JP2018515924A - Ｌｅｄライトストリップ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、長さに亘る色の不均一性が改善された発光ダイオード（ＬＥＤ）ライトストリップを提供する。ＬＥＤライトストリップは、ＬＥＤライトストリップの長さに沿って配置され、例えば赤色、緑色、青色及び白色光を放出するために並列に給電されるＬＥＤストリングを含む。供給及び帰還トレースの抵抗は、異なる色のＬＥＤストリングにおいて使用される様々なＬＥＤ及び抵抗器によって引き込まれる電流又は順電圧における変化と合わさって、これらのトレースの電圧降下をもたらし、不均一な演色につながる。例えば異なる色のＬＥＤストリングについて異なる抵抗を有する帰還路を提供することによりトレースの抵抗を調整することによって、演色の不均一性が改善される。

Description

本発明は、少なくとも２つのタイプのＬＥＤを含む発光ダイオード（ＬＥＤ）ライトストリップと、ＬＥＤライトストリップを含むシステムと、ＬＥＤライトストリップを製造する方法とに関する。

ライトストリップは、望ましい照明効果を実現するための多数の光源の簡単な取り付けを提供する。発光ダイオード（ＬＥＤ）ライトストリップは、広く利用可能であり、建築照明及び屋内照明を含む様々な応用に使用されている。現在、利用可能なＬＥＤライトストリップは、通常、１２Ｖ電圧源によって給電され、１乃至５メートルで長さが異なるライトストリップから、２４Ｖ電圧源によって給電され、５メートルを超える長さを有するライトストリップへと多岐にわたる。幾つかのＬＥＤライトストリップは、ＬＥＤライトストリップを所望の長さに切ることができる特徴を提供する。これらのＬＥＤライトストリップの利用が増えてきているため、比較的低いコストで改善された光出力品質を有するライトストリップを提供する必要がある。

米国特許出願公開第２０１５／０１０８９０７号は、従来技術によるＬＥＤライトストリップの一例を開示している。

発明者は、長さのある発光ダイオード（ＬＥＤ）ライトストリップを使用する傾向があり、ＬＥＤライトストリップの現行のデザインは、長さのあるＬＥＤライトストリップでは人間の目に可視となる演色の不均一性をその長さに亘ってもたらしてしまうことを認識している。

ＬＥＤライトストリップの現行のデザインは、通常、供給路及び帰還路を介して並列に給電される複数のＬＥＤストリングを含む。このようなデザインでは、ＬＥＤストリングは、複数のＬＥＤと１つの抵抗器とを含む。通常、ＬＥＤライトストリップの長さが増加するにつれて、ＬＥＤライトストリップにおけるＬＥＤストリングの総数も増加する。これは、ＬＥＤライトストリップの総光出力を大きくすると同時に、供給路及び帰還路を通る電流を増加させる。大電流では、供給路及び帰還路の抵抗は、ＬＥＤライトストリップの長さに亘って測定可能な影響を有する。

ほんの一例として、単色のＬＥＤを含むＬＥＤライトストリップについては、１２Ｖの電圧源によって給電され、３つのＬＥＤと１つの抵抗器とをそれぞれ含む５０個のＬＥＤストリングを有する５メートルのＬＥＤライトストリップによって引き込まれる電流は、簡単に２．５Ａに達する。この例では、供給路及び帰還路それぞれは、１メートルあたり約１／１０オームの抵抗を有するフレキシブルプリント回路基板（ＰＣＢ）上の銅トレースである。結果として、最後のＬＥＤストリングの電圧は、最初のＬＥＤストリングのように１２Ｖではなく、９．５Ｖ（供給トレース及び帰還トレースそれぞれにつき、１メートルあたり０．２５Ｖの電圧降下）となる。この例のＬＥＤライトストリップにおけるＬＥＤストリングは、通常、３Ｖの順電圧をそれぞれ有する３つのＬＥＤと６０オームの１つの抵抗器とからなる。最後のＬＥＤストリングにおける抵抗器の電圧は、最初のＬＥＤストリングの抵抗器の３Ｖと比べると、０．５Ｖとなる。結果として、最後のＬＥＤストリングの電流は、最初のＬＥＤストリングの電流（５０ｍＡ）よりも約６倍低くなり（約８．３ｍＡ）、これにより、最後のＬＥＤストリングは相当に少ない光を出力する。人間の目が光束レベルを区別することは容易ではない。したがって、単色のＬＥＤライトストリップでは、ＬＥＤライトストリップの長さに沿った光束レベルのこの降下は、幾つかの製品では許容可能ではある。

しかし、ＬＥＤライトストリップが、様々な色を出力するＬＥＤを有するＬＥＤストリングを含む場合、ＬＥＤライトストリップの終わりにおけるより低い光束の作用は、様々な色のＬＥＤストリングに様々に影響を及ぼし、ＬＥＤライトストリップに沿って色の一貫性の欠落を引き起こす。赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを含むＬＥＤライトストリップでは、赤色ＬＥＤは、通常、青色又は緑色ＬＥＤに比べてより低い順電圧を有する。このようなＬＥＤライトストリップにおいて、青色ＬＥＤを含むＬＥＤストリング及び赤色ＬＥＤを含むＬＥＤストリングを、光を出力するように制御することによって、紫色光がレンダリングされる場合、赤色ＬＥＤストリングの光出力は、青色ＬＥＤストリングの光出力よりも、ＬＥＤライトストリップの長さに亘って著しく少なく減少する。したがって、より赤みを帯びた紫色への色ずれが、ＬＥＤライトストリップの長さに亘って生じる（即ち、ＬＥＤライトストリップの終わりでは、ＬＥＤライトストリップの始まりに比べて、ＬＥＤライトストリップによってレンダリングされる光の中に赤色成分が比較的多くなる）。この色差は、人間の目になおさら可視であり、したがって、幾つかの製品では許容できない。

本発明の第１の態様によれば、上記問題の少なくとも幾つかを解決又は軽減するＬＥＤライトストリップが提供される。当該ＬＥＤライトストリップは、
ＬＥＤライトストリップの長さに沿って配置され、第１の供給路及び第１の帰還路を介して並列に給電され、少なくとも１つの第１のタイプのＬＥＤ及び少なくとも１つの第１のタイプの抵抗コンポーネントをそれぞれ含む第１の複数のＬＥＤストリングと、
ＬＥＤライトストリップの長さに沿って配置され、第２の供給路及び第２の帰還路を介して並列に給電され、少なくとも１つの、第１のタイプのＬＥＤとは異なる第２のタイプのＬＥＤ及び少なくとも１つの第２のタイプの抵抗コンポーネントをそれぞれ含む第２の複数のＬＥＤストリングと、
ＬＥＤライトストリップの長さに沿って配置される少なくとも３つの導電体とを含み、
少なくとも３つの導電体のうちの少なくとも２つの導電体からなる第１のセットは、第１の複数のＬＥＤストリングの第１の供給路及び第１の帰還路を提供し、少なくとも３つの導電体のうちの少なくとも２つの導電体からなる第２のセットは、第２の複数のＬＥＤストリングの第２の供給路及び第２の帰還路を提供し、
第１の複数のＬＥＤストリング及び第２の複数のＬＥＤストリングは、ＬＥＤストリングに含まれるＬＥＤの順電圧及びＬＥＤストリングの駆動電流の少なくとも一方において異なる電気特性を有し、
少なくとも３つの導電体は、第１の複数のＬＥＤストリングのうちの１つのＬＥＤストリングの組み合わせられた供給路及び帰還路の抵抗が、第２の複数のＬＥＤストリングのうちの１つのＬＥＤストリングの組み合わせられた供給路及び帰還路の抵抗とは異なるように構成される。

ＬＥＤライトストリップの一実施形態では、少なくとも３つの導電体は、同じ材料で作られ、少なくとも３つの導電体のうちの少なくとも１つの導電体の断面積は、少なくとも３つの導電体のうちの他の導電体とは異なる。更なる実施形態では、３つの導電体は、プリント回路基板、好適には、フレキシブルプリント回路基板上のトレースであり、少なくとも３つの導電体のうちの少なくとも１つの導電体の幅は、少なくとも３つの導電体のうちの他の導電体とは異なる。また、更なる実施形態では、少なくとも３つの導電体の各導電体の幅は、ＬＥＤライトストリップの長さに沿って同じままである。

ＬＥＤライトストリップの一実施形態では、少なくとも３つの導電体のうちの第１の導電体は、択一的に、第１の供給路であって第２の供給路であるか、又は、第１の帰還路であって第２の帰還路である。

ＬＥＤライトストリップの一実施形態では、第１の複数のＬＥＤストリングは、第２の複数のＬＥＤストリングに含まれるＬＥＤタイプよりも高い順電圧を有するＬＥＤタイプを含み、第１の複数のＬＥＤストリングのうちの１つのＬＥＤストリングの組み合わせられた供給路及び帰還路の抵抗は、第２の複数のＬＥＤストリングのうちの１つのＬＥＤストリングの組み合わせられた供給路及び帰還路の抵抗よりも小さい。

ＬＥＤライトストリップの一実施形態では、第１の複数のＬＥＤストリングは、第２の複数のＬＥＤストリングよりも高い駆動電流を有し、第１の複数のＬＥＤストリングのうちの１つのＬＥＤストリングの組み合わせられた供給路及び帰還路の抵抗は、第２の複数のＬＥＤストリングのうちの１つのＬＥＤストリングの組み合わせられた供給路及び帰還路の抵抗よりも大きい。

ＬＥＤライトストリップの一実施形態では、第１のタイプのＬＥＤは、第１の色の光を放出し、第２のタイプのＬＥＤは、第１の色の光とは異なる第２の色の光を放出する。

ＬＥＤライトストリップの一実施形態では、第１のタイプのＬＥＤは、白色光を放出し、第１のタイプのＬＥＤは、ＬＥＤライトストリップが給電されると、第２のタイプのＬＥＤよりも多くの電流を引き込む。

ＬＥＤライトストリップの一実施形態では、第１のタイプのＬＥＤは、赤色光を放出し、第１のタイプのＬＥＤは、ＬＥＤライトストリップが給電されると、第２のタイプのＬＥＤよりも低い順電圧を有する。

別の態様によれば、ＬＥＤライトストリップを含み、更に、上記ＬＥＤライトストリップに給電するドライバを含むシステムが提供される。

別の態様によれば、ＬＥＤライトストリップを製造する方法が提供される。当該方法は、
ＬＥＤライトストリップの長さに沿って配置される少なくとも３つの導電体を提供する少なくとも３つのトレースを回路基板上に印刷するステップと、
回路基板に、少なくとも、
ＬＥＤライトストリップの長さに沿って配置され、第１の供給路及び第１の帰還路を介して並列に給電され、少なくとも１つの第１のタイプのＬＥＤ及び少なくとも１つの第１のタイプの抵抗コンポーネントをそれぞれ含む第１の複数のＬＥＤストリングと、
ＬＥＤライトストリップの長さに沿って配置され、第２の供給路及び第２の帰還路を介して並列に給電され、少なくとも１つの、第１のタイプのＬＥＤとは異なる第２のタイプのＬＥＤ及び少なくとも１つの第２のタイプの抵抗コンポーネントをそれぞれ含む第２の複数のＬＥＤストリングと、
を装着するステップとを含み、
少なくとも３つの導電体のうちの少なくとも２つの導電体からなる第１のセットは、第１の複数のＬＥＤストリングの第１の供給路及び第１の帰還路を提供し、少なくとも３つの導電体のうちの少なくとも２つの導電体からなる第２のセットは、第２の複数のＬＥＤストリングの第２の供給路及び第２の帰還路を提供し、
第１のタイプのＬＥＤ及び第２のタイプのＬＥＤは、ＬＥＤの順電圧及びＬＥＤの駆動電流の少なくとも一方において異なる電気特性を有し、
少なくとも３つの導電体は、第１の複数のＬＥＤストリングのうちの１つのＬＥＤストリングの組み合わせられた供給路及び帰還路の抵抗が、第２の複数のＬＥＤストリングのうちの１つのＬＥＤストリングの組み合わせられた供給路及び帰還路の抵抗とは異なるように構成される。

上記方法の一実施形態では、３つの導電体は、同じ材料で作られ、少なくとも３つの導電体の各導電体の寸法、好適には、幅は、少なくとも３つの導電体の各導電体の、少なくとも３つの導電体のうちの他の導電体に対する抵抗が、少なくとも２つの導電体からなる第１のセットの電圧降下と少なくとも２つの導電体からなる第２のセットの電圧降下とが一致することを提供するように適応される。

なお、当然ながら、本発明の好適な実施形態は、従属請求項又は上記実施形態の対応する独立請求項との任意の組み合わせであってもよい。これは、本発明の第１の態様によるドライバモジュールと、本発明の第２及び第３の態様にそれぞれよる通信モジュール及び／又はセンサモジュールといった更なるモジュールとを含む構成を含む。

本発明のこれらの及び他の態様は、以下に説明される実施形態から明らかとなり、また、当該実施形態を参照して説明される。

図１は、２つのタイプのＬＥＤストリングと３つの導電体とを含むＬＥＤライトストリップを概略的及び例示的に示す。 図２は、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ及び白色ＬＥＤを含むＬＥＤライトストリップを概略的及び例示的に示す。 図３Ａは、ＬＥＤライトストリップにおける様々なＬＥＤストリングの電圧降下のグラフを概略的及び例示的に示す図であって、すべての帰還路が同じ抵抗を有している。 図３Ｂは、ＬＥＤライトストリップにおける様々なＬＥＤストリングを流れる相対的電流のグラフを概略的及び例示的に示す図であって、すべての帰還路が同じ抵抗を有している。 図４Ａは、ＬＥＤライトストリップにおける様々なＬＥＤストリングの電圧降下のグラフを概略的及び例示的に示す図であって、白色ＬＥＤストリングの帰還路が他の帰還路それぞれよりも低い抵抗を有している。 図４Ｂは、ＬＥＤライトストリップにおける様々なＬＥＤストリングを流れる相対的電流のグラフを概略的及び例示的に示す図であって、白色ＬＥＤストリングの帰還路が他の帰還路それぞれよりも低い抵抗を有している。 図５Ａは、ＬＥＤライトストリップにおける様々なＬＥＤストリングの電圧降下のグラフを概略的及び例示的に示す図であって、白色ＬＥＤストリングの帰還路が他の帰還路よりも低い抵抗を有し、更に、赤色ＬＥＤストリングの帰還路が緑色及び青色ＬＥＤストリングの帰還路それぞれよりも高い抵抗を有している。 図５Ｂは、ＬＥＤライトストリップにおける様々なＬＥＤストリングを流れる相対的電流のグラフを概略的及び例示的に示す図であって、白色ＬＥＤストリングの帰還路が他の帰還路よりも低い抵抗を有し、更に、赤色ＬＥＤストリングの帰還路が緑色及び青色ＬＥＤストリングの帰還路それぞれよりも高い抵抗を有している。

図１に、ＬＥＤライトストリップ１１０と電圧源１１２とを含む照明システム１００が示される。ＬＥＤライトストリップ１１０は、その全体が示されているわけではなく、代わりに、ＬＥＤライトストリップ１１０の最初のセグメント１２０と最後のセグメント１２２とが示されている。点線１２５は、図示されていないＬＥＤライトストリップのセグメント、即ち、最初のセグメント１２０と最後のセグメント１２２との間のＬＥＤライトストリップ１１０の部分を示す。

図１には、ＬＥＤライトストリップの最初のセグメント１２０における第１のＬＥＤストリング１３０及び第２のＬＥＤストリング１３２と、ＬＥＤライトストリップの最後のセグメント１２２における第１のＬＥＤストリング１４０及び第２のＬＥＤストリング１４２とを含むＬＥＤライトストリップ１１０が示されている。通常、これらのＬＥＤストリングは、図示されていないセグメント１２５にもある。最初のセグメント１２０における２つのＬＥＤストリング１３０、１３２は異なるタイプである。第１のＬＥＤストリング１３０は、少なくとも１つの第１のタイプのＬＥＤＬ１と、少なくとも１つの第１のタイプの抵抗要素（例えば抵抗器）Ｒ１とを含み、第２のＬＥＤストリング１３２は、少なくとも１つの、Ｌ１とは異なる第２のタイプのＬＥＤＬ２と、少なくとも１つの第２のタイプの抵抗要素（例えば抵抗器）Ｒ２とを含む。例えば第１のＬＥＤストリング１３０は、１つ以上の白色ＬＥＤを含み、第２のＬＥＤストリング１３２は、１つ以上の青色ＬＥＤを含む。又は、別の例として、第１のＬＥＤストリング１３０は、１つ以上の赤色ＬＥＤを含み、第２のＬＥＤストリング１３２は、１つ以上の緑色ＬＥＤを含む。最後のセグメント１２２における第１のＬＥＤストリング１４０は、最初のセグメント１２０における第１のＬＥＤストリング１３０と同じであり、最初のセグメント１２０における第２のＬＥＤストリング１３２は、最後のセグメント１２２における第２のＬＥＤストリング１４２と同じである。この例では、２つのタイプのＬＥＤストリングしか示されていないが、より多くのＬＥＤストリングがあってよい（例えば赤色、緑色、青色及び白色ＬＥＤストリングを含むＬＥＤライトストリップ）。

すべてのＬＥＤストリング１３０、１３２、１４０、１４２は、（フレキシブル）プリント回路基板上のトレースといった導電体である供給路１５０に結合される。第１のタイプのＬＥＤストリング、即ち、最初のセグメント１２０における第１のＬＥＤストリング１３０及び最後のセグメント１２２における第１のＬＥＤストリング１４０はそれぞれ、第１の帰還路１６０に結合される。第２のタイプのＬＥＤストリング、即ち、最初のセグメント１２０における第２のＬＥＤストリング１３２及び最後のセグメント１２２における第２のＬＥＤストリング１４２はそれぞれ、第２の帰還路１６２に結合される。これは一例に過ぎない。別の実施形態では、共通の供給路及び別々の帰還路の代わりに、様々なタイプのＬＥＤストリングが、共通の帰還路及び別々の供給路を有してもよく、また、更に別の実施形態では、各タイプのＬＥＤストリングが、それ自身の供給路だけでなくそれ自身の帰還路の両方を有してもよい。３つ以上のタイプのＬＥＤストリングがある実施形態では、より多くの供給路及び／又は帰還路があってよく、また、幾つかのタイプのＬＥＤストリングが、第１の帰還路を共有する一方で、他のタイプのＬＥＤストリングが、更なる帰還路を共有してもよい。

本願の理解のために、図１のＬＥＤライトストリップ１１０において、第１のタイプのＬＥＤストリング１３０、１４０の組み合わせられた供給路及び帰還路の抵抗は、第２のタイプのＬＥＤストリング１３２、１４２の組み合わせられた供給路及び帰還路の抵抗と同じであると仮定する。つまり、この例では、帰還路１６０を形成する導電体の抵抗は、帰還路１６２を形成する導電体の抵抗と同じであり、次の作用がもたらされる。最後のセグメント１２２におけるＬＥＤストリング１４０、１４２の電圧が、最初のセグメント１２０におけるＬＥＤストリング１３０、１３２の対応する電圧よりも小さくなる。即ち、ＬＥＤストリング１４０の電圧は、ＬＥＤストリング１３０の電圧よりも低くなり、ＬＥＤストリング１４２の電圧は、ＬＥＤストリング１３２の電圧よりも低くなる。これは、少なくとも、導電体が抵抗を有することによる。更に、ここで、最初のセグメント１２０における第１のＬＥＤストリング１３０と、最後のセグメント１２２における第１のＬＥＤストリング１４０とが、第２のＬＥＤストリング１３２及び１４２よりも多くの電流を引き込むと仮定すると、電圧の減少は、第１のＬＥＤストリング１３０、１４０対第２のＬＥＤストリング１３２、１４２の場合、電流をより多く引き込むＬＥＤストリングの方が比較的大きい。結果として、最初のセグメント１２０において、第１のＬＥＤストリング１３０を流れる電流が第２のＬＥＤストリング１３２を流れる電流と同じであるＬＥＤライトストリップ１１０について、最後のセグメント１２２の第１のＬＥＤストリング１４０及び第２のＬＥＤストリング１４２を流れる電流は同じにはならない。最初のセグメント１２０において、第１のＬＥＤストリング１３０を流れる電流が、第２のＬＥＤストリング１３２を流れる電流の２倍である別の例では、最後のセグメント１２２の第１のＬＥＤストリング１４０及び第２のＬＥＤストリング１４２を流れる電流は、２倍ではない倍数で異なる。

帰還路１６０、１６２を流れる様々な電流が、異なる電圧蓄積を生じさせ、したがって、導電体の電圧降下は、導電体毎に異なる。例えばＬ１が白色ＬＥＤであり、Ｌ２が緑色ＬＥＤである場合、それらの順電圧は同じであるが、この例において提供されるように、白色ＬＥＤは、緑色ＬＥＤよりも多くの電流を引き込む。白色ＬＥＤを含むストリングが結合されている帰還路により多くの電流が流れ、ＬＥＤライトストリップの長さに亘って帰還路を形成する導電体に沿ってより大きい電圧降下が生じる。結果として、抵抗器Ｒ２の電圧降下は、抵抗器Ｒ１の電圧降下とは異なり、これは、第２のＬＥＤストリングに比べ、第１のＬＥＤストリングを流れる電流に差をもたらす。この差は、ライトストリップの長さに沿って増加し、ＬＥＤストリングの光出力に差をもたらし、したがって、色差をもたらす。この例では、最初のセグメント１２０では、第１のＬＥＤストリング１３０は１０ルーメンを出力し、第２のＬＥＤストリング１３２も１０ルーメンを出力する。しかし、最後のセグメント１２２では、第１のＬＥＤストリングは５ルーメンを出力する一方で、第２のＬＥＤストリング１４２は９ルーメンを出力する。共に光束の減少を示すが、当該減少は、ＬＥＤライトストリップの長さに亘って、第２のＬＥＤストリングよりも第１のＬＥＤストリングの方がずっと大きい。この例では、第１のＬＥＤストリング１３０、１４０は白色光を出力し、第２のＬＥＤストリング１３２、１４２は緑色光を出力する。ＬＥＤライトストリップ１１０の終わりに向かって、ライトストリップの始まりにおけるよりも、比較的より多くの緑色光が白色光及び緑色光の総光出力の一部として放出される。

ＬＥＤライトストリップの長さに亘るこの不均一な演色を解決するために、帰還路１６０を形成する導電体の抵抗が、帰還路１６２を形成する導電体とは異なる抵抗を提供するようにすることができる。例えば導電体を異なる材料で作ってよい。又は、導電体は、（フレキシブル）回路基板上に印刷されたトレースといったトレースであってよく、トレースの厚さ又は幅を、トレースの抵抗に影響を及ぼすように適応させてよい。上記例では、緑色ＬＥＤストリングが結合されている帰還路の抵抗を、白色ＬＥＤストリングが結合されている帰還路の抵抗に対して増加させることによって、ＬＥＤライトストリップ１１０の長さに沿ったＬＥＤストリングの電圧降下は、ＬＥＤストリングの両方のタイプについて同じであるように調整される。

青色ＬＥＤ及び赤色ＬＥＤを含み、赤色ＬＥＤの順電圧が、青色ＬＥＤの順電圧よりも低く、これらのＬＥＤそれぞれは、同じ電流を引き込むＬＥＤライトストリップ１１０について同様の例を提供することができる。このような例では、ＬＥＤライトストリップ１１０は、赤色ＬＥＤストリングにおける抵抗要素（例えば抵抗器）が、青色ＬＥＤストリングにおける抵抗要素（抵抗器）よりも大きい抵抗を有するようにデザインされる。青色及び赤色ＬＥＤストリングの組み合わせられた供給路及び帰還路の電圧降下は、ストリップの長さに沿って同じであるが、赤色ＬＥＤストリングを流れる電流は、青色ＬＥＤストリングを流れる電流よりも大きいという作用がもたらされる。これは、ＬＥＤライトストリップ１１０の長さに沿って赤色への色ずれをもたらす。

図２の照明システム２００では、４つの異なるタイプのＬＥＤストリングによって、４色、即ち、白色、赤色、緑色及び青色がレンダリングされる。これらのストリングは、最初のセグメント１２０における白色ストリング０はＷＳ＿０、赤色ストリング０はＲＳ＿０、緑色ストリング０はＧＳ＿０、青色ストリング０はＢＳ＿０とそれぞれ示され、最後のセグメント１２２における白色ストリングｎはＷＳ＿ｎ、赤色ストリングｎはＲＳ＿ｎ、緑色ストリングｎはＧＳ＿ｎ、青色ストリングｎはＢＳ＿ｎとそれぞれ示される。この例では、各ＬＥＤストリングは、３つのＬＥＤと１つの抵抗器とを含むが、様々な実施形態は、同数、より多い数又はより少ない数のＬＥＤと、同数又はより多い数の抵抗要素（例えば１つ以上の抵抗器）とを様々な構成で含んでよい。図２では、ＷＳ＿０におけるＬＥＤはＬＥＤ２３０と呼び、ＷＳ＿０における抵抗要素はＷＲと呼ぶ。ＲＳ＿０では、ＬＥＤ２３２及び抵抗要素ＲＲと呼び、ＧＳ＿０では、ＬＥＤ２３４及び抵抗要素ＧＲと呼び、ＢＳ＿０では、ＬＥＤ２３６及び抵抗要素ＢＲと呼ぶ。ＷＳ＿ｎでは、ＬＥＤ２４０及び抵抗要素ＷＲと呼び、ＲＳ＿ｎでは、ＬＥＤ２４２及び抵抗要素ＲＲと呼び、ＧＳ＿ｎでは、ＬＥＤ２４４及び抵抗要素ＧＲであり、ＢＳ＿ｎでは、ＬＥＤ２４６及び抵抗要素ＢＲと呼ぶ。

ＬＥＤストリングに給電する１つの供給路２５０がある。各タイプのＬＥＤストリングについて別箇の帰還路があり、ＷＳ＿０及びＷＳ＿ｎは、帰還路２６０に結合され、ＲＳ＿０及びＲＳ＿ｎは、帰還路２６２に結合され、ＧＳ＿０及びＧＳ＿ｎは、帰還路２６４に結合され、ＢＳ＿０及びＢＳ＿ｎは、帰還路２６６に結合される。供給路及び帰還路それぞれを構成する導電体の抵抗値は、仮想抵抗器２７０、２８０、２８２、２８４、２８６（即ち、仮想抵抗器は、回路内に存在する抵抗器を表さないが、回路内の計算を行うために、導電体の抵抗は抵抗器としてモデル化することができる）によって示される。仮想抵抗器２７０は、ＬＥＤライトストリップの電圧源１１２に最も近い側から、最後のセグメント１２２までの供給路２５０の抵抗値であり、同様に、仮想抵抗器２８０、２８２、２８４、２８６は、それぞれ、帰還路２６０、２６２、２６４、２６６の抵抗値である。

ストリングを通る電流は、式Ｉ＝（Ｖ＿ｓｕｐｐｌｙ−ストリング内のＬＥＤの合計順電圧）／Ｒに従って、抵抗器によって決定される。ただし、Ｉは、ストリングを流れる電流であり、Ｖ＿ｓｕｐｐｌｙは、ストリング全体に供給される電圧であり、ストリング内のＬＥＤの合計順電圧は、抵抗器と直列のＬＥＤに関連する。複数のＬＥＤが並列にあるが、すべて同じ抵抗器と直列にあるといった他の構成は、少し異なる式を必要とするが、同じ基本原理に従う。

通常、５メートル以下の長さを有するＬＥＤライトストリップの供給電圧は、１２Ｖであり、５メートル以上のＬＥＤライトストリップでは、２４Ｖである。白色ＬＥＤの典型的な順電圧は３Ｖである。１２Ｖの電圧源及び３つの直列のＬＥＤでは、抵抗器の両端間で約３Ｖの電圧降下がある。１２Ｖの電圧源ではなく、２４Ｖの電圧源がある場合、６つの直列のＬＥＤがあり、また、抵抗器の両端間で６Ｖの電圧降下がある。誤解を避けるために、これらは非限定的な例に過ぎない。

図２に示されるシステム２００が、２４Ｖの電圧源２１２によって給電され、ＬＥＤライトストリップの長さが１０メートルである場合における１つのタイプのＬＥＤストリングの組み合わせられた供給路及び帰還路の抵抗を別のタイプのＬＥＤストリングの組み合わせられた供給路及び帰還路の抵抗に対して変化させる影響について以下に説明され、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ及び図５Ｂに示される。

オームの法則及びキルヒホッフの法則を使用して、ＬＥＤのすべての抵抗及び電圧挙動が分かるので、様々なＬＥＤストリングを流れる電流を計算することができる。２４Ｖの電圧源２１２によって最初のセグメント１２０のＬＥＤストリングに供給される電圧は、Ｖｓｕｐｐｌｙｐａｔｈ，０（２４Ｖ）と呼び、最初のセグメント１２０の白色ＬＥＤストリングの帰還路２６６における電圧は、Ｖｒｅｔｕｒｎｐａｔｈ＿ｗｈｉｔｅ，０（０Ｖ）と呼ぶ。最後のセグメントにおけるＬＥＤストリングｎの供給路における電圧は、Ｖｓｕｐｐｌｙｐａｔｈ，ｎと呼び、最後のセグメント１２２の白色ＬＥＤストリングの帰還路２６６における電圧は、Ｖｒｅｔｕｒｎｐａｔｈ＿ｗｈｉｔｅ，ｎと呼ぶ。セグメント１２５におけるＬＥＤストリングの値は、それぞれ、Ｖｓｕｐｐｌｙｐａｔｈ，ｉ及びＶｒｅｔｕｒｈｐａｔｈ，ｗｈｉｔｅ，ｉと呼び、ここで、最初のセグメント１２０の後のセグメントについて、ｉ＝１であり、その後のセグメントについて、ｉ＝２であり、最後のセグメント１２２の前のセグメントであるｉ＝ｎ−１まで同様に続けられる。セグメントｉの後のセグメントは、セグメントｊと呼ぶ。仮想抵抗器２７０の値は、Ｒｓｕｐｐｌｙｐａｔｈ，ｉと呼び、（白色ＬＥＤストリングの供給路用の）仮想抵抗器２８６の値は、Ｒｒｅｔｕｒｎｐａｔｈ，ｉと呼び、即ち、セグメントｉまでの供給路の抵抗は、Ｒｓｕｐｐｌｙｐａｔｈ，ｉであり、（ＬＥＤライトストリップの最初のセグメントから見て）セグメントｉまでの帰還路の抵抗は、Ｒｒｅｔｕｒｎｐａｔｈ，ｉである。第１の白色ＬＥＤストリングを流れる電流は、Ｉｗｈｉｔｅ，０と示され、次の白色ＬＥＤストリングについては、Ｉｗｈｉｔｅ，１と示され、以下同様に続けられる。他の色のＬＥＤストリングを流れる電流は、セグメントｉについて、Ｉｒｅｄ，ｉ、Ｉｇｒｅｅｎ，ｉ及びＩｂｌｕｅ，ｉと呼ぶ。Ｖｆ，ｗｈｉｔｅは、単一の白色ＬＥＤストリングにおけるすべての白色ＬＥＤの順電圧を指す（例えば１つの白色ＬＥＤの順電圧が３Ｖであり、３つの直列の白色ＬＥＤがある場合、Ｖｆ，ｗｈｉｔｅ＝９Ｖである）。

従って、Ｖｓｕｐｐｌｙｐａｔｈ，１＝Ｖｓｕｐｐｌｙ，０−（Ｉｓｕｐｐｌｙ，１^＊Ｒｓｕｐｐｌｙｐａｔｈ，１）及びＶｓｕｐｐｌｙｐａｔｈ，ｉ＝Ｖｓｕｐｐｌｙｐａｔｈ，０−Σｊ＝１−ｉＩｓｕｐｐｌｙｐａｔｈ，ｊ^＊Ｒｓｕｐｐｌｙｐａｔｈ，ｊということになる。最初のセグメントの供給路を流れる電流は、Ｉｓｕｐｐｌｙｐａｔｈ，ｔｏｔａｌ＝Σｊ＝１−ｎ（Ｉｒｅｄ，ｊ＋Ｉｇｒｅｅｎ，ｊ＋Ｉｂｌｕｅ，ｊ＋Ｉｗｈｉｔｅ，ｊ）と決定される。

同様に、Ｖｒｅｔｕｒｎｐａｔｈ＿ｗｈｉｔｅ，１＝Ｖｒｅｔｕｒｎｐａｔｈ＿ｗｈｉｔｅ，０＋Ｉｗｈｉｔｅ，１^＊Ｒｒｅｔｕｒｎｐａｔｈ＿ｗｈｉｔｅ，１である。この場合、白色ＬＥＤストリングを流れる電流は、Ｉｗｈｉｔｅ，１＝（Ｖｓｕｐｐｌｙｐａｔｈ，１−Ｖｗｈｉｔｅ，１）−３^＊Ｖｆ，ｗｈｉｔｅ）／Ｒｒｅｔｕｒｎｐａｔｈ＿ｗｈｉｔｅ，１である。第１の白色ＬＥＤストリングが結合されている帰還路を流れる電流は、Ｉｒｅｔｕｒｎｐａｔｈ＿ｗｈｉｔｅ，０＝Σｊ＝０−ｎＩｗｈｉｔｅ，ｊと決定される。

最初のセグメントの後のセグメントにおける白色ＬＥＤストリングを流れる電流は、Ｉｗｈｉｔｅ，１＝（Ｖｓｕｐｐｌｙｐａｔｈ，１−Ｖｒｅｔｕｒｎｐａｔｈ＿ｗｈｉｔｅ，１）−Ｖｆ，ｗｈｉｔｅ）／Ｒｅｔｕｒｎｐａｔｈ＿ｗｈｉｔｅ，１である。

白色ＬＥＤストリングｉの電圧降下は、次の通りに表現することができる。即ち、ΔＶｗｈｉｔｅ，ｉ＝Ｖｓｕｐｐｌｙｐａｔｈ，ｉ−Ｖｗｈｉｔｅ，ｉ＝（Ｖｓｕｐｐｌｙｐａｔｈ，０−Σｊ＝１−ｉＩｓｕｐｐｌｙｐａｔｈ，ｊ^＊Ｒｓｕｐｐｌｙｐａｔｈ，ｊ）−（Ｖｗ，０＋Σｊ＝１−ｉＩｒｅｔｕｒｎｐａｔｈ＿ｗｈｉｔｅ，ｊ）。ここで、Ｉｓｕｐｐｌｙｐａｔｈ，ｉ＝Ｉｓｕｐｐｌｙｐａｔｈ，ｔｏｔａｌ−Σｊ＝１−ｉ（Ｉｒｅｄ，ｊ＋Ｉｇｒｅｅｎ，ｊ＋Ｉｂｌｕｅ，ｊ＋Ｉｗｈｉｔｅ，ｊ）である。ΔＶｒｅｄ，ｉ、ΔＶｇｒｅｅｎ，ｉ及びΔＶｂｌｕｅ，ｉの式は、ΔＶｗｈｉｔｅ，ｉと同様である。

結果として得られる電圧降下ΔＶ及び様々な色のストリングを流れる電流が、１０メートルのＬＥＤライトストリップの長さに亘ってシミュレートされる。ＬＥＤ電流は、光束の優れたインジケータであるので、電流の相対的減少は、長さに亘る色変化を阻止するために、すべての異なる色について同じであるべきである。すべてのシミュレーションにおいて、仮定される供給電圧は２４Ｖ（６つの直列のＬＥＤ）であり、ＬＥＤは５．５５ｃｍのピッチを有する。トレースの高さは、７０μｍと仮定する。更に、フレーム白色及び冷白色ＬＥＤは、２０ｍＡで駆動される赤色、緑色及び青色ＬＥＤよりもかなり高い電流、即ち、８０ｍＡを有すると仮定される。

図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ及び図５Ｂに、シミュレーションの結果が示される。変わる変数は、様々な色のＬＥＤストリングの供給路及び帰還路の抵抗だけである。図３Ａでは、５ｍｍの供給路トレース幅の場合における様々な色のＬＥＤストリングの長さに亘る電圧降下が示される。帰還路トレースは、２．２５ｍｍの幅を有する。赤色、緑色及び青色ＬＥＤストリングの電圧降下の挙動は同じであり、当該降下は、白色ＬＥＤストリングの電圧降下ほど深刻ではない。これは、赤色、緑色及び青色ＬＥＤストリングを流れる電流は同じであり、また、白色ＬＥＤストリングを流れる電流よりも低いという事実によって説明できる。したがって、白色ＬＥＤストリングの帰還路を流れる総電流は、有色ＬＥＤストリングの帰還路を流れる総電流よりも大きい。同じ抵抗であるために、電圧蓄積はより大きく、したがって、電圧降下もより大きい。図３Ｂは、長さに亘る結果として得られる電流挙動を示す。青色ＬＥＤ及び緑色ＬＥＤは、同じ順電圧及び同じ電流を有するので、長さに亘る電流挙動は同じである。白色ＬＥＤは、同じ順電圧を有するが、長さに亘る電圧減衰がより速いので、電流減衰もより速い。最後に、赤色ＬＥＤの電流減衰は、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤよりも遅い。これは、赤色ＬＥＤの順電圧がより低いことによる。同数のＬＥＤが直列にされている状態で、赤色ＬＥＤと直列の抵抗器の電圧降下がより高い。結果として、抵抗器の電圧の絶対電圧減衰は、緑色及び青色ＬＥＤの絶対電圧減衰と同様であるが、相対的減少はもっと低く、したがって、電流減衰はより遅い。結局、ストリップの長さに亘る色ずれは、青色／緑色への僅かなずれがあるが、主に赤色点へのずれである。

電圧降下のＬＥＤストリング毎の様々な駆動電流への依存性は、供給及び帰還路の抵抗（例えばトレースの幅）を調整することによって解決することができる。赤色、緑色及び青色ＬＥＤストリングの帰還路トレースのトレース寸法を２．２５ｍｍから０．６５ｍｍに下げる一方で、白色ＬＥＤストリングの帰還路トレースを２．２５ｍｍに、また、供給路トレースを５ｍｍに維持した場合に結果として得られる電圧降下を図４Ａに示し、結果として得られる電流降下を図４Ｂに示す。すべての異なる色のＬＥＤストリングの電圧降下は、今度は同じになる。順電圧における類似性によって、緑色、青色及び白色ＬＥＤの電流減衰も同じである。

上記は、異なる駆動電流の結果として生じる色ずれを、トレース寸法を調整することにより補正する方法を示す。しかし、緑色、青色及び白色ＬＥＤに対して異なる赤色ＬＥＤの順電圧による色ずれは未解決である。赤色ＬＥＤの順電圧がより低いことにより、赤色ＬＥＤストリングの電流減衰はより遅い。これは、ストリップの長さに亘って、色が赤に向かって動くことを意味する。

長さに亘るこの赤色のずれを解決するために、赤色ＬＥＤストリングの帰還路トレースの抵抗を、トレース幅を減少させることによって増加することができる。図５Ａ及び図５Ｂでは、赤色ＬＥＤストリングの帰還路トレース幅が、０．６５ｍｍから０．２０ｍｍに減少されている。他の寸法は、図４Ａ及び図４Ｂに示されるＬＥＤライトストリップと同じである。結果として、赤色ＬＥＤストリングの電圧降下は、他の色のＬＥＤストリングの電圧降下よりも速く、長さに亘る電流減衰が、他の色のＬＥＤストリングの電流減衰と同様であるように調整される。このようにすると、長さに亘る色ずれが最小限に抑えられ、また、様々な色間の実際の順電圧ビン差の偏差にのみ依存するようになる。

この例では、ＬＥＤストリップの全幅は、（図３Ａ及び図３Ｂによる特徴を有するＬＥＤライトストリップの）１７．２５ｍｍから、（図５Ａ及び図５Ｂによる特徴を有するＬＥＤライトストリップの）１２ｍｍまで減少される。これは、上記例では、１０ｍの長さに亘って約３０％であるルーメン減衰を犠牲にする。より低いルーメン減衰が好まれる場合、トレース抵抗を減少させる必要があり、したがって、トレース幅は、ストリップの増加された幅までに増加される必要がある。

Claims (13)

1. 発光ダイオード（ＬＥＤ）ライトストリップの長さに沿って配置され、第１の供給路及び第１の帰還路を介して並列に給電され、少なくとも１つの第１のタイプのＬＥＤ及び少なくとも１つの第１のタイプの抵抗コンポーネントをそれぞれ含む第１の複数のＬＥＤストリングと、
   前記ＬＥＤライトストリップの前記長さに沿って配置され、第２の供給路及び第２の帰還路を介して並列に給電され、少なくとも１つの、前記第１のタイプのＬＥＤとは異なる第２のタイプのＬＥＤ及び少なくとも１つの第２のタイプの抵抗コンポーネントをそれぞれ含む第２の複数のＬＥＤストリングと、
   前記ＬＥＤライトストリップの前記長さに沿って配置される少なくとも３つの導電体と、
   を含み、
   前記少なくとも３つの導電体のうちの少なくとも２つの導電体からなる第１のセットは、前記第１の複数のＬＥＤストリングの前記第１の供給路及び前記第１の帰還路を提供し、前記少なくとも３つの導電体のうちの少なくとも２つの導電体からなる第２のセットは、前記第２の複数のＬＥＤストリングの前記第２の供給路及び前記第２の帰還路を提供し、
   前記第１の複数のＬＥＤストリング及び前記第２の複数のＬＥＤストリングは、ＬＥＤストリングに含まれるＬＥＤの順電圧及びＬＥＤストリングの駆動電流の少なくとも一方において異なる電気特性を有し、
   前記少なくとも３つの導電体は、前記第１の複数のＬＥＤストリングのうちの１つのＬＥＤストリングの組み合わせられた供給路及び帰還路の抵抗が、前記第２の複数のＬＥＤストリングのうちの１つのＬＥＤストリングの組み合わせられた供給路及び帰還路の抵抗とは異なるように構成される、ＬＥＤライトストリップ。
2. 前記少なくとも３つの導電体は、同じ材料で作られ、前記少なくとも３つの導電体のうちの少なくとも１つの導電体の断面積は、前記少なくとも３つの導電体のうちの他の導電体とは異なる、請求項１に記載のＬＥＤライトストリップ。
3. 前記少なくとも３つの導電体は、プリント回路基板、好適には、フレキシブルプリント回路基板上のトレースであり、前記少なくとも３つの導電体のうちの少なくとも１つの導電体の幅は、前記少なくとも３つの導電体のうちの他の導電体とは異なる、請求項２に記載のＬＥＤライトストリップ。
4. 前記少なくとも３つの導電体の各導電体の幅は、前記ＬＥＤライトストリップの長さに沿って同じままである、請求項３に記載のＬＥＤライトストリップ。
5. 前記少なくとも３つの導電体のうちの第１の導電体は、択一的に、前記第１の供給路であって前記第２の供給路であるか、又は、前記第１の帰還路であって前記第２の帰還路である、請求項１乃至４の何れか一項に記載のＬＥＤライトストリップ。
6. 前記第１の複数のＬＥＤストリングは、前記第２の複数のＬＥＤストリングに含まれるＬＥＤタイプよりも高い順電圧を有するＬＥＤタイプを含み、前記第１の複数のＬＥＤストリングのうちの１つのＬＥＤストリングの組み合わせられた供給路及び帰還路の抵抗は、前記第２の複数のＬＥＤストリングのうちの１つのＬＥＤストリングの組み合わせられた供給路及び帰還路の抵抗よりも小さい、請求項１乃至５の何れか一項に記載のＬＥＤライトストリップ。
7. 前記第１の複数のＬＥＤストリングは、前記第２の複数のＬＥＤストリングよりも高い駆動電流を有し、前記第１の複数のＬＥＤストリングのうちの１つのＬＥＤストリングの組み合わせられた供給路及び帰還路の抵抗は、前記第２の複数のＬＥＤストリングのうちの１つのＬＥＤストリングの組み合わせられた供給路及び帰還路の抵抗よりも大きい、請求項１乃至６の何れか一項に記載のＬＥＤライトストリップ。
8. 前記第１のタイプのＬＥＤは、第１の色の光を放出し、前記第２のタイプのＬＥＤは、前記第１の色の光とは異なる第２の色の光を放出する、請求項１乃至７の何れか一項に記載のＬＥＤライトストリップ。
9. 前記第１のタイプのＬＥＤは、白色光を放出し、前記第１のタイプのＬＥＤは、前記ＬＥＤライトストリップが給電されると、前記第２のタイプのＬＥＤよりも多くの電流を引き込む、請求項８に記載のＬＥＤライトストリップ。
10. 前記第１のタイプのＬＥＤは、赤色光を放出し、前記第１のタイプのＬＥＤは、前記ＬＥＤライトストリップが給電されると、前記第２のタイプのＬＥＤよりも低い順電圧を有する、請求項８に記載のＬＥＤライトストリップ。
11. 請求項１乃至１０の何れか一項に記載のＬＥＤライトストリップを含み、更に、前記ＬＥＤライトストリップに給電するドライバを含む、システム。
12. ＬＥＤライトストリップを製造する方法であって、
    前記ＬＥＤライトストリップの長さに沿って配置される少なくとも３つの導電体を提供する少なくとも３つのトレースを回路基板上に印刷するステップと、
    前記回路基板に、少なくとも、
    前記ＬＥＤライトストリップの長さに沿って配置され、第１の供給路及び第１の帰還路を介して並列に給電され、少なくとも１つの第１のタイプのＬＥＤ及び少なくとも１つの第１のタイプの抵抗コンポーネントをそれぞれ含む第１の複数のＬＥＤストリングと、
    前記ＬＥＤライトストリップの前記長さに沿って配置され、第２の供給路及び第２の帰還路を介して並列に給電され、少なくとも１つの、前記第１のタイプのＬＥＤとは異なる第２のタイプのＬＥＤ及び少なくとも１つの第２のタイプの抵抗コンポーネントをそれぞれ含む第２の複数のＬＥＤストリングと、
    を装着するステップと、
    を含み、
    前記少なくとも３つの導電体のうちの少なくとも２つの導電体からなる第１のセットは、前記第１の複数のＬＥＤストリングの前記第１の供給路及び前記第１の帰還路を提供し、前記少なくとも３つの導電体のうちの少なくとも２つの導電体からなる第２のセットは、前記第２の複数のＬＥＤストリングの前記第２の供給路及び前記第２の帰還路を提供し、
    前記第１のタイプのＬＥＤ及び前記第２のタイプのＬＥＤは、ＬＥＤの順電圧及びＬＥＤの駆動電流の少なくとも一方において異なる電気特性を有し、
    前記少なくとも３つの導電体は、前記第１の複数のＬＥＤストリングのうちの１つのＬＥＤストリングの組み合わせられた供給路及び帰還路の抵抗が、前記第２の複数のＬＥＤストリングのうちの１つのＬＥＤストリングの組み合わせられた供給路及び帰還路の抵抗とは異なるように構成される、方法。
13. 前記少なくとも３つの導電体は、同じ材料で作られ、前記少なくとも３つの導電体の各導電体の寸法、好適には、幅は、前記少なくとも３つの導電体の各導電体の前記少なくとも３つの導電体のうちの他の導電体に対する抵抗が、少なくとも２つの導電体からなる前記第１のセットの電圧降下と少なくとも２つの導電体からなる前記第２のセットの電圧降下とが一致することを提供するように適応される、請求項１２に記載のＬＥＤライトストリップを製造する方法。

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