JP7704367B2 - 発光ダイオード駆動器及び照明装置 - Google Patents

Description

本願は、発光ダイオード駆動器に関し、特に、隠されたシンチレーション成分を有する光線を発するように発光ダイオードを駆動するのに適する発光ダイオード駆動器及び照明装置に関する。

現在、照明は人間の生活と密接に関連している。良い照明は人間の生活の質を高めることができる。例えば、感知可能なシンチレーション光源の環境では、人間の視覚は疲労しやすく、視覚系の圧力を増加させる。ひいては、シンチレーション光線の環境で長時間仕事をしたり、勉強したり、生活したりすると、めまい、眼圧の上昇、及び／又は視力の低下などの影響が出る可能性がある。そのため、どのように上記問題を解決する照明装置を提供するかは、当分野において重要な議題である。

本開示は、周期信号に基づいてキャリア信号を変調して第１変調信号を生成するための変調器と、発光ダイオード負荷及び変調器に電気的に接続され、且つ基準電圧信号、発光ダイオード負荷からの帰還電圧信号及び第１変調信号に基づいて少なくとも１つの制御信号を生成するための電流制御回路と、電流制御回路及び発光ダイオード負荷に電気的に接続され、且つ少なくとも１つの制御信号に基づいて脈動直流電流を生成し且つ発光ダイオード負荷に提供するための直流変換器と、を含む発光ダイオード駆動器を提供する。

いくつかの実施例では、前記脈動直流電流は、パルス持続期間内に基本周波数で発振し、且つ前記脈動直流電流のパルス繰り返し周波数は、前記基本周波数よりも低い。

いくつかの実施例では、前記脈動直流電流の前記基本周波数は、前記キャリア信号のキャリア周波数に対応し、且つ前記脈動直流電流の前記パルス繰り返し周波数は、前記周期信号の周波数に対応する。

いくつかの実施例では、前記パルス繰り返し周波数は、１００ヘルツよりも低い。

いくつかの実施例では、前記パルス繰り返し周波数は、１ヘルツ～１００ヘルツの範囲内の一定値である。

いくつかの実施例では、前記変調器は、前記周期信号に基づいて前記キャリア信号の振幅を変調して前記第１変調信号を生成し、且つ前記周期信号は、方形波信号である。

いくつかの実施例では、前記周期信号は、正弦波信号であり、前記変調器は、前記周期信号及び前記キャリア信号に基づいて正弦波パルス幅変調を行って前記第１変調信号を生成し、且つ前記直流変換器により生成される脈動直流電流の波形は、正弦波パルス幅変調波である。

いくつかの実施例では、前記電流制御回路は、前記変調器及び前記発光ダイオード負荷に電気的に接続され、前記帰還電圧信号と前記第１変調信号を減算して誤差信号を取得するための誤差ユニットと、前記誤差ユニットに電気的に接続され、前記誤差信号及び前記基準電圧信号に基づいて補償電圧信号を生成するための誤差増幅器と、前記誤差増幅器に電気的に接続され、前記補償電圧信号に基づいて第２変調信号を生成するための変調回路と、前記変調回路に電気的に接続され、前記第２変調信号に基づいて前記少なくとも１つの制御信号を生成することで、前記脈動直流電流を生成するように前記直流変換器を制御するためのゲート駆動器と、を含む。

いくつかの実施例における前記電流制御回路は、前記変調器及び基準電圧源に電気的に接続され、前記第１変調信号と前記基準電圧源からの前記基準電圧信号を重畳して所望の信号を生成するための重畳ユニットと、前記重畳ユニットに電気的に接続され、前記所望の信号及び前記帰還電圧信号に基づいて補償電圧信号を生成するための誤差増幅器と、前記誤差増幅器に電気的に接続され、前記補償電圧信号に基づいて第２変調信号を生成するための変調回路と、前記変調回路に電気的に接続され、前記第２変調信号に基づいて前記少なくとも１つの制御信号を生成することで、前記脈動直流電流を生成するように前記直流変換器を制御するためのゲート駆動器と、を含む。

本開示は、複数の発光ダイオードを含むランプ板と、ランプ板に電気的に接続され、脈動直流電流を生成し且つ出力することで前記発光ダイオードを駆動するための発光ダイオード駆動器と、を含み、前記脈動直流電流は、パルス持続期間内に基本周波数で発振し、且つ前記脈動直流電流のパルス繰り返し周波数が前記基本周波数よりも低い照明装置を提供する。

以上のように、本開示の発光ダイオード駆動器は、変調信号に基づいて脈動直流電流の波形を制御し、それによって、発光ダイオードの発光する光線にシンチレーション成分を隠し、さらに前記隠されたシンチレーション刺激により特定の需要（例えば、特定の疾患又は症状を治療、予防又は改善する）を達成するとともに、人間の視覚系のシンチレーションに対する感知を改善する。

本開示の上記及びその他の目的、特徴、利点及び実施例をより明確にわかりやすくするために、添付図面の説明は、以下のとおりである。
本開示の一実施例の照明装置の概略図である。 本開示の一実施例の照明装置の概略図である。 本開示の一実施例の照明装置の機能ブロックの概略図である。 本開示の一実施例の照明装置の回路アーキテクチャの概略図である。 本開示のいくつかの実施例の周期信号、キャリア信号、変調信号、脈動直流電流の波形の概略図である。 本開示のいくつかの実施例の周期信号、キャリア信号、変調信号、脈動直流電流の波形の概略図である。 本開示のいくつかの実施例の周期信号、キャリア信号、変調信号、脈動直流電流の波形の概略図である。 本開示のいくつかの実施例の周期信号、キャリア信号、変調信号、脈動直流電流の波形の概略図である。 本開示のいくつかの実施例の周期信号、キャリア信号、変調信号、脈動直流電流の波形の概略図である。 本開示のいくつかの実施例の周期信号、キャリア信号、変調信号、脈動直流電流の波形の概略図である。 本開示のいくつかの実施例の周期信号、キャリア信号、変調信号、脈動直流電流の波形の概略図である。 本開示のいくつかの実施例の周期信号、キャリア信号、変調信号、脈動直流電流の波形の概略図である。 本開示のいくつかの実施例の周期信号、キャリア信号、変調信号、脈動直流電流の波形の概略図である。 本開示のいくつかの実施例の周期信号、キャリア信号、変調信号、脈動直流電流の波形の概略図である。 本開示の一実施例の照明装置の回路アーキテクチャの概略図である。 本開示のいくつかの実施例の周期信号及び脈動直流電流の波形の概略図である。 本開示のいくつかの実施例の周期信号及び脈動直流電流の波形の概略図である。 本開示のいくつかの実施例の周期信号及び脈動直流電流の波形の概略図である。 本開示のいくつかの実施例の照明装置のスケジュール制御の概略図である。 本開示のいくつかの実施例の照明装置のスケジュール制御の概略図である。 本開示の一実施例の照明装置の概略図である。

以下に実施例を挙げて添付の図面に合わせて詳細に説明するが、提供される実施例は本開示に含まれる範囲を制限するためのものではなく、構造動作の説明はその実行順序を制限するためのものではなく、要素が再組み合わせられるいかなる構造、生成された、均等な効果を有するいかなる装置は、すべて本開示に含まれる範囲である。なお、図示は説明のみを目的としており、原寸法に従って図面を作成するわけではない。理解を容易にするために、以下の説明における同一の素子又は類似の素子は、同一の符号を付して説明する。明細書全体と特許出願の範囲で使用されている用語（ｔｅｒｍｓ）は、特に明記されない限り、通常、各用語がこの分野で使用される一般的な意味、ここで開示された内容と特殊な内容における一般的な意味を持っている。また、本明細書で使用される用語は、「備える」、「含む」、「有する」、「含有する」など、すべて開放的な用語であり、すなわち、「含むがこれに限定されない」を意味する。また、本明細書で使用される「及び／又は」は、関連して列挙される項目のうちの１つ又は複数の項目のいずれかと、それらのすべての組合せとを含む。

図１を参照されたい。図１は、本開示の一実施例の照明装置１００の概略図である。図１に示すように、照明装置１００は、発光ダイオード駆動器１１０とランプ板１２０とを含む。いくつかの実施例では、ランプ板１２０は、回路基板１２２と１つ又は複数の発光ダイオードＬＥＤとを含む。いくつかの実施例では、ランプ板１２０は、ランプ器具（例えば、バブルランプ、卓上ランプ、スタンドランプ、嵌入式ランプ、フラットランプ又は他のランプ器具）のランプ体として使用されてもよい。いくつかの実施例では、発光ダイオードＬＥＤが回路基板１２２に装着され、且つ発光ダイオード駆動器１１０が回路基板１２２に電気的に接続され、回路基板１２２を介して発光ダイオードＬＥＤに給電する。いくつかの実施例では、発光ダイオード駆動器１１０は、隠されたシンチレーション成分を有する光線を発するように発光ダイオードＬＥＤを駆動するために用いられる。いくつかの実施例では、発光ダイオードＬＥＤの放射出力は、一定の輝度で周期的に変化し、前記放射出力の周波数は、特定の需要に応じて設定され、照明装置１００が特定の症状を改善する（例えば、特定の周波数の光刺激により、特定の疾患又は症状を治療、予防又は改善する）のに適した環境照明又はタスク照明として使用できるようにする。

図２を参照されたい。図２は、本開示の一実施例の照明装置１００の概略図である。図２に示すように、照明装置１００は、発光ダイオード駆動器１１０と発光ダイオード負荷１３０とを含む。いくつかの実施例では、図２における発光ダイオード負荷１３０は、図１の１つ又は複数の発光ダイオードＬＥＤに対応する。いくつかの実施例では、発光ダイオード駆動器１１０は、発光ダイオード正出力端子と発光ダイオード負出力端子とを有し、且つ上記複数の発光ダイオードＬＥＤは、発光ダイオード駆動器１１０の発光ダイオード正出力端子及び発光ダイオード負出力端子の間に直列接続及び／又は並列接続される。いくつかの実施例では、発光ダイオード駆動器１１０は、交流電源ＡＣの交流電気を受けて且つ変換して脈動直流電流Ｉ_ＯＵＴを生成し且つ発光ダイオード負荷１３０に提供するために用いられる。

図３を参照されたい。図３は、本開示の一実施例の照明装置１００の機能ブロックの概略図である。図３に示すように、発光ダイオード駆動器１１０は、交流対直流変換器１１１と、直流変換器１１２と、変調器１１３と、電流制御回路１１４と、帰還回路１１５と、周期信号生成回路１１６と、キャリア信号生成回路１１７とを含む。

いくつかの実施例では、交流対直流変換器１１１は、交流電源ＡＣから交流電気を受けて且つ交流電気を直流電気に変換するために用いられる。いくつかの実施例では、直流変換器１１２の入力側が交流対直流変換器１１１の出力側に電気的に接続され、それによって、交流対直流変換器１１１により出力される直流電気を受けて且つ脈動直流電流Ｉ_ＯＵＴに変換し、さらに発光ダイオード負荷１３０を駆動する。

いくつかの実施例では、帰還回路１１５は、電流感知抵抗、電流変換器又はその他の類似回路／等価な回路である。いくつかの実施例では、発光ダイオード負荷１３０を流れる脈動直流電流Ｉ_ＯＵＴを検出し且つ脈動直流電流Ｉ_ＯＵＴを帰還電圧信号Ｖ_ＦＢに変換するために、帰還回路１１５が発光ダイオード負荷１３０に電気的に接続される。

いくつかの実施例では、周期信号生成回路１１６は、周期信号Ｓ_ｐｅｒを生成するために用いられる。いくつかの実施例では、周期信号Ｓ_ｐｅｒの周波数は、特定の光シンチレーション刺激の需要に応じて設定される。いくつかの実施例では、周期信号Ｓ_ｐｅｒの周波数は、人間の脳波（例えば、α波（例えば、８ヘルツ～１４ヘルツ）、β波（例えば、１２．５ヘルツ～２８ヘルツ）、γ波（例えば、２５ヘルツ～１００ヘルツ）など）に応じて１００ヘルツよりも低い数値に設定されてもよく、それによって、光シンチレーション刺激を人間の脳細胞の活動リズムと同期させ、さらに人間の集中力を高め、情緒を安定させ、ストレスを軽減し、意識を高める。

いくつかの実施例では、キャリア信号生成回路１１７は、キャリア信号Ｓ_ｃａｉｒを生成するために用いられる。いくつかの実施例では、キャリア信号Ｓ_ｃａｉｒの波形は、方形波、三角波、正弦波であってもよいが、本願はこれに限定されない。いくつかの実施例では、キャリア信号Ｓ_ｃａｉｒのキャリア周波数は、周期信号Ｓ_ｐｅｒの周波数よりも高い。

いくつかの実施例では、変調器１１３は、周期信号生成回路１１６及びキャリア信号生成回路１１７に電気的に接続され、周期信号Ｓ_ｐｅｒに基づいてキャリア信号Ｓ_ｃａｉｒを変調し、変調信号Ｓ_ｍｏｄを生成する。一部の実施例では、変調器１１３は、パルス振幅変調器であり、周期信号Ｓ_ｐｅｒに基づいてキャリア信号Ｓ_ｃａｉｒに対してパルス振幅変調を行う。一部の実施例では、変調器１１３は、パルス幅変調器であり、周期信号Ｓ_ｐｅｒに基づいてキャリア信号Ｓ_ｃａｉｒに対してパルス幅変調を行う。一部の実施例では、変調器１１３は、正弦波パルス幅変調器であり、周期信号Ｓ_ｐｅｒに基づいてキャリア信号Ｓ_ｃａｉｒに対して正弦波パルス幅変調を行う。

いくつかの実施例では、電流制御回路１１４は、変調器１１３に電気的に接続され、変調信号Ｓ_ｍｏｄに基づいて、直流変換器１１２により出力される脈動直流電流Ｉ_ＯＵＴの波形を制御する。いくつかの実施例では、変調信号Ｓ_ｍｏｄは、脈動直流電流Ｉ_ＯＵＴのターゲット波形である。いくつかの実施例では、電流制御回路１１４は、変調信号Ｓ_ｍｏｄ、基準電圧信号Ｖ_ｒｅｆ及び帰還電圧信号Ｖ_ＦＢに基づいて、直流変換器１１２に含まれる又は複数のスイッチを制御するための制御信号ＣＳを生成して、脈動直流電流Ｉ_ＯＵＴを生成するように直流変換器１１２を制御し、さらに発光ダイオード負荷１３０を駆動するために用いられる。いくつかの実施例では、制御信号ＣＳの数は、直流変換器１１２に含まれるスイッチの数に依存し、本願はこれに限定されない。

図４を参照されたい。図４は、本開示の一実施例の照明装置１００の回路アーキテクチャの概略図である。図４に示すように、電流制御回路１１４は、誤差ユニットＥＵと、誤差増幅器ＥＡと、変調回路ＭＤＣと、ゲート駆動器ＧＤとを含む。

一部の実施例では、誤差ユニットＥＵは、帰還回路１１５及び変調器１１３に電気的に接続される。いくつかの実施例では、誤差ユニットＥＵは、帰還電圧信号Ｖ_ＦＢと変調信号Ｓ_ｍｏｄを減算して誤差信号Ｓ_ｅｒｒを生成する。

いくつかの実施例では、誤差増幅器ＥＡの第１入力端子は、基準電圧信号Ｖｒｅｆを受信するために用いられ、且つ誤差増幅器ＥＡの第２入力端子は、誤差ユニットＥＵに電気的に接続される。いくつかの実施例では、誤差増幅器ＥＡは、基準電圧信号Ｖｒｅｆ及び誤差ユニットＥＵに基づいて補償電圧信号Ｖ_ｃｏｍｐを生成する。

いくつかの実施例では、変調回路ＭＤＣは、パルス幅変調回路である。いくつかの実施例では、変調回路ＭＤＣは、誤差増幅器ＥＡに電気的に接続され、補償電圧信号Ｖ_ｃｏｍｐに基づいて変調信号ＭＳを生成する。一部の実施例では、変調回路ＭＤＣは、パルス幅変調回路であり、且つ変調信号ＭＳは、パルス幅変調信号である。一部の実施例では、変調回路ＭＤＣは、パルス周波数変調回路であり、且つ変調信号ＭＳは、パルス周波数変調信号である。そのため、本願はこれに限定されない。

いくつかの実施例では、ゲート駆動器ＧＤは、変調回路ＭＤＣに電気的に接続され、変調信号ＭＳに基づいて、直流変換器１１２の開閉を制御するための制御信号ＣＳを生成する。一部の実施例では、制御信号ＣＳは、パルス幅変調信号である。一部の実施例では、制御信号ＣＳは、パルス周波数変調信号である。そのため、本願はこれに限定されない。

図４の実施例では、帰還回路１１５は、電流感知抵抗Ｒｓｅｎを例とするが、本願はこれに限定されない。

電流制御回路１１４がどのように変調信号Ｓ_ｍｏｄに基づいて脈動直流電流Ｉ_ＯＵＴを生成するかをよりよく理解するために、図４、図５Ａ～図５Ｂ、図６Ａ～図６Ｂ及び図７Ａ～図７Ｂを参照されたい。図５Ａ～図５Ｂ、図６Ａ～図６Ｂ及び図７Ａ～図７Ｂは、本開示のいくつかの実施例の周期信号Ｓ_ｐｅｒ、キャリア信号Ｓ_{ｃａｉｒ１}～Ｓ_{ｃａｉｒ３}、変調信号Ｓ_ｍｏｄ１～Ｓ_ｍｏｄ３、脈動直流電流Ｉ_ｏｕｔ１～Ｉ_ｏｕｔ３の波形の概略図である。いくつかの実施例では、キャリア信号Ｓ_{ｃａｉｒ１}～Ｓ_{ｃａｉｒ３}、変調信号Ｓ_ｍｏｄ１～Ｓ_ｍｏｄ３及び脈動直流電流Ｉ_ｏｕｔ１～Ｉ_ｏｕｔ３は、それぞれ図４におけるキャリア信号Ｓ_ｃａｉｒ、変調信号Ｓ_ｍｏｄ及び脈動直流電流Ｉ_ｏｕｔに対応する。

図５Ａ及び図５Ｂに示すように、キャリア信号Ｓ_{ｃａｉｒ１}は、方形波信号であり、且つそのキャリア周波数ｆ_ｃが周期信号Ｓ_ｐｅｒの周波数ｆ_ｍよりも高い。いくつかの実施例では、キャリア周波数ｆ_ｃは、２０ｋ～８０ｋＨｚの範囲内の数値である。いくつかの実施例では、周期信号Ｓ_ｐｅｒの周波数ｆ_ｍは、１００ヘルツよりも低い数値である。いくつかの実施例では、周期信号Ｓ_ｐｅｒの周波数ｆ_ｍは、１ヘルツ～１００ヘルツの範囲内の数値である。いくつかの実施例では、周期信号Ｓ_ｐｅｒの周波数ｆ_ｍは、人間の脳波（例えば、α波（例えば、８ヘルツ～１４ヘルツ）、β波（例えば、１２．５ヘルツ～２８ヘルツ）、γ波（例えば、２５ヘルツ～１００ヘルツ）など）に応じて１００ヘルツよりも低い数値（又は、１ヘルツ～１００ヘルツの範囲内の数値）に設定されてもよく、それによって、光シンチレーション刺激を人間の脳細胞の活動リズムと同期させ、さらに、人間の集中力を高め、情緒を安定させ、ストレスを軽減し、及び／又は意識を高める。いくつかの実施例では、人間の集中力を高めるために、周期信号Ｓ_ｐｅｒの周波数ｆ_ｍは、γ波に基づいて２５ヘルツ～１００ヘルツの範囲に設定されてもよい。いくつかの実施例では、周期信号Ｓ_ｐｅｒの周波数ｆ_ｍは、特定の疾患用の刺激周波数に基づいて設定されてもよく、例えば、４０ヘルツであり、それによって、脳神経退化性疾患（例えば、アズハイマー病）を改善する。

いくつかの実施例では、変調器１１３は、周期信号Ｓ_ｐｅｒに基づいてキャリア信号Ｓ_{ｃａｉｒ１}に対して幅値変調を行うことで、変調信号Ｓ_ｍｏｄ１を生成する。いくつかの実施例では、電流制御回路１１４は、変調信号Ｓ_ｍｏｄ１に基づいて制御信号ＣＳを生成することで、パルス直流電流Ｉ_ｏｕｔ１を生成するように直流変換器１１２を制御する。いくつかの実施例では、パルス直流電流Ｉ_ｏｕｔ１は、周期的な繰り返しパルスを含み、且つ各パルス繰り返し期間ＰＲＰは、パルス持続期間ＰＤＰとパルス一時停止期間ＰＡＰとを含む。いくつかの実施例では、脈動直流電流Ｉ_ｏｕｔ１は、パルス持続期間ＰＤＰ内に基本周波数ｆ_ｆで発振し、且つ脈動直流電流Ｉ_ｏｕｔ１のパルス繰り返し周波数ＰＲＦは、基本周波数ｆ_ｆよりも低い。いくつかの実施例では、パルス直流電流Ｉ_ｏｕｔ１は、パルス持続期間ＰＤＰ内に基本周波数ｆ_ｆで発振する脈動波形（例えば、方形波形）であり、且つパルス直流電流Ｉ_ｏｕｔ１は、パルス一時停止期間ＰＡＰ内に純直流電流であり、前記純直流電流は、パルス直流電流Ｉ_ｏｕｔ１のパルス持続期間ＰＤＰでの脈動波形の変化振幅に対するものである。いくつかの実施例では、パルス直流電流Ｉ_ｏｕｔ１の基本周波数ｆ_ｆは、キャリア周波数ｆ_ｃに対応し、且つパルス直流電流Ｉ_ｏｕｔ１のパルス繰り返し周波数ＰＲＦは、周期信号Ｓ_ｐｅｒの周波数ｆ_ｍに対応する。いくつかの実施例では、パルス直流電流Ｉ_ｏｕｔ１の平均値は、０よりも大きく、且つパルス直流電流Ｉ_ｏｕｔ１の最小値は、０以上である。いくつかの実施例では、パルス直流電流Ｉ_ｏｕｔ１の平均値及び最小値は、０よりも大きい。いくつかの実施例では、パルス直流電流Ｉ_ｏｕｔ１のパルス持続期間ＰＤＰでの発振振幅は、０．１倍のパルス直流電流Ｉ_ｏｕｔ１の平均値よりも小さい。このように、発光ダイオード駆動器１１０により駆動される発光ダイオードＬＥＤの出力周波数は、特定の需要の刺激周波数を満たすことができ、且つ一定の輝度で周期的に変化するように発光ダイオードＬＥＤの放射出力を制御し、それによって、特定の周波数を有するシンチレーション刺激を発光ダイオードＬＥＤの放射出力に隠す。これによって、ランプ板１２０の放射出力は、一定の輝度を有し、汎用照明として使用でき、且つその放射出力における特定の周波数で隠されたシンチレーション成分は、人間の集中力を高め、情緒を安定させ、ストレスを軽減し、及び／又は意識を高め、ひいては特定の関連疾患を改善／予防することができる。

図６Ａ及び図６Ｂに示すように、キャリア信号Ｓ_{ｃａｉｒ２}は、三角波信号であり、且つそのキャリア周波数ｆ_ｃが周期信号Ｓ_ｐｅｒの周波数ｆ_ｍよりも高い。いくつかの実施例では、変調器１１３は、周期信号Ｓ_ｐｅｒに基づいてキャリア信号Ｓ_{ｃａｉｒ２}に対して幅値変調を行うことで、変調信号Ｓ_ｍｏｄ２を生成する。いくつかの実施例では、電流制御回路１１４は、変調信号Ｓ_ｍｏｄ２に基づいて制御信号ＣＳを生成することで、パルス直流電流Ｉ_ｏｕｔ２を生成するように直流変換器１１２を制御する。いくつかの実施例では、パルス直流電流Ｉ_ｏｕｔ２は、パルス持続期間ＰＤＰ内に基本周波数ｆ_ｆで発振する脈動波形（例えば、三角波形）であり、且つパルス直流電流Ｉ_ｏｕｔ２は、パルス一時停止期間ＰＡＰ内に純直流電流であり、前記純直流電流は、パルス直流電流Ｉ_ｏｕｔ２のパルス持続期間ＰＤＰでの脈動波形の変化振幅に対するものである。

図７Ａ及び図７Ｂに示すように、キャリア信号Ｓ_{ｃａｉｒ３}は、正弦波信号であり、且つそのキャリア周波数ｆ_ｃが周期信号Ｓ_ｐｅｒの周波数ｆ_ｍよりも高い。いくつかの実施例では、変調器１１３は、周期信号Ｓ_ｐｅｒに基づいてキャリア信号Ｓ_{ｃａｉｒ３}に対して幅値変調を行うことで、変調信号Ｓ_ｍｏｄ３を生成する。いくつかの実施例では、電流制御回路１１４は、変調信号Ｓ_ｍｏｄ３に基づいて制御信号ＣＳを生成することで、パルス直流電流Ｉ_ｏｕｔ３を生成するように直流変換器１１２を制御する。いくつかの実施例では、パルス直流電流Ｉ_ｏｕｔ３は、パルス持続期間ＰＤＰ内に基本周波数ｆ_ｆで発振する脈動波形（例えば、正弦波波形）であり、且つパルス直流電流Ｉ_ｏｕｔ３は、パルス一時停止期間ＰＡＰ内に純直流電流であり、前記純直流電流は、パルス直流電流Ｉ_ｏｕｔ３のパルス持続期間ＰＤＰでの脈動波形の変化振幅に対するものである。

いくつかの実施例では、パルス直流電流Ｉ_ｏｕｔ２とＩ_ｏｕｔ３のパルス繰り返し周波数ＰＲＦ及び基本周波数ｆ_ｆとキャリア周波数ｆ_ｃ及び周期信号Ｓ_ｐｅｒの周波数ｆ_ｍとの対応関係並びに周波数設定は、パルス直流電流Ｉ_ｏｕｔ１のパルス繰り返し周波数ＰＲＦ及び基本周波数ｆ_ｆとキャリア周波数ｆ_ｃ及び周期信号Ｓ_ｐｅｒの周波数ｆ_ｍとの対応関係並びに周波数設定と同様であり、ここではこれ以上説明しない。いくつかの実施例では、パルス直流電流Ｉ_ｏｕｔ２とＩ_ｏｕｔ３の平均値、最大値及び最小値の設定は、パルス直流電流Ｉ_ｏｕｔ１の平均値、最大値及び最小値の設定と同様であり、ここではこれ以上説明しない。

図４、図８Ａ～図８Ｂ及び図９Ａ～図９Ｂを参照されたい。図８Ａ～図８Ｂ及び図９Ａ～図９Ｂは、本開示のいくつかの実施例の周期信号Ｓ_ｐｅｒ'、キャリア信号Ｓ_{ｃａｉｒ４}、変調信号Ｓ_ｍｏｄ４、脈動直流電流Ｉ_ｏｕｔ４の波形の概略図である。いくつかの実施例では、周期信号Ｓ_ｐｅｒ'、キャリア信号Ｓ_{ｃａｉｒ４}～Ｓ_{ｃａｉｒ５}、変調信号Ｓ_ｍｏｄ４～Ｓ_ｍｏｄ５及び脈動直流電流Ｉ_ｏｕｔ４～Ｉ_ｏｕｔ５は、それぞれ図４における周期信号Ｓ_ｐｅｒ、キャリア信号Ｓ_ｃａｉｒ、変調信号Ｓ_ｍｏｄ及び脈動直流電流Ｉ_ｏｕｔに対応する。

図８Ａ及び図８Ｂに示すように、キャリア信号Ｓ_{ｃａｉｒ４}は、三角波信号であり、周期信号Ｓ_ｐｅｒ'は、正弦波信号であり、且つそのキャリア周波数ｆ_ｃが周期信号Ｓ_ｐｅｒ'の周波数ｆ_ｍよりも高い。いくつかの実施例では、キャリア信号Ｓ_{ｃａｉｒ４}は、前半周期と後半周期の振幅変化範囲が同じである。いくつかの実施例では、変調器１１３は、周期信号Ｓ_ｐｅｒ'に基づいてキャリア信号Ｓ_{ｃａｉｒ４}に対してパルス幅変調を行うことで、変調信号Ｓ_ｍｏｄ４を生成する。即ち、変調信号Ｓ_ｍｏｄ４は、正弦波パルス幅変調信号である。いくつかの実施例では、電流制御回路１１４は、変調信号Ｓ_ｍｏｄ４に基づいて制御信号ＣＳを生成することで、パルス直流電流Ｉ_ｏｕｔ４を生成するように直流変換器１１２を制御する。いくつかの実施例では、パルス直流電流Ｉ_ｏｕｔ４の波形は、正弦波パルス幅変調波であり、且つその出力周波数ｆ_ｏは、周期信号Ｓ_ｐｅｒ'の周波数ｆ_ｍに対応する。いくつかの実施例では、周期信号Ｓ_ｐｅｒ'の周波数ｆ_ｍは上記の実施形態で説明されており、ここではこれ以上説明しない。

図９Ａ及び図９Ｂに示すように、キャリア信号Ｓ_{ｃａｉｒ５}は、三角波信号であり、周期信号Ｓ_ｐｅｒ'は、正弦波信号であり、且つそのキャリア周波数ｆ_ｃが周期信号Ｓ_ｐｅｒ'の周波数ｆ_ｍよりも高い。いくつかの実施例では、キャリア信号Ｓ_{ｃａｉｒ５}は、前半周期と後半周期の振幅変化範囲が異なる。いくつかの実施例では、変調器１１３は、周期信号Ｓ_ｐｅｒ'に基づいてキャリア信号Ｓ_{ｃａｉｒ５}に対してパルス幅変調を行うことで、変調信号Ｓ_ｍｏｄ５を生成する。即ち、変調信号Ｓ_ｍｏｄ５は、正弦波パルス幅変調信号である。いくつかの実施例では、電流制御回路１１４は、変調信号Ｓ_ｍｏｄ４に基づいて制御信号ＣＳを生成することで、パルス直流電流Ｉ_ｏｕｔ５を生成するように直流変換器１１２を制御する。いくつかの実施例では、パルス直流電流Ｉ_ｏｕｔ５の波形は、正弦波パルス幅変調波であり、且つその出力周波数ｆ_ｏは、周期信号Ｓ_ｐｅｒの周波数ｆ_ｍに対応する。いくつかの実施例では、周期信号Ｓ_ｐｅｒの周波数ｆ_ｍは上記の実施形態で説明されており、ここではこれ以上説明しない。

いくつかの実施例では、パルス直流電流Ｉ_ｏｕｔ４とＩ_ｏｕｔ５のパルス繰り返し周波数ＰＲＦ及び基本周波数ｆ_ｆとキャリア周波数ｆ_ｃ及び周期信号Ｓ_ｐｅｒの周波数ｆ_ｍとの対応関係並びに周波数設定は、パルス直流電流Ｉ_ｏｕｔ１のパルス繰り返し周波数ＰＲＦ及び基本周波数ｆ_ｆとキャリア周波数ｆ_ｃ及び周期信号Ｓ_ｐｅｒの周波数ｆ_ｍとの対応関係並びに周波数設定と同様であり、ここではこれ以上説明しない。いくつかの実施例では、パルス直流電流Ｉ_ｏｕｔ４とＩ_ｏｕｔ５の平均値、最大値及び最小値の設定は、パルス直流電流Ｉ_ｏｕｔ１の平均値、最大値及び最小値の設定と同様であり、ここではこれ以上説明しない。

図１０を参照されたい。図１０は、本開示の一実施例の照明装置２００の回路アーキテクチャの概略図である。図１０に示すように、照明装置２００は、交流対直流変換器１１１と、直流変換器１１２と、変調器１１３と、電流制御回路１１４と、帰還回路１１５と、周期信号生成回路１１６と、キャリア信号生成回路１１７とを含む。いくつかの実施例では、電流制御回路１１４は、重畳ユニットＳＵと、誤差増幅器ＥＡと、変調回路ＭＤＣと、ゲート駆動器ＧＤとを含む。図１０の照明装置２００は、図３の実施例と比べて、周期信号Ｓ_ｐｅｒを基準電圧信号Ｖ_ｒｅｆに重畳する点で相違する。いくつかの実施例では、重畳ユニットＳＵは、変調器１１３及び基準電圧源に電気的に接続される。いくつかの実施例では、重畳ユニットＳＵは、変調信号Ｓ_ｍｏｄを基準電圧信号Ｖ_ｒｅｆに重畳することで、所望の信号Ｓ_ｅｘｐを生成するために用いられる。いくつかの実施例では、誤差増幅器ＥＡの第１入力端子が重畳ユニットＳＵに電気的に接続され、且つ誤差増幅器ＥＡの第２入力端子が帰還回路１１５に電気的に接続される。いくつかの実施例では、誤差増幅器ＥＡは、所望の信号Ｓ_ｅｘｐ及び帰還電圧信号Ｖ_ＦＢに基づいて補償電圧信号Ｖ_ｃｏｍｐを生成するために用いられる。いくつかの実施例では、変調回路ＭＤＣは、補償電圧信号Ｖ_ｃｏｍｐに基づいて変調信号ＭＳをゲート駆動器ＧＤに提供することで、脈動直流電流Ｉ_ｏｕｔを生成するように直流変換器１１２を制御する。いくつかの実施例では、図１０の直流変換器１１２により出力される脈動直流電流Ｉ_ｏｕｔは、図５Ｂ～図９Ｂにおける脈動直流電流Ｉ_ｏｕｔ１～Ｉ_ｏｕｔ５のうちの１つに対応する。

図１１～図１３を参照されたい。図１１～図１３は、本開示のいくつかの実施例の周期信号Ｓ_ｐｅｒａ～Ｓ_ｐｅｒｃ及び脈動直流電流Ｉ_ｏｕｔａ～Ｉ_ｏｕｔｃの波形の概略図である。いくつかの実施例では、図３又は図１０の周期信号生成回路１１６の出力端子及び変調器１１３の出力端子と電流制御回路１１４との間に選択スイッチ（例えば、３ピンスイッチ）を設けることによって、周期信号生成回路１１６の出力端子と電流制御回路１１４との間の電流経路又は変調器１１３の出力端子と電流制御回路１１４との間の電流経路を導通して、照明装置１００又は２００の出力モード（例えば、治療モード、保健モード又は通常モード）を切り替えることができる。

いくつかの実施例では、治療モードで、選択スイッチ（図示せず）により周期信号生成回路１１６の出力端子と電流制御回路１１４における重畳ユニットＳＵとの間の電流経路を導通することを選択することで、重畳ユニットＳＵが周期信号Ｓ_ｐｅｒａ～Ｓ_ｐｅｒｃのうちの１つを基準電圧信号Ｖ_ｒｅｆに重畳して、所望の信号Ｓ_ｅｘｐを生成し、さらに所望の信号Ｓ_ｅｘｐと帰還電圧信号Ｖ_ＦＢとの差分に基づいて、脈動直流電流Ｉ_ｏｕｔａ～Ｉ_ｏｕｔｃのうちの１つの対応するものを生成するように直流変換器１１２を制御し、それによって、特定の周波数でシンチする照明を提供し、図１１～図１３に示す。

いくつかの実施例では、保健モードで、選択スイッチ（図示せず）により変調器１１３の出力端子と電流制御回路１１４における重畳ユニットＳＵとの間の電流経路を導通することを選択することで、重畳ユニットＳＵが変調信号Ｓ_ｍｏｄ１～Ｓ_ｍｏｄ５のうちの１つを基準電圧信号Ｖ_ｒｅｆに重畳して、所望の信号Ｓ_ｅｘｐを生成し、さらに所望の信号Ｓ_ｅｘｐと帰還電圧信号Ｖ_ＦＢとの差分に基づいて、脈動直流電流Ｉ_ｏｕｔ１～Ｉ_ｏｕｔ５のうちの１つの対応するものを生成するように直流変換器１１２を制御し、それによって、特定の周波数でシンチする成分を汎用照明に隠し、図５Ａ～図９Ｂに示す。

いくつかの実施例では、通常モードで、選択スイッチ（図示せず）により周期信号生成回路１１６の出力端子及び変調器１１３の出力端子と電流制御回路１１４との間の電流経路を切断して、純直流電流を発光ダイオード負荷１３０に出力するように直流変換器１１２を制御し、それによって、ストロボのない照明を提供する。

図１４及び図１５を参照されたい。図１４～図１５は、本開示のいくつかの実施例の照明装置１００又は２００のスケジュール制御の概略図である。いくつかの実施例では、モード１は、通常モード、モード２は、保健モード、且つモード３は、治療モードと定義される。

図１４の実施例では、照明装置１００、２００のスケジュールは、Ｘの長さを１周期とし、且つ各周期は、モード２（保健モード）及びモード３（治療モード）のうちの一方とモード１（通常モード）との組み合わせを含む。いくつかの実施例では、モード２（保健モード）及びモード３（治療モード）のうちの１つは、時間Ｙの長さだけ持続する。

図１５の実施例では、照明装置１００、２００のスケジュールは、使用者の生活に応じて設定することができる。例えば、午前６時～７時及び午後８時～１０時にモード２（保健モード）及びモード３（治療モード）のうちの一方の照明を提供する。また、午後１０時～１２時にモード１（通常モード）の照明を提供する。

図１６を参照されたい。図１６は、本開示の一実施例の照明装置３００の概略図である。いくつかの実施例では、照明装置３００は、交流対直流変換器１１１と、直流変換器１１２と、発光ダイオード負荷１３０と、帰還回路１１５と、マイクロコントローラＭＣＵとを含む。いくつかの実施例では、マイクロコントローラＭＣＵは、１つ又は複数のアナログ対デジタル変換器ＡＤＣと、マイクロプロセッサＭＰＵと、メモリＭＥＭと、ゲート駆動器ＧＤとを含む。いくつかの実施例では、マイクロコントローラＭＣＵは、基準電圧信号Ｖ_ｒｅｆ及び帰還電圧信号Ｖ_ＦＢを受信するために用いられ、１つ又は複数のアナログ対デジタル変換器ＡＤＣは、基準電圧信号Ｖ_ｒｅｆ及び帰還電圧信号Ｖ_ＦＢをデジタル信号に変換し且つマイクロプロセッサＭＰＵに伝送する。いくつかの実施例では、メモリＭＥＭに変調波形及びその変調周波数ｆ_ｍが記憶されている。いくつかの実施例では、メモリＭＥＭにさらにキャリア波形及びそのキャリア周波数ｆ_ｃａｉｒが記憶されている。いくつかの実施例では、マイクロプロセッサＭＰＵは、メモリＭＥＭに電気的に接続され、且つメモリから変調波形及びその変調周波数ｆ_ｍとキャリア波形及びそのキャリア周波数ｆ_ｃａｉｒを抽出し、それによって、変調波形を利用してキャリア波形を変調して変調信号を計算し且つ取得する。いくつかの実施例では、マイクロプロセッサＭＰＵは、変調信号、基準電圧信号Ｖ_ｒｅｆ及び帰還電圧信号Ｖ_ＦＢのデータに基づいて、変調信号の波形に対応する脈動直流電流Ｉ_ｏｕｔを生成するように直流変換器１１２を制御する。いくつかの実施例では、図１６における直流変換器１１２により生成される脈動直流電流Ｉ_ｏｕｔは、図５Ｂ～図９Ｂにおける脈動直流電流Ｉ_{ｏｕｔ１～}Ｉ_ｏｕｔ５のうちの１つに対応する。

以上のように、本開示の発光ダイオード駆動器１１０により駆動される発光ダイオードＬＥＤの出力周波数は、特定の需要の刺激周波数を満たすことができ、且つ一定の輝度で周期的に変化するように発光ダイオードＬＥＤの放射出力を制御することによって、特定の周波数を有するシンチレーション刺激を発光ダイオードＬＥＤの放射出力に隠す。これによって、照明装置１００の放射出力は、一定の輝度を有し、汎用照明として使用でき、且つその放射出力における特定の周波数で隠されたシンチレーション成分は、人間の集中力を高め、情緒を安定させ、ストレスを軽減し、及び／又は意識を高め、さらに特定の関連疾患を改善／予防することができる。

本開示は上記のように実施形態で開示されているが、上記した実施形態は、本開示を限定するために使用されるものではなく、当業者の誰でも、本開示の精神と範囲を逸脱することなく、様々な変更と修正が可能であり、本開示の保護範囲は、後に添付される特許出願の範囲によって規定されたものを基準とすべきである。

本開示の上記とその他の目的、特徴、利点、及び実施例をより明確にわかりやすくするために、添付された符号の説明は以下の通りである。
１００、２００、３００：照明装置
１１０：発光ダイオード駆動器
１１１：交流対直流変換器
１１２：直流変換器
１１３：変調器
１１４：電流制御回路
１１５：帰還回路
１１６：周期信号生成回路
１１７：キャリア信号生成回路
１２０：ランプ板
１２２：回路基板
１３０：発光ダイオード負荷
ＬＥＤ：発光ダイオード
ＡＣ：交流電源
Ｓ_ｐｅｒ、Ｓ_ｐｅｒ'、Ｓ_ｐｅｒａ、Ｓ_ｐｅｒｂ、Ｓ_ｐｅｒｃ：周期信号
Ｓ_ｃａｉｒ、Ｓ_{ｃａｉｒ１}、Ｓ_{ｃａｉｒ２}、Ｓ_{ｃａｉｒ３}、Ｓ_{ｃａｉｒ４}、Ｓ_{ｃａｉｒ５}：キャリア信号
Ｓ_ｍｏｄ、Ｓ_ｍｏｄ１、Ｓ_ｍｏｄ２、Ｓ_ｍｏｄ２、Ｓ_ｍｏｄ４、Ｓ_ｍｏｄ５、ＭＳ：変調信号
Ｉ_ＯＵＴ、Ｉ_ＯＵＴ１、Ｉ_ＯＵＴ２、Ｉ_ＯＵＴ２、Ｉ_ＯＵＴ４、Ｉ_ＯＵＴ５：脈動直流電流
Ｉ_ＯＵＴ、Ｉ_ＯＵＴａ、Ｉ_ＯＵＴｂ、Ｉ_ＯＵＴｃ：脈動直流電流
ｆ_ｃ：キャリア周波数
ｆ_ｍ：周波数
ｆ_ｆ：基本周波数
ｆ_ｏ：出力周波数
ＰＲＦ：パルス繰り返し周波数
ＰＲＰ：パルス繰り返し期間
ＰＤＰ：パルス持続期間
ＰＡＰ：パルス一時停止期間
Ｖ_ｒｅｆ：基準電圧信号
Ｖ_ＦＢ：帰還電圧信号
Ｒ_ｓｅｎ：電流感知抵抗
ＥＵ：誤差ユニット
ＳＵ：重畳ユニット
Ｓ_ｅｒｒ：誤差信号
Ｓ_ｅｘｐ：所望の信号
ＥＡ：誤差増幅器
Ｖ_ｃｏｍｐ：補償電圧信号
ＭＤＣ：変調回路
ＧＤ：ゲート駆動器
ＣＳ：制御信号

Claims (11)

1. 周期信号に基づいてキャリア信号を変調して第１変調信号を生成するための変調器と、
   誤差増幅器と、前記誤差増幅器に電気的に接続される変調回路と、前記変調回路に電気的に接続されるゲート駆動器とを含む電流制御回路であって、前記電流制御回路は発光ダイオード負荷に電気的に接続され、前記電流制御回路は、誤差ユニットおよび重畳ユニットのうちの一方を通して前記変調器に電気的に接続され、前記誤差増幅器は、前記誤差ユニットにより前記発光ダイオード負荷からの帰還電圧信号から前記第１変調信号を減算することで得られる誤差信号と、基準電圧信号とに基づき補償電圧信号を生成するよう構成され、または、前記誤差増幅器は、前記重畳ユニットにより前記第１変調信号と前記基準電圧信号とを重畳することで生成される所望の信号と、前記帰還電圧信号とに基づき前記補償電圧信号を生成するよう構成され、前記変調回路は、前記補償電圧信号に基づいて第２変調信号を生成するよう構成され、前記ゲート駆動器は、前記第２変調信号に基づいて少なくとも１つの制御信号を生成するよう構成される、電流制御回路と、
   前記電流制御回路及び前記発光ダイオード負荷に電気的に接続され、且つ前記少なくとも１つの制御信号に基づいて脈動直流電流を生成し且つ前記発光ダイオード負荷に提供するための直流変換器と、
   を含む、発光ダイオード駆動器。
2. 前記脈動直流電流は、パルス持続期間内に基本周波数で発振し、且つ前記脈動直流電流のパルス繰り返し周波数は、前記基本周波数よりも低い、請求項１に記載の発光ダイオード駆動器。
3. 前記脈動直流電流の前記基本周波数は、前記キャリア信号のキャリア周波数に対応し、且つ前記脈動直流電流の前記パルス繰り返し周波数は、前記周期信号の周波数に対応する、請求項２に記載の発光ダイオード駆動器。
4. 前記パルス繰り返し周波数は、１００ヘルツよりも低い、請求項２に記載の発光ダイオード駆動器。
5. 前記パルス繰り返し周波数は、１ヘルツ～１００ヘルツの範囲内の一定値である、請求項２に記載の発光ダイオード駆動器。
6. 前記変調器は、前記周期信号に基づいて前記キャリア信号の振幅を変調して前記第１変調信号を生成し、且つ前記周期信号は、方形波信号である、請求項１に記載の発光ダイオード駆動器。
7. 前記周期信号は、正弦波信号であり、前記変調器は、前記周期信号及び前記キャリア信号に基づいて正弦波パルス幅変調を行って前記第１変調信号を生成し、且つ前記直流変換器により生成される前記脈動直流電流の波形は、正弦波パルス幅変調波である、請求項１に記載の発光ダイオード駆動器。
8. 周期信号に基づいてキャリア信号を変調して第１変調信号を生成するための変調器と、
   発光ダイオード負荷及び前記変調器に電気的に接続され、且つ基準電圧信号、前記発光ダイオード負荷からの帰還電圧信号及び前記第１変調信号に基づいて少なくとも１つの制御信号を生成するための電流制御回路と、
   前記電流制御回路及び前記発光ダイオード負荷に電気的に接続され、且つ前記少なくとも１つの制御信号に基づいて脈動直流電流を生成し且つ前記発光ダイオード負荷に提供するための直流変換器と、
   を含み、
   前記周期信号は、正弦波信号であり、前記変調器は、前記周期信号及び前記キャリア信号に基づいて正弦波パルス幅変調を行って前記第１変調信号を生成し、且つ前記直流変換器により生成される前記脈動直流電流の波形は、正弦波パルス幅変調波である、発光ダイオード駆動器。
9. 前記誤差ユニットは、前記誤差増幅器と、前記変調器と、前記発光ダイオード負荷とに電気的に接続される、請求項１に記載の発光ダイオード駆動器。
10. 前記重畳ユニットは、前記誤差増幅器と、前記変調器と、前記基準電圧信号を提供するよう構成される基準電圧源とに電気的に接続される、請求項１に記載の発光ダイオード駆動器。
11. 複数の発光ダイオードを含むランプ板と、
    前記ランプ板に電気的に接続される発光ダイオード駆動器と、
    を含み、
    前記発光ダイオード駆動器は、変調器と電流制御回路とを含み、前記変調器は、周期信号に基づいてキャリア信号を変調して第１変調信号を生成するよう構成され、前記電流制御回路は、誤差増幅器と、前記誤差増幅器に電気的に接続される変調回路と、前記変調回路に電気的に接続されるゲート駆動器とを含み、前記電流制御回路は前記複数の発光ダイオードに電気的に接続され、前記電流制御回路は、誤差ユニットおよび重畳ユニットのうちの一方を通して前記変調器に電気的に接続され、前記誤差増幅器は、前記誤差ユニットにより前記複数の発光ダイオードからの帰還電圧信号から前記第１変調信号を減算することで得られる誤差信号と、基準電圧信号とに基づき補償電圧信号を生成するよう構成され、または、前記誤差増幅器は、前記重畳ユニットにより前記第１変調信号と前記基準電圧信号とを重畳することで生成される所望の信号と、前記帰還電圧信号とに基づき前記補償電圧信号を生成するよう構成され、前記変調回路は、前記補償電圧信号に基づいて第２変調信号を生成するよう構成され、前記ゲート駆動器は、前記第２変調信号に基づいて少なくとも１つの制御信号を生成するよう構成され、前記発光ダイオード駆動器は、前記少なくとも１つの制御信号に基づき、脈動直流電流を生成し且つ出力して前記複数の発光ダイオードを駆動するよう構成され、
    前記脈動直流電流は、パルス持続期間内に基本周波数で発振し、且つ前記脈動直流電流のパルス繰り返し周波数が前記基本周波数よりも低い、照明装置。