図２００の一部を規定する便利な一手法は、色度図２００上にラインを画成する解の軌跡を各方程式が持った、ｘ－ｙ平面内の複数の方程式の集合を介するものである。それらのラインは、図２Ｂを参照して更に詳細に後述するように、特定の領域を規定するように交わり得る。代わりの規定として、白色光源は、所与の色温度で動作する黒体源からの光に相当する光を放射することができる。

色度図２００はまた、図１を参照して上述したＢＢＬ１０１を示している。３つのＬＥＤ座標位置２０１、２０３、２０５は各々、緑、青、及び赤というそれぞれの色の“完全飽和”ＬＥＤについてのＣＣＴ座標である。しかしながら、一定の割合のＲ、Ｇ、及びＢのＬＥＤの組み合わせることによって“白色光”が作り出される場合、そのような組み合わせのＣＲＩは極めて低い。典型的に、小売又は接客業の環境などの上述の環境では、約９０以上のＣＲＩが望ましい。

図２Ｂは、図２Ａの色度図２００の改訂版を示している。しかしながら、図２Ｂの色度図２５０は、ＢＢＬ１０１に近接した非飽和（淡い色合いの）Ｒ、Ｇ、及びＢのＬＥＤについてのおおよその色度座標を示している。座標２５５にある非飽和赤色（Ｒ）ＬＥＤ、座標２５３にある非飽和緑色（Ｇ）ＬＥＤ、及び座標２５１にある非飽和青色（Ｂ）ＬＥＤについての座標値（色度図２５０のｘ－ｙスケール上で表される）が示されている。様々な実施形態において、非飽和Ｒ、Ｇ、及びＢ ＬＥＤの色温度範囲は、約１８００Ｋから約２５００Ｋの範囲内にあり得る。他の実施形態において、非飽和Ｒ、Ｇ、及びＢ ＬＥＤは、約２７００Ｋから約６５００Ｋの色温度範囲にあってもよい。上述のように、光源の演色評価数（ＣＲＩ）は、光源の見かけの色を示すものではなく、その情報は、相関色温度（ＣＣＴ）によって与えられる。従って、ＣＲＩは、理想的な光源又は自然光源との比較で光源が様々な物体の色を忠実に見せることができる能力の定量的な尺度である。

特定の例示的な一実施形態において、非飽和Ｒ、Ｇ、及びＢ ＬＥＤの座標値の各々の間に形成される三角形２５７も示されている。非飽和Ｒ、Ｇ、及びＢ ＬＥＤは、ＢＢＬ１０１に近接した座標値を持つように形成される（例えば、当技術分野で知られるように、蛍光体の混合物及び／又は材料の混合物によってＬＥＤを形成する）。その結果、それぞれの非飽和Ｒ、Ｇ、及びＢ ＬＥＤの座標位置は、三角形２５７によって輪郭を描かれるように、おおよそ９０以上のＣＲＩを持つ。従って、相関色温度（ＣＣＴ）の選択は、選択されたＣＣＴの全ての組み合わせが９０以上のＣＲＩを持つランプをもたらすように、ここに記載される色調整用途において選択され得る。非飽和Ｒ、Ｇ、及びＢ ＬＥＤの各々は、単一のＬＥＤを有してもよいし、あるいは、ＬＥＤのアレイ（又はグループ）を有して、アレイ又はグループ内の各ＬＥＤがアレイ又はグループ内の他のＬＥＤと同じ又は同様の非飽和色を持ってもよい。１つ以上の非飽和Ｒ、Ｇ、及びＢ ＬＥＤの組み合わせがランプをなす。

図３は、別個の光束制御装置３０１及び別個のＣＣＴ制御装置３０３を必要とする従来技術の色調整装置３００を示している。光束制御装置３０１は、単一チャネルドライバ回路３０５に結合され、ＣＣＴ制御装置は、組み合わせのＬＥＤ駆動回路／ＬＥＤアレイ３２０に結合される。組み合わせのＬＥＤ駆動回路／ＬＥＤアレイ３２０は、電流ドライバ回路、ＰＷＭドライバ回路、又はハイブリッド電流ドライバ／ＰＷＭドライバ回路とし得る。光束制御装置３０１、ＣＣＴ制御装置３０３、及び単一チャネルドライバ回路３０５の各々は、顧客施設３１０内に置かれ、全ての装置が、高電圧回路を管理する該当する国家及び地方の規則の下で設置されなければならない。組み合わせのＬＥＤ駆動回路／ＬＥＤアレイ３２０は、一般に、顧客施設３１０から離して置かれる。その結果、当初の購入価格と設置価格の両方がかなりのものになり得る。

図４は、開示される主題の様々な実施形態に従った、単一の制御装置４０１を用いる色調整装置４００の例示的な一実施形態を示している。単一の制御装置４０１は、単一チャネルドライバ回路４０３に結合され、これらの両方が、顧客設置領域４１０内にある。単一チャネルドライバ回路４０３は、組み合わせのハイブリッド駆動回路／非飽和ＬＥＤアレイ４２０に結合される。組み合わせのハイブリッド駆動回路／非飽和ＬＥＤアレイ４２０は、一般に、顧客設置領域４１０から離して置かれる（しかし、一般に、なおも顧客施設内にある）。組み合わせのハイブリッド駆動回路／非飽和ＬＥＤアレイ４２０の一実施形態については、図６Ａ及び６Ｂを参照して詳細に後述する。重要なことには、色調整装置４００は、図５を参照して更に詳細に後述するように、光束（及び光度）及び色温度の両方を制御するのに単一の装置のみを必要とする。

様々な実施形態において、単一の制御装置４０１は、例えばスライダ型調光器（直線操作装置）又は回転型調光器などの可変抵抗装置である。様々な実施形態において、単一の制御装置４０１は分圧器を有する。単一の制御装置４０１は、連続した可変出力電圧、又は離散的な一組の出力電圧を提供する。実施形態において、単一の制御装置４０１は、顧客設置領域４１０内でエンドユーザによって既に使用されているものであってもよい。

図５は、開示される主題の様々な実施形態に従った、光束５０３の関数として色温度５０１を示すグラフ５００の一例を示している。グラフ５００のカーブ５０５は、光束５０３が増加するにつれて、結果として生じる色温度５０１もまた、光束とともに単調増加することを示している。その結果、システム（例えば、図４参照）のエンドユーザがアレイの“明るさ”（光束）を増加させるにつれて、ＬＥＤアレイ（図６Ａ参照）の色温度が上昇する。逆に、エンドユーザがＬＥＤアレイを“薄暗くする”につれて、ＬＥＤアレイの色温度は低下する。従って、開示される主題の様々な実施形態は、暖色化減光ＬＥＤ回路を記述する。暖色化減光ＬＥＤ回路はまた、標準的な白熱電球の暖色化減光挙動（エンドユーザが白熱電球を薄暗くするにつれて、電球の色温度もそれに応じて低下する）を模倣するように働く。

図６Ａは、ＲＧＢチューニングのためのハイブリッド駆動回路６００の例示的な一実施形態を示している。ハイブリッド駆動回路６００は、電圧レギュレータ６０３に電気的に結合されたＬＥＤドライバ６０１を含んでいる。ＬＥＤドライバ６０１と電圧レギュレータ６０３とが一緒になって、安定化電流Ｉ_０を生成する。ハイブリッド駆動回路６００はまた、アナログ電流分割回路６１０Ａ、マルチプレクサアレイ６２０、及びＬＥＤマルチカラーアレイ６３０を含むように示されている。

ＬＥＤマルチカラーアレイ６３０は、１つ又は任意数の第１の色のＬＥＤアレイ６３１と、１つ又は任意数の第２の色のＬＥＤアレイ６３３と、１つ又は任意数の第３の色のＬＥＤアレイ６３５とを含むことができる。様々な実施形態において、４つ以上の色が使用されてもよい。また、ＬＥＤアレイ６３１、６３３、６３５は、各アレイ内に単一のＬＥＤのみを含んでもよい。

ＬＥＤアレイ６３１、６３３、６３５は、ここに詳細に説明されるように、ハイブリッド駆動回路６００を用いてチューニングされるように設計されることができる。ハイブリッド駆動回路６００の一実施形態において、第１の色のＬＥＤアレイ６３１は緑色ＬＥＤを有し、第２の色のＬＥＤアレイ６３３は赤色ＬＥＤを有し、そして、第３の色のＬＥＤアレイ６３５は青色ＬＥＤを有する。しかしながら、任意の組の色がＬＥＤアレイ６３１、６３３、６３５に対して選択され得る。例えば、ＬＥＤアレイ６３１、６３３、６３５の各々は、図２Ｂを参照して上述したように、それぞれ、非飽和緑色ＬＥＤ、非飽和赤色ＬＥＤ、及び非飽和青色ＬＥＤを有してもよい。当業者には認識され得るように、特定のチャネルへの色の割り当ては単に設計選択であり、他の設計も考えられるが、ここでの記述は、単に、ここに記載されるハイブリッド駆動回路６００のいっそう十分な理解を提供するために、直前に説明した色の組み合わせを用いている。

ハイブリッド駆動回路６００は、アナログ電流分割回路６１０Ａを含み、これは、入力電流Ｉ_０を、それぞれ第１の分岐ライン６１９Ｌ（アナログ電流分割回路６１０Ａの左側の電流分岐６１６Ｌ）及び第２の分岐ライン６１９Ｒ（アナログ電流分割回路６１０Ａの右側の電流分岐６１６Ｒ）上の出力としての２つの電流Ｉ_ＬとＩ_Ｒとに分割するように構成される。実施形態において、アナログ電流分割回路６１０Ａは、２つの分岐ライン６１９Ｌ、６１９Ｒの各々に等しい電流を提供する駆動回路の形態をとり得る。実施形態において、アナログ電流分割回路６１０Ａは、２つの分岐ライン６１９Ｌ、６１９Ｒの各々に等しくない電流を提供する駆動回路の形態をとってもよい。

アナログ電流分割回路６１０Ａは更に、各色における駆動電流の精密制御を可能にしながら、異なる色のＬＥＤ間での順電圧の不整合に対処し得る。あるいは、アナログ電流分割回路６１０Ａは、意図的な不均等な電流分割を可能にすることができ、これは、ＬＥＤアレイ６３１、６３３、６３５の様々な組み合わせを単にオンにスイッチングすることによってでは達成されることができないものである（回路のスイッチング部分については、マルチプレクサアレイ６２０を参照して更に詳細に後述する）。当業者に理解され得るように、開示される主題の範囲から逸脱することなく、他のアナログ電流分割回路を利用することができる。ここに記載されるアナログ電流分割回路６１０Ａは、開示される主題を当業者がいっそう十分に理解するよう、電流分割回路の一例として提供されている。

加えて、アナログ電流分割回路６１０Ａは、ＬＥＤドライバ６０１及びＬＥＤマルチカラーアレイ６３０と共に動作するように、例えばプリント回路基板（ＰＣＢ）上に実装され得る。ＬＥＤドライバ６０１は、例えば、当技術分野で知られている従来からのＬＥＤドライバとし得る。従って、アナログ電流分割回路６１０Ａは、ＬＥＤマルチカラーアレイ６３０のうちの２つ以上の利用する用途にＬＥＤドライバ６０１を使用することを可能にすることができる。他の実施形態において、アナログ電流分割回路６１０Ａは、例えば、ＬＥＤドライバ６０１及びＬＥＤマルチカラーアレイ６３０のうちの少なくとも一方とは別個のＰＣＢ上に実装される。

アナログ電流分割回路６１０Ａの各電流分岐は、センス抵抗（例えば、Ｒ_Ｓ１及びＲ_Ｓ２）を含み得る。例えば、図６Ａに示すような２つの電流チャネルを有する一実施形態において、アナログ電流分割回路６１０Ａは、左側の電流分岐６１６Ｌの第１の電圧Ｖ_{ＳＥＮＳＥ＿Ｒ１}を検知するための第１のセンス抵抗６１５Ｌ（Ｒ_Ｓ１）と、右側の電流分岐６１６Ｒの第２の電圧Ｖ_{ＳＥＮＳＥ＿Ｒ２}を検知するための第２のセンス抵抗６１５Ｒ（Ｒ_Ｓ２）とを含む。Ｖ_{ＳＥＮＳＥ＿Ｒ１}の電圧は、第１のセンス抵抗６１５Ｌ（Ｒ_Ｓ１）を流れる電流によって生成され、Ｖ_{ＳＥＮＳＥ＿Ｒ２}の電圧は、第２のセンス抵抗６１５Ｒ（Ｒ_Ｓ１）を流れる電流によって生成される。

図６Ａのアナログ電流分割回路６１０Ａもまた、計算デバイス６１０Ｂを含むように示されている。しかしながら、一部の実施形態において、計算デバイス６１０Ｂは、図６Ｂを参照して後述するように、マイクロコントローラと共に使用されたり、マイクロコントローラによって置き換えられたりしてもよい。計算デバイス６１０Ｂは、第１の検知電圧Ｖ_{ＳＥＮＳＥ＿Ｒ１}と第２の検知電圧Ｖ_{ＳＥＮＳＥ＿Ｒ２}とを比較して、設定電圧Ｖ_ＳＥＴを決定するように構成される。第１の検知電圧Ｖ_{ＳＥＮＳＥ＿Ｒ１}が第２の検知電圧Ｖ_{ＳＥＮＳＥ＿Ｒ２}よりも低い場合、計算デバイス６１０Ｂは、設定電圧Ｖ_ＳＥＴを高くするように構成される。第１の検知電圧Ｖ_{ＳＥＮＳＥ＿Ｒ１}が第２の検知電圧Ｖ_{ＳＥＮＳＥ＿Ｒ２}よりも高い場合、計算デバイス６１０Ｂは、設定電圧Ｖ_ＳＥＴを低くするように構成される。

特定の例示的な一実施形態において、計算デバイス６１０Ｂは、演算増幅器６１２と、設定電圧Ｖ_ＳＥＴが担持される位置とグランドとの間のキャパシタ６１４と、キャパシタ６１４と並列に配置された下側抵抗Ｒ_{ＬＯＷＥＲ}（キャパシタ６１４のための放電抵抗として機能する）とを含む。さらに、上側抵抗Ｒ_{ＵＰＰＥＲ}が、抵抗Ｒ_{ＬＯＷＥＲ}及びキャパシタ６１４の両方と直列に配置される。上側抵抗Ｒ_{ＵＰＰＥＲ}の利点については後述する。

第１の検知電圧Ｖ_{ＳＥＮＳＥ＿Ｒ１}及び第２の検知電圧Ｖ_{ＳＥＮＳＥ＿Ｒ２}が演算増幅器６１２に送られる。計算デバイス６１０Ｂは、第１の検知電圧Ｖ_{ＳＥＮＳＥ＿Ｒ１}を第２の検知電圧Ｖ_{ＳＥＮＳＥ＿Ｒ２}から差し引くことによって、第１の検知電圧Ｖ_{ＳＥＮＳＥ＿Ｒ１}を第２の検知電圧Ｖ_{ＳＥＮＳＥ＿Ｒ２}と比較するように構成され得る。演算増幅器６１２がレギュレーション状態にあるとき、計算デバイス６１０Ｂは、第１の検知電圧Ｖ_{ＳＥＮＳＥ＿Ｒ１}と第２の検知電圧Ｖ_{ＳＥＮＳＥ＿Ｒ２}との差分を充電電流に変換するように構成され得る。該充電電流がキャパシタ６１４を充電するために使用され、それにより、第１の検知電圧Ｖ_{ＳＥＮＳＥ＿Ｒ１}が第２の検知電圧Ｖ_{ＳＥＮＳＥ＿Ｒ２}よりも低い場合に、設定電圧Ｖ_ＳＥＴを上昇させる。計算デバイス６１０Ｂは、第１の検知電圧Ｖ_{ＳＥＮＳＥ＿Ｒ１}と第２の検知電圧Ｖ_{ＳＥＮＳＥ＿Ｒ２}との差分を放電抵抗Ｒ_{ＬＯＷＥＲ}に変換するように構成され得る。放電抵抗Ｒ_{ＬＯＷＥＲ}は、第１の検知電圧Ｖ_{ＳＥＮＳＥ＿Ｒ１}が第２の検知電圧Ｖ_{ＳＥＮＳＥ＿Ｒ２}よりも高いときに設定電圧Ｖ_ＳＥＴを低下させる。

従って、第１の検知電圧Ｖ_{ＳＥＮＳＥ＿Ｒ１}が第２の検知電圧Ｖ_{ＳＥＮＳＥ＿Ｒ２}よりも高い場合、計算デバイス６１０Ｂは設定電圧Ｖ_ＳＥＴを低下させることができ、それが代わって、左側の電流分岐６１６Ｌに電力を供給する第１のゲート電圧Ｖ_{ＧＡＴＥ１}を低下させる。その結果、演算増幅器６１２がレギュレーション状態にあるとき、第１の検知電圧Ｖ_{ＳＥＮＳＥ＿Ｒ１}は第２の検知電圧Ｖ_{ＳＥＮＳＥ＿Ｒ２}に略等しい。従って、定常状態の間、右側の電流分岐６１６Ｒの電流に対する左側の電流分岐６１６Ｌの電流の比は、第１のセンス抵抗６１５Ｌ（Ｒ_Ｓ１）の値に対する第２のセンス抵抗６１５Ｒ（Ｒ_Ｓ２）の値の比に等しい。

従って、第１のセンス抵抗６１５Ｌ（Ｒ_Ｓ１）の値が第２のセンス抵抗６１５Ｒ（Ｒ_Ｓ２）の値に等しい場合、第１のセンス抵抗６１５Ｌ（Ｒ_Ｓ１）を流れる電流は、第２のセンス抵抗６１５Ｒ（Ｒ_Ｓ２）を流れる電流に等しく、ハイブリッド駆動回路６００は、電流を二等分に分割する（例えば供給電圧生成などの補助回路によって引き出される電流は無視できると仮定している）。なお、当業者に理解されるように、また、上述のように、図６Ａに示す計算デバイス６１０Ｂは、数多くの可能な実施形態のうちの単に１つである。

引き続き図６Ａを参照するに、様々な実施形態において、設定電圧Ｖ_ＳＥＴは電圧制御式電流源に供給される。電圧制御式電流源は、更なる演算増幅器６１１を用いて実装され得る。そして、更なる演算増幅器６１１が第１のゲート電圧Ｖ_{ＧＡＴＥ１}を提供する。第１のゲート電圧Ｖ_{ＧＡＴＥ１}は、分岐ライン６１９Ｌ上の駆動電流源Ｉ_Ｌを提供する第１のトランジスタ６１３Ｌへの入力を提供する。第１のトランジスタ６１３Ｌは、例えば、従来からの金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）とすることができる。特定の例示的な一実施形態において、第１のトランジスタ６１３ＬはｎチャネルＭＯＳＦＥＴとし得る。当業者に認識され得るように、第１のトランジスタ６１３Ｌは、当技術分野で知られる任意のタイプのスイッチングデバイスとし得る。

この実施形態に続けるに、第２のトランジスタ６１３Ｒが、第２の分岐ライン６１９Ｒ上の駆動電流源Ｉ_Ｒを提供する。第１のトランジスタ６１３Ｌと同様に、第２のトランジスタ６１３Ｒも、従来からのＭＯＳＦＥＴ又は関連するデバイスタイプを有し得る。特定の例示的な一実施形態において、第２のトランジスタ６１３ＲはｎチャネルＭＯＳＦＥＴとし得る。第２のトランジスタ６１３Ｒは、左側の電流分岐６１６Ｌがレギュレーション状態にあるときにのみオンにスイッチングされ得る。第２のゲート電圧Ｖ_{ＧＡＴＥ２}が、第２のトランジスタ６１３Ｒに電流が流れることを可能にする。

第２のゲート電圧ＶＧＡＴＥ２は、シャントレギュレータ６１７の基準（ＲＥＦ）入力に送られ得る。例えば、例示的な一実施形態において、シャントレギュレータ６１７は、２．５Ｖの内部基準電圧を有する。シャントレギュレータ６１７は、シャントレギュレータ６１７のＲＥＦノードに印加される電圧が２．５Ｖよりも高いときに、大電流をシンクするように構成される。シャントレギュレータ６１７のＲＥＦノードに印加される電圧が約２．５Ｖ以下であるとき、シャントレギュレータ６１７は小さな静電流をシンクし得る。当業者には知られているように、シャントレギュレータ６１７はツェナーダイオードを有し得る。

大きいシンク電流は、第２のトランジスタ６１３Ｒのゲート電圧を、その閾値電圧未満のレベルまで引き下げ、それが、第２のトランジスタ６１３Ｒをオフに切り換えることができる。一部のケースにおいて、シャントレギュレータ６１７は、カソードを、ＲＥＦノードより低く、ダイオードの順電圧Ｖ_ｆよりも大きく引っ張ることができない。従って、第２のトランジスタ６１３Ｒは、２．５Ｖより高い閾値電圧を有してもよい。あるいは、例えば、１．２４Ｖなどの、より低い内部基準電圧を有するシャントレギュレータを用いてもよい。

抵抗Ｒ_{ＵＰＰＥＲ}の利点
上述のように、また、図６Ａに示す計算デバイス６１０Ｂを引き続き参照するに、上側抵抗Ｒ_{ＵＰＰＥＲ}が、抵抗Ｒ_{ＬＯＷＥＲ}及びキャパシタ６１４の両方と直列に配置される。一般に、計算デバイス６１０Ｂ（又は図６Ｂを参照して後述するマイクロコントローラ）は、０Ｖから１０Ｖのアナログ信号に反応し、アルゴリズムに従ってＬＥＤアレイ６３１、６３３、６３５のＲ／Ｇ／Ｂ色の割合を変化させる。入力電流とともに光が色を変えるようにするには、電流を検知する必要があるとともに、信号を０Ｖ－１０Ｖの入力に送り直す必要がある。

従来技術のハイブリッド駆動回路においては、Ｖ_{ＳＥＮＳＥ＿Ｒ１}信号がマイクロコントローラ又は他のタイプの計算デバイスに送られる。しかしながら、抵抗Ｒ_{ＵＰＰＥＲ}がないと、従来技術の回路では、内部アナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）の入力ダイナミックレンジと、センス抵抗Ｒ_Ｓ１及びＲ_Ｓ２における電力消費との間にトレードオフが存在する。

図６Ａのハイブリッド駆動回路６００に示すように抵抗Ｒ_{ＵＰＰＥＲ}を含めることは、前述のダイナミックレンジとセンス抵抗の電力消費との間のトレードオフを改善する。抵抗Ｒ_{ＵＰＰＥＲ}は、Ｖ_ＳＥＴに結合されるＭＯＳＦＥＴのソース端子と、キャパシタ６１４と並列の抵抗Ｒ_{ＬＯＷＥＲ}と、の間に挿入される。２つの抵抗Ｒ_{ＵＰＰＥＲ}及びＲ_{ＬＯＷＥＲ}の組み合わせは抵抗分圧器を形成する。この回路の元々の１つの機能は、量Ｖ_ＳＥＴが平衡状態においてＶ_{ＳＥＮＳＥ＿Ｒ１}及びＶ_{ＳＥＮＳＥ＿Ｒ２}に等しいことがなおも満たされることを確かにすることである。しかしながら、抵抗Ｒ_{ＵＰＰＥＲ}を追加することの更なる利点は、この場合にはＶ_{ＳＥＮＳＥ＿ＡＭＰＬＩＦＩＥＤ}の電圧がＶ_ＳＥＴの電圧の増幅バージョンであることである。この増幅は、センス抵抗Ｒ_Ｓ１及びＲ_Ｓ２における電力消費を増加させることなく、ＡＤＣの入力信号レンジを大幅に改善する。

例えば、ＶＳＥＴの増幅は、
Ｖ_{ＳＥＮＳＥ＿ＡＭＰＬＩＦＩＥＤ}＝（１＋Ｒ_{ＵＰＰＥＲ}／Ｒ_{ＬＯＷＥＲ}）・Ｖ_ＳＥＴ
という形態をとる。従って、増幅率は、
（１＋Ｒ_{ＵＰＰＥＲ}／Ｒ_{ＬＯＷＥＲ}）
である。

特定の例示的な一実施形態において、ターゲットピーク電流は１アンペア（Ａ）であると仮定する。Ｒ_Ｓ１及びＲ_Ｓ２は各々０．４７オーム（Ω）であるように選択されることができ、従って、０．４７Ｖのピーク電圧を与える（何故なら、Ｉ×Ｒ＝Ｖであり、この例では、１Ａ×０．４７Ω＝０．４７Ｖであるからである）。この電圧を増加させるために、Ｒ_{ＵＰＰＥＲ}の値は、例えば３．３ｋΩであるように選択されることができ、Ｒ_{ＬＯＷＥＲ}の値は、例えば２．２ｋΩであるように選択されることができる。従って、増幅率は、（１＋３．３ｋΩ／２．２ｋΩ）＝２．５である。従って、この例では、の値は２．５・（Ｖ_ＳＥＴ）となる。

これらの値は、当業者が、ここに提供される情報を読んで理解することで、開示される主題をいっそう十分に理解するように、単に例として提供されている。所与の回路に対する具体的なパラメータ及び期待に応じて、多様な他の値が選択され得る。

引き続き図６Ａを参照するに、ハイブリッド駆動回路６００は、３つのＬＥＤアレイ６３１、６３３、６３５のうちの２つを第１の分岐ライン６１９Ｌ及び第２の分岐ライン６１９Ｒに電気的に結合して、アナログ電流分割回路６１０Ａによって作り出される２つの電流源Ｉ_Ｌ、Ｉ_Ｒを提供するように構成されたマルチプレクサアレイ６２０を含んでいる。例示的な一実施形態において、マルチプレクサアレイ６２０は、複数のスイッチングデバイス６２１、６２３、６２５、６２７を含む。４つのスイッチングデバイスが示されているが、マルチプレクサアレイ６２０は、より多数又は少数のスイッチを含んでもよい。特定の例示的な一実施形態において、スイッチングデバイス６２１、６２３、６２５、６２７は、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ又は当技術分野で知られる類似のタイプのスイッチングデバイスを有する。マルチプレクサアレイ６２０は、電流Ｉ_Ｌ及びＩ_Ｒを、ＬＥＤマルチカラーアレイ６３０の色のうちの２つに実質的に同時に導くように構成される。

動作上、ＲＧＢチューニング向けのハイブリッド駆動回路６００は、アナログ電流分割回路６１０Ａを使用して、３つのＬＥＤアレイ６３１、６３３、６３５のうちの２つの色を実質的に同時に駆動する。そして、ハイブリッド駆動回路６００は、３つのＬＥＤアレイ６３１、６３３、６３５のうちの第３の（残りの）色でＰＷＭタイムスライシングを掛ける。

２つの色を同時に駆動する際、仮想カラーポイントが作り出される。電流Ｉ_ＬとＩ_Ｒとの間の比は、予め決定され得る。例えば、これらの電流間の比は、効率を最大化するために１：１であるか又は僅かに異なるかであるとし得る。しかしながら、任意の比が用いられてもよい。３つの色の３つのＬＥＤアレイ６３１、６３３、６３５を用いると、例えば、ここに記載される非飽和ＲＧＢ ＬＥＤを用いて、３つの仮想カラーポイント（Ｒ－Ｇ、Ｒ－Ｂ、Ｇ－Ｂ）を作り出され得る。３つの仮想カラーポイント（Ｒ－Ｇ、Ｒ－Ｂ、Ｇ－Ｂ）によって形成される三角形が、ここに開示される事項に係るハイブリッド駆動の色域を画成する。様々な例示的な実施形態において、１つ以上の原色Ｒ／Ｇ／Ｂ（４番目以降のカラーポイント）を混合に含めることができる。

次に図６Ｂを参照するに、計算デバイス６１０Ｂと共に又は代わりに使用され得るマイクロコントローラ６５０が示されている。例えば、マイクロコントローラ６５０は、上述したアナログ回路よりも可能性として少ないＰＣＢリソースで複雑な信号処理を実行することができる。当業者が認識することには、他のタイプのデバイスがマイクロコントローラ６５０と同じ又は同様に動作してもよい。２～３のそのようなデバイスについて後述する。

この特定の実施形態において、マイクロコントローラ６５０は、入力信号を受信し、図６Ａのスイッチングデバイス６２１、６２７（第１及び第４のスイッチ）の動作Ｓ１及びＳ４を実行することができる。実施形態において、マイクロコントローラ６５０は、検知電圧入力６５１の電圧ＶＳＥＮＳＥ＿Ｒ１と、例えばその上にマイクロコントローラ６５０が位置する基板の温度とを検知することによって、入力電流の絶対値をモニタするように構成される。温度は、例えば、マイクロコントローラ６５０のＮＴＣ入力６５５に結合された負性温度係数（negative temperature-coefficient；ＮＴＣ）抵抗（サーミスタ、図示せず）で検知される。検知電圧入力６５１におけるＶＳＥＮＳＥ＿Ｒ１及びＮＴＣ入力６５５であるこれら２つの読み取り値は、駆動電流及び温度に起因して生じ得るＬＥＤアレイ６３１、６３３、６３５のカラーシフトを補償するために用いられることができる。０Ｖ－１０Ｖ入力は、制御入力６５３として用いられることができる。ここに記載されるように、マイクロコントローラ６５０は、ＣＣＴチューニングカーブにマッピングされることができる。マイクロコントローラ６５０は、入力命令（例えば、光束の関数としての色温度、図５参照）をマルチプレクサアレイ６２０の動作に翻訳する。具体的には、マイクロコントローラ６５０は、スイッチＳ１を制御するために第１の出力６５７の第１の出力信号Ｉ_Ｌを提供するとともに、スイッチＳ４を制御するために第２の出力６５９の第２の出力信号Ｉ_Ｒを提供する。

上述のように、入力電流は、センス抵抗ＲＳ１を介して検知されて、電圧ＶＳＥＮＳＥ＿Ｒ１に変換される。この電圧の増幅バージョンＶＳＥＮＳＥ＿ＡＭＰＬＩＦＩＥＤが、計算デバイス６１０Ｂ（図６Ａ参照）又はマイクロコントローラ６５０（図６Ｂ参照）に供給される。マイクロコントローラ６５０は、デジタル化されたＣＣＴ対電流カーブを格納している。デジタル化されたＣＣＴ対電流カーブは、当業者に知られる多様な手法で構築され、ソフトウェア（例えば、マイクロコントローラ６５０内）、ファームウェア（例えば、ＥＥＰＲＯＭ）、又はハードウェア（例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ））に格納され得る。そして、命令が、検知された電流レベルに対応するＣＣＴを選択することができる。最も単純な形態では、最大電流が、マイクロコントローラ６５０にハードコーディングされ、最大色温度（例えば、３５００Ｋ）と相関付けられる。

様々な実施形態において、計算デバイス６１０Ｂ及び／又はマイクロコントローラ６５０は、例えば、特別な較正モードを有することによって、図５のＣＣＴ対電流カーブ５００を自動的に調節するように構成されることができる。例えば、マイクロコントローラ６５０は、特殊なシーケンス（例えば、長いパワーアップ／ダウンサイクルと短いパワーアップ／ダウンサイクルとの組み合わせ）でパワーサイクルされる場合に、較正モードに入ることができる。この較正モードにある間に、ユーザ（例えば、工場の較正技術者又は高度なエンドユーザ）は、ドライバ出力の最小レベルと最大レベルとの間でドライバ出力電流を変更するように求められる。そして、マイクロコントローラ６５０は、上述のように、これら２つの値を例えば内部メモリに（マイクロコントローラ６５０に、又はマイクロコントローラ６５０が置かれた基板に、のいずれか）格納する。内部メモリは、例えば、電気的消去可能プログラム可能読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、相変化メモリ（ＰＣＭ）、フラッシュメモリ、又は当技術分野で知られる他の様々なタイプの不揮発性メモリデバイスを含め、多数の形態をとることができる。

次に図７を参照するに、開示される主題の様々な例示的な実施形態に従った、ＬＥＤ光源の暖色化減光動作を提供する方法７００の一例が示されている。方法７００は、例えば、ＬＥＤマルチカラーアレイ６３０の暖色化減光動作のために、図６Ａのハイブリッド駆動回路を使用することを記述する。示される例示的な動作は、ＬＥＤマルチカラーアレイ６３０のうちの様々なものを組み合わせて、図４の単一の制御装置から、所与の発光信号レベルに対して所望の色温度を生成することを可能にする。受信された発光信号レベルが、単一チャネルドライバ回路４０３（例えば、図６ＡのＬＥＤドライバ６０１を有し得る）によって読み取られる。次いで、発光信号レベルを用いて、例えば上述の計算デバイス６１０Ｂ及び／又はマイクロコントローラ６５０を較正し得る。

引き続き図７を参照するに、動作７０１にて、方法７００は、アナログ電流分割回路を介して、入力電流を第１の電流Ｉ_Ｌと第２の電流Ｉ_Ｒとに分割する。動作７０３にて、マルチプレクサアレイ６２０を介して、周期の第１部分の間、実質的に同時に、第１の電流がＬＥＤマルチカラーアレイ６３０の３つの色のうちの第１の色に提供されるとともに、第２の電流がＬＥＤマルチカラーアレイ６３０の３つの色のうちの第２の色に提供される。動作７０５にて、マルチプレクサアレイ６２０を介して、周期の第２部分の間、実質的に同時に、第１の電流がＬＥＤマルチカラーアレイ６３０の３つの色のうちの第２の色に提供されるとともに、第２の電流がＬＥＤマルチカラーアレイ６３０の３つの色のうちの第３の色に提供される。動作７０７にて、マルチプレクサアレイを介して、周期の第３部分の間、実質的に同時に、第１の電流がＬＥＤマルチカラーアレイ６３０の３つの色のうちの第２の色に提供されるとともに、第２の電流がＬＥＤマルチカラーアレイ６３０の３つの色のうちの第３の色に提供される。

方法７００において、ＬＥＤマルチカラーアレイ６３０のうちの異なる２つへの第１の電流及び第２の電流の提供は、ＬＥＤマルチカラーアレイ６３０の３つの色のうちの第３の色に駆動電流を提供するように、パルス幅変調（ＰＷＭ）タイムスライシングを用いて行われ得る。様々な実施形態において、ＰＷＭは、３つの色のＬＥＤのうちの第１のもの、３つの色のＬＥＤのうちの第２のもの、及び３つの色のＬＥＤのうちの第３のものの組み合わせの間で実質的に等しいとし得る。様々な実施形態において、ＰＷＭは、ＬＥＤの所望の駆動特性に応じて異なってもよい。

開示される主題を読んで理解することで当業者が認識することには、当該方法は、伝統的なＲＧＢカラーのＬＥＤに適用されてもよいし、非飽和ＲＧＢカラーのＬＥＤに適用されてもよい。これまた当業者が認識することには、追加の色のＬＥＤ又はもっと少ない数のＬＥＤが用いられてもよい。

様々な実施形態において、記載されたコンポーネントの多くは、ここに開示された機能を実装するように構成された１つ以上のモジュールを有してもよい。一部の実施形態において、モジュールは、ソフトウェアモジュール（例えば、機械読み取り可能媒体又は伝送媒体に格納又はその他の方法で具現化されるコード）、ハードウェアモジュール、又はこれらの任意の好適な組み合わせを構成し得る。“ハードウェアモジュール”は、特定の動作を実行すること及び特定の信号を解釈することが可能な有形の（例えば、非一時的な）物理コンポーネント（例えば、一組の１つ以上のマイクロプロセッサ又は他のハードウェアベースのデバイス）である。上記１つ以上のモジュールは、特定の物理的手法で設定又は構成され得る。様々な実施形態において、１つ以上のマイクロプロセッサ又はそれの１つ以上のハードウェアモジュールが、ソフトウェア（例えば、アプリケーション又はその一部）によって、そのモジュールに関してここに記載された動作を実行するように動アするハードウェアモジュールとして構成され得る。

一部の実施形態例において、ハードウェアモジュールは、例えば、機械的若しくは電子的に、又はこれらの任意の好適な組み合わせによって実装され得る。例えば、ハードウェアモジュールは、特定の動作を実行するように恒久的に構成された専用の回路又はロジックを含み得る。ハードウェアモジュールは、例えばフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）又は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などの特殊目的のプロセッサであってもよいし、それを含んでもよい。ハードウェアモジュールはまた、例えば有限状態マシン内の様々な状態及び遷移の解釈などの特定の動作を実行するようにソフトウェアによって一時的に構成されるプログラマブルなロジック又は回路を含んでもよい。一例として、ハードウェアモジュールは、ＣＰＵ又は他のプログラマブルプロセッサ内に含まれたソフトウェアを含んでもよい。理解されることには、ハードウェアモジュールを、機械的に実装するか、電気的に実装するか、専用の恒久的に構成された回路にて実装するか、それとも一時的に構成された回路（例えば、ソフトウェアによって構成される）にて実装するかの決定は、コストと時間を考慮して推進され得る。

上での説明は、開示される主題を具現化する例示的な例、デバイス、システム、及び方法を含んでいる。明細書には、説明の目的で、開示される主題の様々な実施形態の理解を提供するために、数多く具体的詳細が記載されている。しかしながら、当業者に明らかなことには、主題の様々な実施形態はそれらの具体的詳細を用いずに実施されることができる。また、様々な例示の実施形態を不明瞭にしないように、周知の構造、材料、及び技術は詳細に示していない。

ここで使用されるとき、用語“又は”は、包括的又は排他的な意味で解釈され得る。さらに、提供された開示を読んで理解することで、当業者によって他の実施形態が理解されることになる。さらに、ここに提供された開示を読んで理解することで、当業者が容易に理解することには、ここに提供された技術及び例の様々な組み合わせは全て様々な組み合わせで適用され得る。

様々な実施形態が別々に説明されているが、これらの別々の実施形態は、独立した技術又は設計とみなされることを意図していない。上で示したように、様々な部分の各々は、相互に関連していてもよく、各々は、別々に使用されてよいし、例えば調光器及び関連装置などの他のタイプの電気制御装置と組み合わせて使用されてもよい。従って、方法、動作、及びプロセスの様々な実施形態が記載されているが、これらの方法、動作、及びプロセスは、別々に、又は様々な組み合わせで、のいずれで使用されてもよい。

従って、ここに提供された開示を読んで理解した当業者には明らかなように、数多くの変更及び変形を行うことができる。ここに列挙されたものに加えて、本開示の範囲内の機能的に等価な方法及びデバイスが、以上の説明から当業者に明らかになる。一部の実施形態の部分及び機構が、他の実施形態のものに含められたり置き換えられたりしてもよい。そのような変更及び変形は、添付の請求項の範囲に入ることが意図される。従って、本開示は、添付の請求項の用語によってのみ限定され、請求項が権利付与されるものに均等な全範囲と共にある。これまた理解されるべきことには、ここで使用される用語は、単に特定の実施形態を説明する目的でのものであり、限定することを意図したものではない。

本開示の要約は、読者が技術開示の性質をすぐに確認することを可能にするために提供されている。要約は、請求項を解釈したり限定したりすることに使用されることにはならないとの理解の下に提出されている。さらに、以上の詳細な説明では、開示を効率化する目的で、様々な特徴が単一の実施形態にて一緒にグループ化されていることが見られ得る。この開示方法は、請求項を限定するものとして解釈されるべきでない。従って、以下の請求項は、各請求項が別個の実施形態として自立して、ここにて詳細な説明に組み込まれる。

Claims (21)

1. ハイブリッド駆動回路であって、
   分岐における電流を制御するように構成されたトランスコンダクタンスデバイスを有する電流分割回路と、
   第１端子で前記分岐に結合され且つ第２端子でマルチカラー発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイに結合されるように構成された個別制御可能な複数のスイッチを有するマルチプレクサアレイであり、前記スイッチの数は前記分岐の数よりも多く、前記複数のスイッチの前記第１端子のうちの少なくとも２つが同一の分岐に結合され、前記スイッチのうちの少なくとも２つのスイッチの前記第２端子がともに結合され、当該ハイブリッド駆動回路が、前記分岐における前記電流の制御を通じて、受信した発光信号レベルに基づいて前記マルチカラーＬＥＤアレイの少なくとも１つのパラメータを調整するように構成されている、マルチプレクサアレイと、
   を有するハイブリッド駆動回路。
2. 当該ハイブリッド駆動回路は、前記受信した発光信号レベルに基づいて、前記マルチカラーＬＥＤアレイの色温度及び対応する光束を同時に調整するように構成されている、請求項１に記載のハイブリッド駆動回路。
3. 当該ハイブリッド駆動回路は更に、電圧レギュレータに結合されたＬＥＤドライバを有し、前記電圧レギュレータは、前記マルチカラーＬＥＤアレイに電圧信号を提供し、前記ＬＥＤドライバと前記電圧レギュレータとの組み合わせが、安定化された電流を前記電流分割回路への入力として提供する、請求項１に記載のハイブリッド駆動回路。
4. 前記電流分割回路は、前記安定化された電流を前記分岐上の等しい電流に分割する駆動回路である、請求項３に記載のハイブリッド駆動回路。
5. 前記電流分割回路は、前記安定化された電流を、前記マルチカラーＬＥＤアレイのうちの単一色のＬＥＤアレイの組み合わせをオンに切り換えることによってでは生成されることができない前記分岐上の等しくない電流に分割する駆動回路である、請求項３に記載のハイブリッド駆動回路。
6. 各分岐がセンス抵抗を有し、該分岐内の該センス抵抗を前記電流が流れることによって生成される電圧を該センス抵抗が検知する、請求項１に記載のハイブリッド駆動回路。
7. 前記電流分割回路は更に、前記検知された電圧同士を比較して設定電圧を決定するように構成された計算デバイスであり、比較した前記検知された電圧が相異なる場合に前記設定電圧の調整によって前記設定電圧を決定する計算デバイス、を有する、請求項６に記載のハイブリッド駆動回路。
8. 前記計算デバイスは、前記検知された電圧のうちの第１の電圧が、前記検知された電圧のうちの第２の電圧よりも高い場合に、前記設定電圧が上昇され、前記検知された電圧のうちの前記第１の電圧が、前記検知された電圧のうちの前記第２の電圧よりも低い場合に、前記設定電圧が低下されるように、前記検知された電圧の相対的な大きさに応じて前記設定電圧を調整するように構成されている、請求項７に記載のハイブリッド駆動回路。
9. 前記計算デバイスは、前記検知された電圧が供給される入力を持つ演算増幅器と、該演算増幅器の出力が結合される制御端子を持つ計算デバイストランスコンダクタンスデバイスと、前記設定電圧が担持される位置とグランドとの間のキャパシタと、該キャパシタと並列の放電抵抗と、該放電抵抗及び前記キャパシタと直列の別の抵抗と、を有し、前記計算デバイストランスコンダクタンスデバイスの１つの端子が電源に結合され、前記計算デバイストランスコンダクタンスデバイスの別の端子が前記別の抵抗に結合され、前記別の抵抗と前記放電抵抗とで抵抗分圧器を形成し、
   前記演算増幅器は、前記検知された電圧の前記相対的な大きさに応じた、前記検知された電圧の間の差分を、前記キャパシタを充電して前記設定電圧を上昇させる充電電流又は前記設定電圧を低下させる放電抵抗に変換するように構成されている、
   請求項７に記載のハイブリッド駆動回路。
10. 前記計算デバイスは更に、
    前記設定電圧が供給される入力と、第１のセンストランスコンダクタンスデバイスの制御端子に結合された出力と、前記検知された電圧のうちの第１の検知電圧が制御抵抗を介して供給される別の入力とを持つ別の演算増幅器を含む電圧制御式電流源であり、前記別の入力は、前記制御抵抗を介して前記第１のセンストランスコンダクタンスデバイスの別の端子に結合され、前記制御抵抗は、第１のセンス抵抗を介してグランドに結合され、前記第１のセンストランスコンダクタンスデバイスは、更なる端子を介して第１の電流を供給するように構成されている、電圧制御式電流源と、
    前記別の演算増幅器の前記出力に結合された制御端子と、第２のセンス抵抗を介してグランドに結合された第１端子と、前記複数の電流のうちの第２の電流を供給するように構成された第２端子とを持つ第２のセンストランスコンダクタンスデバイスであり、前記検知された電圧のうちの第２の検知電圧が当該第２のセンストランスコンダクタンスデバイスの前記第１端子に提供される、第２のセンストランスコンダクタンスデバイスと、
    を有する、請求項９に記載のハイブリッド駆動回路。
11. 前記第２のセンストランスコンダクタンスデバイスの前記制御端子は、シャントレギュレータの基準入力に結合される、請求項１０に記載のハイブリッド駆動回路。
12. 前記スイッチのうちの第１のスイッチの前記第１端子が、前記分岐のうちの第１の分岐に結合され、前記スイッチのうちの前記第１のスイッチの前記第２端子が、前記マルチカラーＬＥＤアレイのうちの第１の単一色のＬＥＤアレイに結合されるように構成され、
    前記スイッチのうちの第２のスイッチの前記第１端子が、前記分岐のうちの前記第１の分岐に結合され、前記スイッチのうちの第３のスイッチの前記第１端子が、前記分岐のうちの第２の分岐に結合され、前記スイッチのうちの前記第２のスイッチの前記第２端子及び前記スイッチのうちの前記第３のスイッチの前記第２端子が、前記マルチカラーＬＥＤアレイのうちの第２の単一色のＬＥＤアレイに結合されるように構成され、
    前記スイッチのうちの第４のスイッチの前記第１端子が、前記分岐のうちの前記第２の分岐に結合され、前記スイッチのうちの前記第４のスイッチの前記第２端子が、前記マルチカラーＬＥＤアレイのうちの第３の単一色のＬＥＤアレイに結合されるように構成される、
    請求項１に記載のハイブリッド駆動回路。
13. 当該ハイブリッド駆動回路は更に、
    電圧レギュレータに結合されたＬＥＤドライバであり、前記電圧レギュレータは、前記マルチカラーＬＥＤアレイに電圧信号を提供し、前記ＬＥＤドライバと前記電圧レギュレータとの組み合わせが、安定化された電流を前記電流分割回路への入力として提供する、ＬＥＤドライバ、
    を有し、
    前記電流分割回路は、前記安定化された電流を、前記第１、第２、及び第３の単一色のＬＥＤアレイの組み合わせをオンに切り換えることによってでは生成されることができない前記分岐上の等しくない電流に分割する駆動回路であり、
    前記等しくない電流の比が、前記第１、第２、及び第３の単一色のＬＥＤアレイの効率を最大化するように選択される、
    請求項１２に記載のハイブリッド駆動回路。
14. 当該ハイブリッド駆動回路は更に、前記複数のスイッチを駆動して前記第２端子の各々における電流を実質的に同時に供給するように構成されている、請求項１に記載のハイブリッド駆動回路。
15. 当該ハイブリッド駆動回路は更に、パルス幅変調（ＰＷＭ）タイムスライシング信号を用いて前記複数のスイッチを駆動して、前記第２端子のうちの選択されたものを介して電流を供給するように構成されている、請求項１に記載のハイブリッド駆動回路。
16. ハイブリッド駆動回路であって、
    分岐における電流を制御するように構成された複数のトランスコンダクタンスデバイスと、グランドと前記複数のトランスコンダクタンスデバイスの第１の端子との間に結合された複数のセンス抵抗であり、各センス抵抗が、該センス抵抗を前記電流が流れることによって生成される検知電圧を提供するように構成された複数のセンス抵抗と、を有する電流分割回路と、
    第１端子で前記分岐に結合され且つ第２端子でマルチカラー発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイに結合されるように構成された個別制御可能な複数のスイッチを有するマルチプレクサアレイと、
    前記検知電圧のうちの少なくとも１つが供給されるマイクロコントローラであり、当該マイクロコントローラは、前記検知電圧のうちの前記少なくとも１つを相関色温度（ＣＣＴ）にマッピングし、前記複数のスイッチのうちの少なくとも一部を制御して、前記マルチカラーＬＥＤアレイを通る駆動電流を制御するとともに前記マルチカラーＬＥＤアレイの色温度を設定するように構成されている、マイクロコントローラと、
    を有するハイブリッド駆動回路。
17. 当該ハイブリッド駆動回路は更に、前記マイクロコントローラが配置された回路基板の温度のインジケーションを提供するように構成された負性温度係数（ＮＴＣ）抵抗を有し、前記インジケーションは前記マイクロコントローラに提供され、前記マイクロコントローラは、前記駆動電流及び前記温度に起因する前記マルチカラーＬＥＤアレイの色シフトを補償するように構成されている、請求項１６に記載のハイブリッド駆動回路。
18. 前記検知電圧のうちの前記少なくとも１つを増幅するように構成され、且つ増幅後の前記検知電圧のうちの前記少なくとも１つを前記マイクロコントローラに供給するように前記マイクロコントローラに結合された、増幅回路、
    を更に有する請求項１６に記載のハイブリッド駆動回路。
19. 前記マイクロコントローラは、通常モードにおいて、前記複数のスイッチのうちの前記少なくとも一部を制御するように動作するよう構成され、及び較正モードにおいて、前記検知電圧のうちの前記少なくとも１つの前記ＣＣＴへのマッピングを調整するように動作するよう構成されている、請求項１６に記載のハイブリッド駆動回路。
20. 前記マイクロコントローラは、長いパワーアップ及びダウンサイクルと短いパワーアップ及びダウンサイクルとの組み合わせを有する特定のシーケンスで前記マイクロコントローラをパワーサイクルすることによって前記較正モードに入るように構成されている、請求項１９に記載のハイブリッド駆動回路。
21. マルチカラー発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイを駆動する方法であって、
    発光信号レベルを受信し、
    前記発光信号レベルに基づいて複数のトランスコンダクタンスデバイスにおける電流を制御し、
    前記マルチカラーＬＥＤアレイの少なくとも１つのパラメータを実質的に同時に調整するために、前記複数のトランスコンダクタンスデバイスと前記マルチカラーＬＥＤアレイのうちの異なる単一色のＬＥＤアレイとに結合された複数のスイッチを作動させて、前記複数のスイッチのうちの少なくとも２つが同一のトランスコンダクタンスデバイスに結合され、且つ前記複数のスイッチのうちの異なる少なくとも２つが同一の単一色のＬＥＤアレイに結合されるようにする、
    ことを有する方法。

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