(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの発光ダイオードを含む少なくとも１つの光源を含む照明要素用の駆動ユニットであって、
所定の電流波形の少なくとも一部を引き込むことによって入力電力を受け取り、バス電圧を出力する第１の電力コンバータと、
前記駆動ユニットを制御する制御ユニットと、
前記制御ユニットに電力を提供する第２の電力コンバータと、
を含み、
前記駆動ユニットは、前記制御ユニットの制御下で、前記バス電圧によって、ＬＥＤ電圧が、前記少なくとも１つの発光ダイオードを動作させるために提供される動作モードと、前記少なくとも１つの発光ダイオードを動作させるための前記ＬＥＤ電圧が提供されないが、前記制御ユニットに電力が提供されるスタンバイモードとを有し、
前記制御ユニットは、前記第１の電力コンバータによって出力される前記バス電圧のレベルを、前記動作モードにおける動作レベルから前記スタンバイモードにおけるスタンバイレベルに、また、前記スタンバイレベルから前記動作レベルに調節し、
前記第２の電力コンバータの入力部に、スイッチング回路を介して、前記スタンバイモード中は前記バス電圧が、前記動作モード中は前記駆動ユニット内で提供される更なる電圧が提供される、駆動ユニット。
【請求項２】
前記少なくとも１つの発光ダイオードに給電するための前記ＬＥＤ電圧を出力する第３の電力コンバータを更に含み、前記第３の電力コンバータの入力部は、少なくとも、前記バス電圧に結合され、前記更なる電圧は、前記ＬＥＤ電圧又は前記第３の電力コンバータによって提供される別の電圧である、請求項１に記載の駆動ユニット。
【請求項３】
少なくとも１つの発光ダイオードを含む少なくとも１つの光源を含む照明要素用の駆動ユニットであって、
所定の電流波形の少なくとも一部を引き込むことによって入力電力を受け取り、バス電圧を出力する第１の電力コンバータと、
前記駆動ユニットを制御する制御ユニットと、
前記制御ユニットに電力を提供する第２の電力コンバータと、
を含み、
前記駆動ユニットは、前記制御ユニットの制御下で、前記バス電圧によって、ＬＥＤ電圧が、前記少なくとも１つの発光ダイオードを動作させるために提供される動作モードと、前記少なくとも１つの発光ダイオードを動作させるための前記ＬＥＤ電圧が提供されないが、前記制御ユニットに電力が提供されるスタンバイモードとを有し、
前記制御ユニットは、前記第１の電力コンバータによって出力される前記バス電圧のレベルを、前記動作モードにおける動作レベルから前記スタンバイモードにおけるスタンバイレベルに、また、前記スタンバイレベルから前記動作レベルに調節し、
前記動作モード及び前記スタンバイモード中、前記第２の電力コンバータの入力部が、スイッチング回路を介して、前記バス電圧が所定の閾値レベルを上回る場合は、前記駆動ユニット内で提供される更なる電圧に電気的に接続され、また、前記バス電圧が前記所定の閾値レベルを下回る場合は、前記第１の電力コンバータの出力部に電気的に接続される、駆動ユニット。
【請求項４】
前記第１の電力コンバータは、前記動作モード及び／又は前記スタンバイモード中、前記入力電圧よりも高い前記バス電圧を出力する、請求項１に記載の駆動ユニット。
【請求項５】
前記第１の電力コンバータは、ブースト回路を含む、請求項４に記載の駆動ユニット。
【請求項６】
前記第２の電力コンバータは、リニア電圧レギュレータ、好適には低ドロップアウトレギュレータを含む、請求項１に記載の駆動ユニット。
【請求項７】
前記駆動ユニットは、前記バス電圧よりも低い前記ＬＥＤ電圧を提供する、請求項１に記載の駆動ユニット。
【請求項８】
前記第３の電力コンバータは、バック回路を含む、請求項２に記載の駆動ユニット。
【請求項９】
前記入力電圧は、交流１２Ｖであり、前記第１の電力コンバータは、ブリッジ整流器を含む、請求項１に記載の駆動ユニット。
【請求項１０】
少なくとも前記動作モード中、前記バス電圧は、直流２０乃至２８Ｖの範囲内にあり、前記ＬＥＤ電圧は、直流８乃至１６Ｖの範囲内にある、請求項９に記載の駆動ユニット。
【請求項１１】
前記制御ユニットは、命令を受信し、前記命令に従って前記照明要素を制御する、請求項１に記載の駆動ユニット。
【請求項１２】
少なくとも１つの発光ダイオードを含む少なくとも１つの光源と、
前記少なくとも１つの光源を駆動する請求項１又は３に記載の駆動ユニットと、
を含む、照明要素、具体的には、約５１ｍｍの直径を有する多面リフレクタ電球。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明要素用の駆動ユニットと、その動作方法と、当該駆動ユニットを含む照明要素とに関する。より具体的には、本発明は、少なくとも１つの発光ダイオードを含み、動作モード及びスタンバイモードを有する照明要素用の駆動ユニットと、当該照明要素用の当該駆動ユニットを動作させる方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの領域において、１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む照明要素が、白熱灯に代わるもの、特にハロゲンランプに代わるものとして開発されてきている。
【０００３】
電源を制御することによって提供される従来のランプの単純なオン／オフ状態に加えて、（ＬＥＤを含む）照明要素は、現在では、特に調光に関して、通信（即ち、特定の照明要素の遠隔制御）を含むより高度なオプションを提供する。これにより、照明要素の制御ユニットは、光学エンジンがオフである場合も、給電される必要がある。照明要素が、通信し、制御される状態にある一方で、照明は提供されないこのようなモードは、スタンバイモードと呼ばれる。
【０００４】
好適には、スタンバイモード中は、照明要素の総電力消費量は低いべきである。例えばＭＲ１６型電球との関連では、ＣＬＥＭＡ（欧州連合における照明器具及び照明器具用の電気工学コンポーネントの全国製造業者協会連盟）は、０．５ワットのスタンバイ電力要件を有する。
【０００５】
所望の電力効率及びスタンバイ電力消費量の実現は、当該目的のために従来から使用されている手段は、利用可能な空間及び費用検討といったデザインに対する他の制約と対照的である点で、問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、照明要素のデザインに対する空間及び費用制約下でも、より優れた電力効率及びスタンバイ電力消費量を可能にする、照明要素用の駆動ユニット、駆動ユニットの動作方法及び当該駆動ユニットを含む照明要素を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様では、少なくとも１つの発光ダイオードを含む少なくとも１つの光源を含む照明要素用の駆動ユニットが提示される。当該駆動ユニットは、所定の電流波形の少なくとも一部を引き込むことによって入力電力を受け取り、バス電圧を出力する第１の電力コンバータと、駆動ユニットを制御する制御ユニットと、制御ユニットに電力を提供する第２の電力コンバータとを含み、第２の電力コンバータの入力部は、少なくとも、バス電圧に結合され、駆動ユニットは、制御ユニットの制御下で、バス電圧によって、ＬＥＤ電圧が、少なくとも１つの発光ダイオードを動作させるために提供される動作モードと、少なくとも１つの発光ダイオードを動作させるためのＬＥＤ電圧が提供されないが、制御ユニットに電力が提供されるスタンバイモードとを有し、制御ユニットは、第１の電力コンバータによって出力されるバス電圧のレベルを、動作モードにおける動作レベルからスタンバイモードにおけるスタンバイレベルに、また、スタンバイレベルから動作レベルに調節する。
【０００８】
本発明の第２の態様では、照明要素が提示される。当該照明要素は、所定の電流波形の少なくとも一部を引き込むことによって入力電力を受け取り、バス電圧を出力する第１の電力コンバータと、照明要素を制御する制御ユニットと、制御ユニットに電力を提供する第２の電力コンバータと、少なくとも１つの発光ダイオードを含む少なくとも１つの光源とを含み、第２の電力コンバータの入力部は、少なくとも、バス電圧に結合され、照明要素は、制御ユニットの制御下で、少なくとも１つの発光ダイオードが、バス電圧によって動作させられる動作モードと、少なくとも１つの発光ダイオードが動作させられないが、制御ユニットに電力が提供されるスタンバイモードとを有し、制御ユニットは、第１の電力コンバータによって出力されるバス電圧のレベルを、動作モードにおける動作レベルからスタンバイモードにおけるスタンバイレベルに、また、スタンバイレベルから動作レベルに調節する。
【０００９】
本発明の第３の態様では、少なくとも１つの発光ダイオードを含む照明要素が、少なくとも１つの発光ダイオードがバス電圧によって動作させられる動作モードと、少なくとも１つの発光ダイオードが動作させられないが、制御ユニットに電力が提供されるスタンバイモードとを有するように、当該照明要素用の駆動ユニットを動作させる方法が提示される。当該動作方法は、所定の電流波形の少なくとも一部を引き込むことによって入力電力を受け取るステップと、入力電力を変換し、バス電圧を出力するステップと、動作モード及びスタンバイモード間で切替えた時に、出力されるバス電圧のレベルを調節するステップと、スタンバイモードでは、制御ユニットに電力を提供するためにバス電圧を変換するステップとを含む。
【００１０】
本発明は、照明要素全体の様々な段において様々な電圧を使用して制御ユニットに選択的に給電することによって、電力効率を向上させる、特に、スタンバイ電力消費量を減少するが、依然として、特定の空間及び費用制約を満たすために使用される追加の自由度があるという見識に基づいている。
【００１１】
所定の電流波形は、状況及び特定の実施態様に依存して、多種多様な形態をとる。このような所定の電流波形の例は、次のリストに示されるように規定される。即ち、１サイクルの所定の部分（具体的には、当該１サイクルの１つ以上の部分。例えば１サイクルの最初のｘ％、ピーク入力電流電力は、平均電力よりも高いか、又は、係数を掛けた二乗平均平方根入力電圧に対し所定の関係にある）。
【００１２】
なお、所定の電流波形（又は所定の負荷）は、好適には、及び、有益には、照明要素が、動作するには特定の負荷を必要とする電子トランスを含む従来の装置によって給電されることを可能とするために提供される。
【００１３】
本発明では、スタンバイモードにおいても、第１の電力コンバータは、照明要素が、入力電圧を提供する電子トランスのコンテキストにおいて使用されるように、所定のレジーム（ただし、スタンバイモード用のレジームは、動作モードのレジームとは異なっていてよい）に従って動作し、電力を引き込む。
【００１４】
しかし、スタンバイモードでは、厳密には、所定の電流波形（又は負荷）は連続的に提供される必要がない。提供される負荷が、スタンバイモードの周期部分中に十分である場合、十分なエネルギーが、入力部から取られ、制御ユニットのために（例えばキャパシタンスに）保存され、動作が維持される（例えば次のサイクルまでキャパシタンスによって支援される）。
【００１５】
有利なことに、スタンバイモード中であっても、照明要素によって提示される負荷は、電子トランスが動作するのに十分に高く、したがって、複数の照明要素も、当該複数の照明要素の１つ又は複数がスタンバイモードにあるどうかに関わらず、１つの電子トランスによって供給される。
【００１６】
１つの好適な実施形態では、駆動ユニット又は照明要素において、第２の電力コンバータの入力部は、スイッチング回路を介して、第１の電力コンバータに結合され、スイッチング回路は更に、第２の電力コンバータの入力部を、駆動ユニット又は照明要素内で提供される更なる電圧に結合する。
【００１７】
具体的には、有利な修正態様において、スイッチング回路は、第２の電力コンバータに、スタンバイモード中はバス電圧を、動作モード中は更なる電圧を提供する。
【００１８】
この修正態様の追加的なオプションとして、少なくとも１つの発光ダイオードに給電するためのＬＥＤ電圧を出力する第３の電力コンバータが提供され、第３の電力コンバータの入力部は、少なくとも、バス電圧に結合され、更なる電圧は、ＬＥＤ電圧又は第３の電力コンバータによって提供される別の電圧である。
【００１９】
制御ユニットへの給電は、バス電圧から直接的に電力を引き込むことに限定されず、照明要素の動作中に提供される他の電圧が、制御ユニットに給電するために使用されてもよい。動作モード中に、制御ユニットに給電する第２の電力コンバータに、バス電圧よりも低いＬＥＤ電圧が供給されると、第２の電力コンバータにおける変換による電力損失は減少し、これにより、照明要素内の全体的な発熱が特に減少される。
【００２０】
上記実施形態の別の修正態様では、動作モード及びスタンバイモード中、スイッチング回路は、第２の電力コンバータの入力部が、バス電圧が所定の閾値レベルを上回る場合は、更なる電圧に電気的に接続され、また、バス電圧が所定の閾値レベルを下回る場合は、第１の電力コンバータの出力部に電気的に接続されるように構成される。
【００２１】
有利なことに、バス電圧のこのような閾値によって、動作モード及びスタンバイモード間の切り替え時に、バス電圧及びＬＥＤ電圧間の切り替えに単純な回路を使用することができる。更に、バス電圧の制御も更に、制御ユニットに給電するために使用される電圧の選択をもたらす。
【００２２】
なお、上記された２つの修正態様は、（電源投入又は動作モード及びスタンバイモード間の変更といった）過渡期を除き、ある程度まで一致する。閾値を使用するアプローチは、制御ユニットに給電するために、スタンバイモード中は、（減少された）バス電圧が、動作モード中は、更なる電圧（例えばＬＥＤ電圧）が使用されることを確実にするために使用される。
【００２３】
なお、バス電圧の制御は、更なるオプションを含んでもよい。ただし、好適には、バス電圧には、少なくとも２つのレベル、即ち、動作モード用の１つのレベルと、スタンバイモード用のもう１つのレベルとが提供される。
【００２４】
例えば提供されるバス電圧は、基準電圧といった基準値に比例するといったように、バス電圧は、所与の範囲内で連続的に制御可能であることが予測される。
【００２５】
１つの好適な実施形態では、第１の電力コンバータは、動作モード及び／又はスタンバイモード中、入力電圧よりも高いバス電圧を出力する。この実施形態の好適な修正態様では、第１の電力コンバータは、ブースト回路を含む。
【００２６】
１つの好適な実施形態では、第２の電力コンバータは、リニア電圧レギュレータ、好適には低ドロップアウトレギュレータを含む。
【００２７】
低ドロップアウトレギュレータ（ＬＤＯ）は、（スイッチモード変換といった）他のレギュレータに比べて、より大きい高圧降下では、あまり効率的ではないことがある。しかし、そのような他のＤＣ−ＤＣ回路に比べて、費用は、２．５乃至３倍低く、また、そのようなＤＣ−ＤＣ回路の複雑さが高いことは、空間が厳しい制約の１つである場合に、当該回路を更に手頃でなくする。
【００２８】
１つの好適な実施形態では、駆動ユニットは、バス電圧よりも低いＬＥＤ電圧を提供する。この実施形態の好適な修正態様では、第３の電力コンバータ（上記参照）は、バック回路を含む。
【００２９】
１つの好適な実施形態では、入力電圧は、交流１２Ｖであり、第１の電力コンバータは、ブリッジ整流器を含む。
【００３０】
交流１２Ｖの提供によって、照明要素は、当該電圧向けにデザインされたハロゲン電球といった従来の光源に取って代わることができる。
【００３１】
上記実施形態の好適な修正態様では、バス電圧は、直流２０乃至２８Ｖの範囲内にあり、ＬＥＤ電圧は、少なくとも動作モード中、直流８乃至１６Ｖの範囲内にある。
【００３２】
例えば入力電圧をバス電圧に変換するブーストコンバータ、及び、バス電圧をＬＥＤ電圧に変換するバックコンバータを使用するコンテキストにおいて、エネルギーは、ブーストコンバータのキャパシタンスから、バックコンバータによって引き込まれる。ここでは、当該キャパシタンスが、バックコンバータの動作を維持するために、十分なエネルギーを蓄積していることが必要である。十分に高い電圧を提供することによって、キャパシタンスは、例えばＭＲ１６と知られる多面リフレクタ電球の場合といった、実施における空間制約を満たすために十分に小さくてよい。
【００３３】
１つの好適な実施形態では、照明要素は、約５１ｍｍの直径を有する多面リフレクタ電球である。
【００３４】
１つの好適な実施形態では、制御ユニットは、命令を受信し、当該命令に従って照明要素を制御する。
【００３５】
制御ユニットは、照明要素のオン／オフ又は調光制御以外の追加の機能を有してもよい。
【００３６】
請求項１の駆動ユニット、請求項１４の照明要素、及び、請求項１５の動作方法は、同様の及び／又は同一の好適な実施形態、特に従属請求項に規定されるような実施形態を有することは理解されるべきである。
【００３７】
当然ながら、本発明の好適な実施形態は、各独立請求項との従属請求項又は上記実施形態の任意の組み合わせであってもよい。
【００３８】
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、以下に説明される実施形態を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態による照明要素の回路の第１の部分を示す。
【図２】図２は、図１の実施形態による照明要素の回路の第２の部分を示す。
【図３】図３は、図１及び図２の実施形態による照明要素の回路の第３の部分を示す。
【図４】図４は、図１乃至図３の実施形態による照明要素の回路の第４の部分を示す。
【図５】図５は、図１乃至図４の実施形態によるバス電圧及びＬＥＤ電圧の値を示す。
【図６】図６は、本発明の一実施形態による動作方法を説明する概略フロー図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図１は、本発明の一実施形態による駆動ユニットを含む照明要素の回路の第１の部分を示す。
【００４１】
本実施形態は、ＬＥＤが光源として使用され、通信及び制御用の制御ユニットが設けられている多面リフレクタ（ＭＲ）電球に関連する。
【００４２】
ＭＲ電球は、ハロゲン球の広く普及している型であり、特にＭＲ１６型（直径は、１６／８インチ、即ち、２インチ又は約５１ｍｍ）は、照明産業において最も広く使用されている電球の１つである。
【００４３】
従来のＭＲ１６応用シナリオでは、システムは、主電源からの１１０／２２０ＶＡＣ５０〜６０Ｈｚフィードで調光器として機能し、調光器の設定通りに、主電源の正弦波形を位相カットする壁取付け型ＴＲＩＡＣと、ＴＲＩＡＣから位相カットされた電力を受け取り、それを、約３０ＫＨｚの周波数における１２ＶＡＣに変換する電子トランス（ＥＴ）とを含む。１つのＭＲ１６電球（通常、ハロゲン）又はＭＲ１６電球のグループは、ＥＴに接続され、ユーザに向けて光を生成する。ここでは、ＴＲＩＡＣは、電球のオン／オフ及び調光器制御部として機能し、従来のＭＲ１６電球は、電球がオフに切り替わることが要求されると、電力を消費しない光源として機能する。
【００４４】
ＬＥＤ技術が高速に成長するにつれて、発光ダイオード（ＬＥＤ）は、ＭＲ１６光源におけるハロゲンに取って代わってきている。ＬＥＤは簡単に制御できるので、ますます多くの高機能制御機構が、ＬＥＤベースのＭＲ１６電球と共に実現されている。ここでは、典型的に、制御は、ＴＲＩＡＣ調光器からＭＲ１６電球にシフトされる。
【００４５】
ＬＥＤに基づいた従来の制御可能なＭＲ１６電球では、典型的なアーキテクチャは、通信、光学部品オン／オフ及び調光制御（例えばデジタルコマンドをＰＷＭ信号へと解釈する）をカバーするマイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）と、ＰＷＭ信号を、ＬＥＤ光学エンジンを駆動するための定電流に変換する電子電力ドライバとを含む。制御ユニット（又は通信ユニット、即ち、ＭＣＵ及び関連回路）が電球内にあることを所与とすると、制御リクエスト（例えば制御システム、制御パネル、ＲＦコントローラ等）は、（例えばスタンバイ中に）光学部品がオフに切り替えられていても、制御ユニット（したがって、電球全体）に電力が投入された場合にのみに受信される。電球の通信及び制御回路がオンであり、光学エンジンがオフである（即ち、ＬＥＤは光を出力しない）状態は、スタンバイモードと呼ばれる。
【００４６】
上記されたように、電力効率及びスタンバイ電力消費量は、ＭＲ１６電球の実現には、重要である。例えばＣＬＥＭＡ（欧州連合における照明器具及び照明器具用の電気工学コンポーネントの全国製造業者協会連盟）は、堅実な０．５Ｗのスタンバイ電力要件を有する。
【００４７】
従来では、このような要件を満たすために、制御可能なＭＲ１６電球は、ＤＣ−ＤＣコンバータを、補助電源として使用する。しかし、電子スイッチモードコンバータといった回路の使用は、比較的高い費用を伴い、ＭＲ１６電球に付随する空間制約を満たすための重大な挑戦でもある。その一方で、低ドロップアウトコンバータ（ＬＤＯ）といった比較的安いコンバータが使用される場合、必要とする空間は少ないが、０．５Ｗのスタンバイ電力要件を満たすことが難しく、３．３ＶＤＣに変換される、通常、２０−２８ＶＤＣのバス電圧と、制御ユニットの３０ｍＡという電流要件とでは、電力消費量は、約０．７２Ｗ（０．０３ｍＡ×（２０＋２８）／２Ｖ）であり、所望の０．５Ｗを上回る。
【００４８】
図１に示される照明要素の回路の第１の部分は、ＡＣ主電源の形の従来の電源１０１に接続され、当該電源に対し、ＴＲＩＡＣ１０３及び電子トランス１０５が接続される。電子トランス１０５は、約３０ＫＨｚの周波数における１２ＶＡＣを、照明要素の回路の第１の部分に供給する。
【００４９】
より具体的には、電子トランス１０５は、ブリッジ整流器１０７に接続され、当該ブリッジ整流器は、次に、インダクタンスＬ１、スイッチＳＷ１、ダイオードＤ１、オペアンプＯＰ２、抵抗Ｒ９、ＲＳ、及び、キャパシタンスＣ１を含むブーストコンバータ１０９に接続される。インダクタンスＬ１を通る電流は、抵抗ＲＳの値と、オペアンプＯＰ２の非反転入力部１１９に適用される電流基準電圧とによって設定される。電流基準電圧は、制御をし易くするために、ヒステリシス値として設定されてもよい。
【００５０】
ブーストコンバータ１０９は、複数の発光ダイオード１１３（単純とするために、１つしか示されていない）を駆動するバックコンバータ１１１用のバス電圧を提供する。バックコンバータ１１１は、バックＩＣ１１５、インダクタンスＬ２、ダイオードＤ２、キャパシタンスＣ２、スイッチＳＷ２、及び、抵抗Ｒ５を含み、ＬＥＤ１１３を駆動するために、バス電圧を定電流に調節する。
【００５１】
ブーストコンバータ１０９（及び照明要素全体）は、所定の方法で、電子トランス１０５から電力を引き込むように構成され、したがって、電子トランス１０５が動作するのに十分な負荷があることを保証する。当業者は、このような電子トランス１０５によって課される要件には精通しているので、その詳細な説明は、ここでは不要である。
【００５２】
４つの抵抗Ｒ１乃至Ｒ４、オペアンプＯＰ１、及び、ダイオードＤ３を含む制御回路１１７も提供される。制御回路１１７は、オペアンプＯＰ２の反転入力部に接続される（オペアンプＯＰ２の非反転入力部１１９は、動作中、電流基準電圧が提供される）。制御回路１１７の第１の入力部１２１には、バス電圧が提供され、制御回路１１７の第２の入力部１２３（オペアンプＯＰ１の反転入力部１２３）には、バス基準電圧が提供される。
【００５３】
制御回路１１７は、バス電圧の値を設定するために提供される。本実施形態では、２０ＶＤＣ乃至２８ＶＤＣの範囲（２０ＶＤＣ＜ＶＢｕｓ＜２８ＶＤＣ）内の動作モード用のバス電圧値、及び、１０ＶＤＣ乃至１８ＶＤＣの範囲（１０ＶＤＣ＜ＶＢｕｓ＜１８ＶＤＣ）内のスタンバイモード用のバス電圧値が提供される。各バス電圧値の上限及び下限は、ヒステリシス制御ループを介して得られる。ここでは、抵抗Ｒ１、Ｒ２及びＲ３が、閾値範囲を決定する。バス基準電圧を設定することによって、バス電圧範囲間の切り替えが実現される。
【００５４】
図２は、図１の実施形態による照明要素の回路の第２の部分を示す。照明要素の回路の第２の部分は、トランジスタＴ１、Ｔ２、ツェナーダイオードＺＤ１、ＺＤ２、抵抗Ｒ６乃至Ｒ８、及び、キャパシタンスＣ３からなるスイッチング回路２０１である。スイッチング回路には、２つの入力部２０３、２０５が提供され、動作中、バス電圧（上記図１を参照）が、第１の入力部２０３に提供される一方で、第２の入力部２０５には、ＬＥＤ（上記図１を参照）のカソード電圧が提供される。スイッチング回路は、トランジスタＴ１又はトランジスタＴ２を選択的に有効にして、入力部２０３又は２０５に印加された対応する電圧を、スイッチング回路２０１の出力部２０７に供給する。本実施形態では、ＺＤ１、ＺＤ２、Ｒ８、Ｒ６及びＲ７の値の適切なパラメータ選択によって、入力部２０３に提供されるバス電圧が１８Ｖ以下である場合、トランジスタＴ１を動作させ、トランジスタＴ２をオフにすることができる。入力部２０３に提供されるバス電圧が、２０Ｖ以上である場合、トランジスタＴ１はオフにされる一方で、トランジスタＴ２は動作し、これにより、ＬＥＤのカソード電圧の入力が出力部２０７に提供される。
【００５５】
図３は、図１及び図２の実施形態による照明要素の回路の第３の部分を示す。回路の第３の部分は、低ドロップアウトレギュレータ３０１、及び、２つのキャパシタンスＣ４、Ｃ５を含む。低ドロップアウトレギュレータは、入力部３０３に提供される入力電圧（図２の出力部２０７を参照）を、出力部３０５に供給される出力電圧に変換する。
【００５６】
図４は、図１乃至図３の実施形態による照明要素の回路の第４の部分を示す。第４の部分は、幾つかの入力部及び出力部を有する制御ユニット４０１を含む。制御ユニット４０１は、図３の低ドロップアウトレギュレータ３０１の出力部３０５によって給電される（入力部４０３）。制御ユニット４０１は、照明要素の外側、例えば当該照明要素が含まれている全体的な照明装置のコントローラとの通信のために構成される（矢印４０５によって示される）。制御ユニット４０１は更に、バス電圧（上記図２を参照）を設定するために使用されるバス基準電圧を提供する（参照符号４０７によって示される）。更に、制御ユニット４０１は、追加の制御信号又は電圧を提供する（参照符号４０９によって示される）。
【００５７】
制御ユニット４０１は、この実施形態では、ＭＣＵであり、制御システムと通信するか、又は、ローカルボタンをモニタリングして、照明要素のオン／オフ及び調光制御を行う。オン及び／又は調光コマンドに関して、制御は、動作モードに関すると解釈され、したがって、バス基準電圧は、照明要素の動作のための正常バス電圧の値に設定される。オフコマンドは、スタンバイモードに関すると解釈され、したがって、バス基準電圧は、バス電圧がスタンバイバス電圧に減少される値に設定される。
【００５８】
本実施形態は、次の通りに、スタンバイ電力を減少させる機構を提供する。低ドロップアウトレギュレータ３０１は、図２のスイッチング回路２０１を介して、バス電圧及び発光ダイオード１１３のカソード電圧に結合される。動作モードでは、制御ユニット４０１は、バス電圧によって駆動される発光ダイオード１１３のカソード電圧によって給電される。照明要素が、動作モードからスタンバイモードに切替わると、バス電圧は、制御ユニット４０１によって制御される制御回路１１７によって下げられ、更に、低ドロップアウトレギュレータ３０１の入力部３０３に、発光ダイオード１１３のカソード電圧ではなく、下げられたバス電圧が提供される。これにより、消費されるスタンバイ電力が減少され、更に、ドライバ基板での電力消費が少ないことで、熱性能も向上される。
【００５９】
発光ダイオード１１３が、スタンバイモードになるようにオフにされると、低ドロップアウトレギュレータ３０１は、発光ダイオード１１３のカソード電圧から入力電力を調達することができない。というのは、そうでなければ、発光ダイオード列を流れる漏れ電流があり、結果として、ＬＥＤの点滅問題が生じるからである。本発明では、これは、動作モードからスタンバイモードに切替わると、カソード電圧からバス電圧に使用を切り替えることによって、回避される。
【００６０】
その一方で、低ドロップアウトレギュレータの入力が、スタンバイモードのために、カソード電圧からバス電圧に切り替わると、バス電圧が、動作レベル、即ち、２０−２８ＶＤＣに維持されたままであると、電力損失が高くなる。スタンバイモードのために、バス電圧のレベルを下げることによって、これは、回避される。バス電圧を、２０−２８ＶＤＣから、１０−１８ＶＤＣに変更することによって、低ドロップアウトレギュレータ３０１での電力損失を、最大４０％減少させることができる。
【００６１】
オペアンプＯＰ１の反転入力部１２３に提供される基準バス電圧の値に依存して、ブーストコンバータ１０９によって出力されるバス電圧は、動作モード用の２０乃至２８ＶＤＣの範囲内であるか、又は、スタンバイモード用の１０乃至１８ＶＤＣの範囲内にある。動作モードでは、バックコンバータ１１１の出力（即ち、カソード電圧）は、バス電圧と順電圧との差に相当し、したがって、８乃至１６ＶＤＣの範囲内である。
【００６２】
抵抗Ｒ６乃至Ｒ７と、ツェナーダイオードＺＤ１、ＺＤ２とのパラメータの適切な設定によって、（入力部２０３に提供される）バス電圧が１８ＶＤＣ以下である場合に、トランジスタＴ１のゲート電圧が、トランジスタＴ２のゲート電圧よりも大きく、（入力部２０３に提供される）バス電圧が２０ＶＤＣ以上である場合に、トランジスタＴ２のゲート電圧が、トランジスタＴ１のゲート電圧よりも大きいことが実現される。トランジスタＴ１のゲート電圧が、トランジスタＴ２のゲート電圧よりも大きい場合、トランジスタＴ１は、トランジスタＴ２を無効にし、バス電圧（入力部２０３）から（図３の低ドロップアウトレギュレータに接続されている）出力部２０７への電力を引き込む。トランジスタＴ２のゲート電圧が、トランジスタＴ１のゲート電圧よりも大きい場合、トランジスタＴ２は、トランジスタＴ１を無効にし、カソード電圧（入力部２０５）から（図３の低ドロップアウトレギュレータに接続される）出力部２０７への電力を引き込む。
【００６３】
制御ユニット４０１、（ブーストコンバータ１０９及び制御回路１１７を含む）ブーストロジック、（ブーストコンバータ１１１を含む）バックロジック、及び、スイッチング回路２０１を含む本実施形態によって、低ドロップアウトコンバータの入力は、低電圧レベルに保たれ、更に、低ドロップアウトレギュレータによる動作モード及びスタンバイモードの両方における電力損失が減少される。これは、例えばＣＬＥＭＡの０．５ワットのスタンバイ電力を満たすことが望まれる制御可能なランプには非常に有用である。
【００６４】
図５は、図１乃至図４の実施形態によるバス電圧及びＬＥＤ電圧の値を示す。
【００６５】
制御ユニット４０１が、バス基準電圧を設定するための動作電圧を有するまでの照明要素の最初の電源投入中に、電子トランス１０５は、バス電圧５０１を直接、充電する（点Ａまで）。低ドロップアウトレギュレータ３０１は、その入力を、トランジスタＴ１を介して、バス電圧から引き込む。バス電圧５０１が上昇し、閾値５０３（ここでは２０ＶＤＣ）を超過するとすぐに、トランジスタＴ２は、トランジスタＴ１を無効にし、発光ダイオード１１３のカソード電圧５０５から、電力が低ドロップアウトレギュレータ３０１に提供される（点Ａ）。動作モード中（時間ｔ１まで）、低ドロップアウトレギュレータ３０１、したがって、制御ユニット４０１は、カソード電圧５０５によって給電される。時間ｔ１において、ユーザは、制御ユニット４０１に命令を提供し（図４の通信を示す矢印４０５を参照）、スタンバイモードに切り替え、したがって、制御ユニット４０１は、バス電圧５０１’が減少される（それと共に、発光ダイオード１１３もオフとなるように制御する）ように、出力されるバス基準電圧を変更する（点Ｂ）。スイッチング回路２０１は、低ドロップアウトレギュレータ３０１が、減少されたスタンバイバス電圧５０５’によって給電されることを提供する（点Ｃ）。減少されたバス電圧に従って、バックコンバータ１１１のカソード電圧にも対応するシフトがある。
【００６６】
電子トランスが使用される場合、照明要素によって、少なくとも所定の負荷が提供されることが必要であると考えられる（これは、そうでなければ、電子トランスは、もはや機能できなくなるからである）。この観点から、整流された入力電圧に幾分相当するバス電圧を得るためには、ブーストコンバータ１０９の動作を単に停止することはできない。しかし、照明要素の応用が、上記制約を有さない場合（例えば入力電圧が、電池によって提供される）、バス電圧の減少は、ブーストコントローラの動作をシャットダウンすることによっても達成される。
【００６７】
図６は、本発明の一実施形態による動作方法を説明する概略フロー図を示す。
【００６８】
動作ステップ（６０１）において、照明要素は、動作モードで動作させられる。動作モードでは、入力電圧が受け取られ（６０３）、バス電圧を出力するために変換される（６０５）。更に、バス電圧は、変換され、照明要素が光を提供するように、少なくとも１つの発光ダイオードを駆動するためのＬＥＤ電圧が出力される（６０７）。ＬＥＤ電圧は更に、制御ユニットに給電するために使用される（６０９）。これらの作用６０３〜６０９は、動作ステップ６０１中に、基本的に同時に提供される。
【００６９】
第１の受信ステップ６１１において、モードを動作モードからスタンバイモードに切り替えるための命令が受信され、その後に、当該切り替えのための制御ユニットによる第１の制御ステップ６１３における制御が続き、当該制御には、バス基準電圧を変更することによる、提供されるバス電圧の減少が含まれる。
【００７０】
スタンバイステップ６１５中に、照明要素は、スタンバイモードで動作させられる。スタンバイモードでは、入力電圧が、依然として受け取られ（６１７）、バス電圧を出力するために変換される（６１９）。バス電圧は減少されている。しかし、発光ダイオードは、もはや駆動されておらず、照明要素によって、光は出力されない。減少されたバス電圧は、制御ユニットに給電するために使用される（６２１）。これらの作用６１７−６２１は、スタンバイステップ６１５中に、基本的に同時に提供される。
【００７１】
第２の受信ステップ６２３において、モードを、スタンバイモードから動作モードに切り替えるための命令が受信され、その後に、当該切り替えのための制御ユニットによる第２の制御ステップ６２５における制御が続き、当該制御には、バス基準電圧を変更することによる、提供されるバス電圧の増加が含まれる。
【００７２】
フローは、次に、動作ステップ６０１の動作モードに戻る。
【００７３】
本発明は、図面及び上記説明において詳細に例示され、説明されたが、当該例示及び説明は、例示的に見なされるべきであり、限定的に見なされるべきではない。本発明は、開示される実施形態に限定されない。
【００７４】
開示された実施形態の他の変形態様は、図面、開示内容及び添付の請求項の検討から、請求項に係る発明を実施する当業者によって理解され、実施される。
【００７５】
請求項において、「含む」との用語は、他の要素又はステップを排除するものではなく、また、「ａ」又は「ａｎ」との不定冠詞も、複数形を排除するものではない。
【００７６】
単一のプロセッサ、デバイス又は他のユニットが、請求項に引用される幾つかのアイテムの機能を果たしてもよい。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されることだけで、これらの手段の組み合わせを有利に使用することができないことを示すものではない。
【００７７】
請求項における任意の参照符号は、範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
【図１】
0006482544.tif 000002
【図２】
0006482544.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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