JP2015213067A - 複数の駆動ステージを有する低フリッカ発光ダイオード点灯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤ点灯装置を提供する。
【解決手段】ＬＥＤ点灯装置は、整流したＡＣ電圧により駆動される複数の発光素子を含む。複数の発光素子は、複数の電流制御器を使用するマルチステージ駆動スキームにおいて柔軟にターンオンされる。少なくとも１つの電荷蓄積ユニットが、少なくとも１つの発光素子に並列に連結される。整流したＡＣ電圧が少なくとも１つの発光素子をターンオンするにはまだ不十分である場合に、少なくとも１つの電荷蓄積ユニットは、発光素子に対してエネルギーを放電し、それにより少なくとも１つの発光素子をターンオンされた状態に保持するように構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の駆動ステージを有する発光ダイオード（ＬＥＤ）点灯装置に関し、より詳細には、フリッカ（flicker：ちらつき）及び均一性（uniformity）の問題を引き起こさずに広く効率的な動作電圧範囲を提供するための複数の駆動ステージを有するＬＥＤ点灯装置に関する。

この出願は、２０１３年７月１０日に出願された米国仮特許出願第61/844,438号の利益を主張する２０１４年５月２日に出願された米国非仮特許出願第14/267,916号の一部の継続出願である。本出願は、２０１４年５月１２日に出願された米国仮特許出願第61/991,627号の利益を主張する。

整流した交流（ＡＣ）電圧により直接的に駆動されるＬＥＤ点灯装置は、所要の輝度を提供するために、通常、直列に連結された複数のＬＥＤを採用する。ＬＥＤの数が増加するにつれて、ＬＥＤ点灯装置をターンオンする（turn on）ために、より高い順方向バイアス電圧が必要とされ、それによりＬＥＤ点灯装置の効率的な動作電圧範囲を減少させる。ＬＥＤの数が減少するにつれて、整流した電圧がその最大のレベルにある場合の大きな駆動電流がＬＥＤの信頼性に影響を与え得る。

ＬＥＤ点灯装置は、光束及び光度を調節するように構成される。この時間変化は、一般にフリッカ（flicker：ちらつき）と呼ばれる。知覚できるか否かに拘らず、ＬＥＤフリッカは、注意散漫、穏やかな不快感から神経の問題へ変動する、ＬＥＤフリッカの潜在的な人間への影響のために、照明業界の懸案事項であった。したがって、効率的な動作電圧範囲、信頼性、及びフリッカ現象を改善することが可能であるＬＥＤ点灯装置の必要性がある。

本発明は、第１の駆動ステージ及び第２の駆動ステージを有するＬＥＤ点灯装置を提供する。第１の駆動ステージは、第１の電流に従って光を提供するために、整流したＡＣ電圧により駆動される第１の発光素子、第２の電流に従って光を提供するために、整流したＡＣ電圧により駆動される第２の発光素子、第１の発光素子に直列に連結されて、第１の電流が第１の値を越えないように、第１の電流を制御するように構成された第１の電流制御器、第２の発光素子に直列に連結されて、第２の電流が第２の値を越えないように、第２の電流を制御するように構成された第２の電流制御器、少なくとも第１の発光素子に並列に連結されて、整流したＡＣ電圧が第１の発光素子をターンオンするには不十分である場合に、第１の発光素子に対してエネルギーを放電し、それにより第１の発光素子をターンオンされた状態に保持するように構成された第１の電荷蓄積ユニット、そして第３の電流を伝導するように構成され、第１の発光素子と第１の電流制御器との間に連結された第１端及び第２の電流制御器に連結された第２端を有する経路制御器を含む。第２の駆動ステージは、第１の駆動ステージに直列に連結されて、第４の電流を伝導し、そして第４の電流が第３の値を越えないように、第４の電流を制御するように構成された第３の電流制御器を含む。

本発明のこれらの目的及び他の目的は、様々な図表及び図面において例示される好ましい実施例の下記の詳細な説明を読んだあとで、当業者には確かに明白になるであろう。

本発明の実施例によるＬＥＤ点灯装置の図である。 本発明の実施例によるＬＥＤ点灯装置の図である。 本発明の実施例によるＬＥＤ点灯装置の図である。 本発明の実施例によるＬＥＤ点灯装置の図である。 本発明のＬＥＤ点灯装置における複数の駆動ステージの動作を例示する図である。 本発明のＬＥＤ点灯装置における複数の駆動ステージの動作を例示する図である。 本発明のＬＥＤ点灯装置における複数の駆動ステージの動作を例示する図である。 本発明のＬＥＤ点灯装置における複数の駆動ステージの動作を例示する図である。 本発明のＬＥＤ点灯装置における複数の駆動ステージの動作を例示する図である。 本発明のＬＥＤ点灯装置における発光素子の電流−時間特性を例示する図である。 本発明の実施例によるＬＥＤ点灯装置の全体の動作を例示する図である。 ＬＥＤ点灯装置の全体の動作を例示する図である。 本発明の他の実施例によるＬＥＤ点灯装置の図である。 本発明の他の実施例によるＬＥＤ点灯装置の図である。 本発明の他の実施例によるＬＥＤ点灯装置の図である。 本発明の他の実施例によるＬＥＤ点灯装置の図である。

図１〜図４は、本発明の実施例によるＬＥＤ点灯装置１０１〜１０４の図である。ＬＥＤ点灯装置１０１〜１０４のそれぞれは、電源回路１１０、及び（Ｎ＋１）個の駆動ステージＳＴ_１〜ＳＴ_Ｎ＋１を含む。電源回路１１０は、（Ｎ＋１）個の駆動ステージを駆動するために、正と負の期間を有するＡＣ電圧ＶＳを受け取り、ブリッジ整流器１１２を使用して負の期間におけるＡＣ電圧ＶＳの出力を変換し、それにより値が時間とともに周期的に変化する整流したＡＣ電圧Ｖ_ＡＣを提供するように構成される。別の実施例において、電源回路１１０は、あらゆるＡＣ電圧ＶＳを受け取り、ＡＣ−ＡＣコンバータを使用して電圧変換を行い、そしてブリッジ整流器１１２を使用して変換されたＡＣ電圧ＶＳを整流し、それにより値が時間とともに周期的に変化する整流したＡＣ電圧Ｖ_ＡＣを提供し得る。電源回路１１０の構成は、本発明の範囲を限定しない。

ＬＥＤ点灯装置１０１〜１０３において、１番目からＮ番目の駆動ステージＳＴ_１〜ＳＴ_Ｎのそれぞれは、複数の発光素子、経路制御器、第１の種類の電流制御器、第２の種類の電流制御器、及びＭ個の電荷蓄積ユニットＣＨ_１〜ＣＨ_Ｍを含み、ここで、Ｎは１より大きい正の整数であり、Ｍは２Ｎより小さいか又は２Ｎに等しい正の整数である。（Ｎ＋１）番目の駆動ステージＳＴ_Ｎ＋１は、第３の種類の電流制御器を含む。

ＬＥＤ点灯装置１０４において、１番目の駆動ステージＳＴ_１は、複数の発光素子を含み、一方、２番目からＮ番目の駆動ステージＳＴ_２〜ＳＴ_Ｎのそれぞれは、複数の発光素子、経路制御器、第１の種類の電流制御器、第２の種類の電流制御器、及びＭ個の電荷蓄積ユニットＣＨ_１〜ＣＨ_Ｍを含み、ここで、Ｎは１より大きい正の整数であり、Ｍは２Ｎより小さいか又は２Ｎに等しい正の整数である。（Ｎ＋１）番目の駆動ステージＳＴ_Ｎ＋１は、第３の種類の電流制御器を含む。

各第１の種類の電流制御器は、調整可能な電流源、及び電流検出及び制御ユニットを含む。各第２の種類の電流制御器は、調整可能な電流源、及び電圧検出及び制御ユニットを含む。第３の種類の電流制御器は、調整可能な電流源、及び検出及び制御ユニットを含む。

実例となる目的のために、下記の記号が、明細書及び図面の至る所で、ＬＥＤ点灯装置１０１〜１０４における各素子を表すために使用される。Ａ_１〜Ａ_Ｎ及びＢ_１〜Ｂ_Ｎは、それぞれ、対応する駆動ステージＳＴ_１〜ＳＴ_Ｎにおける発光素子を表す。Ｄ_１〜Ｄ_Ｎは、それぞれ、対応する駆動ステージＳＴ_１〜ＳＴ_Ｎにおける経路制御器を表す。ＣＣＡ_１〜ＣＣＡ_Ｎは、それぞれ、対応する駆動ステージＳＴ_１〜ＳＴ_Ｎにおける第１の種類の電流制御器を表す。ＣＣＢ_１〜ＣＣＢ_Ｎは、それぞれ、対応する駆動ステージＳＴ_１〜ＳＴ_Ｎにおける第２の種類の電流制御器を表す。ＣＣ_Ｎ＋１は、（Ｎ＋１）番目の駆動ステージＳＴ_Ｎ＋１における第３の種類の電流制御器を表す。ＩＳＡ_１〜ＩＳＡ_Ｎは、それぞれ、対応する第１の種類の電流制御器ＣＣＡ_１〜ＣＣＡ_Ｎにおける調整可能な電流源を表す。ＩＳＢ_１〜ＩＳＢ_Ｎは、それぞれ、対応する第２の種類の電流制御器ＣＣＢ_１〜ＣＣＢ_Ｎにおける調整可能な電流源を表す。ＩＳ_Ｎ＋１は、第３の種類の電流制御器ＣＣ_Ｎ＋１における調整可能な電流源を表す。ＵＮＡ_１〜ＵＮＡ_Ｎは、それぞれ、対応する第１の種類の電流制御器ＣＣＡ_１〜ＣＣＡ_Ｎにおける電流検出及び制御ユニットを表す。ＵＮＢ_１〜ＵＮＢ_Ｎは、それぞれ、対応する第２の種類の電流制御器ＣＣＢ_１〜ＣＣＢ_Ｎにおける電圧検出及び制御ユニットを表す。ＵＮ_Ｎ＋１は、（Ｎ＋１）番目の駆動ステージＳＴ_Ｎ＋１における検出及び制御ユニットを表す。

実例となる目的のために、下記の記号が、明細書及び図面の至る所で、ＬＥＤ点灯装置１０１〜１０４における関連した電流／電圧を表すために使用される。Ｖ_ＩＮ１〜Ｖ_ＩＮＮは、それぞれ、１番目からＮ番目の駆動ステージＳＴ_１〜ＳＴ_Ｎを横断して確立された電圧を表す。Ｖ_ＡＫ１〜Ｖ_ＡＫＮは、それぞれ、対応する第１の種類の電流制御器ＣＣＡ_１〜ＣＣＡ_Ｎを横断して確立された電圧を表す。Ｖ_ＢＫ１〜Ｖ_ＢＫＮは、それぞれ、対応する第２の種類の電流制御器ＣＣＢ_１〜ＣＣＢ_Ｎを横断して確立された電圧を表す。Ｖ_ＣＫは、第３の種類の電流制御器ＣＣ_Ｎ＋１を横断して確立された電圧を表す。Ｉ_ＡＫ１〜Ｉ_ＡＫＮは、それぞれ、対応する第１の種類の電流制御器ＣＣＡ_１〜ＣＣＡ_Ｎを通って流れる電流を表す。Ｉ_ＢＫ１〜Ｉ_ＢＫＮは、それぞれ、対応する第２の種類の電流制御器ＣＣＢ_１〜ＣＣＢ_Ｎを通って流れる電流を表す。Ｉ_Ａ１〜Ｉ_ＡＮは、それぞれ、対応する発光素子Ａ_１〜Ａ_Ｎを通って流れる電流を表す。Ｉ_Ｂ１〜Ｉ_ＢＮは、それぞれ、対応する発光素子Ｂ_１〜Ｂ_Ｎを通って流れる電流を表す。Ｉ_Ｄ１〜Ｉ_ＤＮは、それぞれ、対応する経路制御器Ｄ_１〜Ｄ_Ｎを通って流れる電流を表す。Ｉ_ＳＵＭ１〜Ｉ_ＳＵＭＮは、それぞれ、対応する駆動ステージＳＴ_１〜ＳＴ_Ｎを通って流れる電流を表す。ＬＥＤ点灯装置１０１〜１０４の全体の電流は、Ｉ_{ＳＵＭ（Ｎ＋１）}によって表され得る。

ＬＥＤ点灯装置１０１〜１０３の１番目からＮ番目の駆動ステージＳＴ_１〜ＳＴ_Ｎにおいて、それぞれ対応する発光素子Ａ_１〜Ａ_Ｎ及び対応する調整可能な電流源ＩＳＡ_１〜ＩＳＡ_Ｎに直列に連結される電流検出及び制御ユニットＵＮＡ_１〜ＵＮＡ_Ｎは、それぞれ、電流Ｉ_ＡＫ１〜Ｉ_ＡＫＮに従って調整可能な電流源ＩＳＡ_１〜ＩＳＡ_Ｎの値を制御（regulate：調整）するように構成される。それぞれ対応する発光素子Ｂ_１〜Ｂ_Ｎに直列に、そして対応する調整可能な電流源ＩＳＢ_１〜ＩＳＢ_Ｎに並列に連結される電圧検出及び制御ユニットＵＮＢ_１〜ＵＮＢ_Ｎは、それぞれ、電圧Ｖ_ＢＫ１〜Ｖ_ＢＫＮに従って調整可能な電流源ＩＳＢ_１〜ＩＳＢ_Ｎの値を制御するように構成される。

ＬＥＤ点灯装置１０４の２番目からＮ番目の駆動ステージＳＴ_２〜ＳＴ_Ｎにおいて、それぞれ対応する発光素子Ａ_２〜Ａ_Ｎ及び対応する調整可能な電流源ＩＳＡ_２〜ＩＳＡ_Ｎに直列に連結される電流検出及び制御ユニットＵＮＡ_２〜ＵＮＡ_Ｎは、それぞれ、電流Ｉ_ＡＫ２〜Ｉ_ＡＫＮに従って調整可能な電流源ＩＳＡ_２〜ＩＳＡ_Ｎの値を制御するように構成される。それぞれ対応する発光素子Ｂ_２〜Ｂ_Ｎに直列に、そして対応する調整可能な電流源ＩＳＢ_２〜ＩＳＢ_Ｎに並列に連結される電圧検出及び制御ユニットＵＮＢ_２〜ＵＮＢ_Ｎは、それぞれ、電圧Ｖ_ＢＫ２〜Ｖ_ＢＫＮに従って調整可能な電流源ＩＳＢ_２〜ＩＳＢ_Ｎの値を制御するように構成される。

ＬＥＤ点灯装置１０１〜１０４の（Ｎ＋１）番目の駆動ステージＳＴ_Ｎ＋１において、調整可能な電流源ＩＳ_Ｎ＋１は、１番目からＮ番目の駆動ステージＳＴ_１〜ＳＴ_Ｎに直列に連結される。第１の構成において、第３の種類の電流制御器ＣＣ_Ｎ＋１の検出及び制御ユニットＵＮ_Ｎ＋１は、調整可能な電流源ＩＳ_Ｎ＋１に直列に連結され得るとともに、電流Ｉ_ＳＵＭＮに従って調整可能な電流源ＩＳ_Ｎ＋１の値を制御するように構成される。第２の構成において、第３の種類の電流制御器ＣＣ_Ｎ＋１の検出及び制御ユニットＵＮ_Ｎ＋１は、調整可能な電流源ＩＳ_Ｎ＋１に並列に連結され得るとともに、電圧Ｖ_ＣＫに従って調整可能な電流源ＩＳ_Ｎ＋１の値を制御するように構成される。図１〜図４は、第１の構成を採用する実施例を描写するが、しかし、本発明の範囲を限定しない。

本発明の実施例において、発光素子Ａ_１〜Ａ_Ｎ及びＢ_１〜Ｂ_Ｎのそれぞれは、単一のＬＥＤ又は直列に連結された複数のＬＥＤを採用し得る。図１〜図４は、単一接合ＬＥＤ（single-junction LED）、多重接合高電圧（ＨＶ）ＬＥＤ（multi-junction high-voltage (HV) LED）、又は様々な種類のＬＥＤのあらゆる組み合わせを含み得る複数のＬＥＤを使用する実施例を描写する。しかしながら、発光素子Ａ_１〜Ａ_Ｎ及びＢ_１〜Ｂ_Ｎの種類及び構成は、本発明の範囲を限定しない。特定の駆動ステージにおいて、対応する電流制御器をターンオンするためのドロップアウト電圧（drop-out voltage）Ｖ_ＤＲＯＰは、対応する発光素子をターンオンするためのカットイン電圧（cut-in voltage）Ｖ_ＣＵＴより小さい。特定の発光素子を横断して確立された電圧が発光素子のカットイン電圧Ｖ_ＣＵＴを越える場合に、特定の発光素子は、伝導するオン状態に置かれ得る。特定の発光素子を横断して確立された電圧が発光素子のカットイン電圧Ｖ_ＣＵＴを越えない場合に、特定の発光素子は、伝導しないオフ状態に置かれ得る。カットイン電圧Ｖ_ＣＵＴの値は、対応する発光素子におけるＬＥＤの数又は種類に関連しているとともに、異なるアプリケーションにおいては変化し得る。

本発明の実施例において、Ｍ個の電荷蓄積ユニットＣＨ_１〜ＣＨ_Ｍのそれぞれは、キャパシタ、又は同様の機能を提供する１つ若しくは複数の素子を採用し得る。しかしながら、電荷蓄積ユニットＣＨ_１〜ＣＨ_Ｍの種類及び構成は、本発明の範囲を限定しない。

本発明の実施例において、経路制御器Ｄ_１〜Ｄ_Ｎのそれぞれは、ダイオード、ダイオード接続電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、ダイオード接続バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）、若しくは同様の機能を有する他の素子、又は、同様の機能を提供する１つ若しくは複数の素子を採用し得る。しかしながら、経路制御器Ｄ_１〜Ｄ_Ｎの種類及び構成は、本発明の範囲を限定しない。特定の経路制御器を横断して確立された電圧が経路制御器のターンオン電圧（turn-on voltage）を越える場合に、特定の経路制御器は、順方向にバイアスされるとともに、短絡素子（short-circuited device）として機能し、特定の経路制御器を横断して確立された電圧が経路制御器のターンオン電圧を越えない場合に、特定の経路制御器は、逆方向にバイアスされるとともに、開放素子（open-circuited device）として機能する。

図５〜図８は、本発明の実施例によるＬＥＤ点灯装置１０１〜１０３における１番目からＮ番目の駆動ステージＳＴ_１〜ＳＴ_Ｎの動作を例示する図である。ＬＥＤ点灯装置１０１〜１０３における駆動ステージＳＴ_１は、実例となる目的のために使用され、ここで、図５は、第１の種類の電流制御器ＣＣＡ_１の電流−電圧曲線（Ｉ−Ｖ曲線）を例示し、図６は、第２の種類の電流制御器ＣＣＢ_１のＩ−Ｖ曲線を例示し、図７は、動作の異なる段階の間の１番目の駆動ステージＳＴ_１の等価回路を例示し、図８は、１番目の駆動ステージＳＴ_１のＩ−Ｖ曲線を例示し、図９は、ＬＥＤ点灯装置１０１〜１０４の（Ｎ＋１）番目の駆動ステージＳＴ_Ｎ＋１における電流制御器ＣＣ_Ｎ＋１の動作を例示する図である。Ｖ_{ＤＲＯＰＡ}、Ｖ_{ＤＲＯＰＢ}、及びＶ_{ＤＲＯＰＣ}は、第１の種類の電流制御器ＣＣＡ_１、第２の種類の電流制御器ＣＣＢ_１、及び第３の種類の電流制御器ＣＣ_Ｎ＋１をそれぞれターンオンするためのドロップアウト電圧を表す。Ｖ_ＯＦＦＡ、Ｖ_ＯＦＦＢ、及びＶ_ＯＮＢはしきい値電圧を表し、第１の種類の電流制御器ＣＣＡ_１又は第２の種類の電流制御器ＣＣＢ_１は、当該しきい値電圧に基づいて動作モードを切り替える。Ｉ_{ＳＥＴＡ１}、Ｉ_{ＳＥＴＢ１}、及びＩ_ＳＥＴＣは、それぞれ、第１の種類の電流制御器ＣＣＡ_１、第２の種類の電流制御器ＣＣＢ_１、及び第３の種類の電流制御器ＣＣ_Ｎ＋１の電流設定値を表す固定値である。矢印Ｒは、電圧Ｖ_ＡＫ１、電圧Ｖ_ＢＫ１、又は電圧Ｖ_ＣＫの上昇期間を示す。矢印Ｆは、電圧Ｖ_ＡＫ１、電圧Ｖ_ＢＫ１、又は電圧Ｖ_ＣＫの下降期間を示す。

図５において、０＜Ｖ_ＡＫ１＜Ｖ_{ＤＲＯＰＡ}である場合の電圧Ｖ_ＡＫ１の上昇期間及び下降期間の間、第１の種類の電流制御器ＣＣＡ_１は、完全にターンオンされず、そして電流Ｉ_ＡＫ１が電圧Ｖ_ＡＫ１とともに特定の方法で変化するリニアモードにおいて電圧制御型（voltage-controlled）素子として動作する。例えば、もし第１の種類の電流制御器ＣＣＡ_１が金属酸化膜半導体（ＭＯＳ）トランジスタを用いて実施されるならば、電流Ｉ_ＡＫ１と電圧Ｖ_ＡＫ１との間の関係は、リニア領域で動作しているときのＭＯＳトランジスタのＩ−Ｖ特性に対応し得る。

Ｖ_ＡＫ１＞Ｖ_{ＤＲＯＰＡ}である場合の電圧Ｖ_ＡＫ１の上昇期間及び下降期間の間、電流Ｉ_ＡＫ１はＩ_{ＳＥＴＡ１}に到達し、そして第１の種類の電流制御器ＣＣＡ_１は、定電流モードに切り替わり、電流制限器として機能する。電流検出及び制御ユニットＵＮＡ_１は、電流Ｉ_ＡＫ１をＩ_{ＳＥＴＡ１}にクランプするように構成される。例えば、電流Ｉ_Ｄ１の増加に応答して、電流検出及び制御ユニットＵＮＡ_１は、その結果、調整可能な電流源ＩＳＡ_１の値を減少させ得る。同様に、電流Ｉ_Ｄ１の減少に応答して、電流検出及び制御ユニットＵＮＡ_１は、その結果、調整可能な電流源ＩＳＡ_１の値を増加させ得る。したがって、１番目の駆動ステージＳＴ_１を通って流れる電流Ｉ_ＡＫ１（＝Ｉ_Ｄ１＋ＩＳＡ_１）は、電圧Ｖ_ＡＫ１とともに変化する代りに、固定値Ｉ_{ＳＥＴＡ１}に維持され得る。

電流Ｉ_Ｄ１がＩ_{ＳＥＴＡ１}に到達する前の電圧Ｖ_ＡＫ１の上昇期間の間、電流検出及び制御ユニットＵＮＡ_１は、調整可能な電流源ＩＳＡ_１をターンオンするとともに、第１の種類の電流制御器ＣＣＡ_１は、電流Ｉ_ＡＫ１（＝Ｉ_{ＳＥＴＡ１}＋Ｉ_Ｄ１）がＩ_{ＳＥＴＡ１}の固定値でクランプされる定電流モードにおいて、電流制限器として機能する。電流Ｉ_Ｄ１がＩ_{ＳＥＴＡ１}に到達する場合に、電流検出及び制御ユニットＵＮＡ_１は、調整可能な電流源ＩＳＡ_１をターンオフするとともに、第１の種類の電流制御器ＣＣＡ_１は、電流Ｉ_ＡＫ１が電流Ｉ_Ｄ１とともに増加するカットオフモードに切り替わる。

電流Ｉ_Ｄ１がＩ_{ＳＥＴＡ１}に減少する前の電圧Ｖ_ＡＫ１の下降期間の間、電流検出及び制御ユニットＵＮＡ_１は、調整可能な電流源ＩＳＡ_１をターンオフするとともに、第１の種類の電流制御器ＣＣＡ_１は、電流Ｉ_ＡＫ１が電流Ｉ_Ｄ１とともに減少するカットオフモードにおいて動作する。電流Ｉ_Ｄ１がＩ_{ＳＥＴＡ１}に減少する場合に、電流検出及び制御ユニットＵＮＡ_１は、調整可能な電流源ＩＳＡ_１をターンオンするとともに、第１の種類の電流制御器ＣＣＡ_１は、電流Ｉ_ＡＫ１がＩ_{ＳＥＴＡ１}の固定値でクランプされる定電流モードにおいて、電流制限器として機能する。

図６において、０＜Ｖ_ＢＫ１＜Ｖ_{ＤＲＯＰＢ}である場合の電圧Ｖ_ＢＫ１の上昇期間及び下降期間の間、第２の種類の電流制御器ＣＣＢ_１は、完全にターンオンされず、そして電流Ｉ_ＢＫ１が電圧Ｖ_ＢＫ１とともに特定の方法で変化するリニアモードにおいて電圧制御型素子として動作する。例えば、もし第２の種類の電流制御器ＣＣＢ_１がＭＯＳトランジスタを用いて実施されるならば、電流Ｉ_ＢＫ１と電圧Ｖ_ＢＫ１との間の関係は、リニア領域で動作しているときのＭＯＳトランジスタのＩ−Ｖ特性に対応し得る。

Ｖ_ＢＫ１＞Ｖ_{ＤＲＯＰＢ}である場合の電圧Ｖ_ＢＫ１の上昇期間の間、電流Ｉ_ＢＫ１はＩ_{ＳＥＴＢ１}に到達し、そして第２の種類の電流制御器ＣＣＢ_１は、定電流モードに切り替わり、電流制限器として機能する。電圧検出及び制御ユニットＵＮＢ_１は、電流Ｉ_ＢＫ１をＩ_{ＳＥＴＢ１}にクランプするように構成される。

Ｖ_ＢＫ１＞Ｖ_ＯＦＦＢである場合の電圧Ｖ_ＢＫ１の上昇期間の間、電圧検出及び制御ユニットＵＮＢ_１は、調整可能な電流源ＩＳＢ_１をターンオフするように構成されるとともに、第２の種類の電流制御器ＣＣＢ_１は、カットオフモードに切り替わる。言い換えれば、第２の種類の電流制御器ＣＣＢ_１は、開放素子として機能する。Ｖ_ＢＫ１＜Ｖ_ＯＮＢである場合の電圧Ｖ_ＢＫ１の下降期間の間、電圧検出及び制御ユニットＵＮＢ_１は、調整可能な電流源ＩＳＢ_１をターンオンするように構成されるとともに、第２の種類の電流制御器ＣＣＢ_１は、定電流モードに切り替わり、電流制限器として機能し、それにより電流Ｉ_ＢＫ１をＩ_{ＳＥＴＢ１}にクランプする。しきい値電圧Ｖ_ＯＮＢは、しきい値電圧Ｖ_ＯＦＦＢに等しいか、又はしきい値電圧Ｖ_ＯＦＦＢより大きい。実施例において、電圧Ｖ_ＢＫ１における変動に起因して第２の種類の電流制御器ＣＣＢ_１が動作モードを頻繁に切り替えること防止するために、ゼロでないヒステリシス幅（Ｖ_ＯＮＢ−Ｖ_ＯＦＦＢ）が提供され得る。

図７において、１番目の駆動ステージＳＴ_１がＶ１＜Ｖ_ＩＮ１＜Ｖ２である第１の段階において動作する場合に、図７の左側において描写されるように、発光素子Ａ_１は発光素子Ｂ_１に並列に連結される。１番目の駆動ステージＳＴ_１がＶ_ＩＮ１＞Ｖ３である第２の段階において動作する場合に、図７の右側において描写されるように、発光素子Ａ_１は発光素子Ｂ_１に直列に連結される。

図８において、電圧Ｖ_ＩＮ１が低い場合の上昇期間の間、発光素子Ａ_１、発光素子Ｂ_１、及び経路制御器Ｄ_１は、オフである状態を維持する。電圧Ｖ_ＩＮ１が、発光素子Ａ_１をターンオンするためのカットイン電圧及び第１の種類の電流制御器ＣＣＡ_１をターンオンするためのカットイン電圧の和であるターンオン電圧Ｖ_Ａ１に到達する上昇期間の間、第１の種類の電流制御器ＣＣＡ_１及び発光素子Ａ_１はターンオンされ、電流Ｉ_Ａ１が、Ｉ_{ＳＥＴＡ１}に到達するまで電圧Ｖ_ＩＮ１とともに徐々に増加することを可能にし、電圧Ｖ_ＩＮ１が、発光素子Ｂ_１をターンオンするためのカットイン電圧及び第２の種類の電流制御器ＣＣＢ_１をターンオンするためのカットイン電圧の和であるターンオン電圧Ｖ_Ｂ１に到達する上昇期間の間、第２の種類の電流制御器ＣＣＢ_１及び発光素子Ｂ_１はターンオンされ、電流Ｉ_Ｂ１が、Ｉ_{ＳＥＴＢ１}に到達するまで電圧Ｖ_ＩＮ１とともに徐々に増加することを可能にする。経路制御器Ｄ_１がまだオフである状態で、電流Ｉ_ＳＵＭ１は、電流Ｉ_Ａ１と電流Ｉ_Ｂ１の和に等しく、電流Ｉ_Ａ１は第１の種類の電流制御器ＣＣＡ_１によって制御され、電流Ｉ_Ｂ１は第２の種類の電流制御器ＣＣＢ_１によって制御される。ターンオン電圧Ｖ_Ａ１の値は、ターンオン電圧Ｖ_Ｂ１の値に等しくなり得るか、又はターンオン電圧Ｖ_Ｂ１の値と異なり得る。言い換えれば、電流Ｉ_ＳＵＭ１は、ターンオン電圧Ｖ_Ａ１とターンオン電圧Ｖ_Ｂ１のうちでより小さい方に等しい電圧Ｖ１において増加し始める。

電圧Ｖ_ＩＮ１がＶ２に到達しＶ_ＢＫ１＝Ｖ_ＯＦＦＢである場合の上昇期間の間、第２の種類の電流制御器ＣＣＢ_１は、電流Ｉ_Ｂ１が経路制御器Ｄ_１の方へ導かれ、それにより経路制御器Ｄ_１をターンオンするカットオフモードに切り替わる。電流Ｉ_ＳＵＭ１は、電流Ｉ_Ｂ１及び電流Ｉ_Ａ１に等しく、電流Ｉ_Ａ１と電流Ｉ_Ｂ１の両方は、第１の種類の電流制御器ＣＣＡ_１によって制御される。電流Ｉ_Ｂ１が経路制御器Ｄ_１を通って流れるので、電流Ｉ_Ｄ１は、電圧Ｖ_ＩＮ１とともに徐々に増加する。それに応じて、第１の種類の電流制御器ＣＣＡ_１は、その結果、全体の電流Ｉ_ＡＫ１がそれでも固定値Ｉ_{ＳＥＴＡ１}に維持されるように、調整可能な電流源ＩＳＡ_１の値を減少させる。電流源ＩＳＡ_１の値がＶ_ＩＮ１＝Ｖ３においてゼロに減少する場合に、第１の種類の電流制御器ＣＣＡ_１は、カットオフモードに切り替わる。電流Ｉ_ＳＵＭ１は、次に、後段の駆動ステージにより制御される。

図９において、０＜Ｖ_ＣＫ＜Ｖ_{ＤＲＯＰＣ}である場合の電圧Ｖ_ＣＫの上昇期間及び下降期間の間、第３の種類の電流制御器ＣＣ_Ｎ＋１は、完全にターンオンされず、そして電流Ｉ_ＣＫが電圧Ｖ_ＣＫとともに特定の方法で変化するリニアモードにおいて電圧制御型素子として動作する。例えば、もし第３種類の電流制御器ＣＣ_Ｎ＋１がＭＯＳトランジスタを用いて実施されるならば、電流Ｉ_ＣＫと電圧Ｖ_ＣＫとの間の関係は、リニア領域で動作しているときのＭＯＳトランジスタのＩ−Ｖ特性に対応し得る。Ｖ_ＣＫ＞Ｖ_{ＤＲＯＰＣ}である場合の電圧Ｖ_ＣＫの上昇期間及び下降期間の間、電流Ｉ_ＣＫはＩ_ＳＥＴＣに到達し、そして第３の種類の電流制御器ＣＣ_Ｎ＋１は、定電流モードに切り替わり、電流制限器として機能する。

同様に、ＬＥＤ点灯装置１０４における２番目からＮ番目の駆動ステージＳＴ_２〜ＳＴ_Ｎの動作は、図５〜図８において同様に例示されることができ、一方、ＬＥＤ点灯装置１０４の（Ｎ＋１）番目の駆動ステージＳＴ_Ｎ＋１における電流制御器ＣＣ_Ｎ＋１の動作は、図９において同様に例示されることができる。

本発明において、電荷蓄積ユニットＣＨ_１〜ＣＨ_Ｍは、それぞれ、発光素子Ａ_１〜Ａ_Ｎ及びＢ_１〜Ｂ_Ｎのうちの１つ又は複数の発光素子に並列に連結され得る。電荷蓄積ユニットＣＨ_１〜ＣＨ_Ｍは、ＬＥＤ点灯装置１０１〜１０４のフリッカを減少させることができ、ここで、Ｍは２Ｎより小さいか又は２Ｎに等しい。

Ｍ＝２Ｎである場合の実施例において、発光素子Ａ_１〜Ａ_Ｎ及びＢ_１〜Ｂ_Ｎのそれぞれは、対応する電荷蓄積ユニットに並列に連結される。実例となる目的のために、図１は、ＬＥＤ点灯装置１０１が電荷蓄積ユニットＣＨ_１〜ＣＨ_４に並列にそれぞれ連結される４個の発光素子Ａ_１〜Ａ_２及びＢ_１〜Ｂ_２を含む、Ｎ＝２及びＭ＝４の上記の実施例を描写する。しかしながら、電荷蓄積ユニットの数及び構成は、本発明の範囲を限定しない。

Ｍ＜２Ｎである場合の実施例において、発光素子Ｂ_１〜Ｂ_Ｎのそれぞれは、対応する電荷蓄積ユニットに並列に連結される。実例となる目的のために、図２は、ＬＥＤ点灯装置１０２が４個の発光素子Ａ_１〜Ａ_２及びＢ_１〜Ｂ_２を含み、そのうちの発光素子Ｂ_１〜Ｂ_２が、電荷蓄積ユニットＣＨ_１〜ＣＨ_２に並列にそれぞれ連結される、Ｎ＝２及びＭ＝２の上記の実施例を描写する。しかしながら、電荷蓄積ユニットの数及び構成は、本発明の範囲を限定しない。

Ｍ＜２Ｎである場合の実施例において、Ｍ個の電荷蓄積ユニットＣＨ_１〜ＣＨ_Ｍは、発光素子Ａ_１〜Ａ_Ｎ及びＢ_１〜Ｂ_Ｎのうちで最も長いターンオン時間を有する発光素子に並列に連結され得る。実例となる目的のために、図３は、ＬＥＤ点灯装置１０３が４個の発光素子Ａ_１〜Ａ_２及びＢ_１〜Ｂ_２を含み、そのうちの発光素子Ａ_１及びＢ_１が、電荷蓄積ユニットＣＨ_１〜ＣＨ_２に並列にそれぞれ連結される、Ｎ＝２及びＭ＝２の上記の実施例を描写する。しかしながら、電荷蓄積ユニットの数及び構成は、本発明の範囲を限定しない。

Ｍ＝１＜２Ｎである場合の実施例において、電荷蓄積ユニットＣＨ_１は、発光素子Ａ_１〜Ａ_Ｎ及びＢ_１〜Ｂ_Ｎのうちで最も長いターンオン時間を有する複数の発光素子に並列に連結され得る。実例となる目的のために、図４は、ＬＥＤ点灯装置１０４が３個の発光素子Ａ_２及びＢ_１〜Ｂ_２を含み、そのうちの発光素子Ｂ_１〜Ｂ_２が、電荷蓄積ユニットＣＨ_１に並列に連結される、Ｎ＝２及びＭ＝１の上記の実施例を描写する。しかしながら、電荷蓄積ユニットの数及び構成は、本発明の範囲を限定しない。

図１０は、ＬＥＤ点灯装置１０１〜１０４における発光素子の電流−時間特性を例示する図である。図１０の中央部の図は、第１の構成を採用する発光素子の電流−時間特性を表し、図１０の下部の図は、第２の構成を採用する発光素子の電流−時間特性を表す。図１０において、Ｉ_ＬＥＤは、第１の構成を採用する発光素子を通って流れる電流を表し、Ｉ_ＬＥＤ’は、第２の構成を採用する発光素子を通って流れる電流を表す。ＬＥＤ点灯装置１０１における発光素子Ａ１、Ａ２、Ｂ１、若しくはＢ２、ＬＥＤ点灯装置１０２における発光素子Ｂ１若しくはＢ２、ＬＥＤ点灯装置１０３における発光素子Ａ１若しくはＢ１、又はＬＥＤ点灯装置１０４における発光素子Ｂ１若しくはＢ２のような、第１の構成を採用する発光素子は、対応する電荷蓄積ユニットに並列に連結される。ＬＥＤ点灯装置１０２における発光素子Ａ１若しくはＡ２、ＬＥＤ点灯装置１０３における発光素子Ａ２若しくはＢ２、又はＬＥＤ点灯装置１０４における発光素子Ａ２のような、第２の構成を採用する発光素子は、少しも電荷蓄積ユニットに並列に連結されない。

整流したＡＣ電圧Ｖ_ＡＣが発光素子をターンオンするために十分に大きくなる前の上昇期間の間、第２の構成を採用する発光素子は、オフ状態に留まり、一方、第１の構成を採用する発光素子は、対応する電荷蓄積ユニットから放電されたエネルギーによってオン状態に維持され得る。対応する経路制御器は、対応する電荷蓄積ユニットに保存されるエネルギーが対応する電流制御器を通って放電されることを防止するように配置される。

整流したＡＣ電圧Ｖ_ＡＣが十分に大きくなる場合の上昇期間又は下降期間の間、第１の構成を採用する発光素子又は第２の構成を採用する発光素子は、このとき対応する電荷蓄積ユニットを充電している整流したＡＣ電圧Ｖ_ＡＣによってオン状態に維持され得る。

整流したＡＣ電圧Ｖ_ＡＣが発光素子をターンオンするためにもはや十分に大きくなくなったあとの下降期間の間、第２の構成を採用する発光素子は、オフ状態に留まり、一方、第１の構成を採用する発光素子は、それでも、対応する電荷蓄積ユニットから放電されたエネルギーによってオン状態に維持され得る。対応する経路制御器は、対応する電荷蓄積ユニットに保存されるエネルギーが対応する電流制御器を通って放電されることを防止するように配置される。

図１０において描写されるように、電荷蓄積ユニットの導入は、第１の構成を採用する発光素子が、第２の構成を採用する発光素子より長いターンオン時間を有することを可能にする。

図１１は、４つの発光素子Ａ_１〜Ａ_２及びＢ_１〜Ｂ_２（Ｎ＝２及びＭ＝２）のうちの２つが、それぞれの電荷蓄積ユニットＣＨ_１〜ＣＨ_２に並列に連結されるか、又は１つの共用の電荷蓄積ユニットＣＨ_１に並列に連結される場合のＬＥＤ点灯装置１０３の全体の動作を例示する図である。図１２は、電荷蓄積ユニットが採用されない場合のＬＥＤ点灯装置１０３の全体の動作を例示する図である。Ｅ_１〜Ｅ_３は、考慮中のＬＥＤ点灯装置１０３の全体の光度／光束（intensity/flux）を表す。図１２は、図１〜図４で描写される考慮中の電荷蓄積ユニットを用いてフリッカがどの程度改善されることができるかを例示するために、図１１との比較として使用されるが、図１２は、決して本発明の意図した動作ではない、ということに留意すべきである。

電圧Ｖ_ＡＫ１〜Ｖ_ＡＫ２及びＶ_ＢＫ１〜Ｖ_ＢＫ２が、値が時間に伴って周期的に変化する整流したＡＣ電圧Ｖ_ＡＣと関連しているので、ｔ０〜ｔ７の駆動周期が説明のために使用され、ここで、ｔ０〜ｔ３の間の期間は、整流したＡＣ電圧Ｖ_ＡＣの上昇期間に属し、ｔ４〜ｔ７の間の期間は、整流したＡＣ電圧Ｖ_ＡＣの下降期間に属する。下記のテーブル１は、図１１において描写される構成に従った発光素子Ａ_１〜Ａ_２及びＢ_１〜Ｂ_２の動作モードを表にする。下記のテーブル２は、図１２において描写される構成に従った発光素子Ａ_１〜Ａ_２及びＢ_１〜Ｂ_２の動作モードを表にする。

図１２及びテーブル２では、上昇期間の始まりにおいて、及び下降期間の終りにおいて、整流したＡＣ電圧Ｖ_ＡＣは、発光素子Ａ_１〜Ａ_２及びＢ_１〜Ｂ_２をターンオンするには不十分である。考慮中の電荷蓄積ユニットなしでは、発光素子Ａ_１〜Ａ_２及びＢ_１〜Ｂ_２は、ｔ０〜ｔ１の間、及びｔ６〜ｔ７の間、オフ状態に留まる。ｔ１〜ｔ６の間では、整流したＡＣ電圧Ｖ_ＡＣが増加又は減少するので、発光素子Ａ_１〜Ａ_２及びＢ_１〜Ｂ_２は、順次にターンオンされるとともに、１番目の駆動ステージＳＴ_１及び２番目の駆動ステージＳＴ_２は、図７の左側において描写されるように、２つのターンオンされた発光素子が並列に連結される（テーブル１及びテーブル２において“Ｐ”によって示される）第１の段階において、又は図７の右側において描写されるように、２つのターンオンされた発光素子が直列に連結される（テーブル１及びテーブル２において“Ｓ”によって示される）第２の段階において、動作し得る。より具体的には、ＬＥＤ点灯装置１０３の全体の光度／光束は、段階的に変化し、そして全ての発光素子Ａ_１〜Ａ_２及びＢ_１〜Ｂ_２が直列構成においてオン状態で動作する場合に、ｔ３〜ｔ４の間でＥ３に到達する。

図１１及びテーブル１では、上昇期間の始まりにおいて、及び下降期間の終りにおいて、整流したＡＣ電圧Ｖ_ＡＣは、発光素子Ａ_１〜Ａ_２及びＢ_１〜Ｂ_２をターンオンするには不十分である。考慮中の電荷蓄積ユニットによって、発光素子Ａ_１及びＢ_１は、整流したＡＣ電圧Ｖ_ＡＣに関係なく、ｔ０〜ｔ７の間の全体の駆動期間の間、オン状態に保持され得る。より具体的には、整流したＡＣ電圧Ｖ_ＡＣがまだ小さい場合に、考慮中のＬＥＤ点灯装置１０３の全体の光度／光束は、ｔ０〜ｔ１の間、及びｔ６〜ｔ７の間、Ｅ１に維持され得る。

当業者に良く知られているように、ＬＥＤフリッカは、振幅、平均レベル、周期的な周波数、形状、及び／又はデューティサイクルにおける変化によって特徴付けられる波形のせいで周期的である。下記の式で表されるように、フリッカ率（Percent Flicker）及びフリッカインデックス（Flicker Index）は、フリッカを定量化するために歴史的に使用される評価指標である。

式（１）において、ＭＡＸは、ＬＥＤ点灯装置１０１〜１０４の最大の光度／光束を表し、一方ＭＩＮは、ＬＥＤ点灯装置１０１〜１０４の最小の光度／光束を表す。式（２）において、ＡＲＥＡ１は、ＬＥＤ点灯装置１０１〜１０４の光度／光束がその平均値を越えている場合の駆動周期の持続時間内の光度／光束の総和を表し、一方ＡＲＥＡ２は、ＬＥＤ点灯装置１０１〜１０４の光度／光束がその平均値より低い場合の駆動周期の持続時間内の光度／光束の総和を表す。

図１１において示すように、電荷蓄積ユニットの導入は、式（１）におけるＭＩＮ、及び式（２）におけるＡＲＥＡ２を増大させることができ、それによりＬＥＤ点灯装置１０１〜１０４のフリッカ率及びフリッカインデックスを下げることができる。

図１３〜図１６は、本発明の他の実施例によるＬＥＤ点灯装置１０５〜１０８の図である。図１〜図４で描写されたＬＥＤ点灯装置１０１〜１０４と同様に、ＬＥＤ点灯装置１０５〜１０８のそれぞれは、同様に、電源回路１１０、及び（Ｎ＋１）個の駆動ステージＳＴ_１〜ＳＴ_Ｎ＋１（Ｎは正の整数である。）を含む。しかしながら、ＬＥＤ点灯装置１０５〜１０７は、１番目からＮ番目の駆動ステージＳＴ_１〜ＳＴ_Ｎのそれぞれが、複数の発光素子、経路制御器、及び２つの第１の種類の電流制御器を含むという点で、ＬＥＤ点灯装置１０１〜１０３と異なる。ＬＥＤ点灯装置１０８は、２番目からＮ番目の駆動ステージＳＴ_２〜ＳＴ_Ｎのそれぞれが、複数の発光素子、経路制御器、及び２つの第１の種類の電流制御器を含むという点で、ＬＥＤ点灯装置１０４と異なる。

ＬＥＤ点灯装置１０５〜１０８における各第１の種類の電流制御器は、調整可能な電流源と、電流検出及び制御ユニットとを含み、そのＩ−Ｖ曲線は、同様に、図５において示され得る。ＣＣＡ_１〜ＣＣＡ_Ｎにより表された第１の種類の電流制御器において、それぞれ対応する発光素子Ａ_１〜Ａ_Ｎ、及び対応する調整可能な電流源ＩＳＡ_１〜ＩＳＡ_Ｎに直列に連結される電流検出及び制御ユニットＵＮＡ_１〜ＵＮＡ_Ｎは、それぞれ、電流Ｉ_ＡＫ１〜Ｉ_ＡＫＮに従って調整可能な電流源ＩＳＡ_１〜ＩＳＡ_Ｎの値を制御するように構成される。ＣＣＡ_１’〜ＣＣＡ_Ｎ’により表された第１の種類の電流制御器において、それぞれ対応する発光素子Ｂ_１〜Ｂ_Ｎ、及び対応する調整可能な電流源ＩＳＡ_１’〜ＩＳＡ_Ｎ’に直列に連結される電流検出及び制御ユニットＵＮＡ_１’〜ＵＮＡ_Ｎ’は、それぞれ、電流Ｉ_ＡＫ１’〜Ｉ_ＡＫＮ’に従って調整可能な電流源ＩＳＡ_１’〜ＩＳＡ_Ｎ’の値を制御するように構成される。

上記のマルチステージの駆動スキームによって、本発明は、複数の電流制御ユニットを使用して、複数の発光素子を柔軟にターンオンすることができる。上記の電荷蓄積ユニットによって、本発明は、ＬＥＤ点灯装置の光度変化を減少させることができる。したがって、本発明は、効率的な動作電圧範囲、信頼性、及びフリッカ現象を改善することが可能であるＬＥＤ点灯装置を提供することができる。

当業者は、本発明の教示を保持しながら装置及び方法の多数の修正及び変更が実行され得るということに容易に気付くことになる。したがって、上記の開示は、添付された特許請求の範囲の境界及び範囲によってのみ限定されると解釈されるべきである。

１０１ ＬＥＤ点灯装置
１０２ ＬＥＤ点灯装置
１０３ ＬＥＤ点灯装置
１０４ ＬＥＤ点灯装置
１０５ ＬＥＤ点灯装置
１０６ ＬＥＤ点灯装置
１０７ ＬＥＤ点灯装置
１０８ ＬＥＤ点灯装置
１１０ 電源回路
１１２ ブリッジ整流器
Ａ_１〜Ａ_Ｎ 発光素子
Ｂ_１〜Ｂ_Ｎ 発光素子
ＣＨ_１〜ＣＨ_Ｍ 電荷蓄積ユニット
Ｄ_１〜Ｄ_Ｎ 経路制御器
ＣＣＡ_１〜ＣＣＡ_Ｎ 第１の種類の電流制御器
ＣＣＡ_１’〜ＣＣＡ_Ｎ’ 第１の種類の電流制御器
ＣＣＢ_１〜ＣＣＢ_Ｎ 第２の種類の電流制御器
ＣＣ_Ｎ＋１ 第３の種類の電流制御器
ＩＳＡ_１〜ＩＳＡ_Ｎ 調整可能な電流源
ＩＳＡ_１’〜ＩＳＡ_Ｎ’ 調整可能な電流源
ＩＳＢ_１〜ＩＳＢ_Ｎ 調整可能な電流源
ＩＳ_Ｎ＋１ 調整可能な電流源
ＵＮＡ_１〜ＵＮＡ_Ｎ 電流検出及び制御ユニット
ＵＮＡ_１’〜ＵＮＡ_Ｎ’ 電流検出及び制御ユニット
ＵＮＢ_１〜ＵＮＢ_Ｎ 電圧検出及び制御ユニット
ＵＮ_Ｎ＋１ 検出及び制御ユニット
Ｖ_ＡＣ 整流したＡＣ電圧
Ｖ_ＩＮ１〜Ｖ_ＩＮＮ 駆動ステージＳＴ_１〜ＳＴ_Ｎを横断して確立された電圧
Ｖ_ＡＫ１〜Ｖ_ＡＫＮ 電流制御器ＣＣＡ_１〜ＣＣＡ_Ｎを横断して確立された電圧
Ｖ_ＢＫ１〜Ｖ_ＢＫＮ 電流制御器ＣＣＢ_１〜ＣＣＢ_Ｎを横断して確立された電圧
Ｖ_ＣＫ 電流制御器ＣＣ_Ｎ＋１を横断して確立された電圧
Ｉ_ＡＫ１〜Ｉ_ＡＫＮ 電流制御器ＣＣＡ_１〜ＣＣＡ_Ｎを通って流れる電流
Ｉ_ＢＫ１〜Ｉ_ＢＫＮ 電流制御器ＣＣＢ_１〜ＣＣＢ_Ｎを通って流れる電流
Ｉ_Ａ１〜Ｉ_ＡＮ 発光素子Ａ_１〜Ａ_Ｎを通って流れる電流
Ｉ_Ｂ１〜Ｉ_ＢＮ 発光素子Ｂ_１〜Ｂ_Ｎを通って流れる電流
Ｉ_Ｄ１〜Ｉ_ＤＮ 経路制御器Ｄ_１〜Ｄ_Ｎを通って流れる電流
Ｉ_ＳＵＭ１〜Ｉ_ＳＵＭＮ 駆動ステージＳＴ_１〜ＳＴ_Ｎを通って流れる電流
Ｉ_{ＳＵＭ（Ｎ＋１）} ＬＥＤ点灯装置の全体の電流

Claims (18)

1. 複数の駆動ステージを有する発光ダイオード（ＬＥＤ）点灯装置であって、
   第１の電流に従って光を提供するために、整流した交流（ＡＣ）電圧により駆動される第１の発光素子、
   第２の電流に従って光を提供するために、前記整流したＡＣ電圧により駆動される第２の発光素子、
   前記第１の発光素子に直列に連結されて、前記第１の電流が第１の値を越えないように、前記第１の電流を制御するように構成された第１の電流制御器、
   前記第２の発光素子に直列に連結されて、前記第２の電流が第２の値を越えないように、前記第２の電流を制御するように構成された第２の電流制御器、
   少なくとも前記第１の発光素子に並列に連結されて、前記整流したＡＣ電圧が前記第１の発光素子をターンオンするには不十分である場合に、前記第１の発光素子に対してエネルギーを放電し、それにより前記第１の発光素子をターンオンされた状態に保持するように構成された第１の電荷蓄積ユニット、そして
   第３の電流を伝導するように構成され、前記第１の発光素子と前記第１の電流制御器との間に連結された第１端及び第２の電流制御器に連結された第２端を有する第１の経路制御器を含む、
   第１の駆動ステージと、
   前記第１の駆動ステージに直列に連結されて、第４の電流を伝導し、そして前記第４の電流が第３の値を越えないように、前記第４の電流を制御するように構成された第３の電流制御器を含む第２の駆動ステージとを備える、ＬＥＤ点灯装置。
2. 前記第１の電荷蓄積ユニットが、前記整流したＡＣ電圧が前記第１の発光素子をターンオンするのに十分になると、前記第１の発光素子に対して前記エネルギーを放電するのを止めて、前記整流したＡＣ電圧によって充電され始めるように更に構成される、請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置。
3. 前記第２の発光素子に並列に連結されて、前記整流したＡＣ電圧が前記第２の発光素子をターンオンするには不十分である場合に、前記第２の発光素子に対してエネルギーを放電し、それにより前記第２の発光素子をターンオンされた状態に保持するように構成された第２の電荷蓄積ユニットを更に備える、請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置。
4. 前記整流したＡＣ電圧と前記第１の駆動ステージとの間に連結されるとともに、光を提供するために、前記整流したＡＣ電圧により駆動される第３の発光素子であって、前記第１の電荷蓄積ユニットが、前記第１の発光素子及び前記第３の発光素子に並列に連結されて、前記整流したＡＣ電圧が前記第１の発光素子及び前記第３の発光素子をターンオンするには不十分である場合に、前記第１の発光素子及び前記第３の発光素子に対してエネルギーを放電し、それにより前記第１の発光素子及び前記第３の発光素子をターンオンされた状態に保持するように構成される、前記第３の発光素子を含む第３の駆動ステージを更に備える、請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置。
5. 前記第１の電荷蓄積ユニットが、前記整流したＡＣ電圧が前記第１の発光素子及び前記第３の発光素子をターンオンするのに十分になると、前記第１の発光素子及び前記第３の発光素子に対して前記エネルギーを放電するのを止めて、前記整流したＡＣ電圧によって充電され始めるように更に構成される、請求項４に記載のＬＥＤ点灯装置。
6. 前記第１の電流制御器を横断して確立された電圧が第１の電圧を越えない場合の前記整流したＡＣ電圧の上昇期間又は下降期間の間、前記第１の電流制御器が、前記第１の電流が前記第１の電流制御器を横断して確立された前記電圧とともに変化する第１のモードにおいて動作し、
   前記第１の電流制御器を横断して確立された前記電圧が前記第１の電圧を越えるが、しかし第２の電圧を越えない場合の前記上昇期間の間、前記第１の電流制御器が、前記第１の電流が前記第１の値に維持される第２のモードにおいて動作し、
   前記第１の電流制御器を横断して確立された前記電圧が前記第２の電圧を越える場合の前記上昇期間の間、前記第１の電流制御器が、前記第１の電流制御器がターンオフされる第３のモードで動作する、請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置。
7. 前記第１の電流制御器を横断して確立された前記電圧が前記第２の電圧を越えるが、しかし第３の電圧を越えない場合の前記下降期間の間、前記第１の電流制御器が、前記第１の電流が前記第１の値に維持される前記第２のモードにおいて動作し、前記第３の電圧が前記第２の電圧より大きいか又は前記第２の電圧に等しい、請求項６に記載のＬＥＤ点灯装置。
8. 前記第２の電流制御器を横断して確立された電圧が第４の電圧を越えない場合の前記整流したＡＣ電圧の上昇期間又は下降期間の間、前記第２の電流制御器が、前記第２の電流が前記第２の電流制御器を横断して確立された前記電圧とともに変化する第１のモードにおいて動作し、
   前記第３の電流が前記第２の値を越えない場合の前記上昇期間又は前記下降期間の間、前記第２の電流制御器が、前記第２の電流が前記第２の値に維持される第２のモードにおいて動作し、
   前記第３の電流が前記第２の値を越える場合の前記上昇期間又は前記下降期間の間、前記第２の電流制御器が、前記第２の電流制御器がターンオフされる第３のモードで動作する、請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置。
9. 前記第３の電流制御器を横断して確立された電圧が第６の電圧を越えない場合の前記整流したＡＣ電圧の上昇期間又は下降期間の間、前記第３の電流制御器が、前記第４の電流が前記第３の電流制御器を横断して確立された前記電圧とともに変化する第１のモードにおいて動作し、
   前記第３の電流制御器を横断して確立された前記電圧が第６の電圧を越える場合の前記上昇期間又は前記下降期間の間、前記第３の電流制御器が、前記第４の電流が前記第３の値に維持される第２のモードにおいて動作する、請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置。
10. 前記第１の電流制御器が、
    第５の電流を伝導するように構成された第１の調整可能電流源と、
    前記第１の調整可能電流源に並列に連結されて、前記第１の電流制御器を横断して確立された電圧に従って前記第５の電流を調整するように構成された第１の検出及び制御ユニットとを含む、請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置。
11. 前記第１の電流制御器が、
    第５の電流を伝導するように構成され、前記第１の発光素子に連結された第１端及び前記第２の発光素子に連結された第２端を備える第１の調整可能電流源と、
    前記第１の調整可能電流源に直列に連結されて、前記第１の電流及び前記第２の電流に従って前記第５の電流を調整するように構成された第１の検出及び制御ユニットとを含む、請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置。
12. 前記第２の電流制御器が、
    第６の電流を伝導するように構成された第２の調整可能電流源と、
    前記第２の電流又は前記第３の電流に従って前記第６の電流を調整するように構成され、前記第１の経路制御器の前記第２端及び前記第２の調整可能電流源に連結された第１端、そして前記第２の発光素子に連結された第２端を備える第２の検出及び制御ユニットとを含む、請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置。
13. 前記第１の電流制御器が、
    第５の電流を伝導するように構成された第１の調整可能電流源と、
    前記第１の調整可能電流源に並列に連結されて、前記第１の電流制御器を横断して確立された電圧に従って前記第５の電流を調整するように構成された第１の検出及び制御ユニットとを含み、
    前記第２の電流制御器が、
    第６の電流を伝導するように構成された第２の調整可能電流源と、
    前記第２の電流又は前記第３の電流に従って前記第６の電流を調整するように構成され、前記第１の経路制御器の前記第２端及び前記第２の調整可能電流源に連結された第１端、そして前記第２の発光素子に連結された第２端を備える第２の検出及び制御ユニットとを含む、請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置。
14. 前記第１の電流制御器が、
    第５の電流を伝導するように構成され、前記第１の発光素子に連結された第１端及び前記第２の発光素子に連結された第２端を備える第１の調整可能電流源と、
    前記第１の調整可能電流源に直列に連結されて、前記第１の電流及び前記第２の電流に従って前記第５の電流を調整するように構成された第１の検出及び制御ユニットとを含み、
    前記第２の電流制御器が、
    第６の電流を伝導するように構成された第２の調整可能電流源と、
    前記第２の電流又は前記第３の電流に従って前記第６の電流を調整するように構成され、前記第１の経路制御器の前記第２端及び前記第２の調整可能電流源に連結された第１端、そして前記第２の発光素子に連結された第２端を備える第２の検出及び制御ユニットとを含む、請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置。
15. 前記第３の電流制御器が、
    前記第４の電流を伝導するように構成された第３の調整可能電流源と、
    前記第３の調整可能電流源に直列に連結されて、前記第４の電流に従って前記第３の調整可能電流源を制御するように構成された第３の検出及び制御ユニットとを備える、請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置。
16. 前記第１の経路制御器が、ダイオード、ダイオード接続電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、又はダイオード接続バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）を含む、請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置。
17. 前記第１の経路制御器がターンオフされる場合に、前記第１の発光素子が前記第２の発光素子に並列に連結され、
    前記第１の経路制御器がターンオンされる場合に、前記第１の発光素子が前記第２の発光素子に直列に連結される、請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置。
18. 前記第１の経路制御器がターンオフされる場合に、前記第３の電流がゼロになるとともに、前記第４の電流が前記第１の電流及び前記第２の電流の和に等しくなり、
    前記第１の経路制御器がターンオンされる場合に、前記第１の電流、前記第２の電流、前記第３の電流、及び前記第４の電流が等しくなる、請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置。

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