(57)【要約】  ソリッド・ステート・ランプＬを駆動する電子的なドライバ１００は、相切断された交流供給電圧ＰＣＡＣＶを受け取り；前記相切断された交流供給電圧から、前記ランプの光出力の所望の調光レベルを規定している調光情報を得て；前記相切断された交流供給電圧から得られる前記所望の調光レベルに対応する調光レベルにおいて、調光モードにおけるソリッド・ステート・ランプを駆動することができる。前記調光情報を得るために、前記電子的なドライバは、自身の入力電流を検出する。実施例において、前記電子的なドライバは、制御可能なランプ電流生成器１３０と；前記ランプ電流生成器を制御する制御装置１４０と；受け取られた前記相切断された交流供給電圧を整流する整流器１１０と；整流器の出力電流Ｉｃを検知する電流センサ１５０と；電流センサ出力信号を処理する及び制御装置１４０のための入力信号を生成する信号処理器１６０と；を有する。
2013513925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソリッド・ステート・ランプを駆動する電子的なドライバであって、
相切断された交流供給電圧を受け取り、
前記相切断された交流供給電圧から前記ランプの光出力の所望の調光レベルを規定している調光情報を得て、
前記相切断された交流供給電圧から得られる前記所望の調光レベルに対応する調光レベルにおいて、調光モードのソリッド・ステート・ランプを駆動する、
電子的なドライバであって、
前記調光情報を得るために自身の入力電流を検知するように設計されている、電子的なドライバ。
【請求項２】
ランプ電流を生成する制御可能なランプ電流生成器と、
調光要求信号を受け取るデータ入力を有すると共に、ランプ電流生成器を前記調光要求信号に従って調光されたランプ電流を生成するように制御するように設計されている制御装置と、
受け取られた前記相切断された交流供給電圧を、整流された相切断された交流供給電圧に変換する整流器と、
前記整流器の出力電流を検知する電流センサと、
前記電流センサの出力信号を処理する及び前記制御装置のための調光要求信号を生成する信号処理器と、
を有する請求項１に記載の電子的なドライバ。
【請求項３】
前記電流センサは、１つのダイオード、又は前記整流器の出力端子に直列に配されている２つ以上のダイオードの直列配置を有する、請求項２に記載の電子的なドライバ。
【請求項４】
前記電流センサは、前記ダイオードと並列に配されている抵抗を更に有する、請求項３に記載の電子的なドライバ。
【請求項５】
前記信号処理器が、前記電流センサの出力信号の平均に比例した信号として前記調光要求信号を生成するように設計されている、請求項２に記載の電子的なドライバ。
【請求項６】
前記信号処理器が、
前記ドライバの１つの電圧バスに結合されているエミッタ端子を有し、第１の抵抗を介して前記ドライバの他の電圧バスに結合されているコレクタ端子を有し、分圧器を介して基準供給源に結合されているベース端子を有する第１のトランジスタと、
前記第１のトランジスタの前記コレクタ端子に結合されている入力を有しており、前記信号処理器の信号出力に結合されている出力を有するローパスフィルタと、
前記分圧器のノードに結合されているコレクタ端子を有し、第２の抵抗を介して前記電子的なドライバの電圧バスに結合されているベース端子を有し、前記電流センサの出力に結合されているエミッタ端子を有する第２のトランジスタと、
を有する請求項５に記載の電子的なドライバ。
【請求項７】
前記ランプの電流生成器に供給電圧を供給するエネルギバッファを更に有する請求項２に記載の電子的なドライバであって、前記整流器の出力電流は、エネルギバッファを実質的に充電する、電子的なドライバ。
【請求項８】
前記エネルギバッファが少なくとも１つのコンデンサを有する、請求項７に記載のドライバ。
【請求項９】
少なくとも１つのソリッド・ステート・ランプと、前記少なくとも１つのソリッド・ステート・ランプを駆動する請求項１乃至８の何れか一項に記載の少なくとも１つの電子的なドライバとを有するランプユニット。
【請求項１０】
少なくとも１つのソリッド・ステート・ランプを収容するアーマチャであって、前記少なくとも１つのソリッド・ステート・ランプを駆動する請求項１乃至９の何れか一項に記載の少なくとも１つの電子的なドライバを有するアーマチャ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、照明の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明のために、例えば、住宅において、本線回路（mains circuit）により給電されている（supplied）白熱ランプを使用することが、長い間、知られている。ヨーロッパにおいて、本線回路は、典型的には、５０Ｈｚにおける２３０Ｖの交流を担持している。白熱ランプに関する大きな問題は、これらが、利用可能な電気エネルギの少ない一部のみを光エネルギに変換するということ、即ち多くのエネルギが、熱の形態において消費され無駄になることにある。従って、更に効率的なランプ（例えば、ガス放電ランプであるが、詳細には、ＬＥＤのような、ソリッド・ステート・ランプ）の使用に向けた開発は、未だに存在する。既存の状況において、白熱ランプをソリッド・ステート・ランプに交換することが望ましくさえある。ＬＥＤのような、ソリッド・ステート・ランプ光源（例えば）は、電子的なドライバにより駆動されることを必要し、本線供給電圧を受け取り、出力ランプ電流を生成する。これは、別個の装置であっても良いが、都合の良いことに、ＬＥＤ光源及び電子的なドライバが組み込まれるＬＥＤランプユニットが、開発されている。特に、本発明は、既存の白熱ランプに置き換わることができるこのような組み込まれたソリッド・ステート・ランプユニットに関する。
【０００３】
白熱ランプは、公称定格（例えば、６０ワット、１００ワット等）を有し、本線電圧により駆動される場合にランプ電流に対応していると共に、前記ランプにより発される一定量の光に対応している。同様に、ＬＥＤは、公称定格を有し、公称ランプ電流に対応している。幾つかの状況において、同じランプにより発される光の量を減少させることができることが望ましい。このために、調光器が、開発されている。ＬＥＤの場合、前記電子的なドライバは、調光機能を有し、前記出力ランプ電流が、調整される。また、特に白熱ランプのために、相切断に基づいて動作する電子的な本線調光器が、開発されている。相切断の調光器は、一般に知られているので、このことの議論は、ここでは省略する。このような調光器は壁に取り付けられた調光器として実施化されることができ、この結果、ランプ供給電圧は、常に、「調光された」供給電圧であることに留意されたい。
【０００４】
図１Ａは、壁に取り付けられた本線調光器１を備える照明配置の１つのあり得る例を模式的に示しているブロック図であり、図１Ｂは、他の例の類似のブロック図である。いずれの場合においても、調光器１は、交流本線（ヨーロッパでは、５０Ｈｚにおける２３０Ｖ）を入力電圧として受け取り、相切断された交流を出力電圧として出力する。ユーザは、例えば、制御ノブ２を回転させることによって、調光器１を制御することができ、調光器１に交流電圧が切断される相の設定を変化させる。図１Ａの例において、調光出力に接続されている本線ソケット３があり、ランプ・アーマチャ２０は、本線ソケット３に接続されるべきコネクタ２４において終端している電気コード２３を備えている。図１Ｂの構成において、ランプ・アーマチャ２０は、直接的に調光出力に接続されている。いずれの場合においても、アーマチャ２０は、電子的な調光器１を介して給電され、即ち相切断された交流電圧のみを受け取り、ＰＣＡＣＶとして示される。
【０００５】
図２は、アーマチャ２０は、光バルブ１０のランプの足部１２を機械的に収容する及び保持すると共に、ランプの足部１２をアーマチャ２０の配線２２に電気的に接続するためのランプソケット２１を有することができる。
【０００６】
図３Ａは、ＬＥＤランプユニット３０を模式的に示しているブロック図であり、ＬＥＤランプユニット３０は、少なくとも１つのソリッド・ステート・ランプ３１（例えば、ＬＥＤ光源要素）と、本線電圧を受け取るための供給入力端子３３、３４と、ＬＥＤ光源要素３１に出力ＬＥＤ電流を供給するための出力端子３５、３６とを有するＬＥＤドライバ３２とを有している。
【０００７】
図３Ｂは、本発明によるＬＥＤランプユニット３０の好ましい物理的な実施化を模式的に示しており、ドライバ電子回路３２を収容していると共にアーマチャのランプソケット２１と協働するために設計されている第１のハウジング部３７と、１つ以上のＬＥＤ光源要素を収容している第２のハウジング部３８とを有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
調光可能なＬＥＤランプユニット３０が、このような本線調光器により供給されているアーマチャ２０に結合されるべきである場合に、複雑化が存在する。例えば、調光された白熱ランプが、調光可能なＬＥＤランプユニットと交換されるべきであるからである。この調光可能なＬＥＤランプユニットにおいて、ドライバ３２は、ここで、相切断された本線電圧ＰＣＡＣＶを供給入力端子３３、３４において受け取る。ランプドライバ３２は、上述で説明された最大交流電圧を受け取るように設計されている一方で、相切断された交流電圧ＰＣＡＣＶを受け取る場合に、調光モードにおいて、動作することができなくてはならない。このように、一方では、電源として相切断された本線電圧を受け取る場合、電子的なＬＥＤドライバは、適切に機能することを必要とする。他方では、相切断された本線電圧は、相の角度の形態において、ユーザによって、望まれる調光レベルに関する調光情報を含んでおり、電子的なＬＥＤ調光器は、ユーザ制御入力として、この情報を使用し、この調光情報を読み込み、これに応じて前記ＬＥＤランプのための出力電流を調整することができる必要がある。このような調光器は、これ自体は知られており、例えば、関連するＬＥＤを調光するように調光機能を提供するように設計されており、即ち、入力供給電圧の相角に応答して、関連するＬＥＤのための適切な出力電圧又は電流を供給する。
【０００９】
本発明は、特に、前記調光器により出力される（前記ドライバに対する入力供給電圧である）相切断された交流本線の供給電圧内の調光情報の検出の問題に関する。従来技術において、このことは、典型的には、入力供給電圧のＲＭＳ値を測定することによって、なされる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
図４は、立下りエッジ調光（trailing edge dimming）を使用して（如何なる負荷又は抵抗性負荷も接続されないと仮定して）調光器の出力電圧の理想的な波形を模式的に示しているグラフである。この出力電圧波形は、ゼロから開始して或る相までの正弦曲線の形状を有しており、この時点において、前記出力電圧は、急にゼロまで下がり、前記出力電圧は、正弦曲線の隣のゼロ交差までゼロに留まる。
【００１１】
図５は、壁に取り付けられた調光器の実施化の幾らかの基礎を示している簡略化されたブロック図である。壁に取り付けられている調光器は、通常の本線スイッチと置き換わることができ、この理由のために、これらは、本線への接続のための１つの入力５１と、負荷への接続のための１つの出力５９とのみを有する。入力５１と出力５９との間に、制御可能なスイッチ５２が取り付けられており、即ち閉じられているか（導通）又は開いているかの何れかである。調光器１は、更に、スイッチ５２を制御する制御回路５３を有しており、制御回路５３は、入力５１及び出力５９から電力供給を受け取る。明らかに、スイッチ５２が閉じている場合、入力５１と出力５９との間の電圧降下、従って制御回路５３に対する電圧供給は、ゼロになる。更に、難しいスイッチングは、ＥＭＣノイズを生じる。このようなＥＭＣノイズを減少するために、制御回路５３への幾らかの供給を維持するために、容量性要素５４が、入力５１と出力５９との間において、スイッチ５２と並列に接続される。この容量性要素５４は、自身の電圧を維持しようとする。結果として、調光器１の出力電圧は、図４に示されているようにゼロに急激には下がらない。
【００１２】
図６Ａは、５０Ｈｚの本線電圧の場合における、調光器が２ｍｓの導通時間（切断相３６°）に設定され、抵抗性負荷ＬＲが接続されているときの、当該調光器の前記実効出力電圧を示しているグラフである。前記抵抗性負荷は、容量性要素５４を比較的急速に放電させ、前記切断相が容易に決定されることができる。電圧のＲＭＳ値は、この場合、５４Ｖである。
【００１３】
図６Ｂは、抵抗性負荷ＬＲがＬＥＤドライバ３２と置き換わる状況の場合の類似のグラフである。このようなＬＥＤドライバは、典型的にはブリッジ整流入力段を有しており、スイッチ５２が開き、容量性要素５４が自身の電荷を保持している場合には、充分な電流経路を提供しない。切断相を決定することは、困難である。この電圧のＲＭＳ値は、この場合、１４０Ｖである。ＲＭＳ値の減少された範囲からみて、幾つかの調光レベルの間で区別することは、更に困難であることだけでなく、ＲＭＳ値がどのように切断角を有して変化するかを予測するのも困難である一方で、更に、この特性は、１つの個々の調光器からもう１つの調光器まで変化し得る。
【００１４】
従来技術の解決案は、前記ＬＥＤドライバ内に何らかのブリーダ回路を設けることによって、容量性要素５４を放電させることを目的としている。この取り組みは、切断相の検出可能性が改善されるという意味において働く一方で、不利な点は、損失が増大されることにある。
【００１５】
本発明の一般的な目的は、上述の問題を取り除く又は少なくとも減少させることにある。特に、本発明の目的は、より少ない損失によって、前記切断相を更に正確に検出する仕方を提供することにある。
【００１６】
これらの目的に対処するために、本発明は、入力電圧よりもむしろドライバの入力電流を測定することを目的としている。
【００１７】
更なる有利な仕上げは、添付の従属請求項に記載されている。
【００１８】
本発明のこれらの及び他の見地、フィーチャ及び有利な点は、添付の図面を参照して、１つ以上の好ましい実施例に関する以下の記述によって、更に説明される。添付の図面において、同じ符号は、同じ又は類似の部分を示している。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１Ａ】壁に取り付けられた本線調光器の１つのあり得る例を模式的に示しているブロック図である。
【図１Ｂ】壁に取り付けられた本線調光器の他のあり得る例を模式的に示しているブロック図である。
【図２】ランプ・アーマチャを模式的に示している。
【図３Ａ】ＬＥＤランプユニットを模式的に示している。
【図３Ｂ】ＬＥＤランプユニットの好ましい物理的な実施化を模式的に示している。
【図４】立ち下がりエッジ調光を使用する調光器の出力電圧の理想的な波形を模式的に示しているグラフである。
【図５】壁に取り付けられた調光器の実施化の幾らかの基礎を示している簡略ブロック図である。
【図６Ａ】抵抗性負荷の場合における調光器の出力電圧を示しているグラフである。
【図６Ｂ】負荷としてのＬＥＤドライバの場合における調光器の出力電圧を示しているグラフである。
【図７】本発明によるＬＥＤドライバを模式的に示しているブロック図である。
【図８】ドライバ入力段のあり得る実施例を模式的に示しているブロック図である。
【図９Ａ】本発明によるドライバの波形を示している。
【図９Ｂ】本発明によるドライバの波形を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図７は、入力電圧よりもむしろ入力電流を測定するのに適している、本発明によるＬＥＤドライバ１００を模式的に示しているブロック図である。ＬＥＤドライバ１００は、調光器からの相切断された交流本線電圧ＰＣＡＣを受け取るための入力端子１０１、１０２と、１つ以上のＬＥＤ Ｌへの接続のための出力端子１９８、１９９とを有する。
整流器１１０は、ドライバの入力端子１０１、１０２に接続されている入力端子１１１、１１２と、整流された本線電圧ＲＰＣＡＣを供給する出力端子１１８、１１９とを有している。この電圧は、結果として電荷電流Ｉｃをもたらすようにバッファ１２０を充電するのに使用される。制御可能なランプ電流生成回路１３０がバッファ１２０から提供され、適切なランプ電流ＩＬを生成するように設計されている。例えば、最適にプログラムされたマイクロプロセッサを有することができる制御装置１４０は、ランプ電流ＩＬが、データ入力端子１４１において受け取られる入力信号に基づいて、或る所望の出力調光レベルに従って生成されるように、ランプ電流生成回路１３０を制御する。適切なランプ電流生成回路及び制御装置の設計及び動作は、これ自体は知られており、本発明の主題ではないので、これらの設計及び動作の更に詳細な説明は、ここでは省略される。
【００２１】
ドライバ１００は、更に、ドライバ１００内への入力電流、若しくは電荷電流Ｉｃ又はいずれにせよこれらの電流のうちの１つを表している若しくはこれらの電流に比例している信号を検出する電流検出器１５０を有する。信号整形回路１６０は、電流検出器１５０からは出力信号を受け取り、制御装置１４０のデータ入力端子１４１に調光要求信号Ｓｄｒを供給する。信号整形回路１６０は、電流検出器１５０と一体化されることもでき、又は制御装置１４０と一体化されることもできることに留意されたい。
【００２２】
図８は、更に詳しくドライバ１００の入力段のあり得る実施例を模式的に示しているブロック図である。整流器１１０は、周知の構成の４つのダイオードのブリッジ回路として実施化される。このドライバ１００は、正の整流器出力端子１１８及び負のバスライン１０４に結合されている正のバスライン１０３を有している。この実施例において、電流検出器１５０は、整流器１１０の出力に関連付けられており、更に詳細には、負のバスライン１０４と負の整流器出力端子１１９との間に接続される。電流検出器１５０は、複数のダイオード１５２の直列の組み合わせと並列に接続されている抵抗１５１のアセンブリとして実施化される。この実施例において、２つのダイオードが直列に配されているが、１つだけを使用する又は３つ以上のものを使用することも可能である。電流検出器１５０と負の整流器出力端子１１９との間のノードＡは、電流検出器の出力を構成する。
【００２３】
信号整形回路１６０は、第１の抵抗Ｒ１を介して正の供給電圧Ｖｃｃに結合されているコレクタを有し、第２の抵抗Ｒ２を介して負のバスライン１０４に結合されているベースを有し、検出器出力Ａに結合されているエミッタを有する第１のトランジスタＱ１を有する。信号整形回路１６０は、第３の抵抗Ｒ３を介して正のバスライン１０３に結合されているコレクタを有し、第４の抵抗Ｒ４を介して第１のトランジスタのコレクタに結合されているベースを有し、負のバスライン１０４に結合されているエミッタを有する第２のトランジスタＱ２を有する。第５の抵抗Ｒ５は、第２のトランジスタＱ２のコレクタ及びエミッタ端子に接続されている。この第５の抵抗Ｒ５と並列に、第６の抵抗Ｒ６及びコンデンサＣ１の直列配置が、接続されている。第６の抵抗Ｒ６とコンデンサＣ１との間のノードのＢは、制御装置１４０に調光要求信号Ｓｄｒを出力する信号整形器１６０の出力１６９を構成する。
【００２４】
バッファ１２０は、結果として高い力率をもたらす種類のものであることが好ましい。図８に示されるバッファ１２０の例示的な実施例は、この要件を満たしている。この要件を満たしている代替的な実施例は、当業者にとって明らかでなければならない。
【００２５】
当該動作は、以下の通りである。
【００２６】
入力電流がない場合、ダイオード１５２の両端における電圧降下がなく、第１のトランジスタＱ１は導通せず、第２のトランジスタＱ２は正の供給電圧Ｖｃｃを受け取り、コンデンサＣ１を放電するように導通する。
【００２７】
入力電流がある場合、ダイオード１５２の両端における十分な電圧降下があり、第１のトランジスタＱ１を導通させる。第２のトランジスタＱ２のコレクタの電圧は、正のバスライン１０３における瞬間的な電圧に続き、この電圧は、コンデンサＣ１を充電するのに使用される。
【００２８】
従って、コンデンサＣ１上の電圧は、実質的に一定の値になり、この値は、入力電流を有する期間がより長い場合に増大し、入力電流を有する期間がより短い場合に減少する。コンデンサＣ１の上の電圧は、出力１６９へ転送される。効果的には、Ｒ５、Ｒ６及びＣ１は、ローフィルタを構成する。
【００２９】
図９Ａは、図６Ｂと同じ状況の場合の第１のトランジスタＱ１のコレクタにおける電圧の波形を示しているグラフである。ＲＭＳ値は、この例においては、１００ｍＶである。図９Ｂは、９ｍｓの導通時間の状況の場合と同じ電圧の波形を示しているグラフである。ＲＭＳ値は、この例においては、１７００ｍＶである。
【００３０】
上述で議論される実施例は、前記入力電圧から得られる入力信号のＲＭＳ値を測定する及び分析するために開発された制御回路と協働するのに特に適していることに留意されたい。しかしながら、制御回路が前記入力信号の切断時間を実際に調整することも可能である。このような場合のために、パルス幅変調正方形ブロック信号は、十分であり、第１のトランジスタＱ１のコレクタにおける信号は、第２のトランジスタＱ２の周りの回路が必要とされることなく、使用されることができる。
【００３１】
要約すると、本発明は、ソリッド・ステート・ランプＬを駆動する電子的なドライバ１００であって、
−  相切断交流供給電圧ＰＣＡＣＶを受け取る
−  前記相切断された交流供給電圧から、前記ランプの光出力の所望の調光レベルを規定している調光情報を得る、
−  相切断された交流供給電圧から得られる所望の調光レベルに対応する調光レベルにおいて、調光モードのソリッド・ステート・ランプを駆動する、
ことができる電子的なドライバ１００を提供する。
【００３２】
前記調光情報を得るために、前記ドライバは、自身の入力電流を検出する。
【００３３】
実施例において、前記ドライバは、
−  制御可能なランプ電流生成器１３０と、
−  ランプ電流生成器を制御する制御装置１４０と、
−  受け取られた相切断された交流供給電圧を整流する整流器１１０と、
−  前記整流器の出力電流Ｉｃを検知する電流センサ１５０と、
−  電流センサ出力信号を処理し、制御装置１４０のための入力信号を生成する信号処理器１６０と、
を有する。
【００３４】
本発明は、添付の図面及び上述の記載において、詳細に説明され記載されたが、当業者であれば、このような図面及び記載が、限定的ではなく説明的又は例示的なものであると考えられるべきであることは、明らかである。本発明は、開示されている実施例に限定されるものではない。むしろ、幾つかの変形及び変更が、添付の請求項に規定されている本発明の保護範囲内で可能である。例えば、前記調光可能なドライバは、前記ランプ・アーマチャに関連付けられていても良い。
【００３５】
開示されている実施例に対する他の変化は、添付の図面、本明細書及び添付の請求項の熟慮により、添付の請求項に記載の本発明を実施する際に当業者により理解され、行われることができる。添付の請求項において、「有する」という語は、請求項に記載されていない構成要素又はステップの存在を排除するものではない。単数形の構成要素は、複数のこのような構成要素を排除するものではない。単一の要素又は他のユニットが、請求項に列挙されている幾つかの項目の機能を実現しても良い。特定の手段が、相互に異なる従属請求項において、引用されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利になるように使用されることができないと示すものではない。添付の請求項における如何なる符号も、この範囲を制限するものとしてみなしてはならない。
【００３６】
上述において、本発明は、本発明による前記装置の機能ブロックを示しているブロック図を参照して説明された。これらの機能ブロックの１つ以上は、ハードウェアにおいて実施化され、このような機能ブロックの機能は、個々のハードウェア構成要素により実行されるが、これらの機能ブロックの１つ以上がソフトウェアにおいて実施化されることも可能であり、この結果、このような機能ブロックの機能が、コンピュータプログラム又はプログラム可能な装置（例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ等）の１つ以上のプログラムラインにより実行されることが理解されるべきである。
【図１Ａ】
2013513925.tif 000003
【図１Ｂ】
2013513925.tif 000004
【図２】
2013513925.tif 000005
【図３Ａ】
2013513925.tif 000006
【図３Ｂ】
2013513925.tif 000007
【図４】
2013513925.tif 000008
【図５】
2013513925.tif 000009
【図６Ａ】
2013513925.tif 000010
【図６Ｂ】
2013513925.tif 000011
【図７】
2013513925.tif 000012
【図８】
2013513925.tif 000013
【図９Ａ】
2013513925.tif 000014
【図９Ｂ】
2013513925.tif 000015
【国際調査報告】
2013513925.tif 000016
2013513925.tif 000017
2013513925.tif 000018