(57)【要約】  照明ドライバは、蛍光照明安定器から交流電力供給を受け取るためのものである。電力供給を選択的にシャントして調光制御を実施するための、シャントデバイスが提供される。検出信号を生成するための、及び、シャントデバイスを動作させるために検出信号を制御回路に提供するための、検出器が提供される。検出器は、ドライバ入力における電圧を分析して、電圧が検出される場合に、それに応じて検出信号を生成するための、検出回路を有する。更には、電圧検出が検出信号を正しく生成しない状況に関しては、補正回路が、シャントデバイスの動作の終了からの時間遅延にわたって、検出信号を生成する。このことは、低調光レベルにおける制御安定性の問題を防止する。
2021507489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明ドライバであって、
蛍光照明安定器から交流電力供給を受け取るように適合されている、ドライバ入力と、
前記電力供給を選択的にシャントするように適合されている、シャントデバイスと、
前記シャントデバイスを動作させる又は動作させないように適合されている、コントローラであって、前記シャントデバイスが動作されていない、前記交流電力供給のサイクルの一部分の間にのみ、電流が照明負荷に送達されるように、前記交流電力供給の前記サイクルの一部分の間、前記シャントデバイスを動作させるように適合されている、コントローラと、
検出信号を生成するように、及び、前記検出信号に基づいて前記シャントデバイスを動作させるために、前記検出信号を前記コントローラに供給するように適合されている、検出器と、を備え、
前記検出器が、
前記ドライバ入力における入力電圧を分析して、前記入力電圧が検出される場合に、それに応じて前記検出信号を生成するように適合されている、検出回路と、
前記入力電圧が検出されない場合であっても、前記シャントデバイスの動作の終了からの時間遅延にわたって、前記検出信号を生成するように適合されている、補正回路であって、前記シャントデバイスの動作の終了時に、前記時間遅延に対応する時定数を計ることを開始するように、及び、前記入力電圧が検出されない場合、前記時定数が満了した後に前記検出信号を生成するように適合されている、補正回路と、を含む、照明ドライバ。
【請求項２】
前記ドライバ入力を受け取るように適合されている整流器入力を有し、前記照明負荷を駆動するように適合されている整流器出力を有する、整流器を更に備え、
前記シャントデバイスが、
前記整流器と前記照明負荷との間に接続されて、前記整流器出力を選択的にシャントするように適合されているか、又は、
前記整流器と一体化されて、前記ドライバ入力をシャントするように適合されており、
前記検出回路が、
プルオン−オフ回路であって、
前記コントローラが前記シャントデバイスを動作させる場合に、前記検出信号をプルオフするように、及び、
前記コントローラが前記シャントデバイスを動作させない場合に、前記ドライバ入力における前記入力電圧が低い場合には前記検出信号をプルオフし、そうではない場合には前記検出信号をプルアップするように適合されている、プルオン−オフ回路を含み、
前記補正回路が、前記コントローラが前記シャントデバイスを動作させることを停止した後、前記時間遅延にわたって、前記プルオン−オフ回路のプルオフを無効にするように適合されている、請求項１に記載の照明ドライバ。
【請求項３】
前記検出回路が、
非ゼロ電圧値及びゼロ電圧値を検出するように、並びに、
前記非ゼロ電圧値の後の前記ゼロ電圧値の検出時に、前記ドライバ入力における前記入力電圧のゼロ交差を決定し、前記非ゼロ電圧値が検出される場合に、前記検出信号を生成するように適合されている、請求項１又は２に記載の照明ドライバ。
【請求項４】
前記検出回路が、前記入力電圧に対するインタフェース回路を更に含み、前記プルオン−オフ回路が、前記インタフェース回路に関連付けられている、第１のプルオフトランジスタであって、前記ドライバ入力における検出された前記入力電圧が非ゼロである場合に、前記検出信号がプルオンされることを可能にするように適合され、前記ドライバ入力における前記検出された入力電圧がゼロである場合に、前記検出信号がプルオフされることを可能にするように適合されている、第１のプルオフトランジスタを含む、請求項２に記載の照明ドライバ。
【請求項５】
前記コントローラが、前記シャントデバイスを制御するための、二状態シャント制御信号を生成するように適合されており、前記プルオン−オフ回路が、前記シャント制御信号が前記シャントデバイスを動作させる場合に、前記検出信号をプルオフするように、及び、前記シャント制御信号が前記シャントデバイスを動作させていない場合に、前記検出信号をプルオフしないように、前記シャント制御信号によって制御されるように適合されている、第２のプルオフトランジスタを更に含む、請求項４に記載の照明ドライバ。
【請求項６】
前記補正回路が、前記シャント制御信号が動作しない場合、またそれゆえ前記第２のプルオフトランジスタが前記検出信号をプルオフしていない場合に、前記時間遅延期間にわたって、前記検出信号がプルオンされることを可能にするように、前記シャント制御信号によって制御されるように適合されている、請求項５に記載の照明ドライバ。
【請求項７】
前記第１のプルオフトランジスタが、
バイアス電圧及び前記インタフェース回路に接続されている、ベース端子と、
バイアス電圧に接続されている、コレクタ端子と、
基準電圧に接続されている、エミッタ端子と、を含み、
前記第２のプルオフトランジスタが、
前記シャント制御信号に接続されている、ベース端子と、
前記第１のプルオフトランジスタの前記コレクタ端子に接続されている、コレクタ端子と、
前記基準電圧に接続されている、エミッタ端子と、を含む、請求項６に記載の照明ドライバ。
【請求項８】
前記インタフェース回路が、前記ドライバ入力における入力電圧によってオンにされる、制御トランジスタであって、前記制御トランジスタがオンにされると、前記第１のプルオフトランジスタの前記ベース端子における前記バイアス電圧をプルオフする、制御トランジスタを含む、請求項７に記載の照明ドライバ。
【請求項９】
前記補正回路が、
遅延回路であって、
前記シャント制御信号が動作する場合、前記シャント制御信号の動作の終了後の前記時間遅延まで、前記第１のプルオフトランジスタの前記ベース端子における前記バイアス電圧をプルオフするように、及び、
前記シャント制御信号の動作状態の終了後の前記時間遅延の後に、前記第１のプルオフトランジスタの前記ベース端子における前記バイアス電圧がプルオンされることを可能にするように適合されている、遅延回路を含む、請求項７又は８に記載の照明ドライバ。
【請求項１０】
前記遅延回路が、前記第１のプルオフトランジスタの前記ベース端子における前記バイアス電圧が、前記時間遅延の後にのみプルオンされることを可能にするように適合されている、前記シャント制御信号に接続されているＲＣ回路を有するトランジスタを含む、請求項９に記載の照明ドライバ。
【請求項１１】
前記制御回路が、調光レベルを受け取るように適合されている、調光インタフェースを更に含み、
前記コントローラが、前記調光レベルに従って、前記シャントデバイスを動作させる持続時間の長さを制御するように適合されている、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の照明ドライバ。
【請求項１２】
前記コントローラが、
前記照明負荷へと向かう前記電流を検出するように、並びに、前記調光レベル及び検出された前記電流に従って、前記シャントデバイスを動作させる前記持続時間の前記長さを制御するように適合されている、フィードバックループを更に含み、
前記ドライバ入力が、電子高周波蛍光照明安定器からの電力供給を受け取るように適合されている、請求項１１に記載の照明ドライバ。
【請求項１３】
照明デバイスであって、
請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の照明ドライバと、
前記照明ドライバによって駆動されるＬＥＤ照明負荷とを備える、照明デバイス。
【請求項１４】
前記照明負荷が、管状ＬＥＤランプである、請求項１３に記載の照明デバイス。
【請求項１５】
照明負荷を制御する方法であって、
蛍光照明安定器から交流電力供給を受け取るステップと、
シャントデバイスを動作させること、及び前記シャントデバイスを動作させないことによって、前記電力供給を選択的にシャントすることにより、調光制御を実施するために、前記シャントデバイスを制御するステップと、
前記シャントデバイスが動作されていない、前記交流電力供給のサイクルの一部分の間にのみ、電流が前記負荷に送達されるように、前記交流電力供給の前記サイクルの一部分の間、前記シャントデバイスを動作させるステップと、
検出信号を生成し、前記シャントデバイスの動作を開始させるために、検出フィードバック信号をコントローラに供給するステップと、を含み、
前記方法は、
ドライバ入力における入力電圧を分析し、前記入力電圧が検出される場合に、それに応じて前記検出信号を生成するステップと、
前記入力電圧が検出されない場合であっても、前記シャントデバイスの動作の終了からの時間遅延にわたって、前記検出信号を生成するステップであって、前記シャントデバイスの動作の終了時に、前記時間遅延に対応する時定数を計ることを開始するステップ、及び、前記入力電圧が検出されない場合、前記時定数が満了した後に前記検出信号を生成するステップを含む、ステップと、を更に含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光安定器に接続するための、固体照明ドライバに関する。本発明は更に、照明システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体照明（solid state lighting；ＳＳＬ）は、多くの照明用途において急速に普及しつつある。これは、発光ダイオード（light emitting diode；ＬＥＤ）などのＳＳＬ要素が、制御可能な光出力色、強度、ビーム広がり、及び／又は照明方向を可能にするばかりではなく、優れた寿命及びエネルギー消費を呈し得るためである。
【０００３】
管状照明デバイスは、オフィス照明用、小売環境用、廊下内、ホテル内などの、商業的照明用途において広く使用されている。従来の管状ライト取付具は、管状ライトの各端部の接続ピンに機械的及び電気的に接続するための、ソケットコネクタを各端部に有する。従来の管状ライトは、蛍光灯管の形態である。蛍光管ランプ用の電子安定器が装備されている、照明器具の巨大な設置ベースが存在する。
【０００４】
現在では、伝統的な蛍光灯管の直接的な代替品として使用されることが可能な、管状ＬＥＤ（tubular LED；「ＴＬＥＤ」）ランプが存在している。このように、既存のライト取付具を変更する費用を負担することなく、固体照明の利点が得られることが可能である。実際に、蛍光ランプ安定器に適合するＴＬＥＤが、蛍光照明をＬＥＤ照明で置き換える最も単純で最も低コストな方法である。再配線すること（安定器を取り外し、ＡＣ幹線に直接ＴＬＥＤを接続すること）、及び照明器具全体を置き換えることの双方とも、遥かに煩雑で高価なものとなる。電磁（electromagnetic；ＥＭ）安定器及び電子高周波（high frequency；ＨＦ）安定器の双方が、蛍光照明において使用されている。
【０００５】
米国特許出願公開第２０１４０３２０００７（Ａ１）号は、蛍光照明安定器を発光ダイオードランプにインタフェースするための電力変換器を開示しており、当該電力変換器は、ゼロ交差の関数として生成されたデューティサイクルを有する制御信号に応答して、ＤＣ出力電流をシャントするための、トランジスタを備える。欧州特許第２６０８６３６（Ａ１）号は、感知された１つ以上のゼロ交差に基づく、ゼロ交差の外挿を開示している。
【０００６】
図１は、蛍光安定器に適合するＴＬＥＤの典型的なブロック図を示す。
【０００７】
安定器１０は、ハーフブリッジ並列共振コンバータを備え、電子（高周波）安定器適合ＴＬＥＤ１２を駆動する。
【０００８】
安定器１０と高周波適合ＴＬＥＤ１２とは、ＴＬＥＤの一方の端部における接続ピン１及び接続ピン２を介して、並びに、ＴＬＥＤの他方の端部における接続ピン３及び接続ピン４を介して接続されている。
【０００９】
高周波適合ＴＬＥＤ１２は、典型的には、図１に示される構成ブロックの全てを備える。これらは、フィラメントエミュレーションユニット１４、ピン安全性及びスタートアップ回路１６、整合回路１８、整流器２０、ＬＥＤドライバ２２、平滑コンデンサ２３、並びにＬＥＤストリング２４である。ＬＥＤストリング２４は、内部接地２５と高電圧ＤＣバス２６との間に延在している。
【００１０】
これらの構成ブロックの殆どに関しては、図１に示される実装形態は単なる例であり、当該機能の他の実装形態が可能であり、また使用されてもいる。
【００１１】
ハーフブリッジ安定器１０の設計の詳細は、図１には示されていない。このタイプの安定器もまた、単なる例であり、プッシュプルコンバータなどの他の実装形態もまた可能であり、使用されてもいる。
【００１２】
図１に示されるＬＥＤドライバは、シャントスイッチドライバである。このタイプのドライバでは、シャントスイッチ２２が、調光制御を実施するために短絡機能を実行する。
【００１３】
シャントドライバ設計において、シャントスイッチは、所望の光出力をもたらすデューティサイクルを提供するために、コントローラ集積回路（図示せず）によって制御される。このシャント制御信号は、時変入力信号（例えば、幹線信号）の周波数とタイミング調整される必要があり、この目的に関して、幹線検出信号がタイミング制御のために使用される。この幹線検出信号は、例えば、安定器から流れる電流の検出に基づく。
【００１４】
米国特許出願公開第２０１３／２２１８６７（Ａ１）号は、シャント期間が、安定器からの交流のゼロ交差において開始すること、又は、安定器からの交流のゼロ交差において終了することのいずれかが可能な、システムを開示している。それゆえ、安定器からの交流のゼロ交差の検出は、シャントスイッチを制御するために極めて重要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、照明負荷が、１０％などの低輝度レベル（すなわち、低調光レベル）に駆動される場合に、或る種の安定器に関しては、ゼロ交差の検出が困難となり、往々にして検出信号が断続的に消失するという問題の認識に基づくものである。このことは、閉ループ制御に著しい影響を及ぼし、閉ループを不安定な状態に移行させる恐れがある。
【００１６】
照明ユニットは、可能な限り多くの異なるタイプの安定器に適合することが望ましく、それゆえ、閉ループ制御の一部を形成する検出信号の中断を防止することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の構想は、シャントドライバのシャントデバイスを制御する際に使用するための検出信号を、２つのメカニズムによって生成することである。第１のメカニズムは、ドライバ入力における電圧を分析して、電圧が検出される場合に、それに応じて検出信号を生成することを伴う。第２のメカニズムは、ドライバ入力電圧が検出されない場合であっても、シャントデバイスの動作の終了からの時間遅延にわたって、補正信号として自律的に検出信号を生成することを伴う。このようにして、特に蛍光照明安定器からのドライバ入力信号が、長期のシャント持続時間により受信されない場合であっても、検出信号が生成される。
【００１８】
本発明は、請求項によって定義される。
【００１９】
本発明の一態様による実施例によれば、照明ドライバであって、
蛍光照明安定器から交流電力供給を受け取るための、ドライバ入力と、
電力供給を選択的にシャントするための、シャントデバイスと、
シャントデバイスを動作させる又は動作させないための、コントローラであって、
交流電力供給のサイクルの一部分の間にシャントデバイスを動作させ、それにより、シャントデバイスが動作されていない、交流電力供給のサイクルの一部分の間にのみ、電流が照明負荷に送達されるように適合されている、コントローラと、
検出信号を生成するための、及び、シャントデバイスを動作させるために検出信号をコントローラに提供するための、検出器とを備え、
検出器が、
ドライバ入力における電圧を分析して、電圧が検出される場合に、それに応じて検出信号を生成するための、検出回路と、
電圧が検出されない場合であっても、シャントデバイスの動作の終了からの時間遅延にわたって検出信号を生成するための、補正回路であって、シャントデバイスの動作の終了時に、時間遅延に対応する時定数を計ることを開始するように、及び、入力電圧が検出されない場合、時定数が満了した後に検出信号を生成するように適合されている、補正回路とを含む、照明ドライバが提供される。
【００２０】
コントローラは、例えば、負荷を通る電流の監視に基づいて、光出力が所望のレベルにあることを確実にするように、シャント制御信号を制御するために使用されてもよい。検出信号は、ドライバ入力とシャント制御信号との周波数同期を可能にするために使用される。検出回路によって生成される検出信号は、ドライバ入力における電圧の検出に依存する。しかしながら、この電圧検出は信頼できない場合があり、そのため、負荷を通る電流が存在する場合であっても、シャント持続時間が過度に長い場合には、検出信号が生成されない場合がある。このことは、特に、シャントデバイスが、例えば照明負荷の深い調光の間、電力供給サイクルの大部分にわたって動作可能である場合に生じることが見出されている。補正回路は、検出信号が安定器によって確実に生成されない場合に、必要とされる検出信号を提供するために使用される。検出信号は、時間遅延に対応する短い持続時間にわたって生成される。この持続時間は、信号が、同期信号として機能し、検出された入力電圧から生成されると予想される検出信号を模倣することが可能となるように選択される。このことは、検出信号の欠如による非同期化を回避することになる。欧州特許第２６０８６３６（Ａ１）号と比較して、本出願の照明ドライバは、従前のゼロ交差に基づくものではなく、複雑な周波数情報を必要としないため、実装がより容易かつ単純となる。
【００２１】
照明ドライバは、
ドライバ入力を受け取るための整流器入力を有し、照明負荷を駆動するための整流器出力を有する、整流器を更に備えてもよく、
シャントデバイスは、
整流器出力を選択的にシャントするために、整流器と照明負荷との間に接続されているか、又は、
整流器と一体化されており、ドライバ入力をシャントするためのものである。
【００２２】
それゆえ、電力供給は、整流器の入力又は出力においてシャントされてもよい。この実施形態は、シャントスイッチに関する２つの実装形態を提供する。第１の実装形態は、シャントスイッチが整流器とは別個であるため、制御することが容易であり、その一方で、第２の実装形態では、シャントデバイスは、整流器のダイオードに置き換わって、整流器の効率を向上させることができる。第２の実装形態の複雑性は、シャントスイッチが、整流及びシャンティングの双方の機能を達成するように制御される必要がある点である。
【００２３】
更なる実施形態では、検出回路は、
非ゼロ電圧値及びゼロ電圧値を検出するためのものであってもよく、
非ゼロ電圧値の後のゼロ電圧値の検出時に、ドライバ入力における電圧のゼロ交差を決定し、非ゼロ電圧値が検出される場合に、検出信号を生成してもよい。
【００２４】
それゆえ、ドライバ入力における電圧の検出は、ゼロ交差検出に基づき得る。このことは、ゼロ交差に基づいてシャントデバイスを制御することを可能にする。ゼロ交差スイッチングは、制御が容易であり、ハードスイッチングよりも良好な電力効率を有する。
【００２５】
更なる実施形態では、検出回路は、
プルオン−オフ回路であって、
コントローラがシャントデバイスを動作させる場合に、検出信号をプルオフするように、及び、
コントローラがシャントデバイスを動作させない場合に、ドライバ入力における電圧が低い場合、検出信号をプルオフし、そうではない場合に検出信号をプルアップするように適合されている、プルオン−オフ回路を含み、
補正回路は、コントローラがシャントデバイスを動作させることを停止した後、時間遅延にわたって、プルオン−オフ回路のプルオフを無効にするように適合されている。
【００２６】
この実施形態は、入力電圧が存在する／検出される場合に、入力電圧からゼロ交差を導出するための、及び、入力電圧が存在しない／検出されない場合に、ゼロ交差を自律的に生成するための、明確な回路論理を提供する。
【００２７】
より具体的な実施形態では、検出回路は、例えば、入力電圧に対するインタフェース回路を含み、プルオン−オフ回路は、
インタフェース回路に関連付けられている、第１のプルオフトランジスタを含み、第１のプルオフトランジスタは、ドライバ入力における検出電圧が非ゼロである場合に、検出信号がプルオンされることを可能にするように適合され、ドライバ入力における検出電圧がゼロである場合に、検出信号がプルオフされることを可能にするように適合されている。
【００２８】
オン及びオフという用語は、例えば、それぞれ、論理ｈｉｇｈ及び論理ｌｏｗの信号値を示すために使用される点に留意されたい。しかしながら、等価的に、論理ｌｏｗの信号がオン信号に対応してもよく、論理ｈｉｇｈの信号がオフ信号に対応してもよい。
【００２９】
第１のプルオフトランジスタは、基本的に、検出信号がプルアップされるか又はプルダウンされるかを制御する。例えば、第１のプルオフトランジスタに関連付けられている、プルオン抵抗器が存在してもよく、それにより、トランジスタが作動されていない場合、抵抗器が検出信号をプルオンし、作動されている場合、トランジスタが検出信号をプルオフする。第１のプルオフトランジスタは、基本的に、入力電圧の振幅を反映するための電圧フォロワであり、それゆえ、入力電圧がゼロを上回り、次いでゼロに交差する場合に、検出信号がプルオン及びプルオフされて、ゼロ交差を示すことになる。
【００３０】
更なる実施形態では、コントローラは、例えば、シャントデバイスを制御するための、二状態シャント制御信号を生成するように適合されており、プルオン−オフ回路は、
シャント制御信号がシャントデバイスを動作させる場合に、検出信号をプルオフするように、及び、シャント制御信号がシャントデバイスを動作させていない場合に、検出信号をプルオフしないように、シャント制御信号によって制御されるように適合されている、第２のプルオフトランジスタを更に含む。
【００３１】
それゆえ、ＯＲ関数を有効に定義する、２つの（第１及び第２の）プルオフトランジスタが存在している。検出信号は、電圧検出信号が存在しないために、又は、シャントデバイスが安定器出力をシャントするように動作されており、安定器出力のゼロ交差を検出することが不必要／無意味であることを意味する、二状態シャント制御信号が存在するために、プルオフ（例えば、プルダウン）されない限り、オン（例えば、ｈｉｇｈ）である。
【００３２】
検出信号は、例えば、第１のプルオフトランジスタ及び第２のプルオフトランジスタのいずれかがオンにされる場合、接地へとプルダウンされ得る。
【００３３】
補正回路は、シャント制御信号がシャントデバイスを動作させないことにより、第２のプルオフトランジスタが検出信号をプルオフしていない場合に、時間遅延期間にわたって、検出信号がプルオンされることを可能にするように、シャント制御信号によって制御されるように適合されてもよい。
【００３４】
それゆえ、補正回路及び検出電圧の双方が、第１のプルオフトランジスタを制御する。第１のプルオフトランジスタは、検出電圧が高いか、さもなければ、タイミングが時間遅延の範囲内にある場合を除き、検出信号をプルオフする。それゆえ、検出信号は、シャントデバイスが動作されていない限りはプルオンされ、検出信号の前縁が生成されることになり、次いで、検出信号は、入力電圧が存在しない限り、時間遅延の後にプルオフされ、あるいは、入力電圧が存在する場合には、検出信号は、入力電圧のゼロ交差によってプルオフされる。それゆえ、検出信号の後縁が、確実に到来することになり、この後縁が、ゼロ交差を示し、シャントスイッチを制御する。入力電圧が検出されるか否かに関わらず、同期が得られる。
【００３５】
第１のプルオフトランジスタは、
バイアス電圧及びインタフェース回路に接続されている、ベース端子と、
バイアス電圧に接続されている、コレクタ端子と、
基準電圧に接続されている、エミッタ端子とを含んでもよく、
第２のプルオフトランジスタは、
シャント制御信号に接続されている、ベース端子と、
第１のプルオフトランジスタのコレクタ端子に接続されている、コレクタ端子と、
基準電圧に接続されている、エミッタ端子とを含んでもよい。
【００３６】
それゆえ、２つの代替的プルオフ機能を実装するために、バイポーラ接合トランジスタが使用されている。
【００３７】
インタフェース回路は、例えば、
ドライバ入力における電圧によってオンにされる、制御トランジスタであって、制御トランジスタがオンにされると、第１のプルオフトランジスタのベース端子におけるバイアス電圧をプルオフする、制御トランジスタを含む。
【００３８】
「バイアス電圧をプルオフする」とは、トランジスタをオフにするレベルにバイアス電圧を設定することを意味する。
【００３９】
それゆえ、ドライバ入力電圧信号が存在する場合、第１のプルオフトランジスタはオフにされ、それにより、（第２のプルオフトランジスタもまたオフである限り）検出信号がプルオンされる。
【００４０】
補正回路は、例えば、
遅延回路であって、
シャント制御信号が動作する場合、シャント制御信号の動作の終了後の上述の時間遅延まで、第１のプルオフトランジスタのベース端子におけるバイアス電圧をプルオフするための、及び、
シャント制御信号の動作状態の終了後の上述の時間遅延の後に、第１のプルオフトランジスタのベース端子におけるバイアス電圧がプルオンされることを可能にするための、遅延回路を含む。
【００４１】
バイアス電圧がプルオフされる場合、このことは、第１のプルオフトランジスタがオフにされ、それにより、第２のプルオフトランジスタが検出信号値を決定することを意味する。それゆえ、シャント制御信号の動作の間、及び、初期の遅延期間にわたって、検出信号をプルダウンすることができるのは、第２のプルオフトランジスタのみである。それゆえ、検出信号は、遅延期間中、シャント制御信号が動作を停止させている間は、常にｈｉｇｈになる。入力電圧が存在する場合には、当該入力電圧が、バイアス電圧及び検出信号の制御を引き継ぐことになり、検出信号をｈｉｇｈに保ち、入力電圧が降下する瞬間に、検出信号が降下することを可能にし、そうではない場合には、遅延回路が、検出信号が降下することを可能にし、これは、この瞬間にゼロ交差が生じると予想されることを意味する。このようにして、補正回路は、検出電圧に基づく検出信号の生成の、あらゆる失敗を補償するために、定められた遅延時間にわたって作動する。シャント持続時間は、ゼロ交差に達するためには既に十分に長いものであり、入力電圧が検出されることができない結果をもたらすため、このことは、実際のゼロ交差に近似した模倣である。例えば、遅延回路は、３００ｎｓの一定の持続時間の遅延を提供するように設計されている。他の代替案が存在する点に留意されたい。
【００４２】
遅延回路は、第１のプルオフトランジスタのベース端子におけるバイアス電圧が、上述の時間遅延の後にのみプルオンされることを可能にするための、シャント制御信号に接続されているＲＣ回路を有するトランジスタを含んでもよい。
【００４３】
一実施形態では、コントローラは、
調光レベルを受け取るための調光インタフェースを更に含んでもよく、
コントローラは、上述の調光レベルに従って、シャントデバイスを動作させる持続時間の長さを制御するように適合されている。
【００４４】
この実施形態は、所望の調光効果をもたらすために、どのようにシャントデバイスが制御されるかを定義するものである。
【００４５】
この場合、コントローラは、
照明負荷へと向かう電流を検出するための、並びに、上述の調光レベル及び検出された電流に従って、シャントデバイスを動作させる持続時間の長さを制御するための、フィードバックループを更に含んでもよい。
【００４６】
この実施形態は、シャントデバイスを制御するための閉ループ制御を定義するものである。
【００４７】
ドライバ入力は、電子高周波蛍光照明安定器からの電力供給を受け取るためのものである。
【００４８】
この実施形態は、本発明のこの態様の典型的な用途を定義するものである。
【００４９】
本発明はまた、照明デバイスであって、
上記で定義されたような照明ドライバと、
上述の照明ドライバによって駆動されるＬＥＤ照明負荷とを備える、照明デバイスも提供する。
【００５０】
この態様は、上述のドライバ及びＬＥＤを備える、照明デバイスを提供するものである。
【００５１】
照明負荷は、例えば、管状ＬＥＤランプである。
【００５２】
この態様は、本発明のこの態様の典型的な用途を提供するものである。
【００５３】
本発明はまた、照明負荷を制御する方法であって、
蛍光照明安定器から交流電力供給を受け取るステップと、
シャントデバイスを動作させること、及びシャントデバイスを動作させないことによって、電力供給を選択的にシャントすることにより、調光制御を実施するために、シャントデバイスを制御するステップと、
交流電力供給のサイクルの一部分の間にシャントデバイスを動作させるステップであって、それにより、シャントデバイスが動作されていない、交流電力供給のサイクルの一部分の間にのみ、電流が負荷に送達されるステップと、
検出信号を生成するステップ、及び、シャントデバイスの動作を開始させるために、検出フィードバック信号をコントローラに提供するステップとを含み、
当該方法は更に、
ドライバ入力における電圧を分析するステップ、及び、電圧が検出される場合に、それに応じて検出信号を生成するステップと、
電圧が検出されない場合であっても、シャントデバイスの動作の終了からの時間遅延にわたって、検出信号を生成するステップであって、シャントデバイスの動作の終了時に、時間遅延に対応する時定数を計ることを開始するステップ、及び、入力電圧が検出されない場合、時定数が満了した後に検出信号を生成するステップとを含む、方法も提供する。
【００５４】
本発明の別の態様は、特に待機モードにおいて、電力供給のノイズを低減するためのものである。インテリジェントなドライバは、無線制御、センサ統合をサポートしているため、ますます一般化しており、そのため、ますます多くの機能がスマートＴＬＥＤに統合されている。通常は、スマートＴＬＥＤが待機状態に入ると、待機供給電圧を提供するようにシャントスイッチを制御するために、ヒステリシス制御が使用される。図１０に示されるように、図１のコンデンサ２２上の電圧は、供給電圧を提供するために最大値Ｖ２と最小値Ｖ１との間で調節されており、２つの値の双方とも、ＬＥＤ２４の順電圧よりも小さいため、ＬＥＤ２４は光を放出することがない（すなわち、待機している）。コンデンサ２２は、シャントデバイスが開かれて、コンデンサ２２上の電圧が線形に増大される、時間瞬間Ｔ１〜Ｔ２において充電され、電圧は、シャントデバイスが閉じられて、待機中の電力消費デバイスがコンデンサ２２からエネルギーを引き込む、時間瞬間Ｔ２〜Ｔ３において、線形に減少する。シャントスイッチ周波数は、１／（Ｔ３−Ｔ１）であり、ヒステリシス制御の電圧範囲、安定器出力能力、及び、依然として待機モードで動作しているデバイス（ＭＣＵ、センサ、無線通信モジュールなど）に関する電力消費に依存している。更にまた、電力消費は、センサ及び無線通信モジュールがバースト的に動作し得るため、さほど安定していない。シャントスイッチ周波数が、２２ｋＨｚを下回る場合もあり、このことは、可聴ノイズをもたらすことになる。米国特許第２０１０３０１８２７号は、先行技術であるが、可聴ノイズには対処していない。
【００５５】
この問題を解決するために、本発明の別の態様は、シャントデバイスのスイッチング周波数を、可聴音／ノイズの周波数範囲外に制御するように、ヒステリシス制御の範囲を柔軟に調節することを提案する。
【００５６】
本発明の別の態様は、照明ドライバであって、
蛍光照明安定器から交流電力供給を受け取るための、ドライバ入力と、
ドライバ出力と、
電力供給を選択的にシャントするための、シャントデバイスと、
シャントデバイスを動作させることにより、ドライバ出力に電力供給が到達することを防ぐか、又は、シャントデバイスを動作させないことにより、ドライバ出力に電力供給が送達されることを可能にするための、コントローラであって、
ドライバ出力における電圧を検出するための、電圧検出器と、
ドライバ出力における電圧が第１の閾値に達する場合に、シャントデバイスを動作させるように、及び、ドライバ出力における電圧が、第１の閾値よりも低い第２の閾値に達する場合に、シャントデバイスを動作させないように適合されている、ヒステリシス制御要素とを含む、コントローラとを備え、
当該ドライバが、更に、
シャントデバイスのスイッチング周波数を、人間の可聴音の周波数範囲外に、又は、人間の可聴音の周波数範囲内の、より低い感度の周波数に調整するように、第１の閾値及び第２の閾値のうちの少なくとも一方を調整するための、調整回路を備える、照明ドライバを提供する。
【００５７】
この態様では、ヒステリシス制御の電圧範囲は、シャントデバイスのスイッチング周波数を、人間の可聴音の周波数範囲外に変更するように調整されることができ、それゆえ、ドライバは、人間の可聴ノイズを発生させる可能性が低くなる。あるいは、周波数は、人間の可聴音の周波数範囲内の、より低い感度の周波数に調整されることができ、それゆえ、よりユーザフレンドリである。
【００５８】
この態様の更なる実施形態では、コントローラは、シャントデバイスのスイッチング周波数を検出するための、周波数検出器を更に含み、調整回路は、検出されたスイッチング周波数が人間の可聴音の周波数範囲に入る場合に、第１の閾値及び第２の閾値のうちの少なくとも一方を調整するように適合されている。
【００５９】
この実施形態は、ノイズを低減する際の閉ループ制御を提供するものであり、ノイズが検出される場合には、ヒステリシス制御は、ノイズを低減するように調整される。
【００６０】
代替的実施形態では、フィードフォワード開ループ制御が使用されることができる。より具体的には、コントローラは、好ましくは待機モードで動作する電力消費デバイスに接続されている、インタフェースであって、どのように電力消費デバイスが動作するべきかを示す情報を受信するための、インタフェースを含み、コントローラは、当該情報に従って、第１の閾値及び第２の閾値のうちの少なくとも一方を調整するように適合されている。
【００６１】
この実施形態では、電力消費デバイスの種々の状況に関して、どのようにヒステリシス制御が制御されるべきかが、予め記憶されることができ、調整回路は、電力消費デバイスの今後の状況に従って、ヒステリシス制御を調整することができる。このことは、前者の実施形態における周波数検出器のコストを節減し、より安価である。
【００６２】
更なる実施形態では、コントローラは、安定器の出力特性に従って、第１の閾値及び第２の閾値のうちの少なくとも一方を調整するように更に適合されている。このことは、ヒステリシス制御において対応する調整を行うための、ドライバの入力特性を考慮に入れた、更なるフィードフォワードソリューションである。
【００６３】
一実施形態では、コントローラは、蛍光照明安定器からの交流電力供給の複数の周期である持続時間にわたって、シャントデバイスを動作させるように適合されており、コントローラは、交流電力供給の複数の周期である持続時間にわたって、シャントデバイスを動作させないように適合されている。
【００６４】
この実施形態では、シャントデバイスは、安定器の出力の半サイクル毎に切り替わるのではなく、多くの半サイクルにわたって継続する。このことは、待機中のスイッチング損失を低減する。
【００６５】
好ましい実施形態では、調整回路は、シャントデバイスのスイッチング周波数を、人間の可聴音の周波数範囲である２０ＫＨｚよりも高いか、又は、人間の可聴音の周波数範囲内の、より低い感度の周波数である、１ＫＨｚ未満に、若しくは１０ＫＨｚ〜２０ＫＨｚに調整するように、第１の閾値及び第２の閾値のうちの少なくとも一方を調整することになる。
【００６６】
本発明のこれらの態様及び他の態様は、以降で説明される実施形態から明らかとなり、当該実施形態を参照して解明されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
ここで、本発明の実施例が、添付図面を参照して詳細に説明される。
【図１】既知の高周波適合ＴＬＥＤを示す。
【図２】より詳細に既知のシャントドライバ構成を示す。
【図３】図２の回路内で使用される検出回路の既知の実施例を示す。
【図４】最大輝度における図２及び図３の回路の動作を説明するためのタイミング図を示す。
【図５】調光された輝度レベルにおける図２及び図３の回路の動作を説明するためのタイミング図を示す。
【図６】低輝度、またそれゆえ低調光レベルにおける図２及び図３の回路の動作を説明するためのタイミング図を示す。
【図７】図３の単純な抵抗分割回路に置き換わる、図６に示される問題を解決するための検出器を示す。
【図８】図６に示される信号に対する本発明の効果を示す。
【図９】照明負荷を制御する方法を示す。
【図１０】ヒステリシス制御下でのドライバ出力における電圧を示す。
【図１１】安定器出力とシャントデバイスの非動作及び動作とを示す。
【図１２】本発明の別の態様によるヒステリシス制御の調整を示す。
【図１３】本発明の別の態様によるヒステリシス制御の調整を示す。
【発明を実施するための形態】
【００６８】
本発明が、図を参照して説明される。
【００６９】
詳細な説明及び具体例は、装置、システム、及び方法の例示的実施形態を示すものであるが、単に例示目的に過ぎず、本発明の範囲を限定することを意図するものではない点を理解されたい。本発明の装置、システム、及び方法の、これら及び他の特徴、態様、及び利点は、以下の説明、添付の請求項、及び添付の図面から、より深く理解されるであろう。これらの図は、概略的なものに過ぎず、正しい縮尺ではないことを理解されたい。また、同じ参照番号は、これらの図の全体を通して、同じ部分又は同様の部分を示すために使用されていることも理解されたい。
【００７０】
本発明は、蛍光照明安定器から交流電力供給を受け取るための、照明ドライバを提供する。電力供給を選択的にシャントして調光制御を実施するための、シャントデバイスが提供される。検出信号を生成するための、及び、シャントデバイスを動作させるために検出信号を制御回路に提供するための、検出器が提供される。検出器は、ドライバ入力における電圧を分析して、電圧が検出される場合に、それに応じて検出信号を生成するための、検出回路を有する。更には、電圧検出が検出信号を正しく生成しない状況に関しては、補正回路が、シャントデバイスの動作の終了からの時間遅延にわたって、検出信号を生成する。このことは、シャントデバイスに必要なタイミングを提供し、低調光レベルにおける制御安定性の問題を防止する。
【００７１】
図２は、より詳細に既知のシャントドライバ構成を示す。簡潔性のために、安定器１０、（ダイオードブリッジダイオードＤＢ１〜ＤＢ４から形成されている）整流器２０、出力コンデンサ２３、ＬＥＤ照明負荷２４、並びに、図１のシャントデバイス２２と本質的に同様であるシャントデバイス２２ａ及び２２ｂのみが示されている。
【００７２】
シャントデバイスは、当該実施例では、図１に示されるような整流器出力ではなく、整流器入力を一体となって共に短絡する、２つのトランジスタ２２ａ、２２ｂとして実装されている。更にまた、２つのトランジスタ２２ａ及び２２ｂは、当該２つのトランジスタが整流要素としてもまた制御されることが可能な場合、いくつかのダイオードに置き換わることができる。そのような実装形態は、ブリッジレス実装として既知である。それゆえ、シャントデバイスは、整流器出力を選択的にシャントするために、整流器と照明負荷との間に接続されているか（図１）、又は、整流器と一体化され、ドライバ入力をシャントするためのもの（図２）のいずれかである。
【００７３】
トランジスタは、コントローラ集積回路３０によって提供されるシャント制御信号Ｇ１によって制御される。シャント制御信号Ｇ１は、二状態シャント制御信号である。コントローラ３０は、電流感知抵抗器３２からフィードバック信号ＦＢを受信し、また、例えばリモートコントローラから無線で受信される調光コマンド３４も受信する。次いで、コントローラは、ＬＥＤ負荷に電流が到達することを防ぐために、シャントデバイストランジスタ２２ａ、２２ｂを動作させるか、さもなければ、ＬＥＤ負荷が駆動されることを可能にするために、シャントデバイストランジスタを動作させず、それにより、調光コマンド３４に対応する調光効果をもたらすように調節されるＬＥＤ負荷へと、エネルギーが向かう。
【００７４】
それゆえ、閉ループ制御を達成するために、抵抗器３２は、照明負荷へと向かう電流を検出するための、並びに、上述の調光レベル及び検出された電流に従って、シャントデバイスを動作させる持続時間の長さを制御するための、フィードバックループを実装している。
【００７５】
照明ドライバは、安定器１０から交流電力供給を受け取るための、ドライバ入力３６を備える。コントローラ３０は、交流電力供給のサイクルの一部分の間にシャントデバイスを動作させ、それにより、シャントデバイスが動作されていない、交流電力供給のサイクルの一部分の間にのみ、電流がＬＥＤ負荷に送達される。
【００７６】
ドライバはまた、検出信号４０を生成するための、及び、シャントデバイスを動作させるために検出信号をコントローラ３０に提供するための、検出器３８も有する。この検出信号４０は、ＡＣ入力信号の周波数とタイミング調整されており、シャントデバイス周波数が安定器周波数を追跡するように、サイクル毎の制御を実施するために使用される。より具体的には、シャントスイッチは、ソフトスイッチングを実施するために、ＡＣ入力（電流）信号のゼロ交差に従って動作される。
【００７７】
コントローラ３０はまた、調光レベル３４を受信するための、調光インタフェースも有する。コントローラ３０は、上述の調光レベルに従って、シャントデバイスを動作させる持続時間の長さを制御する。
【００７８】
図３は、ゼロ交差検出信号（「zero crossing detection signal；ＺＣＤ」）の形態の検出信号４０を生成するための、検出回路３８の既知の実施例を示す。当該回路は、整流器入力のうちの一方（Ｂ１）と接地との間に、抵抗分割器Ｒ１、Ｒ２を含む。負荷が安定器に接続されている場合、この時点における電圧は、方形波信号であり、抵抗分割器は、より低電圧のバージョンを生成する。
【００７９】
図４は、最大輝度における図２及び図３の回路の動作を説明するためのタイミング図を示す。
【００８０】
上部プロットは、安定器によって送達される電流ＩＢを示し、第２のプロットは、シャント制御信号Ｇ１を示し、第３のプロットは、ＬＥＤ負荷に供給される電流ＩＬを示し、下部プロットは、検出信号ＺＣＤを示す。
【００８１】
シャンティングが必要とされないため、シャント制御信号は存在しない。電流は、常に負荷に供給される。ＺＣＤ信号は、シャントされていない入力電流と同相である。ＺＣＤ信号は、ゼロからｈｉｇｈの値への前縁と、ｈｉｇｈの値からゼロへの後縁とを有する。後縁は、ゼロ交差と同時であるため、ドライバは、この半サイクルの終了及び次の半サイクルの開始のタイミングを知る。
【００８２】
図５は、調光された輝度レベルにおける図２及び図３の回路の動作を説明するためのタイミング図を示す。
【００８３】
この場合もまた、上部プロットは、安定器によって送達される電流ＩＢを示し、第２のプロットは、シャント制御信号Ｇ１を示し、第３のプロットは、ＬＥＤ負荷に供給される電流ＩＬを示し、下部プロットは、検出信号ＺＣＤを示す。
【００８４】
シャント制御信号は、電流波形の一部が負荷にわたらないようにさせる。それゆえ、検出信号は、負荷電流が存在し、またそれゆえ電圧が存在する場合にのみ発生するため、より短い。検出信号ＺＣＤの後縁によってトリガされて、ドライバは、この半サイクルの終了及び次の半サイクルの開始を知り、シャントデバイスが、ほぼ即座に再び動作されることになるが、図面は、それらの間の僅かな時間オフセットΔｔを示している。
【００８５】
安定器電流は、シャントスイッチングの間、シャントデバイスを通って流れる。
【００８６】
図６は、低輝度、またそれゆえ低調光レベルにおける図２及び図３の回路の動作を説明するためのタイミング図を示す。
【００８７】
この場合もまた、上部プロットは、安定器によって送達される電流ＩＢを示し、第２のプロットは、シャント制御信号Ｇ１を示し、第３のプロットは、ＬＥＤ負荷に供給される電流ＩＬを示し、下部プロットは、検出信号ＺＣＤを示す。
【００８８】
検出信号ＺＣＤは更に短く、図示のように、検出パルスが欠落する場合もある。このことは、例えば、１０％以下の調光レベルにおいて生じ得る。このことは、ループ安定性の問題を提示する。
【００８９】
この問題は、安定器の動作原理に起因して生じる。安定器は、当該（ノードＡ１又はノードＢ１における）出力電圧を、能動的には制御しない。典型的には、安定器内部に自励発振回路が存在しており、蛍光ランプが動作している場合、出力電圧は、ランプが線形負荷であるため、出力電流に追従する。ＬＥＤストリングなどの非線形負荷に関しては、電圧は電流に追従しない。長いシャント時間の場合、自励発振回路は、いくつかのサイクル後の再始動時間を必要とする。自励発振回路が再始動する場合、出力電圧は、極めて低いか又はゼロとなり、この期間において検出信号が欠落し得る。それゆえ、最初のゼロ交差に関連付けられる、ＺＣＤの前縁又は後縁が存在しない。入力電圧及びＺＣＤは、別の半サイクルにおいて検出され得る。それゆえ、動作が安定しない。
【００９０】
図７は、当該問題を解決するための、図３の単純な抵抗分割回路に置き換わる検出器を示す。
【００９１】
検出器７０は、２つの主要部である、検出回路７１及び７４と補正回路７２とを有する。更には、検出回路は、入力電圧に対するインタフェース回路７１、及びプルオン−オフ回路７４を含む。
【００９２】
検出回路７１及び７４は、ドライバ入力Ｂ１（等価的に、入力Ａ１とすることも可能）における電圧を分析して、電圧が検出される場合に、それに応じて検出信号ＺＣＤを生成するためのものである。
【００９３】
補正回路７２は、検出回路７１及び７４によって電圧が検出されない場合であっても、シャントデバイスの動作の終了からの時間遅延にわたって、検出信号ＺＣＤを生成するためのものである。
【００９４】
検出回路７１及び７４は、入力Ｂ１における非ゼロ電圧値を検出し、ゼロ電圧値を検出する。非ゼロ値の後にゼロ値が検出される場合、このことは、ドライバ入力における電圧のゼロ交差を示す。検出信号ＺＣＤは、非ゼロ電圧値が検出される場合、すなわち負荷への電流が存在する場合に、ｈｉｇｈである。
【００９５】
プルオン−オフ回路７４は、制御論理によって決定される、シャント制御信号並びに入力電圧に従って、検出信号ＺＣＤをプルオン又はプルオフするためのものである。インタフェース回路７１に関連付けられている、第１のプルオフトランジスタＱ１が存在し、第１のプルオフトランジスタＱ１は、ドライバ入力における検出電圧が非ゼロである場合に、検出信号がプルオンされることを可能にし、ドライバ入力における検出電圧がゼロである場合に、検出信号をプルオフする。このことは、検出信号に、入力電圧を追従させるため、入力電圧のゼロ交差が導出されることができる。
【００９６】
オン及びオフという用語は、例えば、それぞれ、論理ｈｉｇｈ及び論理ｌｏｗの信号値を示すために使用される点に留意されたい。しかしながら、等価的に、論理ｌｏｗの信号がオン信号に対応してもよく、論理ｈｉｇｈの信号がオフ信号に対応してもよい。
【００９７】
図示の実施例では、高ベース電圧によってプルオンされ、低ベース電圧によってプルオフされる、ｎｐｎトランジスタが示されている。理解を容易にするために、ここで、オンにされた場合に高出力を生成する「プルアップ」トランジスタと、オンにされた場合に低出力を生成する「プルダウン」トランジスタが言及されることになる。
【００９８】
それゆえ、トランジスタＱ１は、オンにされた場合に検出信号をｌｏｗにプルする、プルダウントランジスタである。第１のプルダウントランジスタＱ１は、当該コレクタから第１のバイアス電圧Ｖ１までにプルアップ抵抗器Ｒ１を有し、それにより、トランジスタが作動されていない場合に、抵抗器が、検出信号ＺＣＤをプルアップし、作動されている場合に、トランジスタが検出信号ＺＣＤをプルダウンする。
【００９９】
第１のプルダウントランジスタＱ１は、抵抗器Ｒ２を介して別のバイアス電圧Ｖ２に接続され、かつインタフェース回路７１に接続されている、ベース端子と、この実施例では接地である基準電圧に接続されている、エミッタ端子とを有する。バイアス電圧Ｖ１とＶ２とは、同じであり得る点に留意されたい。
【０１００】
インタフェース回路７１は、制御トランジスタＱ３を含み、制御トランジスタＱ３は、ドライバ入力Ｂ１における電圧によってオンにされ、制御トランジスタＱ３がオンにされると、第１のプルダウントランジスタＱ１のベース端子におけるバイアス電圧をプルダウンする。それゆえ、ドライバ入力電圧信号が存在する場合、第１のプルダウントランジスタＱ１はオフにされ、それにより、検出信号は、バイアス電圧Ｖ１までｈｉｇｈにプルされることが可能となる。本質的に、検出信号ＺＣＤは、シャントスイッチによって決定されるドライバ入力電圧を追従する。
【０１０１】
プルオン−オフ回路７４は、シャント制御信号がシャントデバイスを動作させる場合に、検出信号ＺＣＤをプルダウンするように、シャント制御信号Ｇ１によって制御される、第２のプルダウントランジスタＱ２（この場合もまた、より一般的にはプルオフトランジスタであると見なされてもよい）を有する。第２のプルダウントランジスタＱ２は、シャント制御信号がシャントデバイスを動作させていない場合、検出信号をプルダウンしない。そのような場合、検出信号は、トランジスタＱ１が可能にする限り、バイアスＶ１までプルアップされることができる。
【０１０２】
第２のプルダウントランジスタＱ２は、シャント制御信号Ｇ１に接続されているベース端子と、第１のプルダウントランジスタＱ１のコレクタ端子に接続されているコレクタ端子と、接地基準電圧に接続されているエミッタ端子とを含む。
【０１０３】
それゆえ、ＯＲ関数を有効に定義する、２つの並列プルダウントランジスタＱ１、Ｑ２が存在している。検出信号ＺＣＤは、電圧検出信号が存在しないために、又は二状態シャント制御信号Ｇ１が存在するために、プルダウンされない限り、オン（ｈｉｇｈ）である。検出信号は、第１のプルダウントランジスタ及び第２のプルダウントランジスタのいずれかがオンにされる場合、接地へとプルダウンされる。
【０１０４】
補正回路７２もまた、シャント制御信号Ｇ１によって制御され、トランジスタＱ１のプルオフ機能を無効にして、補正機能として検出信号ＺＣＤをプルオンさせる。この補正は、シャント制御信号がシャントデバイスを動作させていない場合に行われるが、これは、この時間中、第２のプルダウントランジスタＱ２が検出信号をプルオフしていないためである。それゆえ、検出信号をｈｉｇｈにプルすることが依然として可能である。補正は、時間遅延にわたって持続し、これは、検出回路７１及び７４が、入力電圧の欠如により、Ｑ１を正しくオフにさせていない場合であっても、補正機能としてＱ１がオフにされることを意味する。
【０１０５】
それゆえ、補正回路７２と検出回路７１及び７４との双方が、この場合もまたＯＲ関数として、第１のプルダウントランジスタＱ１を制御する。電圧検出が存在しているか、さもなければ補正期間中である場合には、第１のプルダウントランジスタＱ１はオフにされる。
【０１０６】
補正回路は、トランジスタＱ４のスイッチングを制御するための、遅延回路Ｒ４、Ｃ４、Ｒ４'を含む。このトランジスタは、第１のプルダウントランジスタＱ１のベースをプルダウンすることにより、第１のプルダウントランジスタＱ１をオフにすることができる。
【０１０７】
ｈｉｇｈのシャント制御信号Ｇ１が、抵抗器Ｒ４を介してコンデンサＣ４を充電し、Ｇ１のｈｉｇｈ電圧レベルまで充電されると、トランジスタＱ４がオンにされる。それゆえ、Ｇ１がｈｉｇｈである間、Ｑ４がオンにされる。Ｇ１がｌｏｗに移行する（すなわち、シャント制御が終了した）場合、Ｑ４は、ベース電圧がＣ４上に蓄電されているため、初期にはオンにされたまま維持される。このことにより、トランジスタＱ１がオフにされたまま維持され、それゆえ、検出信号ＺＣＤは、Ｖ１までプルアップされる。Ｑ４上のベース電圧は、ＲＣ時定数に基づいて低下し、それにより、遅延の後にオフになる。この時点で、Ｑ１の状態は、Ｖ２でありｈｉｇｈである、当該ベース電圧のみに依存する。それゆえ、Ｑ１がオンになり、検出信号ＺＣＤがｌｏｗになる。
【０１０８】
それゆえ、電圧検出回路が電圧を検出するか否かに関わらず生成される、ｈｉｇｈのＺＣＤパルスが存在する。このパルスは、ＺＣＤ検出信号のパルスの周波数が、入力電圧と同期されたまま維持されることを確実にする。
【０１０９】
ＲＣ時定数は、例えば、３０ｎｓ〜３００ｎｓの範囲である。安定器の作動周波数は、３３ｋＨｚ〜６５ｋＨｚであるため、信号Ｇ１が最初にｌｏｗに移行する際、Ｃ４は完全に充電されている。
【０１１０】
図８は、図６に示される信号に対する本発明の効果を示す。図示のように、欠落している検出パルスが、補正回路によって生成される。補正パルス８０は、タイミング制御が維持されることを可能にする。補正パルスは、ＩＬパルスの持続時間に直接応じたものではなく、ＲＣ時定数に応じた持続時間を有するが、補正パルスは、タイミング基準としてのみ機能するものであるため、パルスの持続時間は重要ではない。
【０１１１】
図９は、照明負荷を制御する方法であって、
ステップ９０における、蛍光照明安定器から交流電力供給を受け取るステップと、
ステップ９２における、シャントデバイスを動作させること、及びシャントデバイスを動作させないことによって、電力供給を選択的にシャントすることにより、調光制御を実施するために、シャントデバイスを制御するステップと、
ステップ９４における、交流電力供給のサイクルの一部分の間にシャントデバイスを動作させるステップであって、それにより、シャントデバイスが動作されていない、交流電力供給のサイクルの一部分の間にのみ、電流が負荷に送達されるステップと、
ステップ９６における、検出信号を生成するステップ、及び、シャントデバイスの動作を開始させるために、検出フィードバック信号をコントローラに提供するステップとを含む、方法を示す。
【０１１２】
当該方法は、ドライバ入力における電圧を分析するステップ、及び、電圧が検出される場合に、それに応じて検出信号を生成するステップと、
電圧が検出されない場合であっても、シャントデバイスの動作の終了からの時間遅延にわたって、検出信号を生成するステップとを含む。
【０１１３】
１つの回路実施例が、上記に提示されてきた。しかしながら、他の回路設計を使用して、例えば、プルダウン機能の代わりにプルアップ機能を使用して、同じ回路機能が達成され得る点が理解されるであろう。中核となる構想は、検出メカニズムからパルスが欠落し得る場合に、シャント制御信号Ｇ１を使用してパルスを生成することである。シャント制御信号Ｇ１を使用することは、フィードバックが存在しないことを意味する。しかしながら、このことは、フィードバックパルスの欠落に関してのみ実施されるため、制御ループに対する負の影響は、極めて限定されている。実際のフィードバック信号が存在すると直ちに、制御ループは、再び正しく調節することになる。このことは、例えば深い調光の間の、検出パルスの欠落が許容され得ることを意味する。
【０１１４】
本発明の別の態様では、図１及び図２を依然として参照することにより、照明ドライバであって、
蛍光照明安定器１０から交流電力供給を受け取るための、ドライバ入力１〜４と、
コンデンサ２３におけるドライバ出力と、
電力供給を選択的にシャントするための、シャントデバイス２２と、
シャントデバイスを動作させることにより、ドライバ出力に電力供給が到達することを防ぐか、又は、シャントデバイスを動作させないことにより、ドライバ出力に電力供給が送達されることを可能にするための、コントローラ３０であって、
ドライバ出力における電圧を検出するための、電圧検出器と、
ドライバ出力における電圧が第１の閾値Ｖ２に達する場合に、シャントデバイスを動作させるように、及び、ドライバ出力における電圧が、第１の閾値Ｖ２よりも低い第２の閾値Ｖ１に達する場合に、シャントデバイスを動作させないように適合されている、ヒステリシス制御要素とを含む、コントローラとを備え、
当該ドライバが、更に、
シャントデバイス２２のスイッチング周波数を、人間の可聴音の周波数範囲外に、又は、人間の可聴音の周波数範囲内の、より低い感度の周波数に調整するように、第１の閾値Ｖ２及び第２の閾値Ｖ１のうちの少なくとも一方を調整するための、調整回路を備える、照明ドライバが提案される。
【０１１５】
図１０及び図１１に示されるように、Ｔｏｎにおける論理ｌｏｗによっても示されている、シャントデバイスが動作されていない場合に、安定器出力電流Ｉはシャントされず、安定器出力エネルギーは、コンデンサ２３におけるドライバ出力へと向かう。当該エネルギーは、コンデンサ２３を充電し、電圧は、Ｖ１からＶ２に増大する。電圧が、ＭＣＵ、センサ、無線通信モジュールなどの電力消費デバイスに関する十分なエネルギーが存在することを意味する、Ｖ２に達する限り、シャントデバイス２２は、動作を開始し、安定器出力電流Ｉはシャントされ、これは、Ｔｏｎにおける論理ｈｉｇｈによっても示されている。電力消費デバイスは、コンデンサ２３における電力を消費するため、ドライバ出力上の電圧は、電力消費デバイスに関する十分なエネルギーが存在しないことを意味するＶ１に達するまで低下する。コントローラは、シャントデバイスを動作させることを停止する。そのため、これは繰り返される。
【０１１６】
好ましい実施形態では、図１１に示されるように、コントローラは、蛍光照明安定器からの交流電力供給Ｉの複数の周期であるＴ２〜Ｔ３の持続時間にわたって、シャントデバイスを動作させるように適合されており、コントローラは、交流電力供給Ｉの複数の周期である持続時間にわたって、シャントデバイスを動作させないように適合されている。
【０１１７】
シャントデバイスのスイッチング周波数は、１／（Ｔ３−Ｔ１）として、又は、Ｔ１がゼロと見なされる場合には１／Ｔ３として算出されることができる。それゆえ、スイッチング周波数は、約２０Ｈｚ〜２０ＫＨｚの範囲である、人間の可聴音の範囲に入る可能性がある。
【０１１８】
本発明の実施形態は、ヒステリシス制御の電圧範囲が、シャントデバイスのスイッチング周波数を、人間の可聴音の周波数範囲外に変更するように調整されることができ、それゆえ、ドライバが人間の可聴ノイズを発生させる可能性が低くなることを提案する。あるいは、周波数は、人間の可聴音の周波数範囲内の、より低い感度の周波数に調整されることができ、それゆえ、よりユーザフレンドリである。
図１２に示されるように、上側のヒステリシス制御は、１／（Ｔ３−Ｔ１）の、又は、Ｔ１がゼロと見なされる場合には１／Ｔ３の、スイッチング周波数を有する。当該周波数が可聴範囲に入ると仮定する。実施形態は、第１の閾値をＶ２からＶ２'に低減することによって、電圧範囲を低減する。安定器出力及び電力消費デバイスが変更されないと想定すると、コンデンサ２２の充電及び放電の勾配は変化せず、電圧Ｖ１とＶ２'との間での、充電持続時間Ｔ２'−Ｔ１'及び放電持続時間Ｔ３'−Ｔ２'の双方が、元の第１の閾値Ｖ２に関する持続時間に対して低減される。それゆえ、シャントデバイスのスイッチング周波数が増加される。適切な第１の閾値Ｖ２を選択することによって、スイッチング周波数は、２０ＫＨｚを超えて増加されることができる。更には、又は代替的に、第２の閾値Ｖ１もまた、同様の効果を達成するために増大されることができる。電圧範囲は、電力消費デバイスの要件を満たすべきである点に留意されたい。
【０１１９】
あるいは、シャントデバイスのスイッチング周波数が２０ＫＨｚを超えて有効に増加されない場合には、電圧範囲は、人間の可聴周波数範囲内の、より感知不能な範囲に、スイッチング周波数を移動させるように調整されることができる。研究によれば、人間は、１ＫＨｚ〜１０ＫＨｚの周波数に対して、より敏感であることが示されている。それゆえ、本発明のこの態様は、スイッチング周波数を、この範囲外に、すなわち１ＫＨｚ未満又は１０ＫＨｚ〜２０ＫＨｚに移動させることができる。
【０１２０】
この態様の原理を導入した後、以下の部分では、いくつかの実装形態を説明する。
【０１２１】
閉ループ実装では、コントローラは、シャントデバイスのスイッチング周波数を検出するための、周波数検出器を更に含み、調整回路は、検出されたスイッチング周波数が人間の可聴音の周波数範囲に入る場合に、第１の閾値及び第２の閾値のうちの少なくとも一方を調整するように適合されている。この実施形態は、ノイズを低減する際の閉ループ制御を提供するものであり、ノイズが検出される場合には、ヒステリシス制御は、ノイズを低減するように調整される。あるいは、ノイズを直接検出するために、オーディオセンサが使用されることができる。
【０１２２】
開ループ実装では、フィードフォワード制御が使用されることができる。より具体的には、コントローラは、好ましくは待機モードで動作する電力消費デバイスに接続されている、インタフェースであって、どのように電力消費デバイスが動作するべきかを示す情報を受信するための、インタフェースを含み、コントローラは、当該情報に従って、第１の閾値及び第２の閾値のうちの少なくとも一方を調整するように適合されている。
【０１２３】
この実施形態では、電力消費デバイスの種々の状況に関して、どのようにヒステリシス制御が制御されるべきかが、予め記憶されることができ、調整回路は、電力消費デバイスの今後の状況に従って、ヒステリシス制御を調整することができる。このことは、前者の実施形態における周波数検出器のコストを節減し、より安価である。
【０１２４】
例えば、電力消費デバイスがどのように動作するかは、放電持続時間に、また同様にスイッチング周波数に影響を及ぼすであろう。この情報が既知である場合には、電圧範囲は、スイッチング周波数を最適範囲に保つように、同期して調整されることができる。例えば、図１３に示されるように、上側図面は、電力消費デバイスの或る１つの状態における制御を示し、この状態では、電力消費デバイスは、より電力消費が大きい。例えば、センサが感知中であり、無線通信モジュールが送信中である。しばらくすると、電力消費デバイスは、無線通信モジュールが受信中であるか又はスリープ中であることにより、より電力消費が少なくなる。放電持続時間の勾配が低下し、電圧範囲が調整されない場合には、放電持続時間が増大することになる。スイッチング周波数が減少して、可聴範囲に入る恐れがある。本態様は、第１の閾値をＶ２からＶ２'に低減し、それにより、充電持続時間もまた低減され、全持続時間／スイッチング周波数は、依然として同じとなる。それゆえ、スイッチング周波数は、依然として可聴範囲外である。安定器出力は、一定であると考えられるため、充電持続時間の勾配は変化しない点に留意されたい。
【０１２５】
入力特性は、充電持続時間に、また同様にスイッチング周波数に影響を及ぼすため、更なる実施形態では、コントローラは、安定器の出力特性に従って、第１の閾値及び第２の閾値のうちの少なくとも一方を調整するように更に適合されている。このことは、ヒステリシス制御において対応する調整を行うための、ドライバの入力特性を考慮に入れた、更なるフィードフォワードソリューションである。例えば、シャントスイッチの特定の電圧範囲が、高い安定器出力に関して好適である場合、この電圧範囲は、低い安定器出力に関するスイッチング周波数を低下させる結果となるであろう。安定器出力が、可聴ノイズを引き起こす特定のレベルよりも低い場合には、調整回路は、この低い安定器出力に関してスイッチング周波数が依然として高くなるように、電圧範囲を低減することができる。安定器出力特性を検出して、当該特性を調整回路に通知するために、ドライバの入力における検出器が使用されることができる。
【０１２６】
図面、本開示、及び添付の請求項の検討によって、開示される実施形態に対する他の変形形態が、当業者により理解されることができ、また、特許請求される発明を実施する際に実行されることができる。請求項では、単語「備える（comprising）」は、他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「１つの（a）」又は「１つの（an）」は、複数を排除するものではない。特定の手段が、互いに異なる従属請求項内に列挙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、有利に使用され得ないことを示すものではない。請求項中のいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年7月1日(2020.7.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明ドライバであって、
蛍光照明安定器から交流電力供給を受け取るように適合されている、ドライバ入力と、
前記ドライバ入力に接続されて、前記電力供給を選択的にシャントするように適合されている、シャントデバイスと、
前記シャントデバイスを動作させる又は動作させないように適合されている、コントローラであって、前記シャントデバイスが動作されていない、前記交流電力供給のサイクルの一部分の間にのみ、電流が照明負荷に送達されるように、前記交流電力供給の前記サイクルの一部分の間、前記シャントデバイスを動作させるように適合されている、コントローラと、
検出信号を生成するように、及び、前記検出信号に基づいて前記シャントデバイスを動作させるために、前記検出信号を前記コントローラに供給するように適合されており、前記検出信号がゼロ交差検出信号である、ゼロ交差検出器と、を備え、
前記検出器が、
前記ドライバ入力における入力電圧を分析して、前記入力電圧が検出される場合に、それに応じて前記検出信号を生成するように適合されている、検出回路と、
前記入力電圧が検出されない場合であっても、前記シャントデバイスの動作の終了から時間遅延の後に、前記検出信号を生成するように適合されている、補正回路であって、前記シャントデバイスの動作の終了時に、前記時間遅延に対応する時定数を計ることを開始するように、及び、前記入力電圧が検出されない場合、前記時定数が満了した後に前記検出信号を生成するように適合されている、補正回路と、を含む、照明ドライバ。
【請求項２】
前記ドライバ入力に接続するように適合されている整流器入力を有し、前記照明負荷を駆動するように適合されている整流器出力を有する、整流器を更に備え、
前記シャントデバイスが、
前記整流器と前記照明負荷との間に接続されて、前記整流器出力を選択的にシャントするように適合されているか、又は、
前記整流器と一体化されて、前記ドライバ入力をシャントするように適合されており、
前記検出回路が、
プルオン−オフ回路であって、
前記コントローラが前記シャントデバイスを動作させる場合に、前記検出信号をプルオフするように、及び、
前記コントローラが前記シャントデバイスを動作させない場合に、前記ドライバ入力における前記入力電圧が低い場合には前記検出信号をプルオフし、そうではない場合には前記検出信号をプルアップするように適合されている、プルオン−オフ回路を含み、
前記補正回路が、前記コントローラが前記シャントデバイスを動作させることを停止した後、前記時間遅延にわたって、前記プルオン−オフ回路のプルオフを無効にするように適合されている、請求項１に記載の照明ドライバ。
【請求項３】
前記検出回路が、前記ドライバ入力に接続されて、
前記入力電圧の非ゼロ電圧値及びゼロ電圧値を検出するように、並びに、
前記非ゼロ電圧値の後の前記ゼロ交差検出信号としての前記ゼロ電圧値の検出時に、前記ドライバ入力における前記入力電圧のゼロ交差を決定し、前記非ゼロ電圧値が検出される場合に、前記検出信号を生成するように適合されている、請求項１又は２に記載の照明ドライバ。
【請求項４】
前記検出回路が、前記入力電圧に対するインタフェース回路を更に含み、前記プルオン−オフ回路が、前記インタフェース回路に関連付けられている、第１のプルオフトランジスタであって、前記ドライバ入力における検出された前記入力電圧が非ゼロである場合に、前記検出信号がプルオンされることを可能にするように適合され、前記ドライバ入力における前記検出された入力電圧がゼロである場合に、前記検出信号がプルオフされることを可能にするように適合されている、第１のプルオフトランジスタを含む、請求項２に記載の照明ドライバ。
【請求項５】
前記コントローラが、前記シャントデバイスを制御するための、二状態シャント制御信号を生成するように適合されており、前記プルオン−オフ回路が、前記シャント制御信号が前記シャントデバイスを動作させる場合に、前記検出信号をプルオフするように、及び、前記シャント制御信号が前記シャントデバイスを動作させていない場合に、前記検出信号をプルオフしないように、前記シャント制御信号によって制御されるように適合されている、第２のプルオフトランジスタを更に含む、請求項４に記載の照明ドライバ。
【請求項６】
前記補正回路が、前記シャント制御信号が動作しない場合、またそれゆえ前記第２のプルオフトランジスタが前記検出信号をプルオフしていない場合に、前記時間遅延にわたって、前記検出信号がプルオンされることを可能にするように、前記シャント制御信号によって制御されるように適合されている、請求項５に記載の照明ドライバ。
【請求項７】
前記第１のプルオフトランジスタが、
バイアス電圧及び前記インタフェース回路に接続されている、ベース端子と、
バイアス電圧に接続されている、コレクタ端子と、
基準電圧に接続されている、エミッタ端子と、を含み、
前記第２のプルオフトランジスタが、
前記シャント制御信号に接続されている、ベース端子と、
前記第１のプルオフトランジスタの前記コレクタ端子に接続されている、コレクタ端子と、
前記基準電圧に接続されている、エミッタ端子と、を含む、請求項６に記載の照明ドライバ。
【請求項８】
前記インタフェース回路が、前記ドライバ入力における入力電圧によってオンにされる、制御トランジスタであって、前記制御トランジスタがオンにされると、前記第１のプルオフトランジスタの前記ベース端子における前記バイアス電圧をプルオフする、制御トランジスタを含む、請求項７に記載の照明ドライバ。
【請求項９】
前記補正回路が、
遅延回路であって、
前記シャント制御信号が動作する場合、前記シャント制御信号の動作の終了後の前記時間遅延まで、前記第１のプルオフトランジスタの前記ベース端子における前記バイアス電圧をプルオフするように、及び、
前記シャント制御信号の動作状態の終了後の前記時間遅延の後に、前記第１のプルオフトランジスタの前記ベース端子における前記バイアス電圧がプルオンされることを可能にするように適合されている、遅延回路を含む、請求項７又は８に記載の照明ドライバ。
【請求項１０】
前記遅延回路が、前記第１のプルオフトランジスタの前記ベース端子における前記バイアス電圧が、前記時間遅延の後にのみプルオンされることを可能にするように適合されている、前記シャント制御信号に接続されているＲＣ回路を有するトランジスタを含む、請求項９に記載の照明ドライバ。
【請求項１１】
前記制御回路が、調光レベルを受け取るように適合されている、調光インタフェースを更に含み、
前記コントローラが、前記調光レベルに従って、前記シャントデバイスを動作させる持続時間の長さを制御するように適合されている、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の照明ドライバ。
【請求項１２】
前記コントローラが、
前記照明負荷へと向かう前記電流を検出するように、並びに、前記調光レベル及び検出された前記電流に従って、前記シャントデバイスを動作させる前記持続時間の前記長さを制御するように適合されている、フィードバックループを更に含み、
前記ドライバ入力が、電子高周波蛍光照明安定器からの電力供給を受け取るように適合されている、請求項１１に記載の照明ドライバ。
【請求項１３】
照明デバイスであって、
請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の照明ドライバと、
前記照明ドライバによって駆動されるＬＥＤ照明負荷とを備える、照明デバイス。
【請求項１４】
前記照明負荷が、管状ＬＥＤランプである、請求項１３に記載の照明デバイス。
【請求項１５】
照明負荷を制御する方法であって、
蛍光照明安定器から交流電力供給を受け取るステップと、
シャントデバイスを動作させること、及び前記シャントデバイスを動作させないことによって、前記電力供給を選択的にシャントすることにより、調光制御を実施するために、前記シャントデバイスを制御するステップと、
前記シャントデバイスが動作されていない、前記交流電力供給のサイクルの一部分の間にのみ、電流が前記負荷に送達されるように、前記交流電力供給の前記サイクルの一部分の間、前記シャントデバイスを動作させるステップと、
検出信号を生成し、前記シャントデバイスの動作を開始させるために、検出フィードバック信号をコントローラに供給するステップと、を含み、
前記方法は、
ドライバ入力における入力電圧を分析し、前記入力電圧が検出される場合に、それに応じて前記検出信号を生成するステップと、
前記入力電圧が検出されない場合であっても、前記シャントデバイスの動作の終了から時間遅延の後に、前記検出信号を生成するステップであって、前記シャントデバイスの動作の終了時に、前記時間遅延に対応する時定数を計ることを開始するステップ、及び、前記入力電圧が検出されない場合、前記時定数が満了した後に前記検出信号を生成するステップを含む、ステップと、を更に含む、方法。
【国際調査報告】
2021507489.tif 000016
2021507489.tif 000017
2021507489.tif 000018