JP2022530708A - Warm color dimming LED circuit - Google Patents
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Abstract
様々な実施形態は、LEDマルチカラーアレイの暖色化減光回路動作を可能にする装置及び方法を含む。一例において、装置は、LEDアレイに結合され且つ単一の制御装置に結合されてLEDアレイから所望される光束のインジケーションを受信するハイブリッド駆動回路を含む。LEDアレイの所望の光束に基づいてLEDアレイの色温度が決定される。様々な実施形態において、ハイブリッド駆動回路は、少なくとも2つのLED電流駆動源に対する電流を生成するアナログ電流分割回路と、該電流分割回路とLEDとの間に結合されて、周期的に、所定量の時間にわたって、上記少なくとも2つのLED電流駆動源のうちの少なくとも1つからの電流を少なくとも2つの色のLEDアレイに提供するマルチプレクサアレイと、を含む、他の装置及び方法も記述される。Various embodiments include devices and methods that enable the warming and dimming circuit operation of LED multicolor arrays. In one example, the device comprises a hybrid drive circuit coupled to the LED array and coupled to a single controller to receive the desired luminous flux indication from the LED array. The color temperature of the LED array is determined based on the desired luminous flux of the LED array. In various embodiments, the hybrid drive circuit is coupled between an analog current divider circuit that produces current for at least two LED current drive sources, the current divider circuit and the LED, and periodically in a predetermined amount. Other devices and methods are also described, including a multiplexer array that provides current from at least one of the at least two LED current drive sources to the LED array of at least two colors over time.
Description
この出願は、2019年6月27日に出願された米国特許出願第16/454,730号及び2019年10月23日に出願された欧州特許出願第19204908.8号に対する優先権の利益を主張するものであり、それらをそれらの全体にてここに援用する。 This application claims priority benefit to US Patent Application No. 16 / 454,730 filed June 27, 2019 and European Patent Application No. 19209408.8 filed October 23, 2019. And use them here as a whole.
この出願は、“DIM-TO-WARM LED CIRCUIT”と題して2020年4月9日に出願された米国特許出願第16/844,923号に関連するものであり、それをその全体にて援用する。 This application relates to US Patent Application No. 16 / 844,923, filed April 9, 2020, entitled "DIM-TO-WARM LED CIRCUIT", which is incorporated by reference in its entirety. do.
ここに開示される主題は、実質的に電磁スペクトルの可視部分で動作するランプを有する1つ以上の発光ダイオードアレイ(LED)の色調整(カラーチューニング)に関する。より具体的には、開示される主題は、LEDが強度において薄暗くされるにつれてLEDの色温度が低下する暖色化減光(dim-to-warm)色調整装置を、単一の色調整装置(例えば、調光器)が制御することを可能にする技術に関する。 The subject matter disclosed herein relates to color tuning of one or more light emitting diode arrays (LEDs) having lamps that operate substantially in the visible portion of the electromagnetic spectrum. More specifically, the disclosed subject matter is a single color adjuster, a dim-to-warm color adjuster in which the color temperature of the LED decreases as the LED is dimmed in intensity. For example, it relates to a technique that allows a dimmer) to be controlled.
発光ダイオード(LED)は、様々な照明操作において一般的に使用されている。物体の色の外観は、部分的に、その物体を照らす光のスペクトルパワー密度(SPD)によって決まる。人間が物体を見る場合、SPDは可視光スペクトル内の様々な波長に対する相対強度である。しかし、他の要因も色の外観に影響を与える。また、LEDの相関色温度(CCT)並びにCCT上でのLEDの温度の黒体線(BBL、黒体軌跡又はプランク軌跡としても知られている)からの距離はどちらも、人間による物体の知覚に影響し得る。特に、LEDの色温度を制御することができる、例えば小売及び接客業の照明用途などでのLED照明ソリューションに対して、大きな市場需要がある。具体的には、家庭及びオフィスでの設置用に暖色化減光に対する市場需要が増加している。光出力(例えば、光束)用の1つとCCT制御用の別の装置との2つの制御装置を使用することによってこの暖色化減光LEDの特徴を満足するよう、同時照明システムが試みてきた。しかしながら、2つの装置を持つことは、設置するのにコストがかかる。単一の制御装置のみを用いながら、LED光に、入力電流の振幅との関係でその色温度を変化させることが理想的であろう。 Light emitting diodes (LEDs) are commonly used in various lighting operations. The color appearance of an object is, in part, determined by the spectral power density (SPD) of the light that illuminates the object. When a human sees an object, SPD is the relative intensity for various wavelengths in the visible light spectrum. However, other factors also affect the appearance of color. Also, both the LED correlated color temperature (CCT) and the distance of the LED temperature on the CCT from the blackbody line (also known as the BBL, blackbody locus or plank locus) are perceived by humans. Can affect. In particular, there is great market demand for LED lighting solutions that can control the color temperature of LEDs, such as in retail and hospitality lighting applications. Specifically, market demand for warmer and dimming for home and office installations is increasing. Simultaneous lighting systems have attempted to satisfy the characteristics of this warm color dimming LED by using two control devices, one for light output (eg, luminous flux) and another for CCT control. However, having two devices is costly to install. Ideally, the LED light would change its color temperature in relation to the amplitude of the input current, using only a single controller.
このセクションに記載された情報は、以下の開示される主題に関する状況を当業者に提供するためのものであり、自認された従来技術とみなされるべきでない。 The information contained in this section is intended to provide one of ordinary skill in the art with respect to the following disclosed subject matter and should not be considered as a self-identified prior art.
次に、添付の図面の様々な図に例示する幾つかの一般的な及び具体的な実施形態を参照して、開示される主題を詳細に説明する。以下の説明においては、開示される主題の完全なる理解を提供するために、数多くの具体的詳細が記載される。しかしながら、当業者に明らかなことには、開示される主題は、それら具体的詳細の一部又は全てを用いずに実施されることができる。また、開示される主題を不明瞭にしないよう、周知のプロセスステップ又は構造は詳細には説明されていない。 The disclosed subject matter will then be described in detail with reference to some general and specific embodiments exemplified in the various figures of the accompanying drawings. In the following description, a number of specific details are provided to provide a complete understanding of the subject matter disclosed. However, it will be apparent to those skilled in the art that the disclosed subject matter can be practiced without some or all of those specific details. Also, well-known process steps or structures are not described in detail so as not to obscure the subject matter to be disclosed.
以下、添付の図面を参照して、複数の異なる光照明システム及び/又は発光ダイオード実装の例がいっそう十分に説明される。これらの例は相互に排他的ではなく、1つの例において見出される特徴が、1つ以上の他の例において見出される特徴と組み合わされて、更なる実装を達成し得る。従って、理解されることには、添付の図面に示される例は、単に例示の目的で提供されており、それらは、本開示をいかようにも限定することを意図していない。全体を通して、概して、同様の要素は似通った参照符号で参照する。 Hereinafter, examples of a plurality of different light lighting systems and / or light emitting diode implementations will be more fully described with reference to the accompanying drawings. These examples are not mutually exclusive and the features found in one example can be combined with the features found in one or more other examples to achieve further implementation. It is therefore understood that the examples shown in the accompanying drawings are provided solely for illustrative purposes and are not intended to limit this disclosure in any way. Throughout, similar elements are generally referenced with similar reference codes.
理解されることには、ここでは第1の、第2の、第3のなどの用語を用いて様々な要素を記述することがあるが、それらの要素はそれらの用語によって限定されるべきでない。それらの用語は、1つの要素を別の要素から区別するために使用され得る。例えば、開示される主題の範囲から逸脱することなく、第1の要素が第2の要素と呼ばれてもよく、また、第2の要素が第1の要素と呼ばれてもよい。ここで使用されるとき、用語“及び/又は”は、関連して列挙されるアイテムのうちの1つ以上の任意の及び全ての組み合わせを含み得る。 It is understood that various elements may be described here using terms such as first, second, third, etc., but those elements should not be limited by those terms. .. These terms can be used to distinguish one element from another. For example, the first element may be referred to as the second element and the second element may be referred to as the first element without departing from the scope of the disclosed subject matter. As used herein, the term "and / or" may include any and all combinations of one or more of the items listed in connection.
これまた理解されることには、ある要素が他の要素に“接続されている”又は“結合されている”として言及されるとき、それは、他の要素に直接接続又は結合され及び/又は1つ以上の介在要素を介して他の要素に接続又は結合され得る。対照的に、ある要素が他の要素に“直接接続されている”又は“直接結合されている”として言及されるとき、その要素と他の要素との間に介在要素は存在しない。理解されることには、これらの用語は、図に示される向きに加えて、異なる向きでのその要素を包含することを意図している。 It is also understood that when one element is referred to as "connected" or "connected" to another element, it is directly connected or connected to another element and / or 1 It can be connected or coupled to other elements via one or more intervening elements. In contrast, when one element is referred to as "directly connected" or "directly connected" to another, there is no intervening element between that element and the other. It is understood that these terms are intended to embrace the element in different orientations in addition to the orientations shown in the figure.
例えば“の下”、“の上”、“上側の”、“下側の”、“水平”、又は“垂直”などの相対的な用語は、ここでは、図に示されるような、1つの要素、区画、又は領域の、他の要素、区画、又は領域に対する関係を記述するために使用され得る。理解されることには、これらの用語は、図に示される向きに加えて、異なる向きでのそのデバイスを包含することを意図している。さらに、LED、LEDアレイ、電気コンポーネント、及び/又は電子コンポーネントが、1つ、2つ、又はそれより多くのエレクトロニクス基板上にあるのかは、設計上の制約及び/又は具体的なの用途にも依存し得る。 Relative terms such as "bottom", "top", "top", "bottom", "horizontal", or "vertical" are here one, as shown in the figure. It can be used to describe the relationship of an element, partition, or area to another element, partition, or area. It is understood that these terms are intended to include the device in different orientations in addition to the orientations shown in the figure. In addition, whether LEDs, LED arrays, electrical components, and / or electronic components are on one, two, or more electronic substrates also depends on design constraints and / or specific applications. Can be.
現在利用可能な最も効率的な光源の中に、例えば紫外(UV)又は赤外(IR)の光出力を発するデバイスなどの、半導体ベースの発光デバイス又は光出力放射デバイスがる。これらのデバイスは、発光ダイオード、共振キャビティ発光ダイオード、垂直キャビティレーザダイオード、エッジ放射レーザ、又はこれらに類するもの(ここでは単純にLEDとして参照する)を含み得る。LEDは、それらの小型なサイズ及び低電力要求のために、数多くの異なる用途にとって魅力的な候補であり得る。例えば、それらは、例えばカメラ及び携帯電話などの手持ち式のバッテリ駆動装置用の光源(例えば、フラッシュライト及びカメラフラッシュ)として使用され得る。LEDはまた、例えば、自動車照明、ヘッドアップディスプレイ(HUD)照明、園芸照明、街路照明、ビデオ用の電灯、一般照明(例えば、家庭、店舗、オフィス及びスタジオ照明、劇場/舞台照明、及び建築照明)、拡張現実(AR)照明、仮想現実(VR)照明、ディスプレイ用のバックライト、及びIR分光法にも使用され得る。単一のLEDでは、白熱光源よりも明るくない光を提供することになり、従って、増強された輝度が望まれる又は必要とされる用途では、マルチジャンクションデバイス又はLEDのアレイ(例えば、モノリシックLEDアレイ、マイクロLEDアレイなど)が使用され得る。 Among the most efficient light sources currently available are semiconductor-based light emitting devices or light output emitting devices, such as devices that emit ultraviolet (UV) or infrared (IR) light output. These devices may include light emitting diodes, resonant cavity light emitting diodes, vertical cavity laser diodes, edge emitting lasers, or the like (simply referred to herein as LEDs). LEDs can be attractive candidates for a number of different applications due to their small size and low power requirements. For example, they can be used, for example, as light sources for handheld battery-powered devices such as cameras and mobile phones (eg, flashlights and camera flashes). LEDs also include, for example, automotive lighting, head-up display (HUD) lighting, gardening lighting, street lighting, video lighting, general lighting (eg, home, store, office and studio lighting, theater / stage lighting, and architectural lighting). ), Augmented reality (AR) illumination, virtual reality (VR) illumination, backlights for displays, and IR spectroscopy. A single LED will provide less bright light than an incandescent light source and therefore, in applications where enhanced brightness is desired or required, a multi-junction device or array of LEDs (eg, a monolithic LED array). , Micro LED array, etc.) can be used.
物体を照らすために及び一般的な照明のためにLEDベースの複数のランプ(又は関係する照明装置)が使用される様々な環境において、LEDベースの複数のランプ(又は単一のランプ)の温度を、該ランプの相対的な輝度(例えば、光束)との関係で制御することが望ましいことがある。例えば、ランプが薄暗くされるにつれてランプの色温度が低下することをエンドユーザが望むことがある。そのような環境は、例えば、小売店舗並びに例えばレストランなどの接客業店舗を含み得る。CCTに加えて、別のランプ測定基準はランプの演色評価数(CRI)である。CRIは、国際照明委員会(CIE)によって規定されており、理想的な光源又は自然光源との比較で任意の光源(LEDを含む)が様々な物体の色を正確に表現する能力の定量的な尺度を提供する。取り得る最高のCRI値は100である。別の定量的なランプ測定基準はDuvである。Duvは、BBLまでのカラーポイントの距離を表現するために、例えばCIE 1960で規定されている測定基準である。それは、カラーポイントがBBLより上にある場合は正の値であり、下にある場合は負の値である。BBLより上のカラーポイントは緑がかって見え、BBLより下のカラーポイントはピンクがかって見える。開示される主題は、ランプの輝度レベルに対して色温度を制御する装置を提供する。ここに記載されるとき、色温度は、色調整用途においてCCT及びDuvの両方に関係する。 The temperature of multiple LED-based lamps (or a single lamp) in various environments where multiple LED-based lamps (or related luminaires) are used to illuminate objects and for general lighting. May be desirable in relation to the relative brightness (eg, luminous flux) of the lamp. For example, an end user may wish that the color temperature of a lamp decreases as it is dim. Such an environment may include, for example, retail stores as well as hospitality stores such as restaurants. In addition to CCT, another lamp metric is the color rendering index (CRI) of the lamp. CRI is defined by the Commission Internationale de l'Eclairage (CIE) and is a quantitative measure of the ability of any light source (including LEDs) to accurately represent the colors of various objects in comparison to ideal or natural light sources. Providing a scale. The highest possible CRI value is 100. Another quantitative ramp metric is Duv . D uv is a metric defined in, for example, CIE 1960 to represent the distance of color points to BBL. It is a positive value if the color point is above the BBL and a negative value if it is below the BBL. Color points above the BBL appear greenish, and color points below the BBL appear pinkish. The disclosed subject matter provides a device for controlling the color temperature with respect to the luminance level of the lamp. As described herein, color temperature relates to both CCT and UV in color conditioning applications.
開示される主題は、高い演色評価数(CRI)及び高い効率で様々な色温度を作り出して、特に蛍光体変換式カラーLEDを用いた色の混合に対処するための、例えば、原色(赤-緑-青、すなわち、RGB)LED、又は非飽和(淡い色合いの)RGBカラーLEDを含む様々な色のLEDを駆動するためのハイブリッド駆動方式に向けられる。 The subjects disclosed are, for example, primary colors (red-) for producing various color temperatures with high color rendering index (CRI) and high efficiency, especially for dealing with color mixing using phosphor convertible color LEDs. It is directed to hybrid drive schemes for driving LEDs of various colors, including green-blue, ie RGB) LEDs, or unsaturated (pale shade) RGB color LEDs.
直接カラーLEDの順電圧は、主波長が大きくなるのに伴って低下する。これらのLEDは、例えばマルチチャネルDC-DCコンバータで駆動されることができる。高い効率及びCRIを狙う先進的な蛍光体変換式カラーLEDが作り出されて、相関色温度(CCT)調整用途の新たな可能性をもたらしている。それら先進的なカラーLEDの一部は、飽和していないカラーポイントを持ち、広いCCT範囲にわたって90+のCRIで白色を達成するように混合されることができる。80+のCRI実装を持つ他のLED、又は70+のCRI実装を持つ他のLEDであっても、開示される主題と共に使用されることができる。これらの可能性は、この潜在力を実現し、増大又は最大化するLED回路を使用する。同時に、ここに記載される制御回路は、市場採用を容易にするために単一チャネルの定電流ドライバと互換性がある。 The forward voltage of the direct color LED decreases as the main wavelength increases. These LEDs can be driven, for example, by a multi-channel DC-DC converter. Advanced phosphor conversion color LEDs aimed at high efficiency and CRI have been created, opening up new possibilities for correlated color temperature (CCT) adjustment applications. Some of these advanced color LEDs have unsaturated color points and can be mixed to achieve white with a 90+ CRI over a wide CCT range. Other LEDs with 80+ CRI implementations, or 70+ CRI implementations, can also be used with the disclosed subject matter. These possibilities use LED circuits that realize, increase or maximize this potential. At the same time, the control circuits described herein are compatible with single channel constant current drivers to facilitate market adoption.
当業者に知られているように、LEDの光出力はLEDを駆動するのに使用される電流の量に比例するので、LEDを薄暗くすることは、例えば、LEDに伝達される順電流を減少させることによって達成されることができる。多数の個々のLEDの各々を駆動するのに使用される電流の量を変化させることに加えて、あるいは代えて、コントローラボックス(図6Aを参照して詳細に後述する)が、LEDのうち選択されたLEDを“オン”状態と“オフ”状態との間で迅速に切り換えて、適切なレベルの調光と、選択されたランプの色温度とを達成し得る。 As is known to those of skill in the art, the light output of an LED is proportional to the amount of current used to drive the LED, so dimming the LED will, for example, reduce the forward current transmitted to the LED. It can be achieved by letting it. In addition to, or in lieu of, varying the amount of current used to drive each of a large number of individual LEDs, a controller box (discussed in detail with reference to FIG. 6A) is the selection of LEDs. The LED can be quickly switched between the "on" and "off" states to achieve the appropriate level of dimming and the color temperature of the selected lamp.
一般に、LED駆動回路は、アナログドライバアプローチ又はパルス幅変調(PWM)ドライバアプローチのいずれかを用いて形成される。アナログドライバでは、全ての色が同時に駆動される。各LEDに異なる電流を提供することによって、各LEDが独立に駆動される。アナログドライバはカラーシフトを生じさせ、現在のところ、三通りに電流をシフトさせる方法はない。アナログ駆動は、しばしば、特定の色のLEDが、低電流モードに駆動され、そして他の時間に非常に高電流のモードに駆動されることをもたらす。このような広いダイナミックレンジは、センシング及び制御ハードウェアに難題を課す。 Generally, LED drive circuits are formed using either an analog driver approach or a pulse width modulation (PWM) driver approach. With an analog driver, all colors are driven at the same time. By providing different currents to each LED, each LED is driven independently. Analog drivers cause color shifts, and there is currently no way to shift the current in three ways. Analog drive often results in LEDs of a particular color being driven into a low current mode and at other times into a very high current mode. Such wide dynamic range poses challenges to sensing and control hardware.
PWMドライバでは、各色が高速に順番にオンに切り換えられる。各色が同じ電流で駆動される。各色のデューティサイクルを変化させることによって、混合した色が制御される。すなわち、1つの色を他の色と同じ長さで2回にわたって駆動して、混合色に加わるようにすることができる。人間の視覚は非常に速く変化する色を知覚することができないので、光は単一の色を持つように見える。 In the PWM driver, each color is switched on in order at high speed. Each color is driven by the same current. By changing the duty cycle of each color, the mixed colors are controlled. That is, one color can be driven twice with the same length as the other color to join the mixed color. Light appears to have a single color because human vision cannot perceive colors that change very quickly.
例えば、第1のLEDが所定量の時間にわたって電流で駆動され、次いで、第2のLEDが所定量の時間にわたって同じ電流で駆動され、次いで、第3のLEDが所定量の時間にわたって電流で駆動される。これら3つの所定量の時間の各々は、同じ量の時間であることもあるし、異なる量の時間であることもある。従って、各色のデューティサイクルを変化させることによって、混合した色が制御される。例えば、あなたがRGB LEDを有していて、ある特定の出力を望む場合、人間の眼の知覚に基づいて、周期のうち一部で赤が駆動され、周期のうち異なる一部で緑が駆動され、そして、周期のうち更なる他の一部で青が駆動され得る。より低い電流で赤色LEDを駆動する代わりに、赤色LEDが、より短い時間だけ、同じ電流で駆動する。この例は、LEDが不十分にしか利用されず、従って、電力の非効率的な使用につながるというPWMの欠点を例証している。 For example, a first LED is driven by a current for a predetermined amount of time, then a second LED is driven by the same current over a predetermined amount of time, and then a third LED is driven by a current over a predetermined amount of time. Will be done. Each of these three predetermined amounts of time may be the same amount of time or different amounts of time. Therefore, the mixed colors are controlled by changing the duty cycle of each color. For example, if you have an RGB LED and want a certain output, based on the perception of the human eye, red is driven in some of the cycles and green is driven in different parts of the cycle. And blue can be driven in further other parts of the cycle. Instead of driving the red LED with a lower current, the red LED drives with the same current for a shorter period of time. This example illustrates the drawback of PWM that LEDs are underutilized and thus lead to inefficient use of power.
従来技術に対する開示される主題の別の利点は、非飽和RGBアプローチが、高いCRIを維持しつつ、BBL上及びBBL外で調整可能(チューナブル)な光を作り出すことができることである。比較して、他の様々な従来技術システムは、調整可能なカラーポイントが二原色のLED(例えば、R-G、R-B、又はG-B)の間の直線上にあるCCTアプローチを利用する。 Another advantage of the disclosed subject matter over prior art is that the unsaturated RGB approach can produce tunable light on and off the BBL while maintaining high CRI. In comparison, various other prior art systems utilize a CCT approach in which the adjustable color points are on a straight line between the two primary color LEDs (eg, RG, RB, or GB). do.
図1は、ここに開示される主題の様々な実施形態を理解するための基礎を形成する、黒体線(BBL)101(プランク軌跡とも呼ばれる)を含む国際照明委員会(CIE)カラーチャート100の一部を示している。BBL101は、様々な温度の黒体放射体の色度座標を示す。一般的に合意されていることには、殆どの照明状況において、光源は、BBL101の上又は近傍にある色度座標を持つべきである。“最も近い”黒体放射体を決定するために、当技術分野にて知られる様々な数学的手順が用いられる。上述のように、この一般的なランプ仕様パラメータは相関色温度(CCT)と呼ばれる。色度を更に記述する有用で補完的な方法がDuv値によって提供され、これは、ランプの色度座標がBBL101より上にある(正のDuv値)又はBBL101より下にある(負のDuv値)程度を指し示すインジケーションである。
FIG. 1 is the International Commission on Illumination (CIE)
カラーチャートのこの部分は、多数の等温線117を含むように示されている。これらの線の各々がBBL101上にないとしても、等温線117上のいずれのカラーポイントも一定のCCTを持つ。例えば、第1の等温線117Aは10,000KのCCTを持ち、第2の等温線117Bは5,000KのCCTを持ち、第3の等温線117Cは3,000KのCCTを持ち、そして、第4の等温線117Dは2,200KのCCTを持つ。
This part of the color chart is shown to contain a large number of
引き続き図1を参照するに、CIEカラーチャート100はまた、マカダム楕円(Macadam Ellipse;MAE)103を表す複数の楕円を示しており、これは、BBL101上に中心があり、BBL101から距離で1ステップ105、3ステップ107、5ステップ109、又は7ステップ111だけ広がっている。MAEは、精神測定学的研究に基づくものであり、典型的な観察者には楕円の中心の色から区別することができない全ての色を含むCIE色度図上の領域を定義する。従って、MAEステップ105から111(1から7ステップ)の各々は、典型的な観察者には、MAE103のうちそれぞれのMAEの中心の色と実質的に同じ色に見える。一連のカーブ115A、115B、115C、及び115Dは、BBL101から実質的に等しい距離を表し、例えば、それぞれ、+0.006、+0.003、0、-0.003、及び-0.006のDuv値に関係している。
Continuing with reference to FIG. 1, the
次に図2Aを参照するとともに、引き続き図1を参照するに、図2Aは、座標205にある赤色(R)LED、座標201にある緑色(G)LED、及び座標203にある青色(B)LEDについて、典型的な座標値(色度図200のx-yスケール上で表される)についての色のおおよその色度座標を有する色度図200を示している。図2Aは、一部の実施形態に従った、可視光源の波長スペクトルを規定するための色度図200の一例を示すものである。図2Aの色度図200は、可視光源の波長スペクトルを規定するための1つの手法に過ぎず、他の好適な規定も、当技術分野で知られており、ここに記載される開示主題の様々な実施形態と共に使用されることができる。 Next, with reference to FIG. 2A and continuing with reference to FIG. 1, FIG. 2A shows a red (R) LED at coordinate 205, a green (G) LED at coordinate 201, and a blue (B) at coordinate 203. For the LED, a chromaticity diagram 200 with approximate chromaticity coordinates of the color for a typical coordinate value (represented on the xy scale of the chromaticity diagram 200) is shown. FIG. 2A shows an example of a chromaticity diagram 200 for defining a wavelength spectrum of a visible light source according to some embodiments. The chromaticity diagram 200 of FIG. 2A is only one method for defining the wavelength spectrum of a visible light source, and other suitable definitions are also known in the art and are the subject of disclosure described herein. It can be used with various embodiments.
色度図200の一部を規定する便利な一手法は、色度図200上にラインを画成する解の軌跡を各方程式が持った、x-y平面内の複数の方程式の集合を介するものである。それらのラインは、図2Bを参照して更に詳細に後述するように、特定の領域を規定するように交わり得る。代わりの規定として、白色光源は、所与の色温度で動作する黒体源からの光に相当する光を放射することができる。 A convenient way to define part of the chromaticity diagram 200 is through a set of multiple equations in the xy plane, where each equation has a locus of solutions that define a line on the chromaticity diagram 200. It is a thing. The lines may intersect to define a particular region, as will be described in more detail with reference to FIG. 2B. As an alternative, the white light source can emit light equivalent to light from a blackbody source operating at a given color temperature.
色度図200はまた、図1を参照して上述したBBL101を示している。3つのLED座標位置201、203、205は各々、緑、青、及び赤というそれぞれの色の“完全飽和”LEDについてのCCT座標である。しかしながら、一定の割合のR、G、及びBのLEDの組み合わせることによって“白色光”が作り出される場合、そのような組み合わせのCRIは極めて低い。典型的に、小売又は接客業の環境などの上述の環境では、約90以上のCRIが望ましい。
The chromaticity diagram 200 also shows the
図2Bは、図2Aの色度図200の改訂版を示している。しかしながら、図2Bの色度図250は、BBL101に近接した非飽和(淡い色合いの)R、G、及びBのLEDについてのおおよその色度座標を示している。座標255にある非飽和赤色(R)LED、座標253にある非飽和緑色(G)LED、及び座標251にある非飽和青色(B)LEDについての座標値(色度図250のx-yスケール上で表される)が示されている。様々な実施形態において、非飽和R、G、及びB LEDの色温度範囲は、約1800Kから約2500Kの範囲内にあり得る。他の実施形態において、非飽和R、G、及びB LEDは、約2700Kから約6500Kの色温度範囲にあってもよい。上述のように、光源の演色評価数(CRI)は、光源の見かけの色を示すものではなく、その情報は、相関色温度(CCT)によって与えられる。従って、CRIは、理想的な光源又は自然光源との比較で光源が様々な物体の色を忠実に見せることができる能力の定量的な尺度である。
FIG. 2B shows a revised version of the chromaticity diagram 200 of FIG. 2A. However, chromaticity FIG. 250 of FIG. 2B shows approximate chromaticity coordinates for the unsaturated (pale shaded) R, G, and B LEDs in close proximity to the
特定の例示的な一実施形態において、非飽和R、G、及びB LEDの座標値の各々の間に形成される三角形257も示されている。非飽和R、G、及びB LEDは、BBL101に近接した座標値を持つように形成される(例えば、当技術分野で知られるように、蛍光体の混合物及び/又は材料の混合物によってLEDを形成する)。その結果、それぞれの非飽和R、G、及びB LEDの座標位置は、三角形257によって輪郭を描かれるように、おおよそ90以上のCRIを持つ。従って、相関色温度(CCT)の選択は、選択されたCCTの全ての組み合わせが90以上のCRIを持つランプをもたらすように、ここに記載される色調整用途において選択され得る。非飽和R、G、及びB LEDの各々は、単一のLEDを有してもよいし、あるいは、LEDのアレイ(又はグループ)を有して、アレイ又はグループ内の各LEDがアレイ又はグループ内の他のLEDと同じ又は同様の非飽和色を持ってもよい。1つ以上の非飽和R、G、及びB LEDの組み合わせがランプをなす。
In one particular exemplary embodiment, a
図3は、別個の光束制御装置301及び別個のCCT制御装置303を必要とする従来技術の色調整装置300を示している。光束制御装置301は、単一チャネルドライバ回路305に結合され、CCT制御装置は、組み合わせのLED駆動回路/LEDアレイ320に結合される。組み合わせのLED駆動回路/LEDアレイ320は、電流ドライバ回路、PWMドライバ回路、又はハイブリッド電流ドライバ/PWMドライバ回路とし得る。光束制御装置301、CCT制御装置303、及び単一チャネルドライバ回路305の各々は、顧客施設310内に置かれ、全ての装置が、高電圧回路を管理する該当する国家及び地方の規則の下で設置されなければならない。組み合わせのLED駆動回路/LEDアレイ320は、一般に、顧客施設310から離して置かれる。その結果、当初の購入価格と設置価格の両方がかなりのものになり得る。
FIG. 3 shows a prior
図4は、開示される主題の様々な実施形態に従った、単一の制御装置401を用いる色調整装置400の例示的な一実施形態を示している。単一の制御装置401は、単一チャネルドライバ回路403に結合され、これらの両方が、顧客設置領域410内にある。単一チャネルドライバ回路403は、組み合わせのハイブリッド駆動回路/非飽和LEDアレイ420に結合される。組み合わせのハイブリッド駆動回路/非飽和LEDアレイ420は、一般に、顧客設置領域410から離して置かれる(しかし、一般に、なおも顧客施設内にある)。組み合わせのハイブリッド駆動回路/非飽和LEDアレイ420の一実施形態については、図6A及び6Bを参照して詳細に後述する。重要なことには、色調整装置400は、図5を参照して更に詳細に後述するように、光束(及び光度)及び色温度の両方を制御するのに単一の装置のみを必要とする。
FIG. 4 shows an exemplary embodiment of a
様々な実施形態において、単一の制御装置401は、例えばスライダ型調光器(直線操作装置)又は回転型調光器などの可変抵抗装置である。様々な実施形態において、単一の制御装置401は分圧器を有する。単一の制御装置401は、連続した可変出力電圧、又は離散的な一組の出力電圧を提供する。実施形態において、単一の制御装置401は、顧客設置領域410内でエンドユーザによって既に使用されているものであってもよい。
In various embodiments, the
図5は、開示される主題の様々な実施形態に従った、光束503の関数として色温度501を示すグラフ500の一例を示している。グラフ500のカーブ505は、光束503が増加するにつれて、結果として生じる色温度501もまた、光束とともに単調増加することを示している。その結果、システム(例えば、図4参照)のエンドユーザがアレイの“明るさ”(光束)を増加させるにつれて、LEDアレイ(図6A参照)の色温度が上昇する。逆に、エンドユーザがLEDアレイを“薄暗くする”につれて、LEDアレイの色温度は低下する。従って、開示される主題の様々な実施形態は、暖色化減光LED回路を記述する。暖色化減光LED回路はまた、標準的な白熱電球の暖色化減光挙動(エンドユーザが白熱電球を薄暗くするにつれて、電球の色温度もそれに応じて低下する)を模倣するように働く。
FIG. 5 shows an example of
図6Aは、RGBチューニングのためのハイブリッド駆動回路600の例示的な一実施形態を示している。ハイブリッド駆動回路600は、電圧レギュレータ603に電気的に結合されたLEDドライバ601を含んでいる。LEDドライバ601と電圧レギュレータ603とが一緒になって、安定化電流I0を生成する。ハイブリッド駆動回路600はまた、アナログ電流分割回路610A、マルチプレクサアレイ620、及びLEDマルチカラーアレイ630を含むように示されている。
FIG. 6A shows an exemplary embodiment of a
LEDマルチカラーアレイ630は、1つ又は任意数の第1の色のLEDアレイ631と、1つ又は任意数の第2の色のLEDアレイ633と、1つ又は任意数の第3の色のLEDアレイ635とを含むことができる。様々な実施形態において、4つ以上の色が使用されてもよい。また、LEDアレイ631、633、635は、各アレイ内に単一のLEDのみを含んでもよい。
The LED
LEDアレイ631、633、635は、ここに詳細に説明されるように、ハイブリッド駆動回路600を用いてチューニングされるように設計されることができる。ハイブリッド駆動回路600の一実施形態において、第1の色のLEDアレイ631は緑色LEDを有し、第2の色のLEDアレイ633は赤色LEDを有し、そして、第3の色のLEDアレイ635は青色LEDを有する。しかしながら、任意の組の色がLEDアレイ631、633、635に対して選択され得る。例えば、LEDアレイ631、633、635の各々は、図2Bを参照して上述したように、それぞれ、非飽和緑色LED、非飽和赤色LED、及び非飽和青色LEDを有してもよい。当業者には認識され得るように、特定のチャネルへの色の割り当ては単に設計選択であり、他の設計も考えられるが、ここでの記述は、単に、ここに記載されるハイブリッド駆動回路600のいっそう十分な理解を提供するために、直前に説明した色の組み合わせを用いている。
The
ハイブリッド駆動回路600は、アナログ電流分割回路610Aを含み、これは、入力電流I0を、それぞれ第1の分岐ライン619L(アナログ電流分割回路610Aの左側の電流分岐616L)及び第2の分岐ライン619R(アナログ電流分割回路610Aの右側の電流分岐616R)上の出力としての2つの電流ILとIRとに分割するように構成される。実施形態において、アナログ電流分割回路610Aは、2つの分岐ライン619L、619Rの各々に等しい電流を提供する駆動回路の形態をとり得る。実施形態において、アナログ電流分割回路610Aは、2つの分岐ライン619L、619Rの各々に等しくない電流を提供する駆動回路の形態をとってもよい。
The
アナログ電流分割回路610Aは更に、各色における駆動電流の精密制御を可能にしながら、異なる色のLED間での順電圧の不整合に対処し得る。あるいは、アナログ電流分割回路610Aは、意図的な不均等な電流分割を可能にすることができ、これは、LEDアレイ631、633、635の様々な組み合わせを単にオンにスイッチングすることによってでは達成されることができないものである(回路のスイッチング部分については、マルチプレクサアレイ620を参照して更に詳細に後述する)。当業者に理解され得るように、開示される主題の範囲から逸脱することなく、他のアナログ電流分割回路を利用することができる。ここに記載されるアナログ電流分割回路610Aは、開示される主題を当業者がいっそう十分に理解するよう、電流分割回路の一例として提供されている。
The analog
加えて、アナログ電流分割回路610Aは、LEDドライバ601及びLEDマルチカラーアレイ630と共に動作するように、例えばプリント回路基板(PCB)上に実装され得る。LEDドライバ601は、例えば、当技術分野で知られている従来からのLEDドライバとし得る。従って、アナログ電流分割回路610Aは、LEDマルチカラーアレイ630のうちの2つ以上の利用する用途にLEDドライバ601を使用することを可能にすることができる。他の実施形態において、アナログ電流分割回路610Aは、例えば、LEDドライバ601及びLEDマルチカラーアレイ630のうちの少なくとも一方とは別個のPCB上に実装される。
In addition, the analog
アナログ電流分割回路610Aの各電流分岐は、センス抵抗(例えば、RS1及びRS2)を含み得る。例えば、図6Aに示すような2つの電流チャネルを有する一実施形態において、アナログ電流分割回路610Aは、左側の電流分岐616Lの第1の電圧VSENSE_R1を検知するための第1のセンス抵抗615L(RS1)と、右側の電流分岐616Rの第2の電圧VSENSE_R2を検知するための第2のセンス抵抗615R(RS2)とを含む。VSENSE_R1の電圧は、第1のセンス抵抗615L(RS1)を流れる電流によって生成され、VSENSE_R2の電圧は、第2のセンス抵抗615R(RS1)を流れる電流によって生成される。
Each current branch of the analog current shunt circuit 610A may include sense resistors (eg, RS1 and RS2 ). For example, in one embodiment having two current channels as shown in FIG. 6A, the analog
図6Aのアナログ電流分割回路610Aもまた、計算デバイス610Bを含むように示されている。しかしながら、一部の実施形態において、計算デバイス610Bは、図6Bを参照して後述するように、マイクロコントローラと共に使用されたり、マイクロコントローラによって置き換えられたりしてもよい。計算デバイス610Bは、第1の検知電圧VSENSE_R1と第2の検知電圧VSENSE_R2とを比較して、設定電圧VSETを決定するように構成される。第1の検知電圧VSENSE_R1が第2の検知電圧VSENSE_R2よりも低い場合、計算デバイス610Bは、設定電圧VSETを高くするように構成される。第1の検知電圧VSENSE_R1が第2の検知電圧VSENSE_R2よりも高い場合、計算デバイス610Bは、設定電圧VSETを低くするように構成される。
The analog
特定の例示的な一実施形態において、計算デバイス610Bは、演算増幅器612と、設定電圧VSETが担持される位置とグランドとの間のキャパシタ614と、キャパシタ614と並列に配置された下側抵抗RLOWER(キャパシタ614のための放電抵抗として機能する)とを含む。さらに、上側抵抗RUPPERが、抵抗RLOWER及びキャパシタ614の両方と直列に配置される。上側抵抗RUPPERの利点については後述する。
In one particular exemplary embodiment, the
第1の検知電圧VSENSE_R1及び第2の検知電圧VSENSE_R2が演算増幅器612に送られる。計算デバイス610Bは、第1の検知電圧VSENSE_R1を第2の検知電圧VSENSE_R2から差し引くことによって、第1の検知電圧VSENSE_R1を第2の検知電圧VSENSE_R2と比較するように構成され得る。演算増幅器612がレギュレーション状態にあるとき、計算デバイス610Bは、第1の検知電圧VSENSE_R1と第2の検知電圧VSENSE_R2との差分を充電電流に変換するように構成され得る。該充電電流がキャパシタ614を充電するために使用され、それにより、第1の検知電圧VSENSE_R1が第2の検知電圧VSENSE_R2よりも低い場合に、設定電圧VSETを上昇させる。計算デバイス610Bは、第1の検知電圧VSENSE_R1と第2の検知電圧VSENSE_R2との差分を放電抵抗RLOWERに変換するように構成され得る。放電抵抗RLOWERは、第1の検知電圧VSENSE_R1が第2の検知電圧VSENSE_R2よりも高いときに設定電圧VSETを低下させる。
The first detection voltage V SENSE_R1 and the second detection voltage V SENSE_R2 are sent to the
従って、第1の検知電圧VSENSE_R1が第2の検知電圧VSENSE_R2よりも高い場合、計算デバイス610Bは設定電圧VSETを低下させることができ、それが代わって、左側の電流分岐616Lに電力を供給する第1のゲート電圧VGATE1を低下させる。その結果、演算増幅器612がレギュレーション状態にあるとき、第1の検知電圧VSENSE_R1は第2の検知電圧VSENSE_R2に略等しい。従って、定常状態の間、右側の電流分岐616Rの電流に対する左側の電流分岐616Lの電流の比は、第1のセンス抵抗615L(RS1)の値に対する第2のセンス抵抗615R(RS2)の値の比に等しい。
Therefore, if the first detection voltage V SENSE_R1 is higher than the second detection voltage V SENSE_R2 , the
従って、第1のセンス抵抗615L(RS1)の値が第2のセンス抵抗615R(RS2)の値に等しい場合、第1のセンス抵抗615L(RS1)を流れる電流は、第2のセンス抵抗615R(RS2)を流れる電流に等しく、ハイブリッド駆動回路600は、電流を二等分に分割する(例えば供給電圧生成などの補助回路によって引き出される電流は無視できると仮定している)。なお、当業者に理解されるように、また、上述のように、図6Aに示す計算デバイス610Bは、数多くの可能な実施形態のうちの単に1つである。
Therefore, when the value of the first sense resistance 615L (RS1) is equal to the value of the second sense resistance 615R (RS2), the current flowing through the first sense resistance 615L (RS1) is the second sense. Equal to the current flowing through the resistor 615R (RS2), the
引き続き図6Aを参照するに、様々な実施形態において、設定電圧VSETは電圧制御式電流源に供給される。電圧制御式電流源は、更なる演算増幅器611を用いて実装され得る。そして、更なる演算増幅器611が第1のゲート電圧VGATE1を提供する。第1のゲート電圧VGATE1は、分岐ライン619L上の駆動電流源ILを提供する第1のトランジスタ613Lへの入力を提供する。第1のトランジスタ613Lは、例えば、従来からの金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)とすることができる。特定の例示的な一実施形態において、第1のトランジスタ613LはnチャネルMOSFETとし得る。当業者に認識され得るように、第1のトランジスタ613Lは、当技術分野で知られる任意のタイプのスイッチングデバイスとし得る。
Continuing with reference to FIG. 6A, in various embodiments, the set voltage VSET is supplied to a voltage controlled current source. The voltage controlled current source may be implemented with an additional
この実施形態に続けるに、第2のトランジスタ613Rが、第2の分岐ライン619R上の駆動電流源IRを提供する。第1のトランジスタ613Lと同様に、第2のトランジスタ613Rも、従来からのMOSFET又は関連するデバイスタイプを有し得る。特定の例示的な一実施形態において、第2のトランジスタ613RはnチャネルMOSFETとし得る。第2のトランジスタ613Rは、左側の電流分岐616Lがレギュレーション状態にあるときにのみオンにスイッチングされ得る。第2のゲート電圧VGATE2が、第2のトランジスタ613Rに電流が流れることを可能にする。
Following this embodiment, the second transistor 613R provides a drive current source IR on the
第2のゲート電圧VGATE2は、シャントレギュレータ617の基準(REF)入力に送られ得る。例えば、例示的な一実施形態において、シャントレギュレータ617は、2.5Vの内部基準電圧を有する。シャントレギュレータ617は、シャントレギュレータ617のREFノードに印加される電圧が2.5Vよりも高いときに、大電流をシンクするように構成される。シャントレギュレータ617のREFノードに印加される電圧が約2.5V以下であるとき、シャントレギュレータ617は小さな静電流をシンクし得る。当業者には知られているように、シャントレギュレータ617はツェナーダイオードを有し得る。
The second gate voltage VGATE2 may be sent to the reference (REF) input of the
大きいシンク電流は、第2のトランジスタ613Rのゲート電圧を、その閾値電圧未満のレベルまで引き下げ、それが、第2のトランジスタ613Rをオフに切り換えることができる。一部のケースにおいて、シャントレギュレータ617は、カソードを、REFノードより低く、ダイオードの順電圧Vfよりも大きく引っ張ることができない。従って、第2のトランジスタ613Rは、2.5Vより高い閾値電圧を有してもよい。あるいは、例えば、1.24Vなどの、より低い内部基準電圧を有するシャントレギュレータを用いてもよい。
The large sink current reduces the gate voltage of the
抵抗RUPPERの利点
上述のように、また、図6Aに示す計算デバイス610Bを引き続き参照するに、上側抵抗RUPPERが、抵抗RLOWER及びキャパシタ614の両方と直列に配置される。一般に、計算デバイス610B(又は図6Bを参照して後述するマイクロコントローラ)は、0Vから10Vのアナログ信号に反応し、アルゴリズムに従ってLEDアレイ631、633、635のR/G/B色の割合を変化させる。入力電流とともに光が色を変えるようにするには、電流を検知する必要があるとともに、信号を0V-10Vの入力に送り直す必要がある。
Advantages of Resistance R UPPER As described above and still with reference to the
従来技術のハイブリッド駆動回路においては、VSENSE_R1信号がマイクロコントローラ又は他のタイプの計算デバイスに送られる。しかしながら、抵抗RUPPERがないと、従来技術の回路では、内部アナログ-デジタル変換器(ADC)の入力ダイナミックレンジと、センス抵抗RS1及びRS2における電力消費との間にトレードオフが存在する。 In a prior art hybrid drive circuit, the VSENSE_R1 signal is sent to a microcontroller or other type of computing device. However, without the resistor R UPPER , there is a trade-off between the input dynamic range of the internal analog-to-digital converter (ADC) and the power consumption of the sense resistors RS1 and RS2 in the prior art circuit.
図6Aのハイブリッド駆動回路600に示すように抵抗RUPPERを含めることは、前述のダイナミックレンジとセンス抵抗の電力消費との間のトレードオフを改善する。抵抗RUPPERは、VSETに結合されるMOSFETのソース端子と、キャパシタ614と並列の抵抗RLOWERと、の間に挿入される。2つの抵抗RUPPER及びRLOWERの組み合わせは抵抗分圧器を形成する。この回路の元々の1つの機能は、量VSETが平衡状態においてVSENSE_R1及びVSENSE_R2に等しいことがなおも満たされることを確かにすることである。しかしながら、抵抗RUPPERを追加することの更なる利点は、この場合にはVSENSE_AMPLIFIEDの電圧がVSETの電圧の増幅バージョンであることである。この増幅は、センス抵抗RS1及びRS2における電力消費を増加させることなく、ADCの入力信号レンジを大幅に改善する。
Including the resistor RUPPER as shown in the
例えば、VSETの増幅は、
VSENSE_AMPLIFIED=(1+RUPPER/RLOWER)・VSET
という形態をとる。従って、増幅率は、
(1+RUPPER/RLOWER)
である。
For example, VSET amplification
V SENSE_AMPLIEED = (1 + R UPPER / R LOWER ) ・ V SET
It takes the form of. Therefore, the amplification factor is
(1 + R UPPER / R LOWER )
Is.
特定の例示的な一実施形態において、ターゲットピーク電流は1アンペア(A)であると仮定する。RS1及びRS2は各々0.47オーム(Ω)であるように選択されることができ、従って、0.47Vのピーク電圧を与える(何故なら、I×R=Vであり、この例では、1A×0.47Ω=0.47Vであるからである)。この電圧を増加させるために、RUPPERの値は、例えば3.3kΩであるように選択されることができ、RLOWERの値は、例えば2.2kΩであるように選択されることができる。従って、増幅率は、(1+3.3kΩ/2.2kΩ)=2.5である。従って、この例では、の値は2.5・(VSET)となる。 In one particular exemplary embodiment, the target peak current is assumed to be 1 amp (A). RS1 and RS2 can each be selected to be 0.47 ohms (Ω), thus giving a peak voltage of 0.47V (because I × R = V, in this example. 1, 1A × 0.47Ω = 0.47V). To increase this voltage, the value of R UPPER can be selected to be, for example, 3.3 kΩ, and the value of R LOWER can be selected to be, for example, 2.2 kΩ. Therefore, the amplification factor is (1 + 3.3 kΩ / 2.2 kΩ) = 2.5. Therefore, in this example, the value of is 2.5 · (V SET ).
これらの値は、当業者が、ここに提供される情報を読んで理解することで、開示される主題をいっそう十分に理解するように、単に例として提供されている。所与の回路に対する具体的なパラメータ及び期待に応じて、多様な他の値が選択され得る。 These values are provided merely as an example so that one of ordinary skill in the art can better understand the subject matter disclosed by reading and understanding the information provided herein. A variety of other values may be selected depending on the specific parameters and expectations for a given circuit.
引き続き図6Aを参照するに、ハイブリッド駆動回路600は、3つのLEDアレイ631、633、635のうちの2つを第1の分岐ライン619L及び第2の分岐ライン619Rに電気的に結合して、アナログ電流分割回路610Aによって作り出される2つの電流源IL、IRを提供するように構成されたマルチプレクサアレイ620を含んでいる。例示的な一実施形態において、マルチプレクサアレイ620は、複数のスイッチングデバイス621、623、625、627を含む。4つのスイッチングデバイスが示されているが、マルチプレクサアレイ620は、より多数又は少数のスイッチを含んでもよい。特定の例示的な一実施形態において、スイッチングデバイス621、623、625、627は、MOSFETトランジスタ又は当技術分野で知られる類似のタイプのスイッチングデバイスを有する。マルチプレクサアレイ620は、電流IL及びIRを、LEDマルチカラーアレイ630の色のうちの2つに実質的に同時に導くように構成される。
Continuing with reference to FIG. 6A, the
動作上、RGBチューニング向けのハイブリッド駆動回路600は、アナログ電流分割回路610Aを使用して、3つのLEDアレイ631、633、635のうちの2つの色を実質的に同時に駆動する。そして、ハイブリッド駆動回路600は、3つのLEDアレイ631、633、635のうちの第3の(残りの)色でPWMタイムスライシングを掛ける。
Operationally, the
2つの色を同時に駆動する際、仮想カラーポイントが作り出される。電流ILとIRとの間の比は、予め決定され得る。例えば、これらの電流間の比は、効率を最大化するために1:1であるか又は僅かに異なるかであるとし得る。しかしながら、任意の比が用いられてもよい。3つの色の3つのLEDアレイ631、633、635を用いると、例えば、ここに記載される非飽和RGB LEDを用いて、3つの仮想カラーポイント(R-G、R-B、G-B)を作り出され得る。3つの仮想カラーポイント(R-G、R-B、G-B)によって形成される三角形が、ここに開示される事項に係るハイブリッド駆動の色域を画成する。様々な例示的な実施形態において、1つ以上の原色R/G/B(4番目以降のカラーポイント)を混合に含めることができる。
When driving two colors at the same time, a virtual color point is created. The ratio between the currents IL and IR can be predetermined. For example, the ratio between these currents may be 1: 1 or slightly different to maximize efficiency. However, any ratio may be used. Using three
次に図6Bを参照するに、計算デバイス610Bと共に又は代わりに使用され得るマイクロコントローラ650が示されている。例えば、マイクロコントローラ650は、上述したアナログ回路よりも可能性として少ないPCBリソースで複雑な信号処理を実行することができる。当業者が認識することには、他のタイプのデバイスがマイクロコントローラ650と同じ又は同様に動作してもよい。2~3のそのようなデバイスについて後述する。
Next, with reference to FIG. 6B, a
この特定の実施形態において、マイクロコントローラ650は、入力信号を受信し、図6Aのスイッチングデバイス621、627(第1及び第4のスイッチ)の動作S1及びS4を実行することができる。実施形態において、マイクロコントローラ650は、検知電圧入力651の電圧VSENSE_R1と、例えばその上にマイクロコントローラ650が位置する基板の温度とを検知することによって、入力電流の絶対値をモニタするように構成される。温度は、例えば、マイクロコントローラ650のNTC入力655に結合された負性温度係数(negative temperature-coefficient;NTC)抵抗(サーミスタ、図示せず)で検知される。検知電圧入力651におけるVSENSE_R1及びNTC入力655であるこれら2つの読み取り値は、駆動電流及び温度に起因して生じ得るLEDアレイ631、633、635のカラーシフトを補償するために用いられることができる。0V-10V入力は、制御入力653として用いられることができる。ここに記載されるように、マイクロコントローラ650は、CCTチューニングカーブにマッピングされることができる。マイクロコントローラ650は、入力命令(例えば、光束の関数としての色温度、図5参照)をマルチプレクサアレイ620の動作に翻訳する。具体的には、マイクロコントローラ650は、スイッチS1を制御するために第1の出力657の第1の出力信号ILを提供するとともに、スイッチS4を制御するために第2の出力659の第2の出力信号IRを提供する。
In this particular embodiment, the
上述のように、入力電流は、センス抵抗RS1を介して検知されて、電圧VSENSE_R1に変換される。この電圧の増幅バージョンVSENSE_AMPLIFIEDが、計算デバイス610B(図6A参照)又はマイクロコントローラ650(図6B参照)に供給される。マイクロコントローラ650は、デジタル化されたCCT対電流カーブを格納している。デジタル化されたCCT対電流カーブは、当業者に知られる多様な手法で構築され、ソフトウェア(例えば、マイクロコントローラ650内)、ファームウェア(例えば、EEPROM)、又はハードウェア(例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA))に格納され得る。そして、命令が、検知された電流レベルに対応するCCTを選択することができる。最も単純な形態では、最大電流が、マイクロコントローラ650にハードコーディングされ、最大色温度(例えば、3500K)と相関付けられる。
As described above, the input current is detected via the sense resistor RS1 and converted to the voltage VSENSE_R1. An amplified version of this voltage, VSENSE_AMPLIFIED, is supplied to the
様々な実施形態において、計算デバイス610B及び/又はマイクロコントローラ650は、例えば、特別な較正モードを有することによって、図5のCCT対電流カーブ500を自動的に調節するように構成されることができる。例えば、マイクロコントローラ650は、特殊なシーケンス(例えば、長いパワーアップ/ダウンサイクルと短いパワーアップ/ダウンサイクルとの組み合わせ)でパワーサイクルされる場合に、較正モードに入ることができる。この較正モードにある間に、ユーザ(例えば、工場の較正技術者又は高度なエンドユーザ)は、ドライバ出力の最小レベルと最大レベルとの間でドライバ出力電流を変更するように求められる。そして、マイクロコントローラ650は、上述のように、これら2つの値を例えば内部メモリに(マイクロコントローラ650に、又はマイクロコントローラ650が置かれた基板に、のいずれか)格納する。内部メモリは、例えば、電気的消去可能プログラム可能読み出し専用メモリ(EEPROM)、相変化メモリ(PCM)、フラッシュメモリ、又は当技術分野で知られる他の様々なタイプの不揮発性メモリデバイスを含め、多数の形態をとることができる。
In various embodiments, the
次に図7を参照するに、開示される主題の様々な例示的な実施形態に従った、LED光源の暖色化減光動作を提供する方法700の一例が示されている。方法700は、例えば、LEDマルチカラーアレイ630の暖色化減光動作のために、図6Aのハイブリッド駆動回路を使用することを記述する。示される例示的な動作は、LEDマルチカラーアレイ630のうちの様々なものを組み合わせて、図4の単一の制御装置から、所与の発光信号レベルに対して所望の色温度を生成することを可能にする。受信された発光信号レベルが、単一チャネルドライバ回路403(例えば、図6AのLEDドライバ601を有し得る)によって読み取られる。次いで、発光信号レベルを用いて、例えば上述の計算デバイス610B及び/又はマイクロコントローラ650を較正し得る。
Next, with reference to FIG. 7, an example of a
引き続き図7を参照するに、動作701にて、方法700は、アナログ電流分割回路を介して、入力電流を第1の電流ILと第2の電流IRとに分割する。動作703にて、マルチプレクサアレイ620を介して、周期の第1部分の間、実質的に同時に、第1の電流がLEDマルチカラーアレイ630の3つの色のうちの第1の色に提供されるとともに、第2の電流がLEDマルチカラーアレイ630の3つの色のうちの第2の色に提供される。動作705にて、マルチプレクサアレイ620を介して、周期の第2部分の間、実質的に同時に、第1の電流がLEDマルチカラーアレイ630の3つの色のうちの第2の色に提供されるとともに、第2の電流がLEDマルチカラーアレイ630の3つの色のうちの第3の色に提供される。動作707にて、マルチプレクサアレイを介して、周期の第3部分の間、実質的に同時に、第1の電流がLEDマルチカラーアレイ630の3つの色のうちの第2の色に提供されるとともに、第2の電流がLEDマルチカラーアレイ630の3つの色のうちの第3の色に提供される。
Continuing with reference to FIG. 7, in
方法700において、LEDマルチカラーアレイ630のうちの異なる2つへの第1の電流及び第2の電流の提供は、LEDマルチカラーアレイ630の3つの色のうちの第3の色に駆動電流を提供するように、パルス幅変調(PWM)タイムスライシングを用いて行われ得る。様々な実施形態において、PWMは、3つの色のLEDのうちの第1のもの、3つの色のLEDのうちの第2のもの、及び3つの色のLEDのうちの第3のものの組み合わせの間で実質的に等しいとし得る。様々な実施形態において、PWMは、LEDの所望の駆動特性に応じて異なってもよい。
In
開示される主題を読んで理解することで当業者が認識することには、当該方法は、伝統的なRGBカラーのLEDに適用されてもよいし、非飽和RGBカラーのLEDに適用されてもよい。これまた当業者が認識することには、追加の色のLED又はもっと少ない数のLEDが用いられてもよい。 One of ordinary skill in the art will recognize by reading and understanding the disclosed subject matter that the method may be applied to traditional RGB color LEDs or to unsaturated RGB color LEDs. good. Also for those skilled in the art to recognize, LEDs of additional color or a smaller number of LEDs may be used.
様々な実施形態において、記載されたコンポーネントの多くは、ここに開示された機能を実装するように構成された1つ以上のモジュールを有してもよい。一部の実施形態において、モジュールは、ソフトウェアモジュール(例えば、機械読み取り可能媒体又は伝送媒体に格納又はその他の方法で具現化されるコード)、ハードウェアモジュール、又はこれらの任意の好適な組み合わせを構成し得る。“ハードウェアモジュール”は、特定の動作を実行すること及び特定の信号を解釈することが可能な有形の(例えば、非一時的な)物理コンポーネント(例えば、一組の1つ以上のマイクロプロセッサ又は他のハードウェアベースのデバイス)である。上記1つ以上のモジュールは、特定の物理的手法で設定又は構成され得る。様々な実施形態において、1つ以上のマイクロプロセッサ又はそれの1つ以上のハードウェアモジュールが、ソフトウェア(例えば、アプリケーション又はその一部)によって、そのモジュールに関してここに記載された動作を実行するように動アするハードウェアモジュールとして構成され得る。 In various embodiments, many of the described components may have one or more modules configured to implement the features disclosed herein. In some embodiments, the module comprises a software module (eg, code stored in or otherwise embodied in a machine readable medium or transmission medium), a hardware module, or any suitable combination thereof. Can be done. A "hardware module" is a tangible (eg, non-temporary) physical component (eg, a set of one or more microprocessors or) capable of performing a particular operation and interpreting a particular signal. Other hardware-based devices). The one or more modules may be configured or configured by a particular physical method. In various embodiments, one or more microprocessors or one or more hardware modules thereof, such that the software (eg, an application or part thereof) performs the operations described herein with respect to that module. It can be configured as a working hardware module.
一部の実施形態例において、ハードウェアモジュールは、例えば、機械的若しくは電子的に、又はこれらの任意の好適な組み合わせによって実装され得る。例えば、ハードウェアモジュールは、特定の動作を実行するように恒久的に構成された専用の回路又はロジックを含み得る。ハードウェアモジュールは、例えばフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)又は特定用途向け集積回路(ASIC)などの特殊目的のプロセッサであってもよいし、それを含んでもよい。ハードウェアモジュールはまた、例えば有限状態マシン内の様々な状態及び遷移の解釈などの特定の動作を実行するようにソフトウェアによって一時的に構成されるプログラマブルなロジック又は回路を含んでもよい。一例として、ハードウェアモジュールは、CPU又は他のプログラマブルプロセッサ内に含まれたソフトウェアを含んでもよい。理解されることには、ハードウェアモジュールを、機械的に実装するか、電気的に実装するか、専用の恒久的に構成された回路にて実装するか、それとも一時的に構成された回路(例えば、ソフトウェアによって構成される)にて実装するかの決定は、コストと時間を考慮して推進され得る。 In some embodiments, the hardware module may be implemented, for example, mechanically or electronically, or by any suitable combination thereof. For example, a hardware module may include a dedicated circuit or logic that is permanently configured to perform a particular operation. The hardware module may or may be a special purpose processor such as, for example, a field programmable gate array (FPGA) or an application specific integrated circuit (ASIC). Hardware modules may also include programmable logic or circuits that are temporarily configured by software to perform specific actions, such as interpreting various states and transitions within a finite state machine. As an example, the hardware module may include software contained within a CPU or other programmable processor. It is understood that the hardware module can be mechanically mounted, electrically mounted, mounted in a dedicated, permanently configured circuit, or temporarily configured (a circuit that is temporarily configured (). The decision to implement in (for example, composed of software) can be facilitated in consideration of cost and time.
上での説明は、開示される主題を具現化する例示的な例、デバイス、システム、及び方法を含んでいる。明細書には、説明の目的で、開示される主題の様々な実施形態の理解を提供するために、数多く具体的詳細が記載されている。しかしながら、当業者に明らかなことには、主題の様々な実施形態はそれらの具体的詳細を用いずに実施されることができる。また、様々な例示の実施形態を不明瞭にしないように、周知の構造、材料、及び技術は詳細に示していない。 The description above includes exemplary examples, devices, systems, and methods that embody the disclosed subject matter. The specification contains a number of specific details to provide an understanding of the various embodiments of the subject matter disclosed for explanatory purposes. However, it will be apparent to those skilled in the art that various embodiments of the subject can be implemented without their specific details. Also, well-known structures, materials, and techniques are not shown in detail so as not to obscure the various exemplary embodiments.
ここで使用されるとき、用語“又は”は、包括的又は排他的な意味で解釈され得る。さらに、提供された開示を読んで理解することで、当業者によって他の実施形態が理解されることになる。さらに、ここに提供された開示を読んで理解することで、当業者が容易に理解することには、ここに提供された技術及び例の様々な組み合わせは全て様々な組み合わせで適用され得る。 As used herein, the term "or" may be interpreted in a comprehensive or exclusive sense. In addition, reading and understanding the disclosures provided will help those skilled in the art understand other embodiments. Moreover, by reading and understanding the disclosures provided herein, one of ordinary skill in the art will readily appreciate that the various combinations of techniques and examples provided herein may all be applied in different combinations.
様々な実施形態が別々に説明されているが、これらの別々の実施形態は、独立した技術又は設計とみなされることを意図していない。上で示したように、様々な部分の各々は、相互に関連していてもよく、各々は、別々に使用されてよいし、例えば調光器及び関連装置などの他のタイプの電気制御装置と組み合わせて使用されてもよい。従って、方法、動作、及びプロセスの様々な実施形態が記載されているが、これらの方法、動作、及びプロセスは、別々に、又は様々な組み合わせで、のいずれで使用されてもよい。 Although the various embodiments are described separately, these separate embodiments are not intended to be considered an independent technique or design. As shown above, each of the various parts may be interrelated, each may be used separately, and other types of electrical control devices such as dimmers and related devices. May be used in combination with. Thus, although various embodiments of methods, actions, and processes are described, these methods, actions, and processes may be used separately or in various combinations.
従って、ここに提供された開示を読んで理解した当業者には明らかなように、数多くの変更及び変形を行うことができる。ここに列挙されたものに加えて、本開示の範囲内の機能的に等価な方法及びデバイスが、以上の説明から当業者に明らかになる。一部の実施形態の部分及び機構が、他の実施形態のものに含められたり置き換えられたりしてもよい。そのような変更及び変形は、添付の請求項の範囲に入ることが意図される。従って、本開示は、添付の請求項の用語によってのみ限定され、請求項が権利付与されるものに均等な全範囲と共にある。これまた理解されるべきことには、ここで使用される用語は、単に特定の実施形態を説明する目的でのものであり、限定することを意図したものではない。 Accordingly, numerous changes and modifications can be made, as will be apparent to those skilled in the art who have read and understood the disclosures provided herein. In addition to those listed herein, functionally equivalent methods and devices within the scope of the present disclosure will be apparent to those of skill in the art from the above description. Parts and mechanisms of some embodiments may be included or replaced with those of other embodiments. Such changes and modifications are intended to fall within the scope of the appended claims. Accordingly, this disclosure is limited only by the terms of the accompanying claims, with the full scope equivalent to what the claims are entitled to. It should also be understood that the terminology used herein is solely for the purpose of describing a particular embodiment and is not intended to be limiting.
本開示の要約は、読者が技術開示の性質をすぐに確認することを可能にするために提供されている。要約は、請求項を解釈したり限定したりすることに使用されることにはならないとの理解の下に提出されている。さらに、以上の詳細な説明では、開示を効率化する目的で、様々な特徴が単一の実施形態にて一緒にグループ化されていることが見られ得る。この開示方法は、請求項を限定するものとして解釈されるべきでない。従って、以下の請求項は、各請求項が別個の実施形態として自立して、ここにて詳細な説明に組み込まれる。
The abstract of this disclosure is provided to allow the reader to immediately identify the nature of the technical disclosure. The abstract is submitted with the understanding that it will not be used to interpret or limit the claims. Further, in the above detailed description, it can be seen that various features are grouped together in a single embodiment for the purpose of streamlining disclosure. This disclosure method should not be construed as limiting the claims. Therefore, the following claims are incorporated herein by reference in detail, with each claim being self-sufficient as a separate embodiment.
Claims (20)
異なる色のLEDアレイを含む発光ダイオード(LED)マルチカラーアレイに結合されるように構成されたハイブリッド駆動回路、
を有し、前記ハイブリッド駆動回路は、発光信号レベルを受信し、受信した前記発光信号レベルに基づいて前記LEDマルチカラーアレイの色温度及び対応する光束を調整するように構成され、前記ハイブリッド駆動回路は、
少なくとも2つのLED電流駆動源に対する電流を生成するように構成された電流分割回路と、
前記電流分割回路と前記LEDマルチカラーアレイとの間に結合されたマルチプレクサアレイであり、周期的に、所定量の時間にわたって、前記少なくとも2つのLED電流駆動源のうちの少なくとも1つからの電流を、前記LEDマルチカラーアレイの少なくとも2つの色の前記LEDアレイに提供するように構成されているマルチプレクサアレイと、
を含む、暖色化減光回路装置。 It is a warm color dimming circuit device,
A hybrid drive circuit configured to be coupled to a light emitting diode (LED) multicolor array containing LED arrays of different colors.
The hybrid drive circuit is configured to receive an emission signal level and adjust the color temperature and corresponding luminous flux of the LED multicolor array based on the received emission signal level. teeth,
A current shunt circuit configured to generate current for at least two LED current drives,
A multiplexer array coupled between the current divider circuit and the LED multicolor array, which periodically draws current from at least one of the at least two LED current drive sources over a predetermined amount of time. , A multiplexer array configured to provide the LED array of at least two colors of the LED multicolor array.
Including warm color dimming circuit equipment.
異なる色のLEDアレイを有する発光ダイオード(LED)マルチカラーアレイと、
前記LEDマルチカラーアレイに結合されたハイブリッド駆動回路であり、当該ハイブリッド駆動回路は、前記LEDマルチカラーアレイから所望される光束のレベルを指し示し、当該ハイブリッド駆動回路は更に、前記LEDマルチカラーアレイの選択されたLEDアレイにパルス幅変調(PWM)タイムスライシング信号を供給するように構成され、当該ハイブリッド駆動回路は、
前記所望される光束のレベルに基づいて、前記LEDマルチカラーアレイに供給すべき電流の量を決定するように構成された計算デバイスであり、当該計算デバイスは更に、前記LEDマルチカラーアレイの色温度を前記所望される光束のレベルと相関させる、計算デバイス、
少なくとも2つのLED電流駆動源に対する電流を生成するように構成された電流分割回路、及び
前記電流分割回路と前記LEDマルチカラーアレイとの間に結合された複数のスイッチングデバイスを有し、周期的に、所定量の時間にわたって、前記少なくとも2つのLED電流駆動源のうちの少なくとも1つからの電流を、前記LEDマルチカラーアレイの少なくとも1つの色の前記LEDアレイに提供するように構成された、マルチプレクサアレイ、
を含む、ハイブリッド駆動回路と、
を有する暖色化減光回路システム。 It is a warm color dimming circuit system.
With light emitting diode (LED) multicolor arrays with different color LED arrays,
A hybrid drive circuit coupled to the LED multicolor array, the hybrid drive circuit pointing to a level of light beam desired from the LED multicolor array, the hybrid drive circuit further selecting the LED multicolor array. The hybrid drive circuit is configured to supply a pulse width modulation (PWM) time slicing signal to the LED array.
A computational device configured to determine the amount of current to be delivered to the LED multicolor array based on the level of the desired luminous flux, which is further the color temperature of the LED multicolor array. A computational device, which correlates with the desired level of luminous flux.
It has a current splitting circuit configured to generate current for at least two LED current drives, and a plurality of switching devices coupled between the current splitting circuit and the LED multicolor array, periodically. A multiplexer configured to provide current from at least one of the at least two LED current drive sources to the LED array of at least one color of the LED multicolor array over a predetermined amount of time. array,
Including hybrid drive circuit and
Warm color dimming circuit system.
少なくとも1つの赤色LED、少なくとも1つの緑色LED、及び少なくとも1つの青色LED、又は
少なくとも1つの非飽和赤色LED、少なくとも1つの非飽和緑色LED、及び少なくとも1つの非飽和青色LED、
のうちの少なくとも一方を有する、請求項13に記載の暖色化減光回路システム。 The LED multi-color array is
At least one red LED, at least one green LED, and at least one blue LED, or at least one unsaturated red LED, at least one unsaturated green LED, and at least one unsaturated blue LED.
The warm color dimming circuit system according to claim 13, which has at least one of them.
前記光束レベルを前記LEDマルチカラーアレイの色温度に相関付け、
入力電流を第1の電流と第2の電流とに分割し、
前記色温度の決定に基づいて、
時間周期の第1部分の間、実質的に同時に、前記第1の電流を前記LEDアレイのうちの第1のものに提供するとともに前記第2の電流を前記LEDアレイのうちの第2のものに提供し、
前記時間周期の第2部分の間、実質的に同時に、前記第1の電流を前記LEDアレイのうちの前記第2のものに提供するとともに前記第2の電流を前記LEDアレイのうちの第3のものに提供し、
前記時間周期の第3部分の間、実質的に同時に、前記第1の電流を前記LEDアレイのうちの前記第1のものに提供するとともに前記第2の電流を前記LEDアレイのうちの前記第3のものに提供する、
ことを有する方法。 Determining the desired luminous flux level for a light emitting diode (LED) multicolor array containing LED arrays of different colors.
Correlating the luminous flux level with the color temperature of the LED multicolor array,
The input current is divided into a first current and a second current,
Based on the color temperature determination,
Substantially simultaneously during the first part of the time cycle, the first current is provided to the first of the LED arrays and the second current is delivered to the second of the LED arrays. Provided to
At substantially the same time during the second part of the time cycle, the first current is provided to the second of the LED arrays and the second current is delivered to the third of the LED arrays. Offer to stuff,
At substantially the same time during the third portion of the time cycle, the first current is provided to the first of the LED arrays and the second current is delivered to the first of the LED arrays. Provide to 3 things,
How to have that.
The PWM is substantially equal among the combinations of the first of the LED arrays, the second of the LED arrays, and the third of the LED arrays. Item 19. The method according to item 19.
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