JP2012509558A - 固体照明用電源を調整するための電子制御装置とその方法 - Google Patents

固体照明用電源を調整するための電子制御装置とその方法 Download PDF

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Abstract

複数の発光体に印加された入力電源を調整するための装置と方法である。調整装置は、複数のスイッチと複数のスイッチを制御する制御回路とを含有する。複数のスイッチは、停止中に各発光体ストリングを選択的に直列に連結して発光させる。制御回路は一定数のスイッチを停止させ、検知済みの入力電源操作パラメータに応じて各発光体を入力電源に連結できる。また、制御回路は、検知済みの入力電源操作パラメータの変化に応じて停止中のスイッチの数を調整できる。そして、一定数の発光体は、検知済みの入力電源操作パラメータに関係なく入力電源に連結される。
【選択図】 図１Ａ

Description

本出願は２００８年１０月１７日に出願された米国仮特許出願第６１／１１５，４３８号の３５Ｕ．Ｓ，Ｃ．§１１９（ｅ）および２００９年２月２３日に出願された米国仮特許出願第６１／１５４，６１９による利益を主張するものであり、これら２つの仮出願をそのまま参照としてここに援用している。
本開示は一般に、照明装置の分野、具体的には照明装置内の固体照明に印加される電源の調整に関する。
省エネルギーの傾向が強まり、また、ガス灯の撤去など様々な事由により、固体照明は多種多様な用途の光源としてますます一般的となっている。一般に知られているように、固体照明とは、従来の照明で使用される真空管やガス管からではなく、半導体などの固体から発光する形態の照明を意味する。固体照明の例としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、ポリマー発光ダイオード（ＰＬＥＤ）を挙げられる。従来の照明とは異なり、固体照明は発熱を減少させることにより寄生エネルギー散逸を減少させて可視光を生成する。また、固体の性質により衝撃、振動、摩耗に対する抵抗力が強いため、固体照明は従来の照明よりも寿命が長い傾向がある。
ＬＥＤ照明装置はＬＥＤを光源として使用した形態の固体照明で、通常、適当な筐体の内部にＬＥＤ群を含有している。ＬＥＤ照明装置内部のＬＥＤは通常、電流が大きく変わっても電圧降下が一定であり、動的抵抗力が非常に弱く、ＬＥＤを損傷することなく米国で広く使用されている１２０ボルトの交流（ＡＣ）主電源など大半の電源に直接接続することはできない。ＬＥＤは通常、一方向に電流を導き、ＬＥＤの最大定格電流以下の電流を必要とする。
照明装置内のＬＥＤ用の電流を安全な量に制限するため、２つの方法が一般に講じられてきた。第１の方法では、電子スイッチングバラストの使用により、主電源からのＡＣ入力電圧が許容値の直流（ＤＣ）制御電流に変換される。第２の方法では、ＬＥＤストリングを直列に連結し、ストリングＤの電圧降下が上限電流で入力電圧と等しくなるようにする。
電流を調整する電子スイッチングバラストには、スイッチング電流と直列インダクタ（例えばバックレギュレータの直列インダクタ）や変圧器（例えばフライバックレギュレータの変圧器）などの磁気エネルギー蓄積素子とが使用される。様々な異なるトポロジが変換効率向上のために開発されたが、典型的なフライバック型またはバック型のレギュレータは変換効率が６０〜９０％しかなく、入力電源の１０〜４０％を熱の形で浪費する。
電子スイッチングバラストは、高周波スイッチング素子、特注の巻き磁性部品、電気ノイズ抑制回路が必要なため、製造費用が高くなる場合が多い。また、妥当なサイズの磁性部品を使用するために高周波が必要なため、通常、電子スイッチングバラストは電磁妨害（ＥＭＩ）フィルタリング性能を備えなければならず、これにより費用が高くなりスペースの要件が厳しくなる。さらに、電子スイッチングバラストの寿命を延ばし操作効率を高めるため頑丈で比較的高価な部品が必要となり、力率調整のために力率補正（ＰＦＣ）回路も不可欠になる。外部調光器が使用された場合、電子スイッチングバラストには追加的な制御回路も必要となる。
直列ストリング電流制御は変換効率が非常に高いものの、１つの印加電圧レベルでしか使用できない。入力電源の電圧レベルがＬＥＤストリング電圧を下回ると、ＬＥＤは必要な発光量を生成できない。一方、入力電源の電圧レベルがＬＥＤストリング電圧を上回ると、過電流がＬＥＤを流れてＬＥＤが損傷する結果となる。従って、直列ストリング型の固体照明は、高入力電圧の場合に電流を制限するための“バラスト”抵抗器やアクティブ電流制限回路を必要とする。しかし、この電流制限回路は余剰出力を熱として散逸させるため、直列ストリング型の固体照明の高変換効率という長所がなくなってしまう。ＡＣ用途における直列ストリング型の固体照明の別の欠点としては、印加電圧がストリング電圧に近づくまでＬＥＤが発光しないということを挙げられる。このため、ＬＥＤは全ＡＣラインサイクルで点灯（すなわち発光）しているわけではないので、費用効果が損失する。ＡＣ用途における直列ストリング型の固体照明のさらに別の欠点としては、ＬＥＤストリングはＡＣサイクルの半分だけで発光するため、全ＡＣサイクルにおける発光のためには２つのＬＥＤストリングの使用が不可欠になるということを挙げられる。ＬＥＤストリングが１つしか使用されず、光が半サイクルでだけしか生成されないと、３０Ｈｚの半サイクル周波数で好ましくない光のちらつきが目視されることとなる。
要約すると、複数の発光体に印加された入力電源を調整するための調整装置が複数のスイッチを含有し、各スイッチはその停止中に入力電源を受けるために各一定数の発光体を選択的に電気的に連結し、また、調整装置は入力電源を受けるために連結されて複数のスイッチに調整的に連結された制御回路を含有し、制御回路は入力電源操作パラメータを検知する構造であり、検知済みの入力電源操作パラメータに応じて各発光体を入力電源と１番目の一定数の発光体に電気的に連結するために一定数のスイッチを停止させ、検知済みの入力電源操作パラメータの変化に応じて停止中のスイッチの数を調整し、このような構造により検知済みの入力電源操作パラメータに関係なく１番目の一定数の発光体は入力電源に連結される。
制御回路は一定数のスイッチを停止させることにより検知済みの入力電源操作パラメータに応じて各発光体を入力電源に電気的に直列に連結して発光させることができ、制御回路はそこで停止中のスイッチの数を調整することにより、検知済みの入力電源操作パラメータの変化に応じて、入力電源に電気的に直列に連結された発光体の数を調整できる。制御回路は、入力電源に電気的に直列に連結された一定数の発光体に印加される入力電源の電流値と電圧値のうち最低１つの値を検知できる。複数のスイッチの各々は、発光体の各１個に電気的に連結できる。複数のスイッチのうち１番目のスイッチは１番目の一定数の発光体を電気的に短絡させるために選択的に操作可能であり、複数のスイッチのうち２番目のスイッチは２番目の一定数の発光体を電気的に短絡させるため選択的に操作可能であり、２番目の一定数は１番目の一定数の２倍になる。制御回路は停止中のスイッチの数を調整することにより、入力電源に電気的に直列に連結された対応する発光体の数を調整でき、これにより検知済みの入力電源操作パラメータの変化に応じて、入力電源に電気的に直列に連結された一定数の発光体すべてに渡り目標の電圧降下が達成される。また、制御回路は停止中のスイッチの数を調整することにより入力電源に電気的に直列に連結された対応する発光体の数を調整でき、これにより、検知済みの入力電源操作パラメータの変化に応じて、入力電源に電気的に直列に連結された一定数の発光体すべてを流れる電流の目標値が達成される。制御回路はマイクロコントローラを含有でき、マイクロコントローラは一定数のスイッチを作動、停止させ、検知済みの入力電源操作パラメータに応じて、入力電源に電気的に直列に連結された複数の発光体の総数を調整する。制御回路はアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）を含有し、一定数のスイッチを作動、停止させ、検知済みの入力電源操作パラメータに応じて、入力電源に電気的に直列に連結された複数の発光体の総数を調整することもできる。制御回路は各一定数のスイッチに電気的に連結された複数のコンパレータを含有し、各一定数のスイッチを作動、停止させ、検知済みの入力電源操作パラメータに応じて、入力電源に電気的に直列に連結された複数の発光体の総数を調整することもできる。制御回路は入力電源の電流値を検知する電流センサを含有することもでき、また、電流センサは抵抗センサ、ホール効果センサ、検知コイル型センサのいずれか１つを含有できる。制御回路は複数のパルス幅変調（ＰＷＭ）モジュールを含有することもでき、各モジュールは電気的に連結されて複数のスイッチの各１個を駆動させる。最低１つのＰＷＭモジュールは、各スイッチの作動デューティサイクルを伸ばすパルスストリームで各スイッチを駆動できる。最低１つのＰＷＭモジュールは、各スイッチの停止デューティサイクルを短縮するパルスストリームで各スイッチを駆動できる。
さらに、制御回路は、三角波信号をＰＷＭモジュールに供給する三角波発生器を含有できる。
また、調整装置は制御回路への電源として調整された入力電源を供給する電圧調整器を含有でき、電圧調整器は電気的に連結され、入力電源を受けるために連結された複数の発光体の発光体ベースストリングから電源を受ける。制御回路とスイッチは、プロセッサの一部になり得る。
また、要約すると、照明装置は、入力電源に連結された１番目の複数の発光体と、２番目の複数の発光体と、２番目の複数の発光体と入力電源に電気的に連結された制御システムを具備し、制御システムは入力電源操作パラメータを検知し、１番目の閾値より大きい検知済みの入力電源操作パラメータに応じて２番目の複数の発光体のうち一定数の発光体を入力電源と１番目の複数の発光体とに電気的に直列に連結できる構造となる。
また、照明装置は交流（ＡＣ）電源を受けるために連結された整流回路と入力電源を直流（ＤＣ）の形で制御システムに供給するためにＡＣ電源を整流する制御システムとを含有でき、
制御システムはＡＣ電源の波形を測定できる構造となる。
さらに、照明装置は交流（ＡＣ）電源を受けるために連結された整流回路と入力電源を直流（ＤＣ）の形で制御システムに供給するためにＡＣ電源を整流する制御システムとを具備でき、整流回路は最低１個の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含有するブリッジ整流器を具備している。制御システムは入力電源の電流値と電圧値のうち最低１つの値を検知し、各電流閾値または各電圧閾値より大きい検知済みの入力電源の電流値と電圧値のうち最低１つの値に応じて２番目の複数の発光体のうち一定数の発光体を入力電源と１番目の複数の発光体とに電気的に直列に連結できる。制御システムは、１番目の閾値より大きい２番目の閾値を上回る検知済みの入力電源操作パラメータに応じて２番目の複数の発光体すべてを入力電源と１番目の複数の発光体とに電気的に直列に連結できる。制御システムはマイクロコントローラと複数のトランジスタを含有することもでき、各トランジスタはマイクロコントローラに電気的に連結されて制御され、マイクロコントローラは最低１つのトランジスタを停止させ、１番目の閾値と２番目の閾値との間にある検知済みの入力電源操作パラメータに応じて２番目の複数の発光体のうち一定数の発光体を入力電源と１番目の複数の発光体とに電気的に直列に連結する。制御システムはアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）と複数のトランジスタを含有することもでき、各トランジスタはＡＤＣに電気的に連結されて制御され、ＡＤＣは最低１つのトランジスタを停止させ、１番目の閾値と２番目の閾値との間にある検知済みの入力電源操作パラメータに応じて２番目の複数の発光体のうち一定数の発光体を入力電源と１番目の複数の発光体とに電気的に直列に連結する。制御システムは複数のコンパレータと複数のトランジスタを含有することもでき、各コンパレータは各一定数のトランジスタに調整的に連結され、各トランンジスタは２番目の複数の発光体のうち各一定数の発光体に電気的に連結され、各コンパレータは検知済みの入力電源操作パラメータと各閾値とを比較して各トランジスタを停止させ、各閾値と２番目の閾値との間にある検知済みの入力電源操作パラメータに応じて２番目の複数の発光体のうち各一定数の発光体を入力電源と１番目の複数の発光体とに電気的に直列に連結する。制御システムは入力電源の電流値を検知する電流センサを含有することもでき、電流センサは抵抗センサ、ホール効果センサ、検知コイル型センサのいずれか１つを含有できる。制御システムは、固体発光体を含有できる。また、制御システムは、ＬＥＤを含有できる。
また、照明装置は整流回路の出力に連結されたエネルギー蓄積素子を含有することもでき、ほぼ一定のＤＣ電圧を発光体に供給する。
さらに、調整装置は制御システムへの電源として調整された入力電源を供給する電圧調整器を含有でき、電圧調整器は電気的に連結され、１番目の複数の発光体から電源を受ける。電圧調整器は１番目の複数の発光体により形成された発光体ベースストリングの１番目のノードに連結でき、ベースストリング内の最低１個の発光体が１番目のノードと電気接地の間にあり、ＤＣ電圧が電圧調整器に供給される。
さらに、照明装置は、電圧調整器により１番目の複数の発光体から受けた電源を整流するために電圧調整器と１番目の複数の発光体との間に電気的に連結された整流器と、整流器と電圧調整器の間に電気的に連結されたエネルギー蓄積素子とを含有できる。制御システムと最低１個の発光体は、ＬＥＤアレイ光源の一部になり得る。また、制御システムと最低１個の発光体は、モノリシックＬＥＤ光源の一部になり得る。
さらに要約すると、照明装置は、複数の発光体および入力電源に電気的に直列に連結された複数の発光体のうち１番目の一定数の発光体と、停止中に各一定数の発光体を１番目の一定数の発光体だけでなく入力電源に電気的に連結する複数のスイッチと、１番目の閾値より大きい検知済みの入力電源操作パラメータに応じてスイッチを作動、停止させるために複数のスイッチに調整的に連結された制御回路とを含有できる。
また、照明装置は、交流（ＡＣ）電源を整流して入力電源を直流（ＤＣ）の形で制御回路と１番目の一定数の発光体に供給するためにＡＣ電源に連結された整流回路を含有でき、制御回路はＡＣ電源の波形を測定できる構造となる。
さらに、照明装置は、交流（ＡＣ）電源を整流して入力電源を直流（ＤＣ）の形で制御回路と１番目の一定数の発光体に供給するためにＡＣ電源に連結された整流回路を含有でき、整流回路は最低１個の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含有するブリッジ整流器を具備している。複数のスイッチの１番目のスイッチは２番目の一定数の発光体を短絡させるために電気的に連結でき、複数のスイッチの２番目のスイッチは３番目の一定数の発光体を短絡させるために電気的に連結でき、３番目の一定数は２番目の一定数の２倍になる。複数のスイッチの各々は電気的に連結でき、作動時に発光体の各１個を短絡させる。制御回路は、１番目の閾値より小さい検知済みの入力電源操作パラメータに応じてすべてのスイッチを作動できる。制御回路は、１番目の閾値より大きい１番目の値である検知済みの入力電源操作パラメータに応じて１番目の一定数のスイッチを停止できる。制御回路は１番目の閾値より大きい２番目の値である検知済みの入力電源操作パラメータに応じて１番目と２番目の一定数のスイッチを停止でき、２番目の値は１番目の値より大きくなる。制御回路は２番目の閾値より大きい検知済みの入力電源操作パラメータに応じてすべてのスイッチを停止でき、２番目の値は１番目の値より大きくなる。複数の発光体は、複数の固体発光体を含有できる。また、複数の発光体は、複数のＬＥＤを含有できる。
また、照明装置は整流回路の出力に連結されたエネルギー蓄積素子を含有し、ほぼ一定のＤＣ電圧を発光体に供給できる。制御回路は入力電源の電流値を検知する電流センサを含有することもでき、電流センサは抵抗センサ、ホール効果センサ、検知コイル型センサのいずれか１つを含有できる。制御回路は複数のパルス幅変調（ＰＷＭ）モジュールを含有することもでき、各モジュールは電気的に連結されて複数のスイッチの各１個を駆動させる。最低１つのＰＷＭモジュールは、各スイッチの作動デューティサイクルを伸ばすパルスストリームで各スイッチを駆動できる。最低１つのＰＷＭモジュールは、各スイッチの停止デューティサイクルを短縮するパルスストリームで各スイッチを駆動できる。
さらに、制御回路は、三角波信号をＰＷＭモジュールに供給する三角波発生器を含有できる。
さらに、照明装置は制御回路への電源として調整された入力電源を供給する電圧調整器を含有でき、電圧調整器は電気的に連結されて１番目の一定数の発光体から電源を受ける。電圧調整器は１番目の一定数の発光体により形成された発光体ベースストリングの１番目のノードに連結でき、ベースストリング内の最低１個の発光体が１番目のノードと電気接地の間にあり、ＤＣ電圧が電圧調整器に供給される。
さらに、照明装置は、電圧調整器により１番目の一定数の発光体から受けた電源を整流するために電圧調整器と１番目の一定数の発光体との間に電気的に連結された整流器と、整流器と電圧調整器の間に電気的に連結されたエネルギー蓄積素子とを含有できる。制御回路とスイッチは、プロセッサの一部になり得る。制御システムと最低１個の発光体は、ＬＥＤアレイ光源の一部になり得る。また、制御システムと最低１個の発光体は、モノリシックＬＥＤ光源の一部になり得る。
方法について要約するが、入力電源を調整する方法であり、入力電源操作パラメータに基づいて複数の発光体のうち入力電源に電気的に連結される一定数の発光体を決定する手順と、入力電源操作パラメータに基づいて複数の発光体のうち一定数の発光体を入力電源に電気的に連結する手順と、また、Ｎ値が複数の発光体のうち一定数の発光体の総数に等しくＭ値が０より大きくＮ値より小さい正の数である場合に、一定数の発光体をＭ値とＮ値の間の入力電源に連結する手順とから成る。
また、上記方法には、入力電源操作パラメータを検知する手順を含められる。入力電源操作パラメータに基づいて複数の発光体のうち一定数の発光体を入力電源に電気的に連結する手順には、閾値以下の入力電源操作パラメータに応じてＭ個の発光体を入力電源に電気的に直列に連結する手順を含められる。入力電源操作パラメータに基づいて複数の発光体のうち一定数の発光体を入力電源に電気的に連結する手順には、ＲがＭとＮの間の正の数である場合に、閾値以上の検知済みの入力電源操作パラメータに応じてＲ個の発光体を入力電源に電気的に直列に連結する手順を含めることもできる。入力電源操作パラメータに基づいて複数の発光体のうち一定数の発光体を入力電源に電気的に連結する手順には、変数インクリメントが１とＮ−Ｍに等しい値との間の範囲である場合、検知済みの入力電源操作パラメータに応じて、入力電源に電気的に直列に連結された発光体の数を変数インクリメントによりＭ値とＮ値の間に変更する手順を含めることもできる。入力電源に電気的に直列に連結された発光体の数を変数インクリメントによりＭ値とＮ値の間に変更する手順には、Ｐがゼロ以上の正の整数である場合、入力電源に電気的に直列に連結された発光体の数をＰ番目の電源に対する２の数によりＭ値とＮ値の間に変更する手順を含められる。入力電源操作パラメータに基づいて複数の発光体のうち一定数の発光体を入力電源に電気的に連結する手順には、閾値より大きい検知済みの入力電源操作パラメータに応じて、入力電源に電気的に直列に連結された発光体の数を１に等しいインクリメントやデクリメントによりＭ値とＮ値の間に変更する手順を含めることもできる。また、入力電源操作パラメータに基づいて複数の発光体のうち一定数の発光体を入力電源に電気的に連結する手順には、複数のスイッチのうち一定数のスイッチを停止させることにより、閾値より大きい入力電源操作パラメータに応じて各一定数の発光体を入力電源に電気的に連結し、各一定数の発光体をＭ値とＮ値の間の入力電源に連結する手順を含めることもできる。入力電源操作パラメータを検知する手順には、入力電源の電流値と電圧値のうち最低１つの値を検知する手順を含められる。複数の発光体のうち一定数の発光体を入力電源に電気的に連結する手順には、複数の固体発光体のうち一定数の固体発光体を入力電源に電気的に連結する手順を含められる。また、複数の発光体のうち一定数の発光体を入力電源に電気的に連結する手順には、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）のうち一定数のＬＥＤを入力電源に電気的に連結する手順を含められる。
また、要約すると、入力電源を調整する方法は、複数の発光体のうち一定数の発光体を入力電源に電気的に連結する手順と、２番目の入力電源操作パラメータの変化に応じて、入力電源に電気的に連結された複数の発光体の総数を調整することにより目標値に最も近い１番目の入力電源操作パラメータを維持する手順とから成る。複数の発光体のうち一定数の発光体を入力電源に電気的に連結する手順には、複数の固体発光体のうち一定数の固体発光体を入力電源に電気的に連結する手順を含められる。また、複数の発光体のうち一定数の発光体を入力電源に電気的に連結する手順には、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）のうち一定数のＬＥＤを入力電源に電気的に連結する手順を含められる。目標値に最も近い１番目の入力電源操作パラメータを維持する手順には、目標電流値に最も近い入力電源の電流値を維持する手順を含められる。２番目の入力電源操作パラメータの変化に応じて、入力電源に電気的に連結された複数の発光体の総数を調整する手順には、１番目の閾値以下の２番目の入力電源操作パラメータに応じて複数の発光体のうち１番目の一定数の発光体を入力電源に電気的に直列に連結する手順を含められる。
上記の方法には、１番目の閾値と１番目の閾値より大きい２番目の閾値との間の２番目の入力電源操作パラメータに応じて複数の発光体のうち可変数の発光体を入力電源に電気的に直列に連結する手順を含められ、可変数は１番目の値より大きくなる。
また、上記の方法には、２番目の閾値より大きい２番目の入力電源操作パラメータに応じて複数の発光体のすべてを入力電源に電気的に直列に連結する手順を含められる。２番目の入力電源操作パラメータの変化に応じて、入力電源に電気的に連結された複数の発光体の総数を調整する手順には、２番目の入力電源操作パラメータの変化に比例させて、入力電源に電気的に直列に連結された複数の発光体の総数を調整する手順を含められる。２番目の入力電源操作パラメータの変化に応じて、入力電源に電気的に連結された複数の発光体の総数を調整する手順には、２番目の入力電源操作パラメータの変化に応じて入力電源に対し直列の複数の発光体の発光体サブストリングを電気的に連結する手順を含めることもできる。２番目の入力電源操作パラメータの変化に応じて、入力電源に電気的に連結された複数の発光体の総数を調整することにより目標値に最も近い１番目の入力電源操作パラメータを維持する手順には、２番目の入力電源操作パラメータの変化に応じて、入力電源に電気的に直列に連結された一定数の発光体に渡り電圧降下を達成する目的で、入力電源に電気的に直列に連結された複数の発光体の総数を調整することにより目標値に最も近い１番目の入力電源操作パラメータを維持する手順を含められる。１番目と２番目の入力電源操作パラメータは、同じでも良い。また、１番目と２番目の入力電源操作パラメータは、異なっても良い。
さらに要約すると、照明装置はブリッジ回路として配置された複数のダイオードを含有する発光ダイオードベースの整流器を具備でき、複数のダイオードのうち最低１つのダイオードは発光ダイオードであり、ブリッジ回路は交流（ＡＣ）電源に連結が可能であり、ＡＣ電源を整流して直流（ＤＣ）出力電源を供給するために操作が可能である。ブリッジ回路は４本の脚部を含有でき、各脚部は最低１個の発光ダイオードを含有する。
図１Ａは、１つの非限定的な実施例に従った、複数の発光体に印加された入力電源を調整する調整装置を示すダイアグラムである。 図１Ｂは、１つの非限定的な実施例に従った、図１Ａの調整装置の制御回路の部位を示すダイアグラムである。 図１Ｃは、別の非限定的な実施例に従った、図１Ａの調整装置の制御回路の部位を示すダイアグラムである。 図１Ｄは、別の非限定的な実施例に従った、図１Ａの調整装置を示すダイアグラムである。 図１Ｅは、１つの非限定的な実施例に従った、図１Ｄの調整装置の制御回路の部位を示すダイアグラムである。 図１Ｆは、１つの非限定的な実施例に従った、図１Ａと１Ｄの調整装置の制御回路に電源を供給する配置を示すダイアグラムである。 図２は、１つの非限定的な実施例に従った、照明装置を示すダイアグラムである。 図３は、別の非限定的な実施例に従った、照明装置を示すダイアグラムである。 図４は、１つの非限定的な実施例に従った、入力電源の調整方法を示すフローダイアグラムである。 図５は、別の非限定的な実施例に従った、入力電源の調整方法を示すフローダイアグラムである。 図６は、１つの非限定的な実施例に従った、整流回路を示すダイアグラムである。
図面において、同一の参照番号は同一の要素と動作を示している。図面の要素のサイズと相対的位置は、必ずしも縮尺通りに描いていない。例えば、様々な要素の形状と角度は縮尺通りに描いておらず、いくつかの要素は図面を見易くするために恣意的に拡大、位置決めしている。また、ある要素の特定の形状の描写はかかる要素の実際の形状に関する情報を伝えていないこともあり、図面を見易くするためにのみ決定していることもある。
以下に様々な実施例を開示し、実施例を完全に理解してもらえるよう具体的詳細を説明する。しかし、以下の単数または複数の具体的詳細以外にも他の方法、構成要素、材料などと共に実施例が利用可能であることを当業者は認識するであろう。実施例によっては、実施例の説明を不必要に曖昧にするのを避けるため、照明器具、発電および照明用電源系統またはそれらのいずかに関する周知の構造の詳細な図示や詳細を省略している。
文脈により別の意味が必要とされない限り、本項の仕様に関する説明および次項の特許請求の範囲の記述を通じ、“〜を具備する”およびその派生形“〜を具備できる”や“〜を具備している”は、“〜を含有するがそれらに限定されるわけではない”といった意味を含めて広く解釈されたい。
本項を通じ、“１つの実施例”または“別の実施例”と言う場合には、実施例に関連して説明される特定の機能、構成または特徴が少なくても１つの実施例に含まれることを意味する。従って、本項を通じて様々な箇所に現われる“１つの実施例では”または“別の実施例では”という表現は、同一の実施例に言及しているわけではない。また、特定の機能、構成または特徴は適宜、単数または複数の実施例で組み合わされる場合もある。
本書の表題と開示内容の要約は便宜上のものであり、実施例の範囲や意味の解釈とは関係ない。
図１Ａに示す通り、ベースストリング１５とサブストリング１８ａ〜１８ｅに分けられる有限数の発光体に印加された入力電源を調整する調整装置１０は、制御回路１２と制御回路１２に連結された複数のスイッチ１４ａ〜１４ｅを含有できる。１つの実施例では、制御回路１２は半導体集積回路（例えばプロセッサ）を具備できる。別の実施例では、制御回路１２とスイッチ１４ａ〜１４ｅはプロセッサの不可欠な一部となり得る。さらに別の実施例では、制御回路１２、スイッチ１４ａ〜１４ｅ、発光体（ベースストリング１５とサブストリング１８ａ〜１８ｅを含む）がプロセッサの不可欠な一部となり得る。
ベースストリング１５とサブストリング１８ａ〜１８ｅの各々は、直列に連結された単数または複数の発光体を含有できる。入力電源は、ＤＣ入力電源で良い。制御回路１２は、入力電源、複数のスイッチ１４ａ〜１４ｅ、ベースストリング１５に連結できる。ＤＣ入力電源に連結されると、ストリングに渡る電圧が少なくてもストリングの順方向電圧、又は、各発光体がストリング用に発光するために必要な最低電圧の合計である場合に、ベースストリング１５とサブストリング１８ａ〜１８ｅの中の発光体が発光する。
複数のスイッチ１４ａ〜１４ｅの各々は、サブストリング１８ａ〜１８ｅの各々に電気的に連結できる。例えば、スイッチ１４ａはサブストリング１８ａに電気的に連結でき、スイッチ１４ｂはサブストリング１８ｂに電気的に連結でき、スイッチ１４ｃはサブストリング１８ｃに電気的に連結でき、スイッチ１４ｄはサブストリング１８ｄに電気的に連結でき、スイッチ１４ｅはサブストリング１８ｅに電気的に連結できる。様々な実施例で数十又は数ダースの発光体ストリングとそれらに対応する数十又は数ダースのスイッチを設けることが可能であるが、図を簡単にし不必要に曖昧にするのを避ける目的で６つのストリング（すなわちベースストリング１５とサブストリング１８ａ〜１８ｅ）と５個のスイッチ（すなわちスイッチ１４ａ〜１４ｅ）だけを図１Ａに示した。以上と同じ原理が図２〜５にも適用される。
１つの実施例では、スイッチ１４ａ〜１４ｅの各々は固体スイッチで良い。１つの実施例では、スイッチ１４ａ〜１４ｅの各々は絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）などのトランジスタでも良い。通常、トランジスタが作動すると電流が伝わり、トランジスタが停止すると電流は流れなくなる。従って、スイッチ１４ａ〜１４ｅを作動させると、比較的小さな抵抗のパスが作られて電流が伝えられ、入力電源に直列に連結された最終的な発光体ストリングからサブストリング１８ａ〜１８ｅの各々が電気的に短絡される。同様に、スイッチ１４ａ〜１４ｅを停止させると、電流がサブストリング１８ａ〜１８ｅの各々を流れ、入力電源に直列に連結された最終的な発光体ストリングにサブストリング１８ａ〜１８ｅの各々が電気的に連結される。
制御回路１２は、入力電源操作パラメータを検知できる。制御回路１２により検知された操作パラメータは、１つの実施例では入力電源の電流値で良く、別の実施例では入力電源の電圧値でも良い。また、制御回路１２は、入力電圧の電流値と電圧値との両方を検知することもできる。
１つの実施例では、電流センサ１３が制御回路１２に使用され、最終的な発光体ストリングに電気的に直列に連結される。電流センサ１３は、例えば抵抗センサ、ホール効果センサまたは検知コイル型センサでも良い。１つの実施例では、電流センサ１３は、最終的なストリングの負の端部を接地接続できる“高域側”の電流センサでも良い。また、電流センサ１３は最終的なストリングのどこにでも配置でき、“低域側”の（又は接地された）電流センサでも良い。
また、入力電源の電圧が検知される場合もある。従って、１つの実施例では、最終的なストリング内の一定数の発光体は、使用される特定の発光体（例えばＬＥＤ）の既知の特徴に基づいて入力電圧に適合するよう調整される。現代のハイフラックスＬＥＤは一定の電流でＬＥＤの順方向電圧（Ｖｆ）に良く適合し、Ｖｆについて知っておくことは最終的なストリング内に要求されるＬＥＤの数を算定するうえで有用である。しかし、この電圧検知の手段はＬＥＤのＶｆが温度により変化するため理想的であるとは言えず、電流検知の手段と比較して電流制御が若干不正確になる場合がある。
１つの実施例では、制御回路１２は検知済みの入力電源操作パラメータの値に関係なく少なくてもベースストリング１５を入力電源に電気的に連結し、スイッチ１４ａ〜１４ｅをすべて作動させる。これにより、少なくても発光体のベースストリング１５は入力電源に電気的に連結され、常に発光が得られる。入力電源操作パラメータの変化に伴い、制御回路１２はスイッチ１４ａ〜１４ｅのうち単数または複数のスイッチを動的に停止させ、入力電源に直列に連結された最終的な発光体ストリング内の発光体の数を増やすことができる。
例えば、１つの実施例では、入力電源操作パラメータが１番目の量以下の量だけ１番目の閾値を上回ると、制御回路１２はスイッチ１４ｂ〜１４ｅを作動させたままスイッチ１４ａを停止させ、サブストリング１８ａをベースストリング１５と共に入力電源に電気的に直列に追加連結し得る。入力電源操作パラメータが１番目の量を超えた２番目の量以下の量だけ１番目の閾値を上回ると、制御回路１２はスイッチ１４ｃ〜１４ｅを作動させたままスイッチ１４ａ〜１４ｂを停止させ、サブストリング１８ａ〜１８ｂをベースストリング１５と共に入力電源に電気的に直列に追加連結し得る。入力電源操作パラメータが２番目の量を超えた３番目の量以下の量だけ１番目の閾値を上回ると、制御回路１２はスイッチ１４ｄ〜１４ｅを作動させたままスイッチ１４ａ〜１４ｃを停止させ、サブストリング１８ａ〜１８ｃをベースストリング１５と共に入力電源に電気的に直列に追加連結し得る。入力電源操作パラメータが１番目の閾値を上回るが２番目の閾値以内であると、制御回路１２はスイッチ１４ｅを作動させたままスイッチ１４ａ〜１４ｄを停止させ、サブストリング１８ａ〜１８ｄをベースストリング１５と共に入力電源に電気的に直列に追加連結し得る。入力電源操作パラメータが２番目の閾値を上回ると、制御回路１２はスイッチ１４ａ〜１４ｅを停止させ、サブストリング１８ａ〜１８ｅをベースストリング１５と共に入力電源に電気的に直列に追加連結し得る。
別の実施例では、制御回路１２はスイッチ１４ａ〜１４ｅのいずれか１個または異なる組合せを停止させ、１番目と２番目の閾値に関連する入力電源操作パラメータの値に応じて適当な数の発光体を入力電源に電気的に直列に連結できる。この手法は、以下に詳しく説明する通り、サブストリング１８ａ〜１８ｅの各々が異なる数の発光体を含有している場合、特に有効である。
１つの実施例では、制御回路１２はスイッチ１４ａ〜１４ｅを作動、停止させるためにスイッチ１４ａ〜１４ｅに電気的に連結されたマイクロコントローラを具備でき、入力電源の受入と発光のためにベースストリング１５に電気的に直列に連結されたサブストリング１８ａ〜１８ｅのうち単数または複数のサブストリングを制御できる。１つの実施例では、マイクロコントローラ用のファームウェア操作は以下のようになる。
ＡＣラインのゼロ交差で中断
すべてのスイッチを作動し、発光体ストリングを最小長に設定（制御バイト＝ｘｘｘ１１１１１）
開始
発光体ストリング電流を測定
電流＞正常発光体電流−６％の場合、制御バイトをデクリメント。
電流＜正常発光体電流＋６％の場合、制御バイトをインクリメント
制御バイトをスイッチに出力
次の電流測定の前にスイッチが安定するようにディレイ
リピート
上の実施例では、５ビットセクションの制御バイトの使用により、５個のスイッチが制御される。ビットを１に設定するとスイッチが停止し（切られ）、スイッチに電気的に連結された各発光体サブストリングがベースストリング１５に追加される。対照的に、ビットを０に設定するとスイッチが作動し（入れられ）、スイッチに電気的に連結された各発光体ストリングは短絡するか全ストリングから迂回される。従って、制御バイトに適当な単数または複数のビットを設定することにより、入力電源を受入れて発光する最終的な発光体ストリングにスイッチ１４ａ〜１８ｅを追加するか、これから除去できる。
制御回路１２は、ノイズ、スイッチング過渡、固体スイッチの切替時間などの障害が原因で電流センサの瞬時測定によりスイッチングの誤動作が生じないように使用される電流ヒステリシスを含む複雑なファームウェアを具備できる。
図１Ｂに示す通り、別の実施例では、制御回路１２はアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）６２を含有することもできる。ＡＤＣ６２はスイッチ１４ａ〜１４ｅを作動、停止させるためにスイッチ１４ａ〜１４ｅに電気的に連結され、入力電源の受入と発光のためにベースストリング１５に電気的に直列に連結されたサブストリング１８ａ〜１８ｅのうち単数または複数のサブストリングを制御できる。ＡＤＣ６２は、入力電源から誘導された電流などのアナログ信号を入力として受信する。そして、ＡＤＣ６２はアナログ信号をデジタル信号に出力として変換し、スイッチ１４ａ〜１４ｅのうち単数または複数のスイッチを作動させ、スイッチ１４ａ〜１４ｅの残りのスイッチを停止させる。例えば、入力電流の結果としてＡＤＣ６２がスイッチ１４ａと１４ｄを作動させてスイッチ１４ｂ、１４ｃ、１４ｅを停止させるデジタル信号を出力した場合、サブストリング１８ａと１８ｄは迂回され、サブストリング１８ｂ、１８ｃ、１８ｅは入力電源の受入と発光のためにベースストリング１５と共に電気的に直列に連結される。
図１Ｃに示す通り、さらに別の実施例では、制御回路１２は複数のコンパレータ回路７２ａ〜７２ｅなどの単数または複数のアナログ制御装置を含有できる。コンパレータ回路７２ａ〜７２ｅの各々はスイッチ１４ａ〜１４ｅを作動、停止させるためにスイッチ１４ａ〜１４ｅの各１個に電気的に連結され、入力電源の受入と発光のためにベースストリング１５に電気的に直列に連結されたサブストリング１８ａ〜１８ｅのうち単数または複数のサブストリングを制御できる。コンパレータ回路７２ａ〜７２ｅの各々は入力電源に関係する電圧などの入力電源信号を１つの入力として受信し、また、電圧基準ＶＲｅｆｅｒｅｎｃｅ１から誘導された各々の参照電圧などの各々の参照信号をもう１つの入力として受信する。そして、コンパレータ回路７２ａ〜７２ｅの各々は２つの入力信号を比較し、対応するスイッチ１４ａ〜１４ｅを作動または停止させる。これにより、０以上のサブストリング１８ａ〜１８ｅを入力電源の受入と発光のためにベースストリング１５に電気的に直列に連結する。
サブストリング１８ａ〜１８ｅが制御回路１２によりスイッチインまたはスイッチアウトの状態になると、スイッチング動作の結果として、調整装置１０が使用される照明システムの光出力にちらつきが目立つ場合がある。１つの実施例では、制御スイッチ１４ａ〜１４ｅへの駆動のパルス幅変調（ＰＷＭ）を増加させることによりスイッチング動作がなされ、作動するスイッチ１４ａ〜１４ｅは増大するデューティサイクルのパルスストリームを受信し、また、停止するスイッチ１４ａ〜１４ｅは減少するデューティサイクルのパルスストリームを受信する。これにより、スイッチアウトするサブストリングから発せられる光は徐々に減少し、スイッチインするサブストリングから発せられる光は徐々に増加する。また、ＰＷＭ技術を利用して増大又は減少するデューティサイクルのパルスストリームでスイッチ１４ａ〜１４ｅを駆動させることにより、ちらつきを除去するだけでなく、サブストリング１８ａ〜１８ｅへの平均電力を最大限度未満に抑えられる。
図１Ｄに示す通り、１つの実施例では、図１Ａの調整装置１０は複数のＰＷＭモジュール１６ａ〜１６ｅを含有でき、各モジュールは上記方法により複数のスイッチ１４ａ〜１４ｅの各１個を駆動させる。別の実施例では、ＰＷＭモジュール１６ａ〜１６ｅは制御回路１２から分離され、制御回路１２に電気的に連結できる。
図１Ｅに示す通り、ＰＷＭモジュール１６ａ〜１６ｅの各々（ＰＷＭモジュール１６として示している）は制御回路１２からの制御信号を１番目の入力として受信し、三角波発生器８２からの三角波信号を２番目の入力として受信し、スイッチ１４ａ〜１４ｅの各々を駆動できる。三角波発生器８２は１つの実施例では制御回路１２の集積された一部となり得、別の実施例では制御回路１２から分離できる。１つの実施例では、制御回路１２の一部または全体、スイッチ１４ａ〜１４ｅ、ＰＷＭモジュール１６ａ〜１６ｅ、三角波発生器８２がプロセッサの不可欠な一部となり得る。簡潔な説明を目的に、パルス幅変調器と三角波発生器は当業界では良く知られているため、ＰＷＭモジュール１６ａ〜１６ｅと三角波発生器８２の詳細な構造と操作に関しては説明と図示を省略する。
１つの実施例では、制御回路１２の電源として要求される電圧は、ベースストリング１５の一部である発光体のサブストリングから誘導される。ベースストリング１５が入力電源の電流値や電圧値に関係なく入力電源を受けるために連結されている場合、ベースストリング１５には常に電源を供給できる。従って、制御回路１２の電源となるベースストリング１５のサブストリングは常にオンの状態である（すなわち電源を受けている）。
図１Ｆに示す通り、蓄積コンデンサなどのエネルギー蓄積素子９４の使用によりＤＣ電圧を生成し、発光体サブストリングの順方向降下によりＤｃ電圧を緩く調整できる。発光体は図１Ｆに示す通りＬＥＤで良く、別の実施例では固体発光体でも良い。１つの実施例では、３個のＬＥＤから成るサブストリングの使用により、約９．６ＶのＤＣ電圧が生成される。このＤＣ電圧は、従来の電圧調整器９６により所要供給電圧、例えば５．０Ｖに正確に調整できる。この配置の長所は、生のＤＣ電圧が最終調整電圧に近く、電圧調整器９６内のエネルギー損失が少なくなるという点である。１つの実施例では、制御回路１２の一部または全体、電圧調整器９６、整流器９２、エネルギー蓄積素子９４がプロセッサの集積された部分であり得る。
検知済みの入力電源の電流と電圧またはその一方に応じて、入力電源に電気的に直列に連結された発光体の数を変更することにより、調整装置１０は入力電源に電気的に連結された最終的な発光体ストリングを流れる電流を調整する。換言すると、調整装置１０は検知済みの入力電源の電流と電圧またはその一方に基づいてスイッチ１４ａ〜１４ｅのうち単数または複数のスイッチを選択的に作動、停止させて前記調整を行い、対応するサブストリング１８ａ〜１８ｅをベースストリング１５と共に入力電源に電気的に直列に連結する。例えば、各発光体の順方向電圧降下が３．２Ｖで、ＤＣ入力電源のライン電圧が１２０Ｖとすると、１ａｍｐ未満の電流が最終的な発光体ストリングを流れるようにするために、最低３８個の発光体を入力電源に電気的に直列に連結する必要がある。
ＬＥＤは白熱灯ランプと異なり、標準的な調光器（図示なし）により生成される低い平均電力に反応しない。調光器を１００％未満に設定することにより歪み波形が発生すると、人間の網膜には光を保持する性質があるためにユーザーにとって好ましい調光レベルが正確に反映されない。この現象を補正するため、制御回路１２に２番目のアナログ入力（図示なし）を使用することにより印加ＡＣ電源の波形を測定できる。外部調光器回路の場合には、波形が通常の正弦曲線から極度に歪むことがある。この正弦曲線からの歪みの測定により、好ましい調光率を測定できる。この場合、ＬＥＤを流れる電流が通常未満に設定され、調光器の位置設定に正確に対応した調光機能が得られる。
図２に示す通り、照明装置２０はベースストリング２５とサブストリング２８ａ〜２８ｅに分けられる有限数の発光体を含有でき、制御システム２２は発光体に電気的に連結される。ベースストリング２５とサブストリング２８ａ〜２８ｅの各々は、電気的に直列に連結された単数または複数の発光体を含有できる。１つの実施例では、ベースストリング２５とサブストリング２８ａ〜２８ｅの発光体は固体発光体で良い。別の実施例では、ベースストリング２５とサブストリング２８ａ〜２８ｅの中の発光体はＬＥＤでも良い。１つの実施例では、制御システム２２はプロセッサを具備できる。１つの実施例では、制御システム２２と最低１個の発光体（ベースストリング２５とサブストリング２８ａ〜２８ｅを含む）はＬＥＤアレイ光源の集積化された部分であり得る。別の実施例では、制御システム２２と最低１個の発光体はモノリシックＬＥＤ光源の集積化された部分であり得る。
１つの実施例では、制御システム２２は図１Ａに示す調整装置１０などの調整器を含有できる。制御システム２２は、図１Ａ〜１Ｃを参照して上に説明したマイクロコントローラ、ＡＤＣまたは複数のコンパレータ回路を含有することもできる。また、制御システム２２は、図１Ｄ〜１Ｆを参照して上に説明したＰＷＭモジュール１６ａ〜１６ｅ、三角波発生器８２、電圧調整器９６などの構成要素を含有することもできる。制御システム２２は連結によりＤＣ入力電源を受けて最低１つの入力電源操作パラメータを検知し、パラメータは入力電源の電流値と電圧値またはその一方で良い。
１つの実施例では、ベースストリング２５は電気的に連結され、検知済みの入力電源操作パラメータの値に関係なく入力電源を受けられる。これにより、入力電源の電圧値がベースストリング２５の順方向電圧降下より小さくない場合、少なくともベースストリング２５内の発光体が入力電源に電気的に連結されて発光が得られる。
制御システム２２は、検知済みの入力電源操作パラメータに基づいて、入力電源の受入と発光のためにサブストリング２８ａ〜２８ｅの１以上のサブストリングをベースストリング２５と共に電気的に直列に連結するか、またはいずれのサブストリングも連結しない。検知済みの操作パラメータが１番目の閾値を下回る場合、ベースストリング２５だけが入力電源の受入と発光のために電気的に連結される。検知済みの操作パラメータが１番目の量以下の量だけ１番目の閾値を上回ると、制御システム２２はサブストリング２８ａ〜２８ｅのうち１つのサブストリングをベースストリング２５と共に電気的に直列に連結し、最終的なストリング内の発光体の数を増加させる。検知済みの操作パラメータが１番目の量を超えた２番目の量以下の量だけ１番目の閾値を上回ると、制御システム２２はサブストリング２８ａ〜２８ｅのうちもう１つのサブストリングを最終的なストリングと共に電気的に直列に連結する。このプロセスは、検知済みの操作パラメータが１番目の閾値より大きい２番目の閾値を上回り、サブストリング２８ａ〜２８ｄがベースストリング２５と共に電気的に直列に連結され、最終的なストリング内の発光体が最大数となるまで継続する。検知済みの操作パラメータの値が低下すると、制御システム２２は値の低下に応じて、最終的なストリングからサブストリング２８ａ〜２８ｄのうち単数または複数のサブストリングを分離する。
上記操作の目的は、一定数の発光体（さらには発光体に対応するサブストリング２８ａ〜２８ｄとベースストリング２５との組合せ）を電気的に連結し、順方向電圧降下値がほぼ目標値の最終的な発光体ストリングを電気的に直列に連結し、発光体を流れる電流を調整することである。サブストリング２８ａ〜２８ｄをベースストリング２５と共に電気的に直列に連結する手順およびサブストリング２８ａ〜２８ｄを分離する手順は上に説明した図１Ａ〜１Ｃの調整装置１０の手順と同じで良く、紙幅の関係で再び説明しない。
１つの実施例では、照明装置２０はブリッジ整流器などの整流回路２６を含有できる。整流回路２６の使用により、ＡＣ主電源電流を１２０ＨｚのＤＣパルスに変換し、最終的な発光体ストリングを駆動させる。これにより、発光体は十分な高周波数で発光でき、目に見える光のちらつきはなくなる。整流回路２６の連結により、ＡＣ電源から電力を受け、入力電源をＤＣの形で制御システム２２とベースストリング２５に供給できる。
図６は、１つの実施例によるＬＥＤベースのブリッジ整流器２７を示している。ＬＥＤベースのブリッジ整流器２７は、標準的なブリッジ整流器の代わりに整流回路２６として使用できる。図６に示す通り、ブリッジ整流器２７は、整流ブリッジを形成するために配置されたＬＥＤ Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４を含有している。ＡＣ入力電源の極性により、ＬＥＤ Ｄ１とＤ４またはＬＥＤ Ｄ２とＤ３は順方向バイアスとなり、整流されたＤＣ出力を供給する。ＬＥＤ Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４には、整流の機能ばかりでなく発光により最終的なＬＥＤランプの効率を高める機能がある。ＬＥＤベースのブリッジ整流器２７が持つ前記の二重の機能は、電力を消費しても発光しない標準的なブリッジ整流器を置き換える。標準的なブリッジ整流器により消費される電力は、整流の間に同じ整流器内の２個のダイオードにより発生するランプ電流の約２Ｖ（すなわちダイオードに渡る順方向降下）倍である。別の実施例では、ＬＥＤベースのブリッジ整流器２７内の全部ではないが単数または複数のダーオードはＬＥＤでも良い。
１２０ＶＲＭＳの公称ライン電圧がピークピーク値約１７０ＶのパルスＤＣ電圧になると、最終的なストリングには定格電流で約５３個のＬＥＤが必要となり、各ＬＥＤの通常の順電圧降下は３．２Ｖとなる。９０ＶＲＭＳという低ライン電圧でもピークピーク値は約１２７Ｖになり、最終的なストリングには定格電流で約４０個のＬＥＤが必要となる。１３０ＶＲＭＳという高ライン電圧ではピークピーク値約１８４ＶのパルスＤＣ電圧になり、最終的なストリングには約５８個のＬＥＤが必要となる。
１つの実施例では、照明装置２０は整流回路２６の出力（または制御システム２２とベースストリング２５の入力）に連結されたコンデンサなどのエネルギー蓄積素子２９を含有できる。エネルギー蓄積素子２９は、入力電源の受入のため電気的に直列に連結されると、ほぼ一定のＤＣ電圧をベースストリング２５とサブストリング２８ａ〜２８ｅの中の発光体に供給する。制御システム２２はパルス状のＤＣ電圧で同様に操作するが、多くの発光体と同様に切り替えない。これは、ストリング長さ（すなわち電気的に直列に連結された発光体の数）が適切に設定されて入力電圧の平均値が比較的一定である場合、発光体を流れる電流もほぼ一定になるためである。また、エネルギー蓄積素子２９は、入力電源に連結された最終的な発光体ストリングによる発光の連続時間のため、発光体の効用も高めることとなる。
図３に示す通り、照明装置３０は、ベースストリング３５とサブストリング３８ａ〜３８ｅに分けられる有限数の発光体、複数のスイッチ３４ａ〜３４ｅ、スイッチ３４ａ〜３４ｅに電気的に連結された制御回路３２を含有できる。ベースストリング３５とサブストリング３８ａ〜３８ｅの各々は、電気的に直列に連結された単数または複数の発光体を含有できる。１つの実施例では、ベースストリング３５とサブストリング３８ａ〜３８ｅの中の発光体は固体発光体で良い。別の実施例では、ベースストリング３５とサブストリング３８ａ〜３８ｅの中の発光体はＬＥＤでも良い。１つの実施例では、制御回路３２はプロセッサを具備できる。１つの実施例では、制御回路３２、スイッチ３４ａ〜３４ｅのうち最低１つのスイッチ、発光体（ベースストリング３５とサブストリング３８ａ〜３８ｅを含む）はＬＥＤアレイ光源の集積化された部分であり得る。別の実施例では、制御回路３２、スイッチ３４ａ〜３４ｅのうち最低１つのスイッチ、発光体はモノリシックＬＥＤ光源の集積化された部分であり得る。
１つの実施例では、制御回路３２は図１Ａの制御回路１２と同じで良い。制御回路３２は、図１Ａ〜１Ｃを参照して上に説明したマイクロコントローラ、ＡＤＣまたは複数のコンパレータ回路を含有できる。また、制御回路３２は、図１Ｄ〜１Ｆを参照して上に説明したＰＷＭモジュール１６ａ〜１６ｅ、三角波発生器８２、電圧調整器９６などの構成要素を含有することもできる。制御回路３２は連結によりＤＣ入力電源を受けて最低１つの入力電源操作パラメータを検知し、パラメータは入力電源の電流値と電圧値またはその一方で良い。
複数のスイッチ３４ａ〜３４ｅの各々は、サブストリング３８ａ〜３８ｅの各々に電気的に連結できる。例えば、スイッチ３４ａはサブストリング３８ａに電気的に連結でき、スイッチ３４ｂはサブストリング３８ｂに電気的に連結でき、スイッチ３４ｃはサブストリング３８ｃに電気的に連結でき、スイッチ３４ｄはサブストリング３８ｄに電気的に連結でき、スイッチ３４ｅはサブストリング３８ｅに電気的に連結できる。１つの実施例では、スイッチ３４ａ〜３４ｅの各々は固体スイッチで良い。１つの実施例では、スイッチ３４ａ〜３４ｅの各々はＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＢＪＴなどのトランジスタでも良い。
１つの実施例では、入力電源に電気的に直列に連結された最終的な発光体ストリング内の発光体の数を順次に変更できる。具体的には、サブストリング３８ａ〜３８ｅの各々が１個の発光体を含有する場合、サブストリング３８ａ〜３８ｅのうち単数または複数のサブストリングをベースストリング３５と共に選択的に電気的に直列に連結することにより変更する。例えば、制御回路３２はサブストリング３８ａ〜３８ｅを１度に１つずつベースストリング３５と共に電気的に直列に連結することにより最終的なストリングを形成するか、もしくはサブストリング３８ａ〜３８ｅを１度に１つずつ最終的なストリングから分離することにより最終的な発光体ストリング内の発光体の数を順次にインクリメントまたはデクリメントする。
また、バイナリー制御の方法を使用して発光体サブストリングをスイッチインまたはスイッチアウトの状態にするスイッチの数を少なくすることにより、最終的なストリング内の発光体の数を経済的な方法で調整できる。１つの実施例では、サブストリング３８ａ〜３８ｅの各々は１個、２個、４個、８個、１６個の発光体を含有できる。従って、バイナリベースの数の発光体を最終的なストリングに追加でき、また、最終的なストリングから除去できる。換言すると、最終的なストリング内の発光体の数は、１個、２個、４個、８個、１６個またはそれらの数を組み合わせた個数だけ増加または減少させることができる。
１つの実施例では、ベースストリング３５は２２個のＬＥＤを含有でき、サブストリング３８ａ〜３８ｅの各々は１個、２個、４個、８個、１６個の発光体を含有できる。これにより、最終的なストリング内のＬＥＤの最大数は５３個となる。サブストリング３８ａ〜３８ｅがスイッチインの（すなわち電気的に直列に連結された）状態になると一定数の発光体を含有する最終的なストリングが形成され、一定数の発光体はＬＥＤの順方向電圧Ｖｆの解像度により２２〜５３個のＬＥＤとなる。通常、１つのＬＥＤの順方向電圧ＶｆはＬＥＤを流れる電流にほぼコンプライアントで、これと共に変化するため、ＬＥＤのＶｆより高い解像度は高性能を達成する目的で必要とならない。この実施例では、１つのＶｆは最短の最終的なストリングの約４．５％の解像度を表している。
１つの実施例では、照明装置３０はブリッジ整流器などの整流回路３６を含有できる。整流回路３６の連結により、ＡＣ電源から電力を受け、入力電源をＤＣの形で制御回路３２とベースストリング３５に供給できる。整流回路３６は、整流回路２６と同様であり得る。
１つの実施例では、整流回路３６は標準的なブリッジ整流器の代わりに図６に示すＬＥＤベースのブリッジ整流器２７を含有できる。図６に示す通り、ＬＥＤベースのブリッジ整流器２７は図のように配置されたＬＥＤ Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４を含有している。ＡＣ入力電源の極性により、ＬＥＤ Ｄ１とＤ４またはＬＥＤ Ｄ２とＤ３は順方向バイアスとなり、整流されたＤＣ出力を供給する。ＬＥＤ Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４には、整流の機能ばかりでなく発光により最終的なＬＥＤランプの効率を高める機能がある。この二重の機能は、電力を消費しても、ＬＥＤベースのブリッジ整流器２７のようには発光しない標準的なブリッジ整流器を置き換える。標準的なブリッジ整流器により消費される電力は、整流の間に同じ整流器内の２個のダイオードにより発生するランプ電流の約２Ｖ（すなわちダイオードに渡る順方向降下）倍である。別の実施例では、ＬＥＤベースのブリッジ整流器２７内の全部ではないが単数または複数のダーオードはＬＥＤでも良い。
１つの実施例では、照明装置３０は整流回路３６の出力（または制御回路３２とベースストリング３５の入力）に連結されたコンデンサなどのエネルギー蓄積素子３９を含有できる。エネルギー蓄積素子３９は、エネルギー蓄積素子２９と同様であり得る。簡潔な説明を目的に、エネルギー蓄積素子は当業界では良く知られているため、エネルギー蓄積素子３９の詳細な構造と操作に関しては説明と図示を省略する。
図４は、１つの非限定的な実施例に従った、入力電源を調整するプロセス４０を示している。まず４２において、入力電源の操作パラメータが検知される。次に４４において、複数の発光体のうち一定数の発光体が、検知済みの入力電源操作パラメータに応じて入力電源に電気的に連結される。入力電源に電気的に連結された発光体の数は、複数の発光体が総数Ｎ個の発光体を含有する場合にＭとＮの間になる。Ｍは、０より大きくＮより小さい正の数である。
１つの実施例では、検知済みの入力電源操作パラメータが閾値以下の場合、Ｍ個の発光体が入力電源に電気的に直列に連結される。検知済みの入力電源操作パラメータが閾値以上の場合、Ｒ個の発光体が入力電源に電気的に直列に連結される。Ｒは、ＭとＮの間の正の数である。入力電源に電気的に直列に連結された発光体の数は検知済みの入力電源操作パラメータに応じて可変の増分だけＭとＮの間で変更でき、変動は１とＮ−Ｍの間の範囲であり得る。１つの実施例では、Ｐが０以上の正の整数である場合、変動は、２からＰ番目の電源の数によりＭとＮの間であり得る。別の実施例では、検知済みの入力電源操作パラメータが閾値を上回る場合、１のインクリメントやデクリメントにより変動をＭとＮの間にできる。
１つの実施例では、検知済みの入力電源操作パラメータが１番目の閾値より大きい２番目の閾値を上回る場合、発光体と入力電源の間に電気的に連結された一定数のスイッチを停止させることにより、各一定数の発光体を入力電源に電気的に連結できる。
発光体は、固体発光体、具体的にはＬＥＤで良い。
図５は、１つの非限定的な実施例に従った、入力電源を調整するプロセス５０を示している。まず５２において、複数の発光体のうち一定数の発光体が入力電源に電気的に連結される。次に５４において、複数の発光体のうち入力電源に電気的に連結された発光体の数が２番目の入力電源操作パラメータの変化に応じて調整され、１番目の入力電源操作パラメータが目標値に近い値に維持される。
１つの実施例では、１番目と２番目の入力電源操作パラメータは異なっても良く、例えば一方が入力電源の電流値で他方が入力電源の電圧値でも良い。また、１番目と２番目の入力電源操作パラメータは同じでも良く、両方が入力電源の電流値または電圧値でも良い。１つの実施例では、入力電源の電流値が目標値に近い値に維持される。
プロセス４０の発光体と同様に、プロセス５０の発光体は固体発光体、具体的にはＬＥＤで良い。
１番目の入力電源操作パラメータは、様々な方法により維持できる。１つの実施例では、２番目の入力電源操作パラメータが１番目の閾値以下の場合、複数の発光体のうち１番目の数の発光体が入力電源に電気的に直列に連結される。２番目の操作パラメータが１番目の閾値と１番目の閾値より大きい２番目の閾値との間である場合、複数の発光体のうち可変数の発光体を入力電源に電気的に直列に連結でき、可変数は１番目の値より大きい。また、２番目の操作パラメータが２番目の閾値を上回る場合、複数の発光体のうちすべての発光体を入力電源に電気的に直列に連結できる。入力電源に電気的に連結された複数の発光体の総数は、２番目の入力電源操作パラメータの変化に比例させて調整できる。１つの実施例では、この数の調整は、２番目の操作パラメータの変化に応じて複数の発光体の発光体ストリングを入力電源に電気的に直列に連結することにより可能となる。１つの実施例では、入力電源に電気的に直列に連結された一定数の発光体に渡る電圧降下が２番目の操作パラメータの変化に応じて維持される。
以上、調整装置１０のような調整装置、照明装置２０と３０のような照明装置、プロセス４０と５０のような方法をここに開示したが、この開示によりＬＥＤ発光体ストリングを流れる電流を動的に調整できる簡単で費用効果の高い電子バラストが実現可能になろう。例えば、少なくてもいくつかの実施例により、入力電源電流がいくつかのＬＥＤを流れるが、他のＬＥＤは電気的に短絡するか迂回し、入力電源に電気的に直列に連結されたＬＥＤストリング内のＬＥＤの数を変更させ、印加電圧との関係でストリングの順方向電圧を変化させることができる。ＬＥＤストリングを流れる電流とストリングに印加される電圧またはその一方が検知され、ＬＥＤがスイッチインまたはスイッチアウトの状態になり、ストリング内のＬＥＤの数が調整され、印加電圧における適切な電流が供給される。これにより、９０ＶＲＭＳ〜１３０ＶＲＭＳの標準的なＡＣ電圧幅でＬＥＤ照明を使用した場合、効率損失がなくなり、また、過電流がストリングに印加されることもなくなる。また、照明装置と同様に調整装置が短いＬＥＤストリングでサイクルを開始、終了させ、低電圧で発光が始まり、これにより、より大きなＡＣサイクル位相角でＬＥＤを使用することが可能となる。
上の実施例に関する説明および開示内容の要約での説明は包括的なものではなく、また、実施例を開示通りの正確な形態に限定するものでもない。ここでは例示を目的に具体的な実施例を説明しているが、実施例の精神と範囲から逸脱することなく様々な同等の変形例が可能であることを当業者は認識するであろう。本項における様々な実施例に関する教示は、上で一般に説明した固体照明器具の典型的な文脈以外の文脈にも応用できる。
上で説明、図示した実施例は一般に固体照明の文脈に関連するが、本項で説明した概念は従来または他の非固体光源を使用した照明器具にも有用であることを当業者は理解するであろう。例えば、ここに説明、図示した実施例は固体光源を使用した照明器具に関連するが、ここに説明した概念と実施例は固体光源を使用した照明器具以外の照明器具にも同様に応用できる。また、発光体ストリングを図示しているが、発光体であるのとないのとにかかわらず、負荷を受ける他の形態の電気機器を使用した様々な実施例が可能である。
米国特許公開公報ＵＳ２００６／０１５８１３０号

Claims (82)

  1. 複数の発光体に印加された入力電源を調整するための調整装置であって、
    各々が停止中に前記入力電源を受けるために各一定数の前記発光体を選択的に電気的に連結する複数のスイッチと、
    前記入力電源を受けるように連結され、前記複数のスイッチに調整的に連結され、前記入力電源の操作パラメータを検知し、検知済みの入力電源操作パラメータに応じて一定数のスイッチを停止させて各発光体を前記入力電源と第１の数の前記発光体に電気的に連結し、前記検知済みの入力電源操作パラメータの変化に応じて停止される前記スイッチの数を調整するように構成された制御回路を具備し、
    前記第１の数の前記発光体が前記検知済みの入力電源操作パラメータに関係なく前記入力電源に連結される、調整装置。
  2. 前記制御回路は、前記検知済みの入力電源操作パラメータに応じて前記各発光体を前記入力電源に電気的に直列に連結して発光させるために一定数の前記スイッチを停止させ、前記制御回路は、前記検知済みの入力電源操作パラメータの変化に応じて、前記入力電源に電気的に直列に連結された前記一定数の発光体を調整するために停止される前記一定数の前記スイッチを調整する、請求項１に記載の調整装置。
  3. 前記制御回路が前記入力電源に電気的に直列に連結された前記一定数の発光体に印加される入力電源の電流値と電圧値のうち最低１つの値を検知する、請求項２に記載の調整装置。
  4. 前記複数のスイッチの各々が前記発光体の各１個に電気的に連結される、請求項１に記載の調整装置。
  5. 前記複数のスイッチのうち１番目のスイッチが第１の数の前記発光体を電気的に短絡させるために選択的に操作可能であり、前記複数のスイッチのうち２番目のスイッチが第２の数の発光体を電気的に短絡させるため選択的に操作可能であり、前記第２の数が前記第１の数の２倍である、請求項１に記載の調整装置。
  6. 前記制御回路が、前記検知済みの入力電源操作パラメータの変化に応じて、前記入力電源に電気的に直列に連結されたすべての前記発光体に渡る目標の電圧降下を達成するために、前記入力電源に電気的に直列に連結された前記一定数の各発光体を調整するように停止される前記一定数のスイッチを調整する、請求項１に記載の調整装置。
  7. 前記制御回路が、前記検知済みの入力電源操作パラメータの変化に応じて、前記入力電源に電気的に直列に連結されたすべての前記発光体に渡る目標の電流値を達成するために、前記入力電源に電気的に直列に連結された前記一定数の各発光体を調整するように停止される前記一定数のスイッチを調整する、請求項１に記載の調整装置。
  8. 前記制御回路がマイクロコントローラを含有し、前記マイクロコントローラは一定数の前記スイッチを作動、停止させ、前記検知済みの入力電源操作パラメータに応じて、前記入力電源に電気的に直列に連結された前記複数の発光体の全数を調整する、請求項１に記載の調整装置。
  9. 前記制御回路が、前記検知済みの入力電源操作パラメータに応じて、前記入力電源に電気的に直列に連結された前記複数の発光体の全数を調整するように一定数の前記スイッチを作動、停止させるアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）を含有する、請求項１に記載の調整装置。
  10. 前記制御回路が各一定数のスイッチに電気的に連結された複数のコンパレータを含有し、前記コンパレータのそれぞれが前記検知済みの入力電源操作パラメータに応じて、前記入力電源に電気的に直列に連結された前記複数の発光体の全数を調整するように前記各一定数の前記スイッチを作動、停止させる、請求項１に記載の調整装置。
  11. 前記制御回路が前記入力電源の電流値を検知する電流センサを含有し、前記電流センサが抵抗センサ、ホール効果センサ、検知コイル型センサのいずれか１つを具備する、請求項１に記載の調整装置。
  12. 前記制御回路が複数のパルス幅変調（ＰＷＭ）モジュールを含有し、前記モジュールのそれぞれが前記複数のスイッチの各１個を駆動するように電気的に連結されている、請求項１に記載の調整装置。
  13. 最低１つの前記ＰＷＭモジュールが各前記スイッチの作動デューティサイクルを伸ばすパルスストリームで各前記スイッチを駆動させる、請求項１２に記載の調整装置。
  14. 最低１つの前記ＰＷＭモジュールが各前記スイッチの作動デューティサイクルを短縮するパルスストリームで各前記スイッチを駆動させる、請求項１２に記載の調整装置。
  15. 前記制御回路が三角波信号を前記ＰＷＭモジュールに供給する三角波発生器を含有する、請求項１２に記載の調整装置。
  16. 前記制御回路に調整された入力電源を供給する電圧調整器を更に具備し、前記電圧調整器は、前記入力電源を受けるために連結された前記複数の発光体のベースストリングから電源を受けるように電気的に連結されている、請求項１に記載の調整装置。
  17. 前記制御回路と前記スイッチがプロセッサの一部である、請求項１に記載の調整装置。
  18. 入力電源に連結された１番目の複数の発光体と、
    ２番目の複数の発光体と、
    前記２番目の複数の発光体と前記入力電源に電気的に連結され、入力電源操作パラメータを検知し、１番目の閾値より大きい検知済みの入力電源操作パラメータに応じて前記２番目の複数の発光体の一定数を前記入力電源と前記１番目の複数の発光体とに電気的に直列に連結する制御システム
    とを具備した照明装置。
  19. 交流（ＡＣ）電源を受けるために連結された整流回路と前記入力電源を直流（ＤＣ）の形で前記制御システムに供給するためにＡＣ電源を整流する前記制御システムを更に具備し、前記制御システムはＡＣ電源の波形を測定できる構造である、請求項１８に記載の照明装置。
  20. 交流（ＡＣ）電源を受けるために連結された整流回路と前記入力電源を直流（ＤＣ）の形で前記制御システムに供給するためにＡＣ電源を整流する前記制御システムとを更に具備し、前記整流回路が最低１個の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含有するブリッジ整流器を含有する、請求項１８に記載の照明装置。
  21. 前記制御システムが前記入力電源の電流値と電圧値のうち最低１つの値を検知し、それぞれの電流閾値または電圧閾値より大きい検知済みの入力電源の前記電流値と前記電圧値のうち最低１つの値に応じて、前記２番目の複数の発光体のうち一定数を前記入力電源と前記１番目の複数の発光体とに電気的に直列に連結する、請求項１８に記載の照明装置。
  22. 前記制御システムが前記１番目の閾値より大きい２番目の閾値を上回る前記検知済みの入力電源操作パラメータに応じて前記２番目の複数の発光体のすべてを前記入力電源と前記１番目の複数の発光体とに電気的に直列に連結する、請求項１８に記載の照明装置。
  23. 前記制御システムがマイクロコントローラと複数のトランジスタを含有し、各前記トランジスタが前記マイクロコントローラに電気的に連結されて制御され、前記マイクロコントローラが最低１つの前記トランジスタを停止させ、前記１番目の閾値と２番目の閾値との間にある前記検知済みの入力電源操作パラメータに応じて前記２番目の複数の発光体のうち一定数を前記入力電源と前記１番目の複数の発光体とに電気的に直列に連結する、請求項１８に記載の照明装置。
  24. 前記制御システムがアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）と複数のトランジスタを含有し、各前記トランジスタが前記ＡＤＣに電気的に連結されて制御され、前記ＡＤＣが最低１つの前記トランジスタを停止させ、前記１番目の閾値と２番目の閾値との間にある前記検知済みの入力電源操作パラメータに応じて前記２番目の複数の発光体のうち一定数を前記入力電源と前記１番目の複数の発光体とに電気的に直列に連結する、請求項１８に記載の照明装置。
  25. 前記制御システムが複数のコンパレータと複数のトランジスタを含有し、各前記コンパレータが各一定数の前記トランジスタに調整的に連結され、各前記トランンジスタが前記２番目の複数の発光体のうち各一定数に電気的に連結され、各前記コンパレータが前記検知済みの入力電源操作パラメータと各閾値とを比較して各前記トランジスタを停止させ、前記各閾値と２番目の閾値との間にある前記検知済みの入力電源操作パラメータに応じて前記２番目の複数の発光体の前記各一定数を前記入力電源と前記１番目の複数の発光体とに電気的に直列に連結する、請求項１８に記載の照明装置。
  26. 前記制御システムが前記入力電源の電流値を検知する電流センサを含有し、前記電流センサが抵抗センサ、ホール効果センサ、検知コイル型センサのいずれか１つを具備する、請求項１９に記載の照明装置。
  27. 前記制御システムが固体発光体を具備する、請求項１８に記載の照明装置。
  28. 前記制御システムがＬＥＤを具備する、請求項１８に記載の照明装置。
  29. 前記整流回路の出力に連結され、実質的に一定のＤＣ電圧を発光体に供給するエネルギー蓄積素子を具備する、請求項１９に記載の照明装置。
  30. 前記制御システムへの電源として調整された入力電源を供給する電圧調整器を更に具備し、前記電圧調整器が、前記１番目の複数の発光体から電源を受けるように電気的に連結されている、請求項１８に記載の照明装置。
  31. 前記電圧調整器は前記１番目の複数の発光体により形成された発光体ベースストリングの１番目のノードに連結され、ＤＣ電圧を前記電圧調整器に供給するように、前記ベースストリング内の最低１個の前記発光体が前記１番目のノードと電気接地の間にある、請求項３０に記載の照明装置。
  32. 前記電圧調整器により前記１番目の複数の発光体から受けた電源を整流するために前記電圧調整器と前記１番目の複数の発光体との間に電気的に連結された整流器と、
    前記整流器と前記電圧調整器の間に電気的に連結されたエネルギー蓄積素子とを具備した、請求項３０に記載の照明装置。
  33. 前記制御システムと最低１個の前記発光体がＬＥＤアレイ光源の一部である、請求項１８に記載の照明装置。
  34. 前記制御システムと最低１個の前記発光体がモノリシックＬＥＤ光源の一部である、請求項１８に記載の照明装置。
  35. 複数の発光体であって、前記複数の発光体のうち第１の数の発光体が入力電源に電気的に直列に連結された、複数の発光体と、
    停止中に各一定数の前記発光体を前記第１の数の発光体とともに前記入力電源に電気的に連結する複数のスイッチと、
    １番目の閾値より大きい検知済みの入力電源操作パラメータに応じて前記スイッチを作動、停止させるために前記複数のスイッチに調整的に連結された制御回路
    とを具備した照明装置。
  36. 交流（ＡＣ）電源を整流して前記入力電源を直流（ＤＣ）の形で前記制御回路と前記第１の数の発光体に供給するためにＡＣ電源に連結された整流回路を具備し、前記制御回路がＡＣ電源の波形を測定できる構造である、請求項３５に記載の照明装置。
  37. 交流（ＡＣ）電源を整流して前記入力電源を直流（ＤＣ）の形で前記制御回路と前記第１の数の発光体に供給するためにＡＣ電源に連結された整流回路を具備し、前記整流回路が最低１個の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含有するブリッジ整流器を具備している、請求項３５に記載の照明装置。
  38. 前記複数のスイッチの１番目のスイッチが２番目の一定数の発光体を短絡させるために電気的に連結され、前記複数のスイッチの２番目のスイッチが第３の数の発光体を短絡させるために電気的に連結され、第３の数は第２の数の２倍である、請求項３５に記載の照明装置。
  39. 前記複数のスイッチの各々が、作動時に前記発光体の各１個を短絡させるように電気的に連結されている、請求項３５に記載の照明装置。
  40. 前記制御回路が１番目の閾値より小さい前記検知済みの入力電源操作パラメータに応じてすべての前記スイッチを作動させる、請求項３５に記載の照明装置。
  41. 前記制御回路が１番目の閾値より大きい１番目の値である前記検知済みの入力電源操作パラメータに応じて第１の数の前記スイッチを停止させる、請求項３５に記載の照明装置。
  42. 前記制御回路が１番目の閾値より大きい２番目の値である前記検知済みの入力電源操作パラメータに応じて第１の数及び第２の数の前記スイッチを停止させる、請求項４１に記載の照明装置。
  43. 前記制御回路が１番目の閾値より大きい２番目の閾値より大きい前記検知済みの入力電源操作パラメータに応じてすべてのスイッチを停止させ、２番目の閾値が１番目の閾値より大きい、請求項４１に記載の照明装置。
  44. 前記複数の発光体が複数の固体発光体を具備する、請求項３５に記載の照明装置。
  45. 前記複数の発光体が複数のＬＥＤを含有する、請求項３５に記載の照明装置。
  46. 前記整流回路の出力に連結されて実質的に一定のＤＣ電圧を前記発光体に供給するエネルギー蓄積素子を具備する、請求項３６に記載の照明装置。
  47. 前記制御回路が前記入力電源の電流値を検知する電流センサを含有し、前記電流センサが抵抗センサ、ホール効果センサ、検知コイル型センサのいずれか１つを具備する、請求項３５に記載の照明装置。
  48. 前記制御回路が複数のパルス幅変調（ＰＷＭ）モジュールを含有し、各前記モジュールが前記複数のスイッチの各１個を駆動させるように電気的に連結されている、請求項３５に記載の照明装置。
  49. 最低１つの前記ＰＷＭモジュールが各前記スイッチの作動デューティサイクルを伸ばすパルスストリームで各前記スイッチを駆動させる、請求項４８に記載の照明装置。
  50. 最低１つの前記ＰＷＭモジュールが各前記スイッチの停止デューティサイクルを短縮するパルスストリームで各前記スイッチを駆動させる、請求項４８に記載の照明装置。
  51. 前記制御回路が三角波信号を前記ＰＷＭモジュールに供給する三角波発生器を含有する、請求項４８に記載の照明装置。
  52. 前記制御回路への電源として調整された入力電源を供給する電圧調整器を具備し、前記電圧調整器は、前記第１の数の発光体から電源を受けるように電気的に連結されている、請求項３５に記載の照明装置。
  53. 前記電圧調整器が前記第１の数の発光体により形成された発光体ベースストリングの１番目のノードに連結され、前記ベースストリング内の最低１個の前記発光体が前記１番目のノードと電気接地の間にあり、ＤＣ電圧が前記電圧調整器に供給される、請求項５２に記載の照明装置。
  54. 前記電圧調整器により前記第１の数の発光体から受けた電源を整流するために前記電圧調整器と前記１の数の発光体との間に電気的に連結された整流器と、
    前記整流器と前記電圧調整器の間に電気的に連結されたエネルギー蓄積素子とを具備した、請求項５２に記載の照明装置。
  55. 前記制御回路と前記スイッチがプロセッサの一部である、請求項３５に記載の照明装置。
  56. 前記制御回路と最低１個の前記発光体がＬＥＤアレイ光源の一部である、請求項３５に記載の照明装置。
  57. 前記制御回路と最低１個の前記発光体がモノリシックＬＥＤ光源の一部である、請求項３５に記載の照明装置。
  58. 入力電源操作パラメータに基づいて入力電源に電気的に連結される複数の発光体の一定数の発光体を決定する手順と、
    前記入力電源操作パラメータに基づいて前記複数の発光体の前記一定数の発光体を前記入力電源に電気的に連結する手順とを具備し、
    Ｎ値が前記複数の発光体の発光体の総数に等しく、Ｍ値が０より大きくＮ値より小さい正の数である場合に、前記入力電源に連結する前記発光体の数がＭ値とＮ値の間である、入力電源を調整する方法。
  59. 前記入力電源操作パラメータを検知する手順を更に具備する、請求項５８に記載の方法。
  60. 前記入力電源操作パラメータに基づいて前記複数の発光体の前記一定数の発光体を前記入力電源に電気的に連結する手順が、閾値以下の前記入力電源操作パラメータに応じてＭ個の前記発光体を前記入力電源に電気的に直列に連結する手順を具備する、請求項５８に記載の方法。
  61. 前記入力電源操作パラメータに基づいて前記複数の発光体の前記一定数の発光体を前記入力電源に電気的に連結する手順が、ＲがＭとＮの間の正の数である場合に、閾値以上の検知済みの前記入力電源操作パラメータに応じてＲ個の前記発光体を前記入力電源に電気的に直列に連結する手順を具備する、請求項５８に記載の方法。
  62. 前記入力電源操作パラメータに基づいて前記複数の発光体の前記一定数の発光体を前記入力電源に電気的に連結する手順が、変数インクリメントが１とＮ−Ｍに等しい値との間の範囲である場合、前記入力電源操作パラメータに応じて、前記入力電源に電気的に直列に連結された前記発光体の数を変数インクリメントによりＭ値とＮ値の間に変更する手順を含められる、請求項５８に記載の方法。
  63. 前記入力電源に電気的に直列に連結された発光体の数を変数インクリメントによりＭ値とＮ値の間に変更する手順が、Ｐがゼロ以上の正の整数である場合、前記入力電源に電気的に直列に連結された前記発光体の数をＰ番目の電源に対する２の数によりＭ値とＮ値の間に変更する手順を具備する、請求項６２に記載の方法。
  64. 前記入力電源操作パラメータに基づいて前記複数の発光体の前記一定数の発光体を前記入力電源に電気的に連結する手順が、閾値より大きい検知済みの前記入力電源操作パラメータに応じて、前記入力電源に電気的に直列に連結された前記発光体の数を１に等しいインクリメントやデクリメントによりＭ値とＮ値の間に変更する手順を具備する、請求項５８に記載の方法。
  65. 前記入力電源操作パラメータに基づいて前記複数の発光体の前記一定数の発光体を前記入力電源に電気的に連結する手順が、複数のスイッチのうち一定数のスイッチを停止させることにより、閾値より大きい前記入力電源操作パラメータに応じて各一定数の前記発光体を入力電源に電気的に連結し、前記各一定数の前記発光体をＭ値とＮ値の間の前記入力電源に連結する手順を具備する、請求項５８に記載の方法。
  66. 前記入力電源操作パラメータを検知する手順が、前記入力電源の電流値と電圧値のうち最低１つの値を検知する手順を具備する、請求項５９に記載の方法。
  67. 前記複数の発光体の前記一定数の発光体を前記入力電源に電気的に連結する手順が、複数の固体発光体のうち一定数の固体発光体を前記入力電源に電気的に連結する手順を含められる、請求項５８に記載の方法。
  68. 前記複数の発光体の前記一定数の発光体を前記入力電源に電気的に連結する手順が、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）のうち一定数のＬＥＤを前記入力電源に電気的に連結する手順を含められる、請求項５８に記載の方法。
  69. 複数の発光体の一定数の発光体を入力電源に電気的に連結する手順と、
    ２番目の入力電源操作パラメータの変化に応じて、前記入力電源に電気的に連結された前記複数の発光体のうち発光体の全数を調整することにより１番目の入力電源操作パラメータを概略目標値に維持する手順とを具備する入力電源を調整する方法。
  70. 複数の発光体の一定数の発光体を入力電源に電気的に連結する手順が、複数の固体発光体のうち一定数の固体発光体を入力電源に電気的に連結する手順を具備する、請求項６９に記載の方法。
  71. 複数の発光体の一定数の発光体を入力電源に電気的に連結する手順が、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）のうち一定数のＬＥＤを入力電源に電気的に連結する手順を含められる、請求項６９に記載の方法。
  72. １番目の入力電源操作パラメータを概略目標値に維持する手順が、前記入力電源の電流値を概略目標電流値に維持する手順を具備する、請求項６９に記載の方法。
  73. ２番目の入力電源操作パラメータの変化に応じて、前記入力電源に電気的に連結された前記複数の発光体のうち発光体の全数を調整する手順が、１番目の閾値以下の２番目の入力電源操作パラメータに応じて前記複数の発光体のうち第１の数の発光体を前記入力電源に電気的に直列に連結する手順を具備する、請求項６９に記載の方法。
  74. １番目の閾値と１番目の閾値より大きい２番目の閾値との間の２番目の入力電源操作パラメータに応じて前記複数の発光体のうち可変数の発光体を前記入力電源に電気的に直列に連結する手順を更に具備し、前記可変数が前記１番目の値より大きい、請求項７３に記載の方法。
  75. 前記２番目の閾値より大きい２番目の入力電源操作パラメータに応じて前記複数の発光体のすべての発光体を前記入力電源に電気的に直列に連結する手順を更に具備する、請求項７４に記載の方法。
  76. ２番目の入力電源操作パラメータの変化に応じて、前記入力電源に電気的に連結された前記複数の発光体のうち発光体の全数を調整する手順が、２番目の入力電源操作パラメータの変化に比例させて、前記入力電源に電気的に直列に連結された前記複数の発光体の数を調整する手順を具備する、請求項６９に記載の方法。
  77. ２番目の入力電源操作パラメータの変化に応じて、前記入力電源に電気的に連結された前記複数の発光体のうち発光体の全数を調整する手順が、２番目の入力電源操作パラメータの変化に応じて前記入力電源に対し直列の前記複数の発光体の発光体サブストリングを電気的に連結する手順を具備する、請求項６９に記載の方法。
  78. ２番目の入力電源操作パラメータの変化に応じて、前記入力電源に電気的に連結された前記複数の発光体のうち発光体の全数を調整することにより１番目の入力電源操作パラメータを概略目標値に維持する手順が、２番目の入力電源操作パラメータの変化に応じて、前記入力電源に電気的に直列に連結された一定数の発光体に渡り電圧降下を達成する目的で、前記入力電源に電気的に直列に連結された前記複数の発光体の総数を調整することにより１番目の入力電源操作パラメータを概略目標値に維持する手順を具備する、請求項６９に記載の方法。
  79. １番目と２番目の入力電源操作パラメータが同じである、請求項６９に記載の方法。
  80. １番目と２番目の入力電源操作パラメータが異なる、請求項６９に記載の方法。
  81. ブリッジ回路として配置された複数のダイオードを含有する発光ダイオードベースの整流器を具備し、前記複数のダイオードのうち最低１つのが発光ダイオードであり、前記ブリッジ回路が交流（ＡＣ）電源に連結が可能であり、ＡＣ電源を整流して直流（ＤＣ）出力電源を供給するために操作が可能である照明装置。
  82. ブリッジ回路が４本の脚部を含有し、各前記脚部は最低１個の発光ダイオードを含有する、請求項８１に記載の照明装置。
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