JP7404224B2 - 統合した電源を備えたｌｅｄ装置およびそれを使用する方法 - Google Patents

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Description

本願は、２０１７年３月２２日に出願された米国仮特許出願第６２／４７５，０４９号の利益を主張するものであり、その内容全体を参照によって本願明細書に引用したものとする。
本開示は、発光ダイオード（ＬＥＤ）装置およびシステム、詳細には、電源を備えたＬＥＤ装置およびシステム、ならびにそのＬＥＤを制御して、給電する方法に関する。
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、公知であり、そして大部分は低電力光インジケータとして産業において広く使われている。近年、増加した電力出力または増加した光度を有するＬＥＤが、開発されて、照明に用いられている。ＬＥＤ照明は、改良されたエネルギー効率、安全性、および信頼性を提供して、市場で他のタイプの照明、例えば、白熱照明、コンパクト形の蛍光ランプ（ＣＦＬ）などを置き換えつつある。毎日の照明が、送電網の負担に大きく寄与して、発電の全体の必要量を非常に増加させるので、ＬＥＤのエネルギー効率は、将来のエネルギー節減において重要な役割を果たすだろう。ＬＥＤが、それらの優れたエネルギー効率のため照明市場を支配することがありそうである。
増加した電力出力または増加した光度を有するＬＥＤは、画像／ビデオディスプレイ、例えば、デジタル看板などにも用いられている。デジタルＬＥＤ看板は、マーケティング、広告などに対する増大する需要による成長の早い産業である。
従来技術のデジタルＬＥＤ看板ディスプレイは、ＬＥＤドライバーとともに別々の電力変換ユニットを利用して、電力を外部電源、例えば、送電網からＬＥＤへ供給する。外部電源が、通常、交流（ＡＣ）電力を出力するのに対して、ＬＥＤは、一般に直流（ＤＣ）電力を必要とする。従って、デジタルＬＥＤ看板の電力変換ユニットは、外部電源からのＡＣ入力電力をＬＥＤに適しているＤＣ電力に変換するためにＡＣ-ＤＣ（ＡＣ／ＤＣ）コンバータおよびＤＣ-ＤＣ（ＤＣ／ＤＣ）コンバータの両方を必要とする。この種のコンバータは、しかしながら、通常、大きくて重い。さらに、それらは、通常、かなりの熱量を生じて、従って、熱放散のために適切な冷却手段、例えば、ファンまたは大きなヒートシンクを必要とする。うまく設計された熱管理システムは、ＬＥＤ用の電力変換ユニットにとって重要である。
図１は、従来技術のＬＥＤ看板ディスプレイ１０の一例を示す。示すように、ＬＥＤ看板ディスプレイ１０は、表示用の複数のＬＥＤを有する一つ以上のＬＥＤ表示モジュール１２、および電力コンバータ、中央コントローラなどのようなＬＥＤ看板ディスプレイ１０の各種の電気的構成要素を収容するためのキャビネット１４を備える。ＬＥＤ表示モジュール１２は、一つ以上のケーブル（図示せず）を経由してキャビネット１４の電気的構成要素に接続している。この例では、ＬＥＤ表示モジュール１２は、キャビネット１４に物理的に連結する。しかしながら、当業者には明らかなように、いくつかの従来技術のＬＥＤ看板ディスプレイ１０において、ＬＥＤ表示モジュール１２は、キャビネット１４から物理的に分離できる。
図２Ａは、一般に利用できるＬＥＤ看板１０の略図である。示すように、ＬＥＤ看板１０のＬＥＤ表示モジュール１２は、一つ以上のケーブル１６Ａおよび１６Ｂを経由してキャビネット１４内の電力コンバータ１８および中央コントローラ２０に電気的に接続している。換言すれば、電力コンバータ１８および中央コントローラ２０は、ＬＥＤ表示モジュール１２から物理的に分離されて、ケーブル１６Ａおよび１６Ｂを経由してそれに電気的に接続される。
ＬＥＤ表示モジュール１２は、一つ以上の列と一つ以上の縦の列を有するマトリックスの形態に通常配置される複数のＬＥＤ２４を駆動する一つ以上のＬＥＤドライバー２２を備える。各ＬＥＤ２４は、単色光、例えば、赤、緑、または青の光、あるいは多色ＬＥＤ、例えば、赤、緑、および青の光のような複数の着色した光を選択的に発することができる三色のＬＥＤを発するだけである単色ＬＥＤでありえる。単色ＬＥＤが用いられる場合、単色ＬＥＤは、互いに近接して配置される赤、緑、および青のＬＥＤを備える各ＬＥＤセットを有する一つ以上のＬＥＤセットに分類することができて、それによってＬＥＤ表示モジュール１２のピクセルを形成する。一方では、三色のＬＥＤが用いられる場合、各三色のＬＥＤは、ＬＥＤ表示モジュール１２のピクセルを形成する。
ＬＥＤドライバー２２は、ＬＥＤ２４に給電するために一つ以上の電力ワイヤまたはケーブル１６Ａを経由して電力コンバータ１８から電力を受け取る。ＬＥＤドライバー２２は、ＬＥＤ２４に供給される電力を調整するために一つ以上の信号ワイヤまたはケーブル１６Ｂを経由して中央コントローラ２０から制御信号も受信し、それによってＬＥＤ看板１０の表示を制御するために各ＬＥＤ２４の照明（例えば、オフ、オン、照度、色など）を制御する。ＬＥＤドライバー２２のドライブ能力に応じて、各ＬＥＤドライバー２２は、ＬＥＤ２４のサブセット、例えば、４、８、または１６個のＬＥＤ２４に電気的に接続されて、それを調整できる。
前述のように、電力コンバータ１８は、キャビネット１４内に設置されて、ＬＥＤ表示モジュール１４から物理的に分離されるが、電気ケーブル１６Ａおよび１６Ｂを経由してそれに電気的に接続される。電力コンバータ１８は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２６とＤＣ／ＤＣコンバータ２８を備える。ＡＣ／ＤＣコンバータ２６は、外部電源３０からのＡＣ電力を高圧ＤＣ電力に変換して、変換された高圧ＤＣ電力をＤＣ／ＤＣコンバータ２８に出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２８は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２６から受け取った高圧ＤＣ電力をＬＥＤ表示モジュール１２のＬＥＤ２４に給電するのに適している低圧ＤＣ電力（例えば、約５Ｖ、７．５Ｖなど）に変換して、低圧ＤＣ電力をケーブル１６Ａを経由してＬＥＤ表示モジュール１２に出力する。従って、既存のＬＥＤ看板ディスプレイ１０は、それらのＬＥＤ表示モジュール１２への低圧配電（例えば、５Ｖ）を有する。
上述の通り、各ＬＥＤドライバー２２は、ケーブル１６Ｂを経由して中央コントローラ２０に電気的に接続している。中央コントローラ２０は、一つ以上のコンピューティングデバイス３２、例えば、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、スマートフォン、タブレット、パーソナル携帯情報機器（ＰＤＡ）などに、そこから命令を受信するために適切な有線または無線接続によって機能的に接続している。受信した命令に応答して、中央コントローラ２０は、ＬＥＤドライバー２２に制御信号を送って、ＬＥＤ表示モジュール１２のＬＥＤ２４に供給される電力を調整し、それによってＬＥＤ看板１０の表示を制御するためにその各ＬＥＤ２４の表示（例えば、オフ、オン、照度、色など）を制御する。
図２Ｂは、ＬＥＤ表示モジュール１２の複数のＬＥＤ２４を駆動するＬＥＤドライバー２２を示す回路図である。図の簡略化のために、図２Ｂは、それぞれ赤、緑、および青の光を発してＬＥＤ表示モジュール１２のピクセルを形成する３つのＬＥＤ２４を示すだけである。
示すように、各ＬＥＤ２４は、抵抗Ｒと、半導体スイッチ、例えば、金属酸化半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）スイッチのようなスイッチ３４と直列に電気的に接続している。ＬＥＤドライバー２２は、制御信号を有線データバス３８を経由して中央コントローラ（図２Ｂに示されない）から受信して、各スイッチ３４を電線４０を経由して、（ｉ）それぞれのＬＥＤ２４をオン／オフして、（ｉｉ）その光度を制御するように個々に制御する。
ＬＥＤドライバー２２は、各ＬＥＤ２４を流れる電流を制御するために十分に高い頻度でそれぞれのスイッチ３４をオン／オフするパルス幅変調（ＰＷＭ）方式を使用する。特に、ＬＥＤドライバー２２は、各ＬＥＤ２４の光度を制御するためにパルス幅変調電流のデューティサイクルを調整し、それによってその光度を制御する。デューティサイクルの期間を増加させることによって、スイッチ３４がオンにされる継続時間は増加し、したがってそれを通して流れる電流はより大きくなり、それによってＬＥＤ２４をより明るくする。データバス３８を経由してＬＥＤドライバー２２に送られる一セットの制御信号に応答して、ピクセルの赤、緑、青のＬＥＤ２４の各々から発される光の光度を制御することによって、ピクセルの色は、画像をＬＥＤ表示モジュール１２に表示するために動的に調整することができる。図２Ｃは、Ｍｉｎらに付与された米国特許第６,５８６,８９０号に開示される従来技術のＬＥＤドライバー２２を示す。
従来技術のデジタルＬＥＤ看板ディスプレイと関連したいくつかの課題および問題点がある。例えば、低ＤＣ電圧が電力コンバータ１８からＬＥＤ表示モジュール１２に配電されるという事実によって、電力ケーブル１６Ａ（図２Ａ参照）の、そしてＬＥＤ看板ディスプレイ１０の他の配線の電流は、著しく大きく（ＬＥＤ看板ディスプレイ１０の電力消費が一定であるので）、それによって熱の形で相当な量のエネルギー損失を生じる。従って、従来技術のデジタルＬＥＤ看板ディスプレイは、通常、熱放散のために複数のファンおよび／または大きなヒートシンクを必要とし、従って効果的な熱管理システムを必要とする。大量の発生熱は、デジタルＬＥＤ看板ディスプレイの安全で信頼性が高い動作に対するリスクでもある。
さらに、回転部品が、通常、これらの製品の故障の箇所であるので、デジタルＬＥＤ看板ディスプレイのためにファンまたは回転部品を使用することは、その信頼性を著しく低下させる。
各ＬＥＤドライバー２２が、ケーブル１６Ｂ（例えば、リボンケーブル）を経由して中央コントローラ２０に接続しているので、大きなデジタルＬＥＤ看板ディスプレイ１０は、通常、その中に多数のワイヤを有する一つ以上のリボンケーブル１６Ｂを必要として、リボンケーブル中のワイヤが特に屋外のアプリケーションで経時的に切れ、そして／または損傷を受けることがありえるという大きなリスクがあるので、それはデジタルＬＥＤ看板ディスプレイ１０を高価で信頼できなくする。
加えて、従来技術のＬＥＤドライバーは、ＬＥＤの中を流れる電流を滑らかに調整することが不可能であり、それによって色遷移の間にＬＥＤ看板に表示される画像の質を低下させる。
本願明細書において、発光ダイオード（ＬＥＤ）装置が開示される。ＬＥＤ装置は、ＤＣ電力を第１の電圧で出力する直流（ＤＣ）電源と、ＤＣ電源から物理的に分離されてそこからＤＣ電力出力を受けために一つ以上のケーブルを経由してそれに電気的に接続されるＬＥＤモジュールとを備える。ＬＥＤモジュールは、複数のＬＥＤサブモジュールを備える。各ＬＥＤサブモジュールは、（ｉ）一つ以上のＬＥＤと、（ｉｉ）一つ以上のケーブルを経由してＤＣ電源に電気的に接続してＬＥＤサブモジュールの一つ以上のＬＥＤに接続するＤＣ／ＤＣコンバータとを備えてその中に統合する。ＤＣ／ＤＣコンバータは、ＤＣ電源からのＤＣ電力出力を第１の電圧より低い第２の電圧のＤＣ電力に変換して、第２の電圧のＤＣ電力を（例えば、個々の電力ワイヤを経由して）サブモジュール内の一つ以上のＬＥＤの各々に個々に出力する。
いくつかの実施形態では、各ＬＥＤサブモジュールは、制御信号を受信するための無線通信ユニット、および無線通信ユニットによって受信する制御信号に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータを介してＬＥＤを制御する制御ユニットも備える。
本開示の一態様によれば、ＬＥＤ装置が開示される。ＬＥＤ装置は、ソース直流（ＤＣ）電力をソースＤＣ電圧で出力する電源と、電源から物理的に分離されて一つ以上のＬＥＤサブモジュールを含むＬＥＤモジュールとを備え、各ＬＥＤサブモジュールは、ソースＤＣ電圧より低い駆動ＤＣ電圧で駆動可能な複数のＬＥＤに電気的に連結されるＤＣーＤＣ（ＤＣ／ＤＣ）コンバータをその中に備える。各ＬＥＤサブモジュールのＤＣ／ＤＣコンバータはまた、一つ以上のケーブルを経由して電源に電気的に連結されて、ＬＥＤサブモジュールの複数のＬＥＤを駆動するためにソースＤＣ電力を駆動ＤＣ電圧で駆動ＤＣ電力に変換するように構成される。
いくつかの実施形態では、ソースＤＣ電圧は、１２Ｖより高い。
いくつかの実施形態では、ソースＤＣ電圧は、約４８Ｖである。
いくつかの実施形態では、各ＬＥＤサブモジュール内のＤＣ／ＤＣコンバータは、ＬＥＤサブモジュール内の複数のＬＥＤの各々に駆動ＤＣ電力を個々に出力する。
いくつかの実施形態では、ＬＥＤ装置は、コンピューティングデバイスと無線通信するためのゲートウェイを更に備える。各ＬＥＤサブモジュールは、ゲートウェイと無線通信するように構成される無線通信ユニットを更に備える。ゲートウェイは、ＬＥＤ装置を制御するためのコマンドをコンピューティングデバイスから無線で受信して、応答して、ＬＥＤサブモジュール内の複数のＬＥＤの照明を制御するために各ＬＥＤサブモジュールの無線通信ユニットと無線で通信するように構成される。
いくつかの実施形態では、各ＬＥＤサブモジュールは、無線通信ユニットと信号通信して、ＬＥＤサブモジュール内の複数のＬＥＤの照明を制御するように構成される制御ユニットを更に備える。
いくつかの実施形態では、各ＬＥＤサブモジュール内の制御ユニットは、ＬＥＤサブモジュール内の複数のＬＥＤの各々の照明を個々に制御するように構成される。
いくつかの実施形態では、電源は、少なくとも、ＡＣ電源に電気的に接続可能な交流（ＡＣ）／交流（ＡＣ／ＤＣ）コンバータを備えることができる。
いくつかの実施形態では、電源は、少なくとも、太陽電池パネルとエネルギー貯蔵ユニットの組合せを備えることができる。
いくつかの実施形態では、電源は、少なくとも、ＡＣ電源に電気的に接続可能なＡＣ／ＤＣコンバータと太陽電池パネルとエネルギー貯蔵ユニットの組合せの間で切り替え可能である。
本開示の一態様によれば、ＬＥＤ装置が開示される。ＬＥＤ装置は、ソースＤＣ電力をソースＤＣ電圧で出力する電源と、ソースＤＣ電圧より低い駆動ＤＣ電圧で駆動可能な複数のＬＥＤとを備え、そして電気径路は、ＬＥＤを電源によって給電するために電源を各ＬＥＤに接続する。各電気径路は、ソースＤＣ電圧で電源に接続する第１の部分および駆動ＤＣ電圧でＬＥＤに接続する第２の部分から成り、そこにおいて第１の部分の長さは、第２の部分のそれより長い。
いくつかの実施形態では、ソース電圧は、１２Ｖより高い。
いくつかの実施形態では、ソース電圧は、約４８Ｖである。
いくつかの実施形態では、ＬＥＤ装置は、ソースＤＣ電圧を駆動ＤＣ電圧に変換するためにそのメジャーな部分とマイナーな部分の間で電気径路に接続する一つ以上のＤＣ／ＤＣコンバータを更に備える。
いくつかの実施形態では、各ＬＥＤは、一つ以上のＤＣ／ＤＣコンバータの出力によって個々に給電される。
いくつかの実施形態では、ＬＥＤ装置は、コンピューティングデバイスと無線で通信するゲートウェイと、複数のＬＥＤに連結してゲートウェイと無線通信するように構成される一つ以上の無線通信ユニットとを更に備える。ゲートウェイは、コンピューティングデバイスからＬＥＤ装置を制御するコマンドを無線で受信し、応答して、複数のＬＥＤの照明を制御するために一つ以上の無線通信ユニットと無線で通信するように構成される。
いくつかの実施形態では、一つ以上の無線通信ユニットは、一つ以上の制御ユニットを通して複数のＬＥＤに連結し、そして一つ以上の制御ユニットは、一つ以上の無線通信ユニットから受信する信号に応答して複数のＬＥＤの照明を制御するように構成される。
いくつかの実施形態では、ＬＥＤ装置は、一つ以上の無線通信ユニットと信号通信して、複数のＬＥＤの各々の照明を個々に制御するように構成される一つ以上の制御ユニットを更に備える。
いくつかの実施形態では、電源は、少なくとも、ＡＣ電源に電気的に接続可能な交流（ＡＣ）／交流（ＡＣ／ＤＣ）コンバータを備える。
いくつかの実施形態では、電源は、少なくとも、太陽電池パネルとエネルギー貯蔵ユニットの組合せを備える。
いくつかの実施形態では、電源は、少なくとも、ＡＣ電源に電気的に接続可能なＡＣ／ＤＣコンバータと太陽電池パネルとエネルギー貯蔵ユニットの組合せの間で切り替え可能である。
本開示の一態様によれば、駆動ＤＣ電圧で駆動可能な複数のＬＥＤを備えるＬＥＤモジュールに給電する方法が提供される。方法は、駆動ＤＣ電圧より高いソースＤＣ電圧でソースＤＣ電力を出力する電源を提供するステップと、複数の電気径路を確立するステップであって、電源によってＬＥＤに給電するために各電気径路は、電源を複数のＬＥＤの一つに接続するステップとを含む。各電気径路は、ソースＤＣ電圧で電源に接続するメジャーな部分と、駆動ＤＣ電圧でＬＥＤに接続するマオナーな部分とを備える。
いくつかの実施形態では、ソース電圧は、１２Ｖより高い。
いくつかの実施形態では、ソース電圧は、約４８Ｖである。
いくつかの実施形態では、複数の電気径路を確立する前記ステップは、一つ以上のＤＣ／ＤＣコンバータを用いて複数の電気径路のメジャーな部分とマイナーな部分の間の位置でソースＤＣ電圧を駆動ＤＣ電圧に変換することを含む。
いくつかの実施形態では、複数の電気径路を確立する前記ステップは、一つ以上のＤＣ／ＤＣコンバータの出力によって各ＬＥＤに個々に給電することを更に含む。
いくつかの実施形態では、方法は、複数のＬＥＤの照明を制御するために複数のＬＥＤに無線で命令するステップを更に含む。
いくつかの実施形態では、複数のＬＥＤに無線で命令する前記ステップは、複数のＬＥＤの照明を制御するために一つ以上の制御ユニットを通して複数のＬＥＤに制御信号を送るように一つ以上の無線通信ユニットに無線で命令することを含む。
いくつかの実施形態では、複数のＬＥＤに無線で命令する前記ステップは、前記命令に応答して複数のＬＥＤの各々の照明を個々に制御することを更に含む。
いくつかの実施形態では、電源は、少なくとも、ＡＣ電源に電気的に接続可能な交流（ＡＣ）／交流（ＡＣ／ＤＣ）コンバータを備える。
いくつかの実施形態では、電源は、少なくとも、太陽電池パネルとエネルギー貯蔵ユニットの組合せを備える。
いくつかの実施形態では、電源は、少なくともＡＣ電源に電気的に接続可能なＡＣ／ＤＣコンバータと太陽電池パネルとエネルギー貯蔵ユニットの組合せの間で切り替え可能である。
本開示の実施形態は、次に以下の図を参照して説明される。そこでは、異なる図の同じ参照番号は、同じ要素を示す。
従来技術のＬＥＤ看板ディスプレイの斜視図である。 図１に示す従来技術のデジタルＬＥＤ看板ディスプレイの略ブロック図である。 複数のＬＥＤを駆動する、図１に示すデジタルＬＥＤ看板ディスプレイの従来技術のＬＥＤドライバーを示す回路図である。 図１に示すデジタルＬＥＤ看板ディスプレイの別の従来技術のＬＥＤドライバーの略図である。 本開示の実施形態によるデジタルＬＥＤ看板の簡略ブロック図である。 図３に示すデジタルＬＥＤ看板の高度なＬＥＤ表示モジュールの簡略ブロック図である。 図４に示す高度なＬＥＤ表示モジュールのＬＥＤサブモジュールの簡略ブロック図である。 図４に示す高度なＬＥＤ表示モジュールのＬＥＤサブモジュールの簡略ブロック図である。 図５Ａに示すＬＥＤサブモジュールの電力アーキテクチャの簡略回路図である。 本開示の実施形態による太陽エネルギーおよび貯蔵されたエネルギーにより給電されるデジタルＬＥＤ看板の簡略ブロック図である。 本開示の代替実施形態による、太陽エネルギーおよびエネルギー貯蔵の統合によるデジタルＬＥＤ看板の簡略ブロック図である。
本開示は、一般にＬＥＤ装置に関する。本願明細書に開示するいくつかの実施形態において、ＬＥＤ装置は、デジタルＬＥＤ看板でありえる。本願明細書に開示するＬＥＤ装置は、装置に沿って配置される統合した解決策に基づいて電力および制御アーキテクチャを備える。統合した解決策は、ＬＥＤ装置に対する非常に効率的でコンパクトな解決策を示して、より高い効率、小型性、より少ない配線、より簡単な熱除去、および回転しない構成要素（すなわち、開示されたＬＥＤ装置は、送風機がない）のような利点を有する。本願明細書に開示する電力および制御アーキテクチャは、ＬＥＤ装置が個々のＬＥＤのための改良された性能を達成することを可能にして、非常にエネルギー効率の良い製品につながる。
ここで図３を参照すると、デジタルＬＥＤ看板ディスプレイの形のＬＥＤ装置が示されて、通常、参照番号１００を使用して識別される。示すように、デジタルＬＥＤ看板ディスプレイ１００は、複数のＬＥＤ表示サブモジュール１０８により形成される高度なＬＥＤ表示モジュール１０４を備える。各ＬＥＤ表示サブモジュール１０８は、実施態様に応じて、駆動ＤＣ電圧、例えば、５Ｖ、７．５Ｖ、１２Ｖなどで駆動可能な複数のＬＥＤ１１２を備える。
デジタルＬＥＤ看板ディスプレイ１００はまた、高度なＬＥＤ表示モジュール１０４のＬＥＤ表示サブモジュール１０８と電気接続するＡＣ／ＤＣ電力コンバータの形の電源または電力供給１０２と、ＬＥＤ表示１０４のＬＥＤ表示サブモジュール１０８と無線通信するゲートウェイ１１８とを備える。
ＡＣ／ＤＣ電源１０２は、例えば、そのハウジング内のデジタルＬＥＤ看板ディスプレイ１００の適切な位置に装着することができて、高度なＬＥＤ表示モジュール１０４から物理的に分離される。ＡＣ／ＤＣ電源１０２は、外部ＡＣ電源１１０（例えば、ＡＣ送電網）の電力をソースＤＣ電圧でソースＤＣ電力に変換して、ＬＥＤ１１２に給電するためにソースＤＣ電力をＬＥＤ表示サブモジュール１０８に（そして特に、後で更に詳述される、そのＬＥＤ電力集積回路（ＩＣ）チップ１４２に）電力ケーブル１０６を経由して出力する。ソースＤＣ電圧は、通常、ＬＥＤ１１２の駆動ＤＣ電圧より高い。いくつかの実施形態では、ＡＣ／ＤＣ電源１０２のソースＤＣ電圧は、７．５Ｖより高い。いくつかの実施形態では、ＡＣ／ＤＣ電源１０２のソースＤＣ電圧は、１２Ｖより高い。いくつかの実施形態では、ＡＣ／ＤＣ電源１０２のソースＤＣ電圧は、約４８Ｖである。
ＡＣ／ＤＣ電源１０２は、従来技術の低圧配電ＬＥＤ看板ディスプレイと比較して、より高いソースＤＣ電圧を出力する。従って、電力ケーブル１０６を通過する電流およびその結果として電力ケーブル１０６のエネルギー損失とそこから発生する熱は、同程度の恒常的な電力消費を有する従来技術の設計のそれより実質的に小さい。さらにまた、高圧配電（例えば、４８Ｖ）は、太陽エネルギーおよびエネルギー貯蔵（電池）のデジタルＬＥＤ看板ディスプレイ１００への統合を著しく容易にする。比較的に、従来技術の設計は、太陽エネルギーとエネルギー貯蔵の統合を実行するために複数の電力変換構成要素を必要とする。
図３を再度参照すると、ゲートウェイ１１８は、ＬＥＤ表示サブモジュール１０８（そして特に、図５Ａ、５Ｂに示されて後で更に詳細に説明されるその無線通信ユニット１４４）と、そして外部コンピューティングデバイス１１４、例えば、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、スマートフォン、タブレットなどと無線で通信するように構成される。従って、コンピューティングデバイス１１４のユーザ（図示せず）は、ゲートウェイ１１８に無線で送られるＬＥＤ看板ディスプレイ１００を制御するコマンドを開始できる。コマンドに応答して、ゲートウェイ１１８は、それから、ＬＥＤサブモジュール１０８と無線で通信して、そのＬＥＤ１１２の照明を調整する。
さまざまな実施形態において、ゲートウェイ１１８とＬＥＤサブモジュール１０８の間の無線接続および／またはゲートウェイ１１８と外部コンピューティングデバイス１１４の間の無線接続は、いかなる適切な無線通信技術、例えば、ＷＩ－ＦＩ（登録商標）（ＷＩ－ＦＩは、米国ジョージア州アトランタのthe City of Atlanta DBA Hartsfield-Jackson Atlanta International Airport Municipal Corp.の登録商標である）、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）（ＢＬＵＥＴＯＯＴＨは、米国ワシントン州カークランドの Bluetooth Sig Inc.の登録商標である）、ＺＩＧＢＥＥ（登録商標）（ＺＩＧＢＥＥは、米国カリフォルニア州サンラモンのZigBee Alliance Corp.の登録商標である）、無線モバイル電気通信技術（例えば、ＧＳＭ（登録商標）、ＣＤＭＡ、ＬＴＥなど）などでもありえる。
図４は、高度なＬＥＤ表示モジュール１０４の略図である。上述の通り、高度なＬＥＤ表示モジュール１０４は、複数のＬＥＤサブモジュール１０８から成り、そこにおいて、その右上隅のＬＥＤサブモジュール１０８Ａは、サブモジュールのよりはっきりした図示のために他のＬＥＤサブモジュール１０８から分離して示される。各ＬＥＤサブモジュール１０８（サブモジュール１０８Ａを含む）は、一つ以上のＬＥＤ１１２を備える。
図４に示す実施例において、高度なＬＥＤ表示モジュール１０４は、４×６のマトリックスとして配置される２４のＬＥＤサブモジュール１０８を備える。もちろん、他の実施形態では、ＬＥＤモジュール１０４は、いろいろな数のＬＥＤサブモジュール１０８を備えることができて、ＬＥＤサブモジュール１０８は、いろいろな構成に、例えば、いろいろな数の行と列に、および／または三角形、円などのようないろいろなレイアウトに配置できる。
図４に示す実施例において、各ＬＥＤサブモジュール１０８は、出願人の電力損失の算出に基づいて統合した解決策のこの実施例に最適である３×３のマトリックスで配置される９つのＬＥＤ１１２を好ましくは備える。しかしながら、他の実施形態では、ＬＥＤサブモジュール１０８は、いろいろな数のＬＥＤ１１２から成り、そしてＬＥＤ１１２は、いろいろな構成に、例えば、いろいろな数の行と列に、および／または三角形、円などのようないろいろなレイアウトに配置できる。
図５Ａおよび５Ｂは、ＬＥＤサブモジュール１０８の簡略ブロック図である。示すように、ＬＥＤサブモジュール１０８は、一つ以上のＬＥＤ１１２、およびＬＥＤサブモジュール１０８の各ＬＥＤ１２を個々に給電して制御するために（例えば、個々の電力ワイヤおよび個々の信号ワイヤを経由して）多機能の統合化解決策を提供するＬＥＤ電力集積回路（ＩＣ）チップ１４２を備えて、そこにおいて統合する。ＬＥＤ電力ＩＣ１４２は、無線通信ユニット１４４、例えば、無線周波数（ＲＦ）無線トランシーバ、デジタル制御ユニット１４６、およびマルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１４８を備えることができる。
無線通信ユニット１４４は、デジタル制御ユニット１４６と信号通信して、制御情報、例えば、色、光強度などをデジタル看板１００のゲートウェイ１１８（または中央コントローラ）から無線で受信するためにゲートウェイ１１８と無線通信する。この実施形態において、ゲートウェイ１１８は、高度なＬＥＤ表示モジュール１０４から物理的に分離される。一つ以上のコンピューティングデバイス１１４から受信する命令に応答して、ゲートウェイ１１８は、ＬＥＤサブモジュール１０８内の対応するＬＥＤ１１２を制御するために無線通信接続１５４を経由して各ＬＥＤサブモジュール１０８のＬＥＤ電力ＩＣ１４２の無線通信ユニット１４４と通信する。無線通信ユニット１４４はまた、診断およびトラブルシューティング目的のためにＬＥＤサブモジュール１０８内の各ＬＥＤ１１２の状態を報告する。無線通信ユニット１４４は、従来設計で必要とされる制御ワイヤの必要をこのように除去する。
デジタル制御ユニット１４６は、制御信号をマルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１４８に提供する。それはまた、無線通信ユニット１４４から高レベル信号を受信して、それからその中の情報を復号化して、最終的に、マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１４８の（図２Ａのデジタルスイッチ３４と類似である）デジタルスイッチ／ＭＯＳＦＥＴのための適切なゲート信号を発生する。デジタル制御ユニット１４６は、高度なＬＥＤ表示モジュール１０４のシステム最適化、診断および信頼性において重要な役割を果たす。各デジタル制御ユニット１４６は、最適化された方法でそれぞれのＬＥＤサブモジュール１０８の制御ＬＥＤ１１２に相当な柔軟性を提供し、無線通信ユニット１４４によって必要な情報を更新して、システム更新情報を受信する。
図６は、ＬＥＤ１１２を駆動するＬＥＤ電力ＩＣ１４２のマルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１４８を示す、ＬＥＤ電力ＩＣ１４２の電力アーキテクチャの簡略回路図である。示すように、ＬＥＤ電力ＩＣ１４２のＤＣ／ＤＣコンバータ１４８は、ＡＣ／ＤＣ電源１０２から電力ケーブル１０６を経由して高圧ＤＣ電力を受け取り、実施態様により高圧電力を適切な低圧ＤＣ電力、例えば、５Ｖまたは１２ＶのＤＣ電力に変換して、低圧ＤＣ電力を電気ワイヤまたは導体１５０を経由してＬＥＤサブモジュール１０８の各ＬＥＤ１１２それぞれに出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４８が、物理的にＬＥＤサブモジュール１０８内にあるので、各電気ワイヤまたは導体１５０の長さは、電力ケーブル１０６のそれより非常に短い。
上記の設計の場合は、ＡＣ／ＤＣ電源１０２から高度なＬＥＤ表示モジュール１０４の各ＬＥＤ１１２までの電気径路のメジャーな部分は、高電圧の小さい電流の経路である。その後、電気径路を通る熱の形のエネルギー損失は、著しく減らされる。
さらに、各マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１４８は、各出力１５０の電流をそれぞれに、且つ正確に制御することによってそれぞれのサブモジュール１０８内のＬＥＤ１１２をそれぞれに、且つ正確に制御できる。その結果、各ＬＥＤ１１２の光度は、滑らかな連続調光のために滑らかに調整できる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４８は、連続調光を実行するために直列抵抗およびドライバーの必要を完全に除去する。
各ＬＥＤ１１２の両端電圧およびそれを通る電流の制御は、ＬＥＤ１１２の動作を最適化するために相当な柔軟性を提供して、デジタルＬＥＤ看板１００のより高い全体の効率を提供する。加えて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４８は、対応する出力電圧に上下に傾斜をつけることによってその出力電流を滑らかに調整することが可能である。一方では、ＰＷＭ信号および従来技術のＬＥＤ看板ディスプレイのＬＥＤドライバーは、低電圧電力をＬＥＤに同時に印加して、それは著しい量の電磁干渉（ＥＭＩ）およびスイッチング損失を生じる。各マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１４８の出力電流に関するしっかりした閉ループ制御を用いて、その出力電流は滑らかに調整できる。ＥＭＩ問題およびスイッチング損失は、このように除去されるかまたは少なくとも著しく減らされる。
図１～２Ｃに示す従来技術の設計において、一つ以上の電力ケーブル１６Ａは、ＬＥＤ２４に給電するために電力コンバータ１８とＬＥＤ表示モジュール１２の各ＬＥＤドライバー２２の間の電気接続のために必要とされる。例えば、リボンケーブルの形をした、一つ以上の制御ケーブル１６Ｂは、制御信号の伝送のために中央コントローラ２０とＬＥＤ表示モジュール１２の各ＬＥＤドライバー２２の間の電気接続のためにも必要とされる。
一方では、本願明細書に開示されるデジタルＬＥＤ看板１００は、ＡＣ／ＤＣ電源１０２をそれぞれのＬＥＤサブモジュール１０８に（具体的に言えば、ＬＥＤサブモジュール１０８のＬＥＤ電力ＩＣ１４２のＤＣ／ＤＣコンバータ１４８に）接続する各ワイヤをその中に備えた電力ケーブル１０６を必要とするだけである。制御信号が、ＬＥＤサブモジュール１０８に無線で送信されるので、デジタルＬＥＤ看板１００は、いかなる制御ワイヤも必要としない。従って、デジタルＬＥＤ看板１００およびそのＬＥＤ電力／照明管理は、著しく減少した数のワイヤを備え、それによってケーブル１０６内の壊れたワイヤによって生じる照明の故障のリスクを低下させて、デジタルＬＥＤ看板１００の製造の費用を減らして、ケーブル１０６内のいかなるワイヤが壊れた場合にも診断および修理を簡単にする。
前記の実施形態において、デジタルＬＥＤ看板１００は、ＡＣ／ＤＣ電源１０２を備える。図７に示す代替の実施形態において、デジタルＬＥＤ看板２００は、高度なＬＥＤ表示モジュール１０４に給電するために、そしてエネルギー貯蔵ユニット２０４に充電するために、４８ＶのＤＣ出力のような高圧ＤＣ出力を有して、高度なＬＥＤ表示モジュール１０４および再充電可能電池パックのようなエネルギー貯蔵ユニット２０４と電気接続する太陽電池パネル２０２を備えることができる。当業者に公知であるように、エネルギー貯蔵ユニット２０４は、高圧ＤＣ電力を高度なＬＥＤ表示モジュール１０４に出力することもできる。従って、太陽電池パネル２０２とエネルギー貯蔵ユニット２０４の組合せは、図３に示す電源１０２に等しい。
図８は、本開示の別の実施形態によるデジタルＬＥＤ看板２４０の簡略ブロック図を示す。この実施形態におけるデジタルＬＥＤ看板２４０は、ＡＣ電源に電気的に接続可能なＡＣ／ＤＣ電力コンバータの形でＡＣ／ＤＣ電源１０２に選択的に連結する高度なＬＥＤ表示モジュール１０４と、スイッチＳ１およびＳ２を介して再充電可能なバッテリパックのようなエネルギー貯蔵ユニット２０４を有する太陽電池パネル２０２とを備える。換言すれば、高度なＬＥＤ表示モジュール１０４の電源は、スイッチＳ１およびＳ２によって少なくともＡＣ／ＤＣコンバータ１０２と太陽電池パネルおよびエネルギー貯蔵ユニットの組合せの間で切り替え可能である。
ＡＣ／ＤＣ電源１０２は、ＡＣ電力をＡＣ配電網１１０から受け取って、スイッチＳ１が閉じて、スイッチＳ２が開くときに、ＤＣ電力を高度なＬＥＤ表示モジュール１０４に選択的に出力するためにＡＣ配電網１１０のＡＣ電力を４８ＶのＤＣ電力のような高圧ＤＣ電力に変換する。
太陽電池パネル２０２は、４８ＶのＤＣ電力出力のような高圧ＤＣ電力出力を有して、エネルギー貯蔵ユニット２０４に充電するためにエネルギー貯蔵ユニット２０４と電気接続する。スイッチＳ１が開いて、スイッチＳ２が閉じたときに、太陽電池パネル２０２およびエネルギー貯蔵ユニット２０４は、高圧ＤＣ電力をそれに選択的に出力するために高度なＬＥＤ表示モジュール１０４に電気的に接続する。従って、高度なＬＥＤ表示モジュール１０４に供給される電力は、ＡＣ配電網１１０と太陽電池パネル２０２／エネルギー貯蔵ユニット２０４の間で必要に応じて切り替えることができる。例えば、高度なＬＥＤ表示モジュール１０４は、そこからの電力出力が充分であるときに太陽電池パネル２０２／エネルギー貯蔵ユニット２０４によって給電することができて、太陽電池パネル２０２／エネルギー貯蔵ユニット２０４からの電力出力が不充分であるときにＡＣ配電網１１０によって給電できる。
前記の実施形態では、電力および制御アーキテクチャが、デジタルＬＥＤ看板で用いるために説明されたが、当業者は、いくつかの代替の実施形態で、電力および制御アーキテクチャが他のタイプのＬＥＤ装置、例えば、複数のＬＥＤを有するＬＥＤ照明装置において使うことができると認める。
前記の実施形態において、ＬＥＤ看板ディスプレイを有するＬＥＤ表示システムが開示されたが、いくつかの代替の実施形態では、ＬＥＤ看板ディスプレイは、画像を表示するために使われるよりはむしろ、照明目的のために使われるＬＥＤ照明装置でありえる。対応して、これらの実施形態のＬＥＤシステムは、同時にＬＥＤ照明システムである。
前記の実施形態において、高度なＬＥＤ表示モジュール１０４は、複数のＬＥＤサブモジュール１０８を含み、そして各ＬＥＤサブモジュール１０８は、複数のＬＥＤ１１２を備える。いくつかの実施形態では、各ＬＥＤサブモジュール１０８は、一つのＬＥＤ１１２だけを備えることがありえる。いくつかの実施形態では、高度なＬＥＤ表示モジュール１０４は、一つのＬＥＤサブモジュール１０８だけを備えることがありえる。
前記の実施形態において、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１４８は、それぞれのＬＥＤサブモジュール１０８に物理的に統合される。いくつかの実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４８の少なくともいくつかは、それぞれのＬＥＤサブモジュール１０８に物理的に近接している。例えば、一実施形態において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４８の少なくともいくつかは、それぞれのＬＥＤサブモジュール１０８の後部に着脱自在に取り付けることができる。
実施形態が添付の図面を参照して上で説明されたが、当業者は、変形および変更が、添付の請求の範囲に記載のその範囲を逸脱せずになされることができると認めるであろう。

Claims (18)

  1. ソースＤＣ電圧でソース直流（ＤＣ）電力を出力する電源と、
    前記電源から物理的に分離されて、一つ以上の発光サブモジュールを備える発光モジュールであって、各発光サブモジュールは、前記ソースＤＣ電圧より低い駆動ＤＣ電圧で駆動ＤＣ電力によって駆動可能な複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）に電気的に連結されるＤＣ－ＤＣ（ＤＣ／ＤＣ）コンバータをその中に備える発光モジュールと、
    を備え、
    各発光サブモジュールの前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、一つ以上のケーブルを経由して前記電源にも電気的に連結されて、前記発光サブモジュールの前記複数のＬＥＤを駆動するために前記駆動ＤＣ電圧で前記ソースＤＣ電力を前記駆動ＤＣ電力に変換するように構成され、
    各発光サブモジュールの前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、滑らかな連続調光のために、出力電圧に上下に傾斜をつけることによってその出力電流を滑らかに調整するように構成されている、発光装置。
  2. 各発光サブモジュールの前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、閉ループ制御を用いてその出力電流を滑らかに調整するように構成されている、請求項１に記載の発光装置。
  3. 各発光サブモジュールは、無線通信ユニットを有し、
    各発光サブモジュールにおいて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記発光サブモジュール内の前記複数のＬＥＤの各々に前記駆動ＤＣ電力を個々に出力するように構成され、
    各発光サブモジュールは、前記無線通信ユニットと信号通信し、また、前記発光サブモジュール内の前記ＤＣ／ＤＣコンバータと信号通信して、前記発光サブモジュール内の前記複数のＬＥＤの各々の照明を個々に制御するように構成される制御ユニットを更に備える請求項１又は２に記載の発光装置。
  4. 駆動ＤＣ電圧で駆動可能な複数のＬＥＤと、
    電源によって前記ＬＥＤに給電するために前記電源を各ＬＥＤに接続する電気径路と、
    を備え、
    前記駆動ＤＣ電圧は、前記電源のソースＤＣ電圧より低く、
    各電気径路は、前記ソースＤＣ電圧で前記電源に接続する第１の部分と前記駆動ＤＣ電圧で前記ＬＥＤに接続する第２の部分とを備え、そして前記第１の部分の長さは、前記第２の部分より長く、
    前記第１の部分及び前記第２の部分は、前記第２の部分の電流が前記第１の部分の電圧に上下に傾斜をつけることを介して滑らかに調整されるように構成されている、発光装置。
  5. 前記ソースＤＣ電圧を前記駆動ＤＣ電圧に変換するためにそのメジャーな部分とマイナーな部分の間で前記電気径路の複数にそれぞれ接続する一つ以上のＤＣ／ＤＣコンバータを更に備える請求項４に記載の発光装置。
  6. 前記一つ以上のＤＣ／ＤＣコンバータのそれぞれは、出力電圧を調整してその出力電流を滑らかに調整するように構成されている、請求項５に記載の発光装置。
  7. 前記一つ以上のＤＣ／ＤＣコンバータのそれぞれは、閉ループ制御を用いてその出力電流を滑らかに調整するように構成されている、請求項５又は６に記載の発光装置。
  8. コンピューティングデバイスと無線で通信するゲートウェイと、
    前記複数のＬＥＤに連結して、前記ゲートウェイと無線通信するように構成される一つ以上の無線通信ユニットと、
    を更に備え、
    前記ゲートウェイは、前記発光装置を制御するためのコマンドを前記コンピューティングデバイスから無線で受信して、応答して、前記複数のＬＥＤの照明を制御するために前記一つ以上の無線通信ユニットと無線で通信するように構成される請求項４から７のいずれか一項に記載の発光装置。
  9. 前記一つ以上の無線通信ユニットと信号通信するための一つ以上の制御ユニットをさらに備え、
    前記一つ以上のＤＣ／ＤＣコンバータのそれぞれは、これに接続された前記複数のＬＥＤの各々に前記駆動ＤＣ電圧を個々に出力するように構成され、
    前記一つ以上の制御ユニットのそれぞれは、これに接続された前記複数のＬＥＤの各々の照明を個々に制御するように構成される、請求項５に従属するときの請求項８に記載の発光装置。
  10. 駆動ＤＣ電圧で駆動可能な複数のＬＥＤを備える発光モジュールに給電する方法であって、
    複数の電気径路を確立するステップであって、前記複数の電気径路の各電気径路は、電源によって前記ＬＥＤに給電するために前記電源を前記複数のＬＥＤの一つに接続すると共に、前記複数の電気径路の前記各電気径路は、前記駆動ＤＣ電圧より高いソースＤＣ電圧でソースＤＣ電力を前記電源から受け取るメジャーな部分と、前記駆動ＤＣ電圧で前記複数のＬＥＤの一つに接続するマイナーな部分とを備えるステップと、
    滑らかな連続調光のために、前記複数の電気径路の前記各電気径路の電圧に上下に傾斜をつけることを介して、前記複数の電気径路の前記各電気径路の前記マイナーな部分の電流を滑らかに調整するステップと、を含む、方法。
  11. 前記複数の電気径路を確立する前記ステップは、一つ以上のＤＣ／ＤＣコンバータを用いて前記複数の電気径路の前記メジャーな部分と前記マイナーな部分の間の位置で前記ソースＤＣ電圧を前記駆動ＤＣ電圧に変換することを含む請求項１０に記載の方法。
  12. 前記一つ以上のＤＣ／ＤＣコンバータのそれぞれの出力電圧を調整してその出力電流を調整するステップをさらに含む請求項１１に記載の方法。
  13. 前記マイナーな部分の電流を滑らかに調整する前記ステップは、
    閉ループ制御を用いて前記マイナーな部分の前記電流を滑らかに調整することを更に含む請求項１０から１２のいずれか一項に記載の方法。
  14. 前記複数のＬＥＤの各々の照明を個々に制御するために前記複数のＬＥＤを無線で命令するステップを更に含む請求項１０から１３のいずれか一項に記載の方法。
  15. 回路モジュールにおいて、
    ＤＣ－ＤＣ（ＤＣ／ＤＣ）コンバータをその中に備える回路サブモジュールを有し、
    前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、ＤＣ電源に電気的に連結すると共に、複数の発光構成要素に電気的に連結し、さらに、前記複数の発光構成要素を駆動するために前記ＤＣ電源のソースＤＣ電圧を駆動ＤＣ電圧に変換し、
    前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、滑らかな連続調光のために、出力電圧に上下に傾斜をつけることによってその出力電流を滑らかに調整するように構成されている、回路モジュール。
  16. 前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、閉ループ制御を用いてその出力電流を滑らかに調整するように構成されている、請求項１５に記載の回路モジュール。
  17. ゲートウェイを介してコンピューティングデバイスと無線通信し、前記発光構成要素の発光を制御するためのコマンドを前記コンピューティングデバイスから無線で受信するための無線通信ユニットを更に備える請求項１５又は１６に記載の回路モジュール。
  18. 前記無線通信ユニットと信号通信し、また、前記発光構成要素の前記発光を制御するための制御ユニットを更に備える請求項１７に記載の回路モジュール。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI731691B (zh) * 2020-05-21 2021-06-21 緯創資通股份有限公司 發光二極體顯示系統及模組
KR20220068446A (ko) * 2020-11-19 2022-05-26 삼성전자주식회사 디스플레이 모듈, 디스플레이 장치 및 그 제조방법
KR20230081246A (ko) * 2021-11-30 2023-06-07 삼성전자주식회사 디스플레이 장치 그 제어 방법
GB202411362D0 (en) * 2022-12-09 2024-09-18 Wgwg Pty Ltd Video display ambient lighting synchronisation

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006066776A (ja) 2004-08-30 2006-03-09 Sony Ericsson Mobilecommunications Japan Inc 被駆動素子制御回路、携帯端末
CN203523088U (zh) 2013-09-11 2014-04-02 杭州电子科技大学 一种led室内照明系统
JP2014187029A (ja) 2008-10-10 2014-10-02 Qualcomm Mems Technologies Inc 分散照明制御システム
JP2016143445A (ja) 2015-01-29 2016-08-08 三菱電機株式会社 電源装置および照明システム

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6095661A (en) * 1998-03-19 2000-08-01 Ppt Vision, Inc. Method and apparatus for an L.E.D. flashlight
US7936083B2 (en) * 2008-05-08 2011-05-03 GM Global Technology Operations LLC Systems and methods for multiple source power conversion
CN101616524B (zh) * 2009-07-29 2012-11-28 广州复旦奥特科技股份有限公司 一种市电led照明驱动器
CA3030271C (en) * 2009-10-08 2021-08-17 Delos Living, Llc Led lighting system
US8587203B2 (en) * 2011-06-09 2013-11-19 Osram Sylvania Inc. Multiple channel light source power supply with output protection
JP6206757B2 (ja) * 2013-08-02 2017-10-04 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 照明器具及びそれに用いる点灯装置
US9860949B2 (en) 2013-08-22 2018-01-02 The L.D. Kichler Co. Individually addressable dimmer systems and methods
US20150159844A1 (en) 2013-12-11 2015-06-11 Gemmy Industries Corporation Decorative lighting system and related components
JP6501183B2 (ja) 2015-04-03 2019-04-17 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 看板装置および看板システム
CN105114850B (zh) * 2015-08-29 2017-11-24 台州海之大电子科技有限公司 一种可选定发光模式的led灯串
EP3343088A4 (en) 2015-08-29 2019-02-13 Taizhou Heystar Electronic Technology Co., Ltd LED LAMP CHAIN COMPRISING A SELECTIVE LIGHT EMISSION MODE
US10034352B2 (en) * 2016-12-15 2018-07-24 Cree, Inc. Space scoring for a lighting network
KR20180095397A (ko) * 2017-02-17 2018-08-27 삼성전자주식회사 Led 구동 장치, 이를 포함하는 조명 장치 및 led 구동 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006066776A (ja) 2004-08-30 2006-03-09 Sony Ericsson Mobilecommunications Japan Inc 被駆動素子制御回路、携帯端末
JP2014187029A (ja) 2008-10-10 2014-10-02 Qualcomm Mems Technologies Inc 分散照明制御システム
CN203523088U (zh) 2013-09-11 2014-04-02 杭州电子科技大学 一种led室内照明系统
JP2016143445A (ja) 2015-01-29 2016-08-08 三菱電機株式会社 電源装置および照明システム

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