(57)【要約】  受け取った主電源電力の電圧及び／又は周波数が検出される、主電源によって給電されるモジュール及び駆動方法が提供される。主電源電力プロファイル特性が、主電源電力プロファイル特性であって、前記モジュールが前記主電源電力プロファイル特性のために設計されている電力プロファイル特性と一致しない場合には、ドライバ回路を無効にするために、無効化回路が使用される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷を駆動するための、主電源によって給電されるモジュールであって、
主電源電力を受け取るための入力と、
前記主電源電力の電圧及び／又は周波数を検出し、それによって、主電源電力プロファイルを決定するための検出回路であって、決定される前記主電源電力プロファイルが、前記モジュールが使用されている地理的地域に対応する検出回路と、
前記負荷を駆動するためのドライバ回路であって、前記ドライバ回路が、特定の主電源電力プロファイルと共に使用するために適合されており、前記特定の主電源電力プロファイルが、地理的地域であって、前記ドライバ回路が前記地理的地域用に使用されるよう適合されている地理的地域に対応するドライバ回路と、
前記決定される主電源電力プロファイルが前記特定の主電源電力プロファイルと一致しない場合に前記ドライバ回路を無効にするための無効化回路とを有するモジュール。
【請求項２】
前記負荷を含み、前記負荷が、高輝度放電ランプ又はＬＥＤ装置などの照明要素を含み、前記主電源によって給電されるモジュールが、照明モジュールである請求項１に記載のモジュール。
【請求項３】
前記特定の地理的地域が、少なくともアメリカ合衆国及びヨーロッパを含むリストからのものであり、前記決定される地理的地域が、少なくともアメリカ合衆国及びヨーロッパを含むリストからのものである請求項１に記載のモジュール。
【請求項４】
前記検出回路が、周波数検出器を含む請求項１乃至３のいずれか一項に記載のモジュール。
【請求項５】
55Hz未満の検出周波数が、ヨーロッパを含む第１地理的地域に対応する第１の決定される主電源電力プロファイルであり、55Hzを超える検出周波数が、アメリカ合衆国を含む第２地理的地域に対応する第２の決定される主電源電力プロファイルである請求項４に記載のモジュール。
【請求項６】
前記検出回路が、電圧検出器を含む請求項１乃至５のいずれか一項に記載のモジュール。
【請求項７】
120Vよりも大きい第１しきい値から277V未満である第２しきい値までの範囲内の検出電圧が、ヨーロッパを含む第１地理的地域に対応する第１の決定される主電源電力プロファイルであり、前記範囲外の検出電圧が、アメリカ合衆国を含む第２地理的地域に対応する第２の決定される主電源電力プロファイルである請求項６に記載のモジュール。
【請求項８】
前記無効化回路が、プロセッサ又はアナログ回路を含む請求項１乃至７のいずれか一項に記載のモジュール。
【請求項９】
前記ドライバ回路が、ＥＭＩフィルタ、整流器、及びドライバ出力段を含む請求項１から３のいずれかに記載のモジュール。
【請求項１０】
主電源によって給電されるモジュールを制御する方法であって、
主電源電力を受け取るステップと、
前記主電源電力の電圧及び／又は周波数を検出し、それによって、主電源電力プロファイルを決定するステップであって、決定される前記主電源電力プロファイルが、前記モジュールが使用されている地理的地域に対応するステップと、
ドライバ回路を制御するステップであり、前記ドライバ回路が、特定の主電源電力プロファイルと共に使用するために適合されており、前記特定の主電源電力プロファイルが、地理的地域であって、前記ドライバ回路が前記地理的地域用に使用されるよう適合されている地理的地域に対応するステップであって、
前記決定される主電源電力プロファイルが前記特定の主電源電力プロファイルと一致する場合には、前記負荷に給電し、
前記決定される主電源電力プロファイルが前記特定の主電源電力プロファイルと一致しない場合には、前記ドライバ回路を無効にすることによって、制御するステップとを有する方法。
【請求項１１】
負荷に給電することは、高輝度放電ランプ又はＬＥＤ装置などの照明要素に電流を流すことを含む、請求項１０に記載の主電源によって給電されるモジュールを制御する方法。
【請求項１２】
ヨーロッパを含む第１地理的地域に対応する第１の決定される主電源電力プロファイルとして55Hz未満の周波数を検出すること、及びアメリカ合衆国を含む第２地理的地域に対応する第２の決定される主電源電力プロファイルとして55Hzを越える周波数を検出することを含む請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
ヨーロッパを含む第１地理的地域に対応する第１の決定される主電源電力プロファイルとして120Vよりも大きい第１しきい値から277V未満である第２しきい値までの範囲内にある電圧を検出すること、及びアメリカ合衆国を含む第２地理的地域に対応する第２の決定される主電源電力プロファイルとして前記範囲外の電圧を検出することを含む請求項１０、１１又は１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主電源によって給電される照明（mains-powered lighting）のような主電源によって給電されるデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
世界中の様々な国が、様々な主電源電圧及び周波数を有する。国又は地域によって異なる他の規格もある。
【０００３】
例えば、ヨーロッパ、アフリカのほとんど、アジアのほとんど、南アメリカのほとんど、オーストラリアにおいては、220V乃至230Vの公称電圧及び50Hzの周波数が使用されている。北アメリカにおいては、最も一般的な組み合わせは、120V及び60Hzの周波数である。アメリカ合衆国においては、工業規模の照明のために使用される277V電源もある。
【０００４】
従って、例えば、ヨーロッパ市場用のランプは、アメリカ合衆国市場用のランプと比較して、異なる満たされなければならない規格のセット、並びに異なる範囲の可能な主電源入力電圧及び周波数を有する。
【０００５】
主電源によって給電されるランプのような大量生産品の規模の経済から最大の利益を得るために、多くの場合、複数の規格に対応する設計を供給すること、従って、汎用設計（universal design）を作成することが望まれる。しかしながら、これは、一般に、例えば、広範囲の主電源入力電圧及び或る範囲の主電源周波数を許容することを可能にするために、付加的な回路を必要とする。
【０００６】
最も費用対効果の高い設計が望まれる場合、量産に伴う規模の経済性にもかかわらず、汎用設計を可能にする全ての要件を満たし、それでも、ドライバ回路の十分に低い価格を維持することは、非常に困難になる。
【０００７】
それ故、設計によっては、可能な限り低いコストを達成するために汎用機能（universal functionality）を犠牲にする必要がある。例えば、より低いＥＭＩフィルタリング要件を備えるヨーロッパバージョンに対して最低コストを提供するために、ヨーロッパにおいてはＥＭＩ（電磁干渉）フィルタ及びランプドライバ入力段のコストを低減するために、専用のアメリカ合衆国バージョン及びヨーロッパバージョンのランプが作成され得る。
【０００８】
アメリカ合衆国バージョンは、60Hzで120V又は277Vの主電源入力を必要とする（即ち、受け入れることができる）のに対して、ヨーロッパバージョンは、50Hzで220乃至240Vの主電源入力を必要とする（即ち、受け入れることができる）。製品は、前記製品が必要規格を満たしており、従って、安全に動作することができる主電源信号の性質を示すようはっきりと標示がされ得る。
【０００９】
ヨーロッパバージョンは、アメリカ合衆国バージョンよりも低コストである可能性が高いことから、顧客には、アメリカ合衆国において277V、60Hzの主電源システムにおいて動作されるためにヨーロッパのタイプを注文する傾向があるだろう。
【００１０】
しかしながら、ヨーロッパの製品は、アメリカ合衆国における適用規格に準拠していないだろう。同様に、アメリカ合衆国バージョンの製品は、ヨーロッパ規格を満たしていないだろう。
【００１１】
ヨーロッパの（220乃至240V及び50Hz）設計は、277V及び60Hzにおいて動作される場合、依然として機能するかもしれないが、ＥＭＩ問題をもたらし得る。しかしながら、より深刻なのは、これは火災の危険をもたらし得ることである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
それ故、低コスト（非汎用）主電源照明モジュールが、適用設計規格が満たされている適切な地理的地域でしか使用されないことを確実にするシステムに対するニーズがある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、請求項によって規定される。
【００１４】
本発明の或る態様による例によれば、負荷を駆動するための、主電源によって給電されるモジュールであって、
主電源電力を受け取るための入力と、
前記主電源電力の電圧及び／又は周波数を検出し、それによって、主電源電力プロファイルを決定するための検出回路であって、決定される前記主電源電力プロファイルが、前記モジュールが使用されている地理的地域に対応する検出回路と、
前記負荷を駆動するためのドライバ回路であって、前記ドライバ回路が、特定の主電源電力プロファイルと共に使用するために適合されており、前記特定の主電源電力プロファイルが、地理的地域であって、前記ドライバ回路が前記地理的地域用に使用されるよう適合されている地理的地域に対応するドライバ回路と、
前記決定される主電源電力プロファイルが前記特定の主電源電力プロファイルと一致しない場合に前記ドライバ回路を無効にするための無効化回路とを有するモジュールが、提供される。
【００１５】
本発明は、各々が特定の主電源電力プロファイルを有する専用の地理的地域のための専用の費用対効果の高い設計を可能にする。不適切な主電源が検出される場合、前記モジュールはその機能を無効にする。前記モジュールが動作していないときに、エンドユーザが前記負荷を取り除き、あらゆる危険な状況が防止される。
【００１６】
例えば、前記負荷は照明要素であり、前記モジュールは照明モジュールである。
【００１７】
前記主電源電力プロファイルは、単に、電圧又は周波数、あるいはその両方の組み合わせであってもよい。
【００１８】
前記決定される主電源電力プロファイル及び前記特定の主電源電力プロファイルは、例えば、各々、地理的地域に対応し、故に、前記検出回路は、前記モジュールが使用されている地理的地域を検出し、前記ドライバ回路は、特定の地理的地域での使用のために適合されている。
【００１９】
上述のように、様々な地理的地域が主電源電力プロファイルを共用する。従って、前記「特定の主電源電力プロファイル」（であって、前記モジュールが前記特定の主電源電力プロファイルのために設計されている前記特定の主電源電力プロファイル）に対応する地理的地域は、低コストで単一の設計が対応することができる国又は地域のセットを含み得る。同様に、前記「決定される主電源電力プロファイル」に対応する地理的地域は、前記決定される主電源電力プロファイル特性を共用する国又は地域のセットを含み得る。前記主電源電力プロファイル間に重複がある場合には、規格の観点から、前記モジュールは、前記設計が対応する地域において使用されているということになる。
【００２０】
従って、前記モジュールは、好ましくは、前記「特定の主電源電力プロファイル」に対応する地理的地域に関連する規格に準拠する。
【００２１】
前記特定の地理的地域は、例えば、アメリカ合衆国又はヨーロッパを含む。
【００２２】
従って、アメリカ合衆国（及びカナダなどの、アメリカ合衆国の設計が対応する他の地域）用の或る設計と、ヨーロッパ（及びヨーロッパの設計が対応する他の地域）用の別の設計とがあり得る。
【００２３】
従って、前記決定される地理的地域も、アメリカ合衆国（若しくは同等の主電源電力プロファイルを備える他の地域）又はヨーロッパ（若しくは同等の主電源電力プロファイルを備える他の地域）を含む。
【００２４】
前記検出回路は、周波数検出器を含み得る。これは、50Hz（ヨーロッパ）と、60Hz（アメリカ合衆国）とを識別する必要がある。
【００２５】
例えば、55Hz未満の検出周波数が、ヨーロッパを含む第１地理的地域に対応する第１の決定される主電源電力プロファイルであり、55Hzを超える検出周波数が、アメリカ合衆国を含む第２地理的地域に対応する第２の決定される主電源電力プロファイルである。
【００２６】
前記検出回路は、電圧検出器を含み得る。これは、120V又は277V（アメリカ合衆国）と、220乃至240V（ヨーロッパ）とを識別する必要がある。
【００２７】
例えば、120Vよりも大きい第１しきい値と277V未満である第２しきい値との間の検出電圧が、ヨーロッパを含む第１地理的地域に対応する第１の決定される主電源電力プロファイルであり、この範囲外の検出電圧が、アメリカ合衆国を含む第２地理的地域に対応する第２の決定される主電源電力プロファイルである。前記第１しきい値は、単に、120V以下の電圧と220V以上の電圧とを識別するための、120Vと220Vとの間の任意の値であり得る。前記第１しきい値は、例えば、150Vであり得る。前記第２しきい値は、約240Vの電圧と277Vの電圧とを識別するためのものである。前記第２しきい値は、例えば、270Vであり得る。
【００２８】
前記無効化回路は、例えば、プロセッサを含む。これは、例えば、ソフトウェアによって生成される割り込みを前記ドライバ回路に送信するために使用される。他の例においては、アナログ回路が使用されてもよい。
【００２９】
前記ドライバ回路は、ＥＭＩフィルタ、整流器、及びドライバ出力段を含む。一段ドライバ（single stage driver）が使用されてもよく、あるいは別個の力率補正回路及びドライバ出力段があってもよい。
【００３０】
前記モジュールは、例えば、高輝度放電ランプ、又はＬＥＤ装置を含む。
【００３１】
本発明の別の態様による例は、主電源によって給電されるモジュールを制御する方法であって、
主電源電力を受け取るステップと、
前記主電源電力の電圧及び／又は周波数を検出し、それによって、主電源電力プロファイルを決定するステップであって、決定される前記主電源電力プロファイルが、前記モジュールが使用されている地理的地域に対応するステップと、
ドライバ回路を制御するステップであり、前記ドライバ回路が、特定の主電源電力プロファイルと共に使用するために適合されており、前記特定の主電源電力プロファイルが、地理的地域であって、前記ドライバ回路が前記地理的地域用に使用されるよう適合されている地理的地域に対応するステップであって、
前記決定される主電源電力プロファイルが前記特定の主電源電力プロファイルと一致する場合には、前記負荷に給電し、
前記決定される主電源電力プロファイルが前記特定の主電源電力プロファイルと一致しない場合には、前記ドライバ回路を無効にすることによって、制御するステップとを有する方法を提供する。
【００３２】
この方法は、モジュールが、主電源電力プロファイルであって、前記モジュールが、前記主電源電力プロファイルのために設計されておらず、それ故、必ずしも、現地の規格を満たしてはいない主電源プロファイルと共に使用されている場合、前記モジュールを能動的に無効にする。
【００３３】
前記決定される主電源電力プロファイル及び前記特定の主電源電力プロファイルは、例えば、各々、地理的地域に対応し、故に、前記検出回路は、前記モジュールが使用されている地理的地域を検出し、前記ドライバ回路は、特定の地理的地域での使用のために適合されている。
【００３４】
前記方法は、ヨーロッパを含む第１地理的地域に対応する第１の決定される主電源電力プロファイルとして55Hz未満の周波数を検出すること、及びアメリカ合衆国を含む第２地理的地域に対応する第２の決定される主電源電力プロファイルとして55Hzを越える周波数を検出することを含み得る。
【００３５】
前記方法は、その代わりに又は更に、ヨーロッパを含む第１地理的地域に対応する第１の決定される主電源電力プロファイルとして120Vよりも大きい第１しきい値から277V未満である第２しきい値までの範囲内にある電圧を検出すること、及びアメリカ合衆国を含む第２地理的地域に対応する第２の決定される主電源電力プロファイルとして前記範囲外の電圧を検出することを含み得る。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
ここで、添付図面を参照して、本発明の例を詳細に説明する。
【図１】照明モジュールを示す。
【図２】照明モジュールを駆動する方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明は、受け取った主電源電力の電圧及び／又は周波数が検出される、主電源によって給電されるモジュール及び駆動方法を提供する。主電源電力プロファイル特性が、主電源電力プロファイル特性であって、モジュールが前記主電源電力プロファイル特性のために設計されている主電源電力プロファイル特性と一致しない場合には、ドライバ回路を無効にするために、無効化回路が使用される。本発明は、他の主電源によって給電されるモジュールにも適用されることができるが、照明モジュールにとって特に興味深い。
【００３８】
図１は、主電源１２によって給電される照明システム１０を示している。照明システムは、整流器１４及びＥＭＩフィルタ段１５を含む。整流され、フィルタリングされた主電源は、照明ドライバ回路１８に供給される。示されている例においては、ドライバ回路は、力率補正（ＰＦＣ）段２０、バッファ２２及び出力段２４を含む。ＰＦＣ段は、必須ではなく、又はその代わりに、一段ドライバに組み込まれてもよい。出力段２４は、高輝度放電ランプ、ＬＥＤ、又はＬＥＤ装置などの照明要素２６の形態の負荷を駆動する。
【００３９】
ドライバ回路１８は、特定の周波数及び／又は電圧範囲などの特定の主電源電力プロファイルと共に使用するために適合されている。主電源電力プロファイルは、ヨーロッパ（及び同等の電源を備える他の地域）又はアメリカ合衆国（及び同等の電源を備える他の地域）などの地理的地域に対応する。
【００４０】
ドライバの他の部分も、特定の主電源電力プロファイルと共に使用するために適合されている。例えば、異なる地域に関連する規格は、異なるタイプのフィルタリング及び／若しくは整流の使用、又は実際は、他の態様の全体的な製品設計を要求するかもしれない。
【００４１】
前記システムは、検出回路２８を更に有する。示されている例においては、周波数検出器３０及び電圧検出器３２がある。
【００４２】
周波数検出器３０は、周波数を決定するために主電源入力及び／又は整流された主電源信号を分析する。周波数検出器３０は、50Hzの地域が60Hzの地域と区別されることができるように、50Hzと60Hzとの間のしきい値を用いて動作し得る。例えば、55Hz未満は、ヨーロッパを含む第１地理的地域に対応する第１の決定される主電源電力プロファイルとして解釈され、55Hz超えは、アメリカ合衆国を含む第２地理的地域に対応する第２の決定される主電源電力プロファイルとして解釈される。
【００４３】
電圧検出器３２も、主電源電圧を決定するために主電源入力及び／又は整流された主電源信号を分析し得る。120V乃至277Vの範囲内の検出電圧は、ヨーロッパを含む第１地理的地域に対応する第１の決定される主電源電力プロファイルとして解釈され、前記範囲外の検出電圧は、アメリカ合衆国を含む第２地理的地域に対応する第２の決定される主電源電力プロファイルとして解釈される。従って、120V（若しくは120V未満）又は277V（若しくは277V超え）の電圧は、アメリカ合衆国のシステム電圧として解釈されるのに対して、その間の電圧、例えば、230Vに近い電圧は、ヨーロッパのシステムとして解釈される。
【００４４】
電圧検出は、一緒に電圧範囲を規定する、第１のより低いしきい値及び第２のより高いしきい値に基づいてもよい。しきい値は、例えば、150V乃至270Vの範囲はヨーロッパ地域用であるのに対して、150V未満又は270V超えはアメリカ合衆国地域用であるように、150V及び270Vである。
【００４５】
検出は、代わりに、（図１において点線として示されている）整流後の、フィルタリング前に行われてもよい。
【００４６】
電圧レベルは二乗平均平方根電圧値であることに留意されたい。
【００４７】
前記システムは、このようにして、（「特定の主電源プロファイル」と呼ばれる）主電源電力プロファイルであって、前記システムが前記主電源電力プロファイルのために設計された主電源電力プロファイルを有する地域において使用されているかどうかを検出することができる。前記システムは、決定される主電源電力プロファイルが特定の主電源電力プロファイルと一致しない場合にドライバ回路１８を無効にするための無効化回路３４を有する。無効化回路は、デジタルプロセッサ又はアナログ回路であってもよい。
【００４８】
このようにして、各々が特定の共通の主電源電力プロファイルを有する（例えば、一組の国であり得る）専用の地理的地域のための、地域別低コストモジュール設計が使用され得る。不適切な主電源が検出される場合、前記モジュールはその機能を無効にする。アメリカ合衆国（及びカナダなどの、アメリカ合衆国の設計が対応する他の地域）用の或る設計と、ヨーロッパ（及びヨーロッパの設計が対応する他の地域）用の別の設計とがあり得る。しかしながら、日本などのより多くの地理的地域がカバーされ得るように、３つ以上の製品設計があってもよい。
【００４９】
従って、決定される地理的地域も、アメリカ合衆国（若しくは同等の主電源電力プロファイルを備える他の地域）又はヨーロッパ（若しくは同等の主電源電力プロファイルを備える他の地域）を含む。
【００５０】
無効化回路３４は、例えば、有効化又は無効化機能を実施するプロセッサを含む。例えば、それは、ＰＦＣ段及び／又はドライバ出力段の動作を制御する。
【００５１】
それは、照明要素２６の動作を防止し、安全な状態に留まるために回路の任意の部分とインターフェースし得る。通常のドライバ回路に加えて専用の無効化スイッチがあってもよく、又は無効化回路が通常のどうぞよろしくお願いいたします。ドライバ回路とインターフェースしてもよい。
【００５２】
図２は、主電源によって給電される照明モジュールを制御する方法を示している。ステップ４０において、主電源電力が受け取られる。ステップ４２において、主電源電力の電圧及び／又は周波数が検出され、それによって、主電源電力プロファイルを決定する。
【００５３】
ステップ４４において、決定される主電源電力プロファイルが、特定の主電源電力プロファイルであって、照明モジュールが前記特定の主電源電力プロファイルのために設計されている特定の主電源電力プロファイルと一致するか否かが決定される。
【００５４】
決定される主電源電力プロファイルが特定の主電源電力プロファイルと一致する場合には、ステップ４６において、電流がモジュールの照明要素に流される。
【００５５】
決定される主電源電力プロファイルが特定の主電源電力プロファイルと一致しない場合には、ステップ４８において、ドライバ回路が無効にされる。
【００５６】
この方法は、モジュールが、主電源電力プロファイルであって、前記モジュールが、前記主電源電力プロファイルのために設計されておらず、それ故、必ずしも、現地の規格を満たしてはいない主電源プロファイルと共に使用されている場合、前記モジュールを能動的に無効にする。
【００５７】
上述のように、主電源電力プロファイルの検出は、電圧測定若しくは周波数測定、又はその両方に基づいてもよい。
【００５８】
必要とされる検出を実施するための回路は、よく知られており、例えば、汎用主電源デバイス内にあり、これが、代わりに、検出された主電源電力プロファイルに依存して回路動作を制御する。
【００５９】
周波数検出は、主電源電圧のゼロ交差の検出に基づいて、２つの連続するゼロ交差の間の時間差を測定することによって、実施されることができる。例えば、バンドパスフィルタ又はローパスフィルタ及びハイパスフィルタを使用することによる、他の周波数検出方法も利用可能である。リアクタンス部品を流れる電流に基づく周波数検出も可能である。
【００６０】
電圧検出のために、様々なシステムにおいて受け取られると予想される電圧範囲に基づく既知の基準電圧を備える比較器が、使用されてもよい。
【００６１】
このアイデアは、あらゆるランプ設計において使用されることができ、高輝度放電ランプ又はＬＥＤ技術に限定されない。
【００６２】
更に、本発明は照明モジュールに限定されない。あらゆる低コストの大量生産モジュールが、地域によって異なるバージョンを有し得る。例は、携帯電話が負荷として機能する携帯電話充電器である。当然、適切な電源に接続されていない場合は無効にされ得る電源アダプタ（即ち、主電源・ＤＣコンバータ）の多くの他の例がある。
【００６３】
当業者は、請求項に記載の発明を実施する際に、図面、明細及び添付の請求項の研究から、開示されている実施例に対する他の変形を、理解し、達成し得る。請求項において、「有する」という用語は、他の要素又はステップを除外せず、単数形表記は、複数の存在を除外しない。単に、特定の手段が、互いに異なる従属請求項において挙げられているという事実は、これらの手段の組み合わせが有利になるように用いられることができないことを示すものではない。請求項における如何なる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されてはならない。
【図１】
2019530179.tif 000003
【図２】
2019530179.tif 000004
【国際調査報告】
2019530179.tif 000005
2019530179.tif 000006