JP2014507752A - ソリッドステート照明回路への電流を制御するためのデバイス及び方法 - Google Patents

Abstract

ソリッドステート照明負荷への電流を制御するためのデバイスは、キャパシタ２４１、３４１と、電流源２４５、３４５とを含む。キャパシタは、ソリッドステート照明負荷２６０、３６０と並列構成で接続される。電流源は、キャパシタとソリッドステート照明負荷との並列構成と直列に接続される。電流源は、入力電圧に基づいてキャパシタとソリッドステート照明負荷との並列構成に提供される入力電流の振幅を動的に変調するよう構成される。

Description

本発明は、概して、ソリッドステート照明デバイスの制御を対象とする。より具体的には、本明細書に開示される様々な発明方法及び装置は、ソリッドステート照明デバイスドライバの力率及び効率の制御に関する。

デジタル照明技術、即ち、発光ダイオード（ＬＥＤ：light-emitting diodes）などの半導体光源に基づく照明は、従来の蛍光灯、ＨＩＤ及び白熱灯の実行可能な代替手段を提供する。ＬＥＤの機能的な利点及び利益は、高エネルギー変換及び光学効率、耐久性、低い作業コスト並びに他の多くのものを含む。ＬＥＤ技術における最近の進歩は、多くの応用において多様な照明効果を可能にする効率的でロバストなフルスペクトル照明源を提供した。これらの照明源を具体化する固定具のいくつかは、例えば、米国特許第６，０１６，０３８号及び第６，２１１，６２６号で詳細に論じられるような、例えば、赤色、緑色及び青色などの異なる色の生成が可能な１つ又は複数のＬＥＤを含む照明モジュール、並びに、多様な色及び色を変化させる照明効果を生成するためのＬＥＤの出力を独立して制御するためのプロセッサを特徴とする。

通常、直列に接続された一連のＬＥＤなどの複数のＬＥＤベース光源を含むＬＥＤベース照明ユニット又はＬＥＤ負荷は電力変換器によって駆動され、電力変換器はメイン電源から電圧及び電流を受信する。ドライバコストを削減するため、ＬＥＤ負荷は、代替手段として、ＡＣ及びＤＣ操作を含むメイン電源から直接駆動されてもよい。しかしながら、メイン電源からの直接のＡＣ駆動に関連する欠点がある。例えば、ＬＥＤ負荷に提供される電流波形は、平均値と比べて高いピーク値を有する。従って、ＬＥＤ負荷は、ドループ（droop）が原因で効率が低下する上に、力率が低い状態で駆動される。また、電流の流れは、瞬間メイン電源電圧がＬＥＤ負荷の順電圧より高い場合にのみ可能である。従って、ＬＥＤストリングに電流が流れず、光が生成されない時間が比較的長く、フリッカを引き起こす恐れがある。

これらの問題を部分的に対処するため、整流器回路はメイン電源と照明ユニットとの間に接続されてもよく、キャパシタは照明ユニット内でＬＥＤ負荷と並列に接続されてもよい。例えば、図１は、従来のＬＥＤベース照明ユニット１００の回路図を示し、ブリッジ整流器回路１１０、ＬＥＤ負荷１６０、及びキャパシタ１４１を含み、キャパシタ１４１は、力率制御（ＰＦＣ）及び平滑回路１４０として機能する。キャパシタ１４１は、ＬＥＤ負荷１６０と並列に接続され、ＬＥＤ負荷１６０は、ＬＥＤ１６１及び１６２で示される一連の１つ又は複数のＬＥＤ光源と直列に接続された抵抗器１６３を含む。ブリッジ整流器回路１１０は、抵抗器１０５を介してメイン電力源１０１に接続され、ダイオード１１１〜１１４を含む。従って、ブリッジ整流器回路１１０は、整流メイン電源電圧又は入力電圧Ｕｒｅｃｔを回路１４０に出力する。

しかしながら、キャパシタ１４１に入力されるキャパシタ電流Ｉ_Ｃの充電及び放電波形並びにメイン電源電圧波形の形状が原因で、ＬＥＤベース照明ユニット１００は、通常、比較的短い時間内で、例えば、キャパシタ１４１を再充電するために、電流を消費し、高い電流ピーク及び低い力率をもたらす。加えて、主にメイン電力源１０１に接続される抵抗器１０５は、キャパシタ１４１の反復充電と初期充電の両方を制限する。従って、ＬＥＤ負荷１６０が最初に起動される際、過度の突入電流が存在し得る。例えば、ＬＥＤ負荷１６０がメイン電力源１０１のメイン電源電圧ピークの間に起動されると、キャパシタ１４１のキャパシタ電流Ｉ_Ｃは、公称動作と比べて、比較的大きい場合がある。その結果、ＬＥＤ負荷１６０が、１つの回路と直列に接続された数個の光源を含むことで比較的低い値の公称ＬＥＤ動作電流が生じない限り、ＬＥＤベース照明ユニット１００の他のコンポーネントが原因で、既に比較的少数の光源でも回路遮断器の磁気リリースのトリガには十分である。従って、１つの回路に接続可能なＬＥＤベース照明ユニット１００の数は、公称電流に従った場合に予想できるものよりも大幅に低くなる（例えば、１／１０のみ、又はさらには１／５０である）。

効率の観点から、個々のＬＥＤベース光源を見ると、電流の波形は問題を呈しない。しかしながら、多数のＬＥＤベース光源を見ると、短時間間隔の高電流は、電源グリッド上に歪を生み出し、回路遮断器をトリガする（例えば、回路遮断器の高速度の磁気リリースをトリガする）恐れがある。電源歪が原因で、非常に低い力率でのＬＥＤ負荷の使用は、規則によって禁止されている。例えば、欧州では、必要な力率は、０．５という低値であり、この数値は、上記で説明される整流器及びキャパシタソリューションを使用して達成可能である。しかしながら、他の地域は、０．７以上、例えば、０．９などの比較的高い力率を必要とする。

従って、当技術分野において、比較的高い力率を維持しながら、メイン電源から直接ＬＥＤベース照明ユニットをＡＣ駆動する必要がある。それに加えて、当技術分野において、メイン電源から直接駆動されるＬＥＤベース照明ユニットを最初に起動する際に、過度の突入電流を防ぐ必要がある。

本開示は、キャパシタ電流を形成するために、ＬＥＤ照明ユニット内でキャパシタと直列接続された動的に変調された電流源を使用し、従って、効率を増加又は最大化しながらＬＥＤ照明ユニットの力率を向上すると同時に、電流源におけるピーク電力散逸を低減するための発明デバイス及び方法を対象とする。さらに、変調電流源は入力電流を制限し、ＬＥＤ照明ユニットの回路遮断器のトリガを阻止する。

一般に、一態様では、デバイスは、ソリッドステート照明負荷への電流を制御するために提供され、デバイスは、キャパシタと電流源とを含む。キャパシタは、ソリッドステート照明負荷と並列構成で接続される。電流源は、キャパシタとソリッドステート照明負荷との並列構成と直列に接続され、電流源は、入力電圧に基づいてキャパシタとソリッドステート照明負荷との並列構成に提供される入力電流の振幅を動的に変調するよう構成される。

別の態様では、デバイスは、発光ダイオード（ＬＥＤ）負荷への電流を制御するために提供され、デバイスは、キャパシタ、トランジスタ、及び変調制御回路を含む。キャパシタは、ＬＥＤ負荷と並列に接続される。トランジスタは、キャパシタと整流入力電圧を提供するブリッジ整流器回路との間に直列に接続される。変調制御回路は、キャパシタ及びトランジスタと並列に接続され、ブリッジ整流器回路から整流入力電圧を受信するよう構成される。変調制御回路は、トランジスタのゲートに接続されたカレントミラーを含み、カレントミラーは、ブリッジ整流器回路からの入力電圧に基づいてキャパシタを通る電流の振幅を下方及び上方変調するために選択的に活性化及び不活性化される。

別の態様では、方法は、ソリッドステート照明負荷への電流を制御するために提供される。本方法は、波形を有する入力電圧を受信する工程と、受信された入力電圧の波形及び受信された入力電圧の波形における時間遅延の少なくとも１つに応じて、ソリッドステート照明負荷と並列に接続されたキャパシタのキャパシタ電流の振幅変調を調整する工程とを含む。キャパシタ電流の振幅変調を調整する工程は、ソリッドステート照明負荷の力率及び動作効率の少なくとも１つを変える。

本開示の目的のために本明細書で使用される場合、「ＬＥＤ」という用語は、電気信号に応じて放射線を発生することが可能な任意のエレクトロルミネセントダイオード又は他のタイプのキャリア注入／接合ベースのシステムを含むものと理解されたい。従って、ＬＥＤという用語は、これらに限定されないが、電流に応じて発光する様々な半導体ベース構造、発光ポリマー、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ：organic light emitting diode）、エレクトロルミネセントストリップ及び同様のものを含む。具体的には、ＬＥＤという用語は、赤外線スペクトル、紫外スペクトル及び可視スペクトルの様々な部分（一般に、約４００ナノメートルから約７００ナノメートルまでの放射波長を含む）の１つ又は複数で放射線を発生するよう構成され得るすべてのタイプの発光ダイオード（半導体及び有機発光ダイオードを含む）を指す。ＬＥＤのいくつかの例は、これらに限定されないが、様々なタイプの赤外線ＬＥＤ、紫外線ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、黄色ＬＥＤ、琥珀色ＬＥＤ、橙色ＬＥＤ及び白色ＬＥＤ（以下でさらに論じられる）を含む。また、ＬＥＤは、所定のスペクトル（例えば、狭帯域幅、広帯域幅）に対する様々な帯域幅（例えば、半値全幅又はＦＷＨＭ：full widths at half maximum）及び所定の一般色分類範囲内の多様な主波長を有する放射線を発生するよう構成及び／又は制御され得ることも理解されたい。

例えば、本質的な白色光を生成するよう構成されたＬＥＤ（例えば、白色ＬＥＤ）の一実装形態は、多くのダイを含んでもよく、それぞれがエレクトロルミネセンスの異なるスペクトルを放射し、それらを組み合わせて混合することで本質的に白色の光を形成する。別の実装形態では、白色光ＬＥＤは、第１のスペクトルを有するエレクトロルミネセンスを異なる第２のスペクトルに変換する蛍光体材料と関連し得る。この実装形態の一例では、比較的短い波長及び狭い帯域幅スペクトルを有するエレクトロルミネセンスは、蛍光体材料を「膨張」させ、それは次に、幾分より広いスペクトルを有する長波長放射線を放射する。

ＬＥＤという用語はまた、ＬＥＤの物理的及び／又は電気的パッケージタイプを制限しないことも理解されたい。例えば、上述の通り、ＬＥＤは、それぞれが放射線の異なるスペクトルを放射するよう構成された複数のダイ（例えば、個別に制御が可能であっても可能でなくともよい）を有する単一の発光デバイスを指し得る。また、ＬＥＤは、ＬＥＤの一体的な部分と見なされる蛍光体（例えば、あるタイプの白色ＬＥＤ）と関連し得る。一般に、ＬＥＤという用語は、パッケージ化されたＬＥＤ、パッケージ化されていないＬＥＤ、表面実装型ＬＥＤ、チップオンボードＬＥＤ、Ｔパッケージ実装型ＬＥＤ、放射状パッケージＬＥＤ、パワーパッケージＬＥＤ、あるタイプの箱詰（encasement）要素及び／又は光学素子（例えば、拡散レンズ）を含むＬＥＤなどを指し得る。

「光源」という用語は、これらに限定されないが、ＬＥＤベースの放射源（上記で定義される１つ又は複数のＬＥＤを含む）、白熱光源（例えば、白熱電球、ハロゲンランプ）、蛍光光源、燐光源、高輝度放電源（例えば、ナトリウム蒸気、水銀蒸気及びメタルハライドランプ）、レーザ、他のタイプのエレクトロルミネセンス源、パイロルミネセンス源（例えば、火炎）、キャンドルルミネセンス源（例えば、ガスマントル、カーボンアーク放射源）、フォトルミネセンス源（例えば、ガス放電源）、電子飽和を使用する陰極発光源、ガルバノルミネセンス源、結晶ルミネセンス源、キネルミネセンス源、熱ルミネセンス源、摩擦ルミネセンス源、音ルミネセンス源、放射線ルミネセンス源及び発光ポリマーを含む多様な放射源のいずれか１つ又は複数を指すものと理解されたい。

所定の光源は、可視スペクトル範囲内、可視スペクトル範囲外又は両者の組合せで電磁放射線を発生するよう構成され得る。従って、「光」及び「放射線」という用語は、本明細書では同義で使用される。それに加えて、光源は、不可欠なコンポーネントとして１つ又は複数のフィルタ（例えば、色フィルタ）、レンズ又は他の光学コンポーネントを含み得る。また、光源は、これらに限定されないが、指示、表示及び／又は照明を含む多様な応用に対して構成され得ることも理解されたい。「照明源」は、内部又は外部空間に効果的に照明を当てるのに十分な強度を有する放射線を発生する通り特に構成された光源である。このコンテキストにおいて、「十分な強度」とは、周囲照明（即ち、間接的に知覚され得る光、及び、例えば、全体的に又は部分的に知覚される前に多様な介在表面の１つ又は複数に反射され得る光）を提供するための、空間又は環境において生成される可視スペクトルにおける十分な放射力（放射力又は「光束」の観点から、光源からのすべての方向における全光出力を表すために、「ルーメン」という単位が使用される場合が多い）を指す。

「スペクトル」という用語は、１つ又は複数の光源によって生成される放射線のいずれか１つ又は複数の周波数（又は波長）を指すものと理解されたい。それに応じて、「スペクトル」という用語は、可視領域の周波数（又は波長）ばかりでなく、赤外、紫外及び全電磁スペクトルの他のエリアの周波数（又は波長）も指す。また、所定のスペクトルは、比較的に狭い帯域幅（例えば、本質的に少ない周波数又は波長成分を有するＦＷＨＭ）又は比較的に広い帯域幅（様々な相対的強度を有するいくつかの周波数又は波長成分）を有し得る。所定のスペクトルは、２つ以上の他のスペクトルの混合の結果（例えば、複数の光源からそれぞれ放出される放射線の混合）であり得ることも理解されたい。

「照明固定具」という用語は、本明細書では、特定の波形率、アセンブリ又はパッケージでの１つ又は複数の照明ユニットの実装形態又は構成を指すために使用される。「照明固定具」という用語は、本明細書では、同じ又は異なるタイプの１つ又は複数の光源を含む装置を指すために使用される。所定の照明ユニットは、光源用の多様な装着構成のいずれか１つ、エンクロージャ／ハウジング構成及び形状、並びに／又は、電気的及び機械的接続構成を有し得る。それに加えて、所定の照明ユニットは、任意選択的に、光源の動作に関連する様々な他のコンポーネント（例えば、制御回路）と関連し得る（例えば、含み得る、結合され得る及び／又は一緒にパッケージ化され得る）。「ＬＥＤベース照明ユニット」は、単独の又は他の非ＬＥＤベース光源と組み合わせた、上記で論じられる通りの１つ又は複数のＬＥＤベース光源を含む照明ユニットを指す。「多重チャネル」照明ユニットは、放射線の異なるスペクトルをそれぞれ生成するよう構成された少なくとも２つの光源を含む、ＬＥＤベース又は非ＬＥＤベース照明ユニットを指し、それぞれの異なる光源スペクトルは、多重チャネル照明ユニットの「チャネル」と呼ばれ得る。

「コントローラ」という用語は、本明細書では、一般に、１つ又は複数の光源の動作に関連する様々な装置を説明するために使用される。コントローラは、本明細書で論じられる様々な機能を実行するため、数多くの方法（例えば、専用ハードウエアを用いてなど）で実装され得る。「プロセッサ」は、本明細書で論じられる様々な機能を実行するため、ソフトウエア（例えば、マイクロコード）を使用してプログラムされ得る１つ又は複数のマイクロプロセッサを使用するコントローラの一例である。コントローラは、プロセッサを使用しても使用しなくとも実装され得、いくつかの機能を実行する専用ハードウエアと、他の機能を実行するプロセッサ（例えば、１つ又は複数のプログラムされたマイクロプロセッサ及び関連回路）との組合せとしても実装され得る。本開示の様々な実施形態において使用され得るコントローラコンポーネントの例は、これに限定されないが、従来のマイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：application specific integrated circuit）及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ：field-programmable gate array）を含む。

様々な実装形態では、プロセッサ又はコントローラは、１つ又は複数の記憶媒体（一般に、本明細書では「メモリ」と呼ばれ、例えば、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ及びＥＥＰＲＯＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク、光ディスク、磁気テープなどの揮発性及び不揮発性コンピュータメモリ）と関連し得る。いくつかの実装形態では、記憶媒体は、１つ又は複数のプロセッサ及び／又はコントローラ上で実行されると本明細書で論じられる機能の少なくともいくつかを実行する、１つ又は複数のプログラムを用いて符号化され得る。様々な記憶媒体は、本明細書で論じられる本発明の様々な態様を実施するため、プロセッサ又はコントローラ内に固定されても、その上に格納された１つ又は複数のプログラムをプロセッサ又はコントローラにロードできるような可搬型であってもよい。「プログラム」又は「コンピュータプログラム」という用語は、本明細書では、一般的な意味で、１つ又は複数のプロセッサ又はコントローラをプログラムするために使用され得る任意のタイプのコンピュータコード（例えば、ソフトウエア又はマイクロコード）を指すために使用される。

「アドレス可能」という用語は、本明細書では、それ自体を含む複数のデバイス向けの情報（例えば、データ）を受信し、それ向けの特定の情報に選択的に応じるよう構成されたデバイス（例えば、一般に光源、照明ユニット又は固定具、１つ又は複数の光源又は照明ユニットに関連するコントローラ又はプロセッサ、他の非照明関連デバイスなど）を指すために使用される。「アドレス可能」という用語は、ネットワーク化環境（又は以下でさらに論じられる「ネットワーク」）に関連して使用される場合が多く、ネットワーク化環境では、複数のデバイスが１つ又は複数の何らかの通信媒体を介して互いに結合される。

一ネットワーク実装形態では、ネットワークと結合された１つ又は複数のデバイスは、ネットワークと結合された１つ又は複数の他のデバイス（例えば、マスタ／スレーブ関係）用のコントローラとしての役割を果たし得る。別の実装形態では、ネットワーク化環境は、ネットワークと結合された１つ又は複数のデバイスを制御するよう構成された１つ又は複数の専用コントローラを含み得る。一般に、ネットワークと結合された複数のデバイスはそれぞれ、１つ又は複数の通信媒体上に存在するデータへのアクセスを有し得る。しかしながら、所定のデバイスは、例えば、それに割り当てられた１つ又は複数の特定の識別子（例えば、「アドレス」）に基づいて、ネットワークとデータを選択的に交換する（即ち、ネットワークからデータを受信する及び／又はネットワークへデータを送信する）よう構成されるという点において、「アドレス可能」であり得る。

「ネットワーク」という用語は、本明細書で使用される場合、ネットワークと結合された任意の２つ以上のデバイス間及び／又は複数のデバイス間での情報の移送（例えば、デバイス制御、データ格納、データ交換などのため）を容易にする２つ以上のデバイス（コントローラ又はプロセッサを含む）の任意の相互接続を指す。容易に理解される通り、複数のデバイスを相互接続するのに適したネットワークの様々な実装形態は、多様なネットワークトポロジのいずれかを含み得、多様な通信プロトコルのいずれかを使用することができる。それに加えて、本開示による様々なネットワークでは、２つのデバイス間のいずれか１つの接続は、２つのシステム間の専用接続を表すことも、その代替として非専用接続を表すこともあり得る。２つのデバイス向け情報を運ぶことに加えて、そのような非専用接続は、必ずしも２つのデバイスのいずれか一方向けではない情報を運ぶことができる（例えば、オープンネットワーク接続）。その上、本明細書で論じられるようなデバイスの様々なネットワークは、１つ又は複数のワイヤレス、ワイヤ／ケーブル及び／又は光ファイバリンクを使用して、ネットワーク全体にわたって情報移送を容易にすることができることを直ちに理解されたい。

「ユーザインターフェース」という用語は、本明細書で使用される場合、ユーザとデバイスとの間の通信を可能にする、人間のユーザ又はオペレータと１つ又は複数のデバイスとの間のインターフェースを指す。本開示の様々な実装形態で使用され得るユーザインターフェースの例は、これらに限定されないが、スイッチ、ポテンショメータ、ボタン、ダイヤル、スライダ、マウス、キーボード、キーパッド、様々なタイプのゲームコントローラ（例えば、ジョイスティック）、トラックボール、表示画面、様々なタイプのグラフィックユーザインターフェース（ＧＵＩ：graphical user interface）、タッチスクリーン、マイクロフォン、及び、人間が生成した何らかの形態の刺激を受信し、それに応じて信号を生成することができる他のタイプのセンサを含む。

前述の概念及び以下でより詳細に論じられる追加の概念のすべての組合せは（そのような概念が互いに矛盾しないと仮定して）、本明細書で開示される本発明の対象物の一部であるものとして企図されることを理解されたい。具体的には、本開示の末尾に記載される特許請求される対象のすべての組合せは、本明細書で開示される本発明の対象の一部であるものとして企図される。参照により組み込まれる任意の開示にも記載され得る、本明細書で明示的に使用される用語は、本明細書で開示される特定の概念と最も整合性のある意味を与えられることも理解されたい。

図面では、概して、同様の参照符合は、異なる図面全体を通して同じ部分を指す。また、図面は、必ずしも原寸に比例するとは限らない。代わりに、概して、本発明の原理の例示に重点が置かれる。

ＬＥＤ回路への電流を制御するための従来のデバイスの回路図を示す。 代表的な実施形態による、ＬＥＤ回路への電流を制御するためのデバイスの回路図を示す。 代表的な実施形態による、ＬＥＤ回路への電流を制御するためのデバイスの回路図を示す。 代表的な実施形態による、ＬＥＤ回路への電流を制御するためのデバイスの回路図を示す。 代表的な実施形態による、ＬＥＤ回路への電流を制御するためのデバイスによって提供された入力電流及びＬＥＤ電流波形のトレースを示す。 代表的な実施形態による、ＬＥＤ回路への電流を制御するためのデバイスのシミュレーションされた性能を示すグラフである。

より一般に、出願人らは、メイン電源から直接ＬＥＤベース照明ユニットを駆動しながら高い力率及び効率を維持することが有益となることを認識し、理解している。出願人らは、メイン電源から直接駆動されるＬＥＤベース照明ユニットを最初に起動する際に、過度の突入電流を防ぐことが有益となることをさらに認識し、理解している。

前述を考慮して、本発明の様々な実施形態及び実装形態は、能動的な入力電流形成を実行するＬＥＤベース照明ユニット用のドライバを対象とする。即ち、ドライバは、他の入力基準も使用され得るが、入力電圧の波形に応じて、入力電流の振幅を動的に変調するよう構成された電流源を含む。例えば、入力電流の振幅は、本教示の範囲から逸脱することなく、時間遅延又は時間遅延と入力電圧の波形との組合せに応じて変調され得る。したがって、ＬＥＤベース照明ユニットと並列に接続されたキャパシタの電流は、時間依存値又は状態依存値に向けて能動的に制御され、形成される。異なる形状の電流波形（例えば、異なる振幅を有する）を適用することにより、ＬＥＤベース照明ユニットの力率及び電気効率が影響を受け、その結果、ＬＥＤ光源は、高い効率を維持しながら、所望の力率に「調整」され得る。また、電流源におけるピーク電力散逸が低減され得る。ドライバは、例えば、より高い力率を有するワット数の低いＬＥＤレトロフィットランプ及びモジュールにおいて使用され得る。

図２は、代表的な実施形態による、ＬＥＤ回路などのソリッドステート照明負荷への電流を制御するためのデバイスの回路図を示す。

図２を参照すると、ＬＥＤベース照明ユニット２００は、ブリッジ整流器回路２１０、ＰＦＣ及び平滑回路２４０、並びにＬＥＤ負荷２６０を含む。ブリッジ整流器回路２１０は、抵抗器２０５を介してメイン電力源２０１に接続され、ダイオード２１１〜２１４を含む。従って、ブリッジ整流器回路２１０は、整流メイン電源電圧ＵｒｅｃｔをＰＦＣ及び平滑回路２４０に出力する。ＬＥＤベース照明ユニット２００のいくつかの実装形態はさらに、当業者には明白である通り、追加のコンポーネントも含み得る。例えば、ある電源歪規則に従うため、ヒューズ、雑音フィルタリングキャパシタ、熱保護手段、通信インターフェース及び同様のものなど、過電圧に対する回路が存在し得る。しかしながら、これらの追加のコンポーネントは、例示を明確にするため、詳細には説明されない。

ＰＦＣ及び平滑回路２４０は、電流源２４５、キャパシタ２４１、及びダイオード２４２を含む。電流源２４５は、ブリッジ整流器回路２１０の正の出力とノードＮ１との間に直列に接続され、整流入力電圧Ｕｒｅｃｔを受信し、キャパシタ電流Ｉ_Ｃを出力する。ダイオード２４２は、ブリッジ整流器回路２１０の正の出力とノードＮ１との間に電流源２４５と並列に接続される。ダイオード２４２は、ツェナーダイオードであり得、例えば、電流源２４５のサージ保護のために組み込まれる。例えば、ダイオード２４２がない場合、大電圧スパイク（例えば、正常な整流メイン電源電圧Ｕｒｅｃｔより数倍高い）が電流源２４５の両端間に大電圧を引き起こすことになる。実際問題として、電流源２４５のコンポーネント（その例については、図４を参照して以下で論じられる）は、制限された定格電圧を有し、従って、ダイオード２４２は、これらのコンポーネントの定格電圧を超えないように選択される。一実施形態では、ダイオード２４２は、サージ電流を運ぶことはないが、電流源２４５の変調をオーバードライブして、入力電圧Ｕｒｅｃｔを能動的に固定する。この状況では、主に、抵抗器２０５が入力電流制限を提供する。

キャパシタ２４１は、ノードＮ１とグランドとの間に直列に接続され、従って、電流源２４５によって整流器回路２１０の出力とは切り離される。キャパシタ２４１はまた、ＬＥＤ負荷２６０と並列に接続され、ＬＥＤ負荷２６０は、抵抗器２６３、及び代表的なＬＥＤ２６１及び２６２で示される一連の１つ又は複数のＬＥＤ光源を含む。ＬＥＤ負荷２６０は、ノードＮ１とグランドとの間に接続され、従って、キャパシタ２４１と並列に接続される。示される構成では、抵抗器２０５及び電流源２４５は、メイン電力源２０１から引き出された入力電流Ｉ_Ｉｎの大きさを決定し、それにより、キャパシタ２４１を通るキャパシタ電流Ｉ_Ｃ（即ち、キャパシタ充電電流及びキャパシタ放電電流）と、ＬＥＤ負荷２６０を通るＬＥＤ電流Ｉ_ＬＥＤとをそれぞれ提供する。

キャパシタ電流Ｉ_Ｃに対する電流源２４５の能動的な影響は、キャパシタ電流Ｉ_Ｃの形成を可能にし、従って、ＰＦＣ及び平滑回路２４０の力率を設定する。キャパシタ電流Ｉ_Ｃは固定されておらず、時間及び／又は状態とともに動的に変化する。実際に、キャパシタ２４１の統合挙動に起因して、何らかの時間成分が関与し得る。この例では、キャパシタ電流Ｉ_Ｃは、メイン電力源２０１及びブリッジ整流器回路２１０からの入力電圧Ｕｒｅｃｔの波形に応じて変化するが、その代替として、キャパシタ電流Ｉ_Ｃは、上述のような時間遅延などの他の及び／又は追加の基準に応じて変化し得ることが理解されている。例えば、入力電圧Ｕｒｅｃｔの瞬間値が測定され、電流源２４５のための制御信号として使用される。入力電圧Ｕｒｅｃｔの波形に応じて、電流源２４５は、入力電流Ｉ_Ｉｎの振幅を変調し、キャパシタ電流Ｉ_ＣとＬＥＤ電流Ｉ_ＬＥＤとしてそれぞれ示される、キャパシタ２４１とＬＥＤ負荷２６０との並列構成に与えられる電流の振幅の対応する変調をもたらす。簡単な事例では、入力電流Ｉ_Ｉｎの振幅（既定のレベルから始める）は、瞬間入力電圧Ｕｒｅｃｔの増加及び減少のそれぞれに応じて、上方（増加）変調又は下方（減少）変調される。ＬＥＤ電流Ｉ_ＬＥＤの比較的安定した値を想定する場合、この変調は、キャパシタ電流Ｉ_Ｃの変調としてかなりの範囲まで見られる。

加えて、ＬＥＤ負荷２６０への突入ＬＥＤ電流Ｉ_ＬＥＤ（即ち、停止させてから、ＬＥＤ負荷２６０がメイン電力源２０１に最初に接続される際）は、効果的に制限される。即ち、始動中であっても、ＬＥＤ電流Ｉ_ＬＥＤは公称値に制限され、突入影響を完全に除外する。この能動的な電流制限機能は、ＬＥＤ負荷２６０がキャパシタ２４１と並列に接続されていることに由来する。第１に、キャパシタ２４１とＬＥＤ負荷２６０との並列構成への入力電流Ｉ_ＩＮが制限され、第２に、キャパシタ２４１は、ＬＥＤ負荷２６０のためのより高い周波数成分バイパスとして機能する。従って、ＬＥＤ負荷２６０は、突入電流に対して効果的に保護される。また、入力電流Ｉ_ＩＮの制限は、上述の通り、回路遮断器のトリガを阻止する。

図３は、代表的な実施形態による、ＬＥＤ回路などのソリッドステート照明負荷への電流を制御するためのデバイスの回路図を示す。

図３を参照すると、ＬＥＤベース照明ユニット３００は、ブリッジ整流器回路３１０、ＰＦＣ及び平滑回路３４０、並びにＬＥＤ負荷３６０を含み、これらは、ＬＥＤベース照明ユニット２００を参照して上記で論じられるブリッジ整流器回路２１０、ＰＦＣ及び平滑回路２４０、並びにＬＥＤ負荷２６０と同様である。しかしながら、図３のＰＦＣ及び平滑回路３４０は、電流源３４５、キャパシタ３４１、及びダイオード３４２を含み、電流源３４５は、ブリッジ整流器回路３１０の負の出力に接続される。電流源３４５は、ノードＮ２とグランドとの間に直列に接続され、上述の通り、入力電圧Ｕｒｅｃｔの波形に応じて、キャパシタ３４１のキャパシタ電流Ｉ_Ｃ及びＬＥＤ電流Ｉ_ＬＥＤの変調を制御する。その他の面では、ＬＥＤベース照明ユニット３００の構成及び動作は、ＬＥＤベース照明ユニット２００を参照して上記で論じられるものと実質的に同じである。ダイオード３４２は、ブリッジ整流器回路３１０のグランド出力とノードＮ２との間に電流源３４５と並列に接続される。上述の通り、ダイオード３４２は、ツェナーダイオードであり得、例えば、電流源３４５及びＬＥＤ負荷３６０のサージ保護のために組み込まれる。

図４は、代表的な実施形態による、ＬＥＤ回路などのソリッドステート照明負荷への電流を制御するためのデバイスの回路図を示す。より具体的には、図４は、代表的な実施形態による、ＰＦＣ及び平滑回路４４０として示されるＰＦＣ及び平滑回路の例示的な実装形態を示す。

図４を参照すると、ＬＥＤベース照明ユニット４００は、ブリッジ整流器回路４１０、ＰＦＣ及び平滑回路４４０、並びにＬＥＤ負荷４６０を含む。ブリッジ整流器回路４１０は、抵抗器４０５を介してメイン電力源４０１に接続され、ダイオード４１１〜４１４を含む。従って、ブリッジ整流器回路４１０は、整流メイン電源電圧ＵｒｅｃｔをＰＦＣ及び平滑回路４４０に出力する。加えて、図４は、（任意選択的な）ＡＣキャパシタ４０６及び４０７を組み込み、入力段を変更する可能性を示す。２つの代表的なキャパシタ４０６及び４０７が示されているが、１つ又は複数のキャパシタが存在し得ることが理解されている。入力段キャパシタが使用されない場合は、入力電源電流は、ジャンパＸ３で示される通り、ブリッジ整流器回路４１０に直接供給される。

ＰＦＣ及び平滑回路４４０は、電流源４４５と、キャパシタ４４１とを含み、電流源４４５は、図３に示される電流源３４５を参照して上述の通り、ブリッジ整流器回路４１０の負の出力に接続される。しかしながら、図４の電流源４４５は、代替として、本教示の範囲から逸脱することなく、図２に示される電流源２４５を参照して上述の通り、ブリッジ整流器回路４１０の正の出力に接続され得ることが理解されている。キャパシタ４４１は、ＬＥＤ負荷４６０と並列に接続され、ＬＥＤ負荷４６０は、直列に接続された抵抗器４６３と代表的なＬＥＤ負荷電圧源４６１を含む。

ＰＦＣ及び平滑回路４４０の電流源４４５は、電流源回路４７１と、ベースレベル回路４７２とを含む。電流源回路４７１は、入力電流Ｉ_Ｉｎを変調し、キャパシタ４４１とグランドとの間に直列に接続されたスイッチ又はトランジスタ４４２を含む。トランジスタ４４２は、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ：metal oxide semiconductor field effect transistor）として示されているが、本教示の範囲から逸脱することなく、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ：bipolar junction transistor）などの他のタイプのトランジスタが組み込まれてもよい。電流源回路４７１は、以下で論じられる抵抗器４５８、ダイオード４４８及びキャパシタ４４９も含む。ベースレベル回路４７２は、電流源回路４７１への公称の非変調入力制御信号を決定し、抵抗器４４６及び４４７、並びにダイオード４５７を含み、ダイオード４５７は、例えば、ツェナーダイオードであり得る。

一般に、抵抗器４４６及びダイオード４５７は基準電圧を生成し、基準電圧は、抵抗器４４７を介して電流源回路４７１の入力制御信号を設定する。具体的には、入力制御信号は、トランジスタ４４２及び変調制御回路４５０へと導かれ、変調制御回路４５０は、ジャンパＸ１の動作に応じて選択的に活性化されるカレントミラー４５９を含む。即ち、ジャンパＸ１が閉じて、ジャンパＸ２が開くと、カレントミラー４５９が活性化され、入力電流Ｉ_Ｉｎの下方変調（低振幅）をもたらす。ジャンパＸ２が閉じて、ジャンパＸ１が開くと、カレントミラー４５９が不活性化され、電流Ｉ_ｍｒは、入力電流Ｉ_Ｉｎの上方変調（高振幅）をもたらす。

より具体的には、変調制御回路４５０は、抵抗器４５３と、ダイオード４５６（ツェナーダイオードであり得る）とを含み、抵抗器４５３及びダイオード４５６は、ブリッジ整流器回路４１０の正の出力（入力電圧Ｕｒｅｃｔを受信するため）とノードＮ１との間に直列に接続される。ノードＮ１は、第１及び第２の経路を通じてグランドに接続される。第１の経路は、第１のジャンパＸ１を介してカレントミラー４５９のトランジスタ４５１と直列に選択的に接続された抵抗器４５４を含む。第２の経路は、第２のジャンパＸ２を介してカレントミラー４５９のトランジスタ４５２と直列に選択的に接続された抵抗器４５５を含む。トランジスタ４５１及び４５２は、説明の目的のため、ＢＪＴとして示されている、本教示の範囲から逸脱することなく、例えば、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：field effect transistor）を含む、様々なタイプのトランジスタのいずれかであり得る。トランジスタ４５１は、第１のジャンパＸ１に接続されたコレクタ、グランドに接続されたエミッタ、並びにトランジスタ４５１のコレクタ及びトランジスタ４５２のベースに接続されたベースとを有する。トランジスタ４５２は、第２のジャンパＸ２に接続されたコレクタ、グランドに接続されたエミッタ、並びにトランジスタ４５１のベース及びコレクタに接続されたベースとを有する。

電流源回路４７１のトランジスタ４４２に関しては、ゲートはノードＮ２に接続され、ノードＮ２はトランジスタ４５２のコレクタである。トランジスタ４４２は、ダイオード４４４を通じてキャパシタ４４１に接続されたドレインと、電流分路抵抗を提供する電流分路抵抗器４５８を通じてグランドに接続されたソースとをさらに含む。キャパシタ４４９及びダイオード４４８（ツェナーダイオードであり得る）は、トランジスタ４４２のゲートとソースとの間に互いに並列に接続される。それに加えて、抵抗器４４６は、ダイオード４４４とノードＮ３との間に接続される。抵抗器４４７は、ノードＮ３とノードＮ４との間に接続され、ノードＮ４はトランジスタ４４２のゲートである。ツェナーダイオードであり得るダイオード４５７は、ノードＮ３とグランドとの間に接続される。明らかに、ＰＦＣ及び平滑回路４４０は、図３のダイオード３４２などのサージ保護ダイオードも含み得、サージ保護ダイオードは、トランジスタ４４２と並列に、トランジスタ４４２と抵抗器４５８の直列接続と並列に、抵抗器４４６と並列に、又は、トランジスタ４４２の両端間の電圧を制限するのに適した他の任意の構成で接続され得る。しかしながら、例示を明確にするため、図４ではサージ保護ダイオードは示されない。

示される例示的な構成では、トランジスタ４４２のゲート電圧、トランジスタ４４２のゲートソース電圧Ｕ_{ＧＳ＿４４２}及び抵抗器４５８は、トランジスタ４４２を通る電流の上限ひいては正常な動作（即ち、過電圧保護がアクティブ状態でない場合）における入力電流Ｉ_Ｉｎの上限を決定する。トランジスタ４４２のゲート電圧Ｕ_{Ｇ＿４４２}は、通常、ダイオード４５７並びに抵抗器４４６及び４４７を介して伝達される。トランジスタ４４２のゲートは、抵抗器４４７を介してダイオード４５７の電圧からある程度減結合されるため、ゲート電圧Ｕ_{Ｇ＿４４２}ひいては入力電流Ｉ_Ｉｎを操作することが可能である。入力電流Ｉ_Ｉｎは、ダイオード４５６によって定義された電圧閾値を入力電圧Ｕｒｅｃｔが超えると、ある程度上方又は下方変調される。電圧閾値を超えた時点で、Ｘ１を閉じることによって抵抗器４５４及び活性化されたカレントミラー４５９を介して下方変調が実行され、並びに／又は、第２のジャンパＸ２を閉じることによって抵抗器４５５を介して上方変調が実行される。

様々な実施形態では、代表的なジャンパＸ１及びＸ２による図４で示される機能性の能動的制御が存在し得る。例えば、ジャンパＸ１及びＸ２は、本教示の範囲から逸脱することなく、制御可能なスイッチと交換されても、左側及び右側の電流経路をそれぞれ活性化及び不活性化するための他の手段によって交換されてもよい。そして、上方及び／又は下方変調のいずれかが活性化される状態（例えば、入力電圧Ｕｒｅｃｔのレベル）は、マイクロプロセッサ、プロセッサ又はコントローラなどの追加の回路（図示されず）によって選択され得る。

図４は、最大の柔軟性を提供するために上方変調と下方変調の両方とも可能である多目的な実装形態について示す。当然ながら、本教示の範囲から逸脱することなく、上方変調又は下方変調の一方のみを可能にする代替の実装形態も提供され得る。例えば、専用の実施形態、例えば、公知のメイン電源高調波規則を用いてある需要に対処する実施形態は、効率、力率及びメイン電源高調波の所望の組合せを達成するため、上方変調の提供のみを必要とし得る。そのような事例では、例えば、カレントミラー４５９は不要となる。

さらなる柔軟性が求められる場合は、ノードＮ１で生成される共通の電圧信号から上方及び下方変調信号を導き出す代わりに、１つ又は複数のツェナーダイオード（図示されず）を、例えば、ダイオード４５６と並列に追加することができ、その結果、上方変調が始まる入力電圧Ｕｒｅｃｔのレベルは、下方変調が始まる入力電圧Ｕｒｅｃｔのレベルとは異なるものとなる。その結果、電流源回路４７１に対する入力制御信号は、入力電圧Ｕｒｅｃｔがいずれかの閾値を下回る限り、ベースレベル回路４７２からのベース基準信号であり得る。入力制御信号は、入力電圧Ｕｒｅｃｔが第１の閾値を上回るが第２の閾値を下回る場合は上方変調され、入力電圧Ｕｒｅｃｔが第２の閾値を上回る場合は下方変調される。この構成では、第１及び第２の閾値レベルは適宜に設定されなければならず（例えば、適切なダイオードを選択することによって）、変調信号の「強度」は、上方及び下方変調に関与する抵抗器４５４、４５５及び４４７の値によって決定され、当業者には明白である通り、これらの値は、任意の特定の状況に対して固有の利益を提供するため、又は、様々な実装形態の応用特有の設計要件を満たすために異なり得る。

開示される実施形態では、カレントミラーは、トランジスタ４５１及び４５２のコレクタ電流間の割合が１：１である。入力電圧からのコレクタ電流の生成に関連する何らかのエネルギーは、異なる配給量を有するカレントミラーを使用する際、例えば、より多くのトランジスタ又は他の回路を使用することによって、節約され得る。

ＬＥＤベース照明ユニット４００の例示的な動作として、再度図４を参照すると、ジャンパＸ１が閉じて、ジャンパＸ２が開くと、これにより、入力電流Ｉ_Ｉｎの振幅の下方変調を可能にすると想定され得る。具体的には、デフォルトのプログラムされた電流Ｉ_０は数式（１）によって示され、式中、Ｕ_４５７はダイオード４５７の両端間の電圧であり、Ｕ_{ＧＳ＿４４２}はトランジスタ４４２のゲートソース電圧であり、Ｒ_４５８は抵抗器４５８の抵抗である。

カレントミラー４５９の左側では、カレントミラー４５９のトランジスタ４５１の電流Ｉ_ｍｌは数式（２）によって示され、式中、Ｕ_４５６はダイオード４５６の両端間の電圧であり、Ｕ_{ＢＥ＿４５２}はトランジスタ４５２のベースエミッタ電圧であり、Ｒ_４５３は抵抗器４５３の抵抗であり、Ｒ_４５４は抵抗器４５４の抵抗である。

通常、０．７ＶのＵ_{ＢＥ＿４５２}は無視され得る。カレントミラー４５９の構成に起因して、同じ値の電流Ｉ_ｍｌが電流Ｉ_ｍｒとしてカレントミラー４５９の右側に提供され、この値は、上記トランジスタ４５２のコレクタのコレクタ電流Ｉ_{Ｃ−４５２}に等しい。コレクタ電流Ｉ_{Ｃ−４５２}は減結合抵抗器４４７を通じて引き出され、比例電圧降下が生じる。従って、トランジスタ４４２の残留ゲート電圧Ｕ_{Ｇ＿４４２}は低減され、従って、残留入力電流Ｉ_Ｉｎは数式（３）で示される通り制限される。

当然ながら、ジャンパＸ１が開いて、ジャンパＸ２が閉じる際の上方変調に対して同様の数式が導き出され得る。また、当業者には明白である通り、様々なコンポーネントの値、デフォルト（最大）入力電流Ｉｎ及び下方変調の度合いは、任意の特定の状況に対して固有の利益を提供するため、又は、様々な実装形態の応用特有の設計要件を満たすために異なり得る。例えば、例示の目的のため、図４の様々なコンポーネントの非限定的な値は以下の通りであり得る、すなわち、キャパシタ４０６及び４０７はそれぞれ１０００ｎｆ及び６８０ｎｆであり得、抵抗器４０５は１００Ωであり得る。ＰＦＣ及び平滑回路４４０では、キャパシタ４４１は５μｆであり得、キャパシタ４４９は１ｎｆであり得、抵抗器４５３は２００ｋΩであり得、抵抗器４４６は３９ｋΩであり得、抵抗器４４７は２２ｋΩであり得る。また、カレントミラートランジスタ４５１及び４５２はＮＰＮ ＢＪＴであり得、トランジスタ４４２はＮＭＯＳ ＭＯＳＦＥＴであり得る。様々な代替の構成では、トランジスタ４５１及び４５２は、ＰＮＰ ＢＪＴであり得、並びに／又は、それらのコレクタ及びエミッタが逆に接続され得、トランジスタ４４２は、ＰＭＯＳ ＭＯＳＦＥＴであり得、並びに／又は、そのソース及びドレインが逆に接続され得る。ＬＥＤ負荷４６０では、抵抗器は４７０Ωであり得、ＬＥＤ負荷電圧源４６１は、複数のＬＥＤ接合部の直列接続であり得、１２０ＶのＡＣグリッドから動作すると、例えば約６０〜１３０Ｖの適切な高順電圧を有する。ＬＥＤ負荷電圧源４６１は、ＬＥＤ負荷の一般的な挙動を表すために含められ、例えば、抵抗器と比較すると、動作に対して比較的制限された入力電圧範囲を有する。それでも、ＬＥＤ負荷電圧源４６１は、何らかの抵抗挙動を組み込む。この抵抗挙動は、図４の抵抗器４６３によって示される機能性を実現するのに十分であり得るが、抵抗器４６３によって示される機能性は、ＬＥＤ負荷電圧源４６１の内部抵抗挙動及び追加の抵抗（例えば、回路基板又は抵抗器の抵抗トレース）によって実現されることもあり得る。

上述の通り、本教示の範囲から逸脱することなく、時間遅延又は時間遅延と入力電圧の波形との組合せなどの入力電圧の波形以外の入力基準が使用され得る。例えば、電流源は、波形に応じて活性化され得るが、ある時間遅延を伴う。代表的な構成では、時間遅延は、１サイクルの波形を捕捉し、それを時間シフトし、このサイクルの後の部分における又は任意の後続サイクルにおける変調に対して時間シフトされた信号を使用するため、抵抗器キャパシタ遅延（例えば、図４のキャパシタ４０６及び４０７を含む）を介して、又は、真の「記録及び再生」回路を介して実現され得る。

図５は、代表的な実施形態による、ＬＥＤ回路への電流を制御するためのデバイスによって提供された入力電流及びＬＥＤ電流波形のトレースを示す。

図５を参照すると、トレース５１５は代表的な入力電流Ｉ_Ｉｎの波形を示し、トレース５２５は代表的なＬＥＤ電流Ｉ_ＬＥＤの結果として得られた波形を示し、ＰＦＣ及び平滑回路４４０は、著しい下方変調を提供する。例えば、トレース５２５は、ジャンパＸ１が閉じて、ジャンパＸ２が開いて、ＰＦＣ及び平滑回路４４０のカレントミラー４５９を活性化した場合に起こり得る。下方変調の利益は、入力電圧Ｕｒｅｃｔとトランジスタ４４２の両端間のキャパシタ電圧との電圧差が最大となる間、電流が低減されることである。この電圧差は、電流源４４５の両端間のドロップアウト電圧であり、大体において、トランジスタ４４２の両端間の電圧である。この高レベルの入力電圧Ｕｒｅｃｔで入力電流Ｉ_Ｉｎを低減することによって、電流源４４５におけるエネルギー散逸が制限され、従って、効率が増加する。当然ながら、ＬＥＤ負荷４６０にはある平均入力電流Ｉ_Ｉｎが伝達されなければならない。低レベルの入力電圧Ｕｒｅｃｔでのより高い入力電流Ｉ_Ｉｎは、キャパシタ４４１にさらなる充電電流（キャパシタ電流Ｉ_Ｃ）を提供し、ＬＥＤ負荷４６０への所望のレベルの平均ＬＥＤ電流Ｉ_ＬＥＤを達成する。この下方変調を用いると、効率が増加され、電流源４４５のピーク熱負荷（応力）が有益に低減される。それに加えて、キャパシタ４４１の全充電が２つの部分に効果的に分割され、キャパシタ４４１の両端間の電圧リップルが低減され、従って、ＬＥＤ電流Ｉ_ＬＥＤのリップルが低減されるため、ＬＥＤ負荷４６０のフリッカが低減される。その上、ＬＥＤ電流Ｉ_ＬＥＤのリップルは、人間の視感度がより低い高周波数成分を組み込む。

図６は、代表的な実施形態による、ＬＥＤ回路への電流を制御するためのデバイスのシミュレーションされた性能を示すグラフである。具体的には、図６は、約０．５８の力率に対する約９２パーセントの効率から約０．８５の力率に対する約７５パーセントの効率までの範囲における動作ポイント（例えば、１つ又は複数のＡＣ側のキャパシタ４０６、４０７を含む）を示し、これらのポイントは、黒色の菱形で示される。追加の性能シミュレーションは、約０．５６の力率に対する約８３パーセントの効率から約０．９１の力率に対する約７２パーセントの効率までの範囲における動作ポイント（例えば、ＡＣ側のキャパシタ無し）を示し、これらのポイントは、黒色の正方形で示される。比較目的で、図６は、黒丸で示される既存の準ＤＣ動作ポイント及び白丸で示される測定データも示す。

いくつかの発明的な実施形態が本明細書に記載され示されてきたが、当業者であれば、機能を実行するため、並びに／又は、本明細書に記載される結果及び／若しくは１つ又は複数の利点を得るための、多様な他の手段及び／又は構造を容易に構想し、且つそのような変形形態及び／又は変更形態のそれぞれは、本明細書に記載される発明的な実施形態の範囲内であると見なされる。より一般に、当業者であれば、本明細書に記載されるすべてのパラメータ、寸法、材料及び構成は、例示的なものであることを意図され、実際のパラメータ、寸法、材料及び／又は構成は、１つ又は複数の発明に関する教示が使用される１つ又は複数の特定の応用に依存することを容易に理解するであろう。当業者であれば、本明細書に記載される特定の発明的な実施形態の多くの均等物を認識し、又は、通常の実験のみを使用して確認できよう。従って、前述の実施形態は単なる例示として提示され、添付の特許請求の範囲及びその均等物の範囲内で、具体的に説明され特許請求されるもの以外の発明的な実施形態が実践され得ることを理解されたい。本開示の発明的な実施形態は、本明細書に記載される個々の特徴、システム、物品、材料、キット及び／又は方法のそれぞれを対象とする。それに加えて、２つ以上のそのような特徴、システム、物品、材料、キット及び／又は方法のいかなる組合せも、そのような特徴、システム、物品、材料、キット及び／又は方法が互いに矛盾しない場合は、本開示の発明範囲内に含まれる。

本明細書で定義され使用されるすべての定義は、辞書による定義、参照により組み込まれる文献内での定義及び／又は定義された用語の通常の意味を管理するものと理解されたい。

不定冠詞「a」及び「an」は、本明細書及び特許請求の範囲で使用される場合、別段の明示がない限り、「少なくとも１つ」を意味するものと理解されたい。

「及び／又は」という語句は、本明細書及び特許請求の範囲で使用される場合、そのように等位結合された要素の「一方又は両方」、即ち、ある場合では連言的に存在し、他の場合では選言的に存在する要素を意味するものと理解されたい。「及び／又は」を用いて記載される複数の要素は、同じように、即ち、そのように等位結合された要素の「１つ又は複数」と解釈されたい。具体的に特定されたそれらの要素に関係あろうが無関係であろうが、「及び／又は」の節によって具体的に特定される要素以外の他の要素が任意選択的に存在し得る。従って、非限定的な例として、「Ａ及び／又はＢ」への言及は、「備える（comprising）」などの非制限言語と併せて使用すると、ある実施形態ではＡのみ（任意選択的に、Ｂ以外の要素を含む）、別の実施形態ではＢのみ（任意選択的に、Ａ以外の要素を含む）、さらに別の実施形態ではＡとＢの両方（任意選択的に、他の要素を含む）などを意味し得る。

本明細書及び特許請求の範囲で使用される場合、「又は」は、上記で定義されるような「及び／又は」と同じ意味を有するものと理解されたい。例えば、リスト内のアイテムを分離する際、「又は」又は「及び／又は」は、包括的なもの、即ち、多数の要素又は要素のリスト、及び、任意選択的に追加のリストに挙げられていないアイテムの少なくとも１つを含むが、２つ以上も含むものとして解釈されるものとする。「〜の１つのみ」若しくは「〜のまさに１つ」又は特許請求の範囲で使用される際の「〜からなる」など、別段の明示がある用語のみが、多数の要素又は要素のリストのうちのまさに１つの要素を含むことを意味する。一般に、「又は」という用語は、本明細書で使用される場合、「〜のいずれか」、「〜の１つ」、「〜の１つのみ」又は「〜のまさに１つ」などの排他性の用語が先行する場合、排他的な代替の用語（即ち、「〜の両方ではなく、一方又は他方」）を示すものとしてのみ解釈されるものとする。「本質的に〜からなる」は、特許請求の範囲で使用される場合、特許法の分野で使用されるようなその通常の意味を有するものとする。

本明細書及び特許請求の範囲で使用される場合、１つ又は複数の要素のリストに関連する、「少なくとも１つ」という語句は、要素のリスト内のいずれか１つ又は複数の要素から選択された少なくとも１つの要素を意味するが、要素のリスト内に具体的に記載されたありとあらゆる要素の少なくとも１つを必ずしも含むわけではなく、且つ要素のリスト内の要素のいかなる組合せも除外しないことを理解されたい。この定義はまた、「少なくとも１つ」という語句が言及する、要素のリスト内で具体的に特定された要素以外の要素が、具体的に特定されたそれらの要素に関係あろうが無関係であろうが、任意選択的に存在し得ることも可能にする。

また、別段の明示がない限り、２つ以上の工程又は行為を含む本明細書で特許請求される任意の方法において、方法の工程又は行為の順番は、方法の工程又は行為が列挙される順番に必ずしも限定されないことも理解されたい。

特許請求の範囲の括弧内に見られるいずれの参照番号も他の文字も、単に便宜を図るために提供され、いかなる方法でも特許請求の範囲を制限することを意図されない。

特許請求の範囲及び上記の明細書では、「備える」、「含む」、「保有する」、「有する」、「含有する」、「関与する」、「保持する」、「〜から構成される」及び同様のものなどのすべての移行句は、非制限的なもの、即ち、含むが限定されないことを意味するものと理解されたい。「〜からなる」及び「本質的に〜からなる」という移行句のみが、それぞれ、制限的又は半制限的な移行句であるものとする。

Claims (20)

1. ソリッドステート照明負荷への電流を制御するためのデバイスであって、
   前記ソリッドステート照明負荷と並列構成で接続されたキャパシタと、
   前記キャパシタと前記ソリッドステート照明負荷との前記並列構成と直列に接続された電流源であって、入力電圧に基づいて前記キャパシタと前記ソリッドステート照明負荷との前記並列構成に提供される入力電流の振幅を動的に変調する、当該電流源と
   を備える、デバイス。
2. 前記ソリッドステート照明負荷は、直列に接続された少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記入力電流の変調振幅は、前記ソリッドステート照明負荷の動作効率を最大化し、少なくとも最低の力率（ＰＦ）要件まで前記ソリッドステート照明負荷のＰＦを増加させる、請求項２に記載のデバイス。
4. 前記入力電流の前記変調振幅は、前記電流源におけるピーク電力散逸を低減する、請求項２に記載のデバイス。
5. 前記電流源と並列に接続された、前記電流源のサージ保護を提供するダイオード
   をさらに備える、請求項１に記載のデバイス。
6. 前記ダイオードは、ツェナーダイオードを含む、請求項５に記載のデバイス。
7. 前記電流源は、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を備える、請求項１に記載のデバイス。
8. 前記電流源は、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）を備える、請求項１に記載のデバイス。
9. 前記入力電圧は、ＡＣ電源から供給される整流器によって提供される、請求項１に記載のデバイス。
10. 前記整流器はブリッジ整流器であり、前記ＡＣ電源はメイン電源電圧源である、請求項９に記載のデバイス。
11. 発光ダイオード（ＬＥＤ）負荷への電流を制御するためのデバイスであって、
    前記ＬＥＤ負荷と並列に接続されたキャパシタと、
    前記キャパシタと整流入力電圧を提供するブリッジ整流器回路との間に直列に接続されたトランジスタと、
    前記キャパシタ及び前記トランジスタと並列に接続され、前記ブリッジ整流器回路から前記整流入力電圧を受信する変調制御回路であって、前記トランジスタのゲートに接続されたカレントミラーを備え、前記カレントミラーは、前記ブリッジ整流器回路からの入力電圧に基づいて前記キャパシタを通る電流の振幅を下方及び上方変調するために選択的に活性化及び不活性化される、当該変調制御回路と
    を備える、デバイス。
12. 前記カレントミラーは、複数のカレントミラートランジスタを備える、請求項１１に記載のデバイス。
13. 前記変調制御回路は、
    前記ブリッジ整流器回路と第１のノードとの間に直列に接続された第１の抵抗器及びダイオードと、
    前記第１のノードとグランドとの間に接続された第１の経路であって、第２の抵抗器及び前記カレントミラーを備える、第１の経路と、
    前記第１のノードとグランドとの間に接続された第２の経路であって、第３の抵抗器及び前記カレントミラーの前記カレントミラートランジスタの１つを備える、第２の経路と
    をさらに備え、
    前記第１の経路の選択は、前記キャパシタを通る電流の下方変調をもたらし、前記第２の経路の選択は、前記キャパシタを通る電流の上方変調をもたらす、請求項１２に記載のデバイス。
14. 前記変調制御回路は、
    前記第１の抵抗器と前記第１のノードとの間に直列に接続されたダイオードであって、前記キャパシタを通る前記電流は、前記ダイオードによって規定された電圧閾値を前記入力電圧が超えると、上方又は下方変調される、ダイオード
    をさらに備える、請求項１３に記載のデバイス。
15. 前記トランジスタは、ＭＯＳＦＥＴを含む、請求項１２に記載のデバイス。
16. 前記カレントミラートランジスタのそれぞれは、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）を含む、請求項１５に記載のデバイス。
17. 前記変調制御回路は、
    前記トランジスタとグランドとの間に直列に接続された電流分路抵抗器であって、前記トランジスタ及び前記電流分路抵抗器のゲートソース電圧は、前記トランジスタを通る電流の上限を決定する、当該電流分路抵抗器
    をさらに備える、請求項１５に記載のデバイス。
18. 前記入力電圧を変更する前記ブリッジ整流器回路に選択的に接続可能な少なくとも１つのキャパシタ
    をさらに備える、請求項１１に記載のデバイス。
19. ソリッドステート照明負荷への電流を制御するための方法であって、
    波形を有する入力電圧を受信する工程と、
    受信された前記入力電圧の前記波形及び前記受信された入力電圧の前記波形における時間遅延の少なくとも１つに応じて、前記ソリッドステート照明負荷と並列に接続されたキャパシタのキャパシタ電流の振幅変調を調整する工程と
    を含み、
    前記キャパシタ電流の前記振幅変調を調整する工程が、前記ソリッドステート照明負荷の力率及び動作効率の少なくとも１つを変える、方法。
20. 前記入力電圧は、ブリッジ整流器回路から受信された整流電圧を含む、請求項１９に記載の方法。