(57)【要約】  ドライバ、光源、及び、補助回路（独立した能動電子回路など）のバッファコンデンサを含む、照明ユニット。バッファコンデンサに流れることが許容される充電電流は、光源に流れる感知電流に基づいて制御され、それにより、バッファコンデンサの充電電流を制御する。このようにして、ドライバの出力における、大型のバッファコンデンサの使用によって引き起こされる大突入電流が回避されることができ、ドライバ内での故障検出モードのトリガが防止されることができる。更には、この回路は、ドライバが、起動の間に仕様限界内で動作されることを確実にする。
2021510913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明ユニットであって、
光源と、
第１の端子と第２の端子との間に出力電流を供給する、前記光源を駆動するためのドライバと、
前記第１の端子と前記第２の端子との間の、前記光源と直列の第１の電流感知要素と、
前記ドライバによって給電するための補助回路であって、バッファコンデンサを含む、補助回路と、
前記第１の端子と前記第２の端子との間の、前記バッファコンデンサと直列の第２の電流感知要素及び制御スイッチと、
前記第１の電流感知要素によって感知された電流及び前記第２の電流感知要素によって感知された電流に応じて前記制御スイッチを制御することにより、前記バッファコンデンサに流れる電流を制御するように適合されている、コントローラと、を備える、照明ユニット。
【請求項２】
前記第１の電流感知要素を通る前記電流と、前記第２の電流感知要素を通る前記電流とを比較するための、電流ミラー回路を備える、請求項１に記載の照明ユニット。
【請求項３】
前記コントローラが、初期充電の間、前記バッファコンデンサを通る前記電流を、前記光源を通る前記電流の一定倍となるように制御するように適合されている、請求項１又は２のいずれか一項に記載の照明ユニット。
【請求項４】
前記コントローラが、初期充電の間、前記バッファコンデンサを通る前記電流を、前記光源を通る前記電流と等しくなるように制御するように適合されている、請求項３に記載の照明ユニット。
【請求項５】
前記初期充電が完了した場合に、前記制御スイッチをオンに切り替えるように適合されている、請求項３又は４に記載の照明ユニット。
【請求項６】
前記電流感知要素が、電流感知抵抗器を含む、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の照明ユニット。
【請求項７】
前記制御スイッチが、トランジスタを含み、制御端子のための信号が、前記コントローラによって供給される、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の照明ユニット。
【請求項８】
前記バッファコンデンサが、１０μＦ超、例えば１００μＦ超、例えば２００μＦ超、例えば４００μＦ超の容量を有する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の照明ユニット。
【請求項９】
前記ドライバが、ドライバ出力の開回路状態又は短絡状態の検出に応じてシャットダウンするための、保護システムを備える、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の照明ユニット。
【請求項１０】
前記ドライバが、スイッチモード電力コンバータを含む、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の照明ユニット。
【請求項１１】
照明ユニットを駆動する方法であって、
ドライバを使用して、第１の端子と第２の端子との間に出力電流を送達するステップと、
前記照明ユニットの光源を通る、前記出力電流の一部分を感知するステップと、
補助回路のバッファコンデンサを通る、前記出力電流の一部分を感知するステップと、
感知された前記電流に応じて、前記バッファコンデンサと直列の制御スイッチを制御することにより、前記バッファコンデンサに流れる前記電流を制御するステップと、を含む、方法。
【請求項１２】
初期充電の間、前記バッファコンデンサを通る前記電流を、前記光源を通る前記電流の一定倍となるように制御するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
初期充電の間、前記バッファコンデンサを通る前記電流を、前記光源を通る前記電流と等しくなるように制御するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記初期充電が完了した場合に、前記制御スイッチをオンに切り替えるステップを含む、請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
ドライバ出力の開回路状態又は短絡状態の検出に応じて前記ドライバをシャットダウンするための、保護を提供するステップを含む、請求項１１乃至１４のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明ドライバと光源とを含む照明ユニットであって、照明ドライバが、１つ以上の追加的モジュールに給電するために更に使用される、照明ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤドライバは、主要な光出力機能に、符号化光注入及び非常用照明などの、機能及び特徴を追加するために、極めて好適である。これは、ＬＥＤドライバが、幹線ＡＣ入力電圧を既にＤＣ電圧に変換しており、その場合、ＤＣ電圧が、追加的モジュールを駆動するために好適であるためである。
【０００３】
モノのインターネット（Internet of Things）などの新たな技術が、照明産業に関して登場しているため、主流の照明器具に、これらの新たな特徴を追加することもまた望まれている。このような追加的特徴は、補助電源を必要とするアドオン回路として提供される、追加的モジュールによって実装されてもよい。
【０００４】
この補助電源は、より低いＬＥＤドライバのＤＣ出力電圧を、必要とされる補助供給電圧に変換することによって得られてもよい。ＬＥＤドライバの出力から電力を引き出すことは、コスト効率の高い手法ではあるが、従来のＬＥＤドライバは、コスト及び効率に関して最適化されていることにより、受動ＬＥＤ負荷以外のものを接続することは、ＬＥＤドライバとの適合性の問題をもたらし得るという問題点がある。一般に、（数十マイクロファラッド又は数百マイクロファラッドの範囲の）大型コンデンサが、典型的なＬＥＤドライバの出力に接続されると、ＬＥＤドライバは、故障条件（特に、ドライバが設計対象としている受動ＬＥＤ負荷からは予期されていない場合の、電源投入時の出力電流の存在）を検出し、次いで、短絡保護モードをアサートし得る。
【０００５】
可能な追加的モジュールの一例は、上述のような、符号化光注入器である。この符号化光注入器は、符号化光変調を注入するために、ＬＥＤドライバとＬＥＤ基板との間に介在されている、変調器の形態を取る。多くのＬＥＤドライバは、符号化光注入器内の大型のバッファコンデンサにより、起動することができない点が見出されている。このバッファコンデンサは、変調器における電力損失を最小限に抑え、ＬＥＤドライバに対する変調電流の影響を最小限に抑えるために、かなり大きい必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
それゆえ、ドライバによって追加的モジュールが給電されることを可能にする、照明ユニットが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、請求項によって定義される。
【０００８】
本発明の一態様による実施例によれば、照明ユニットであって、
光源と、
第１の端子と第２の端子との間に出力電流を供給する、光源を駆動するためのドライバと、
第１の端子と第２の端子との間の、光源と直列の第１の電流感知要素と、
ドライバによって給電するための補助回路であって、バッファコンデンサを含む、補助回路と、
第１の端子と第２の端子との間の、バッファコンデンサと直列の第２の電流感知要素及び制御スイッチと、
第１の電流感知要素によって感知された電流及び第２の電流感知要素によって感知された電流に応じて制御スイッチを制御することにより、バッファコンデンサに流れる電流を制御するように適合されている、コントローラとを備える、照明ユニットが提供される。
【０００９】
照明ユニットは、光源と補助回路のバッファコンデンサとを、別個の並列経路内に有することにより、光源と補助回路のバッファコンデンサは、双方ともドライバからの出力によって駆動される。大型のバッファコンデンサが使用されることを可能にするために、バッファコンデンサを通って流れる電流が管理される。このことは、起動の間、出力電圧が光源の順方向電圧に達する前であっても、コンデンサ充電電流が流れるであろう場合に、特に重要である。コントローラは、突入電流リミッタとして機能する。流れることが許容される電流を好適に制御することによって、バッファコンデンサが高速充電されつつも、同時に、ドライバが、当該出力電流及び／又は出力電圧の制限並びに関連する時間的制約を超えて動作することを防止する点が、確実にされることができる。
【００１０】
光源は、典型的には、ＬＥＤ負荷である。回路制御の目的は、起動の間のドライバの出力における負荷特性及び電流特性が、基本のＬＥＤ負荷に関して存在するであろう特性をエミュレートするように仕向けることである。例えば、ＬＥＤ負荷が電流を引き込まない場合、バッファコンデンサへの充電電流は抑止され、バッファコンデンサの充電の間は、バッファコンデンサと光源との間で駆動電流が共有される。
【００１１】
照明ユニットは、例えば、第１の電流感知要素によって感知された電流と、第２の電流感知要素によって感知された電流とを比較するための、電流ミラー回路を備える。次いで、バッファコンデンサを通過することが許容される電流が、光源を通る電流に応じて選択されてもよい。このようにして、ドライバ電流は、光源とバッファコンデンサとの間で共有され、ドライバによって過電流が検出されることが防止される。
【００１２】
コントローラは、例えば、初期充電の間、バッファコンデンサを通る電流を、光源を通る電流の一定倍となるように制御するように適合されている。このことは、バッファコンデンサ充電電流と光源電流との比率が制御されることを意味する。電流の流れはまた、光源電流が存在しない間、バッファコンデンサを通ることを抑止されてもよい。
【００１３】
比率は１であってもよく、それにより、初期充電の間、バッファコンデンサを通る電流は、光源を通る電流と等しくなるように制御される。しかしながら、他の比率も可能であり、比率は、バッファコンデンサ充電の速度を決定する。
【００１４】
照明ユニットは、初期充電が完了した場合に、制御スイッチをオンに切り替えるように適合されてもよい。このことは、コントローラによって達成されてもよく、又は、この目的のための専用の回路構成要素が存在してもよい。このようにして、バッファコンデンサが充電され、それにより大突入電流の潜在的な問題が解消されると、次いで、バッファコンデンサは、ドライバの出力を使用して、従来の方式で充電され続けてもよい。
【００１５】
電流感知要素は、例えば、電流感知抵抗器を含む。抵抗器の両端間の電圧は、電流が流れていることを示し、照明ユニットは、その際、制御スイッチを制御するために、これらの電圧を利用してもよい。制御スイッチは、例えば、トランジスタを含み、制御端子（例えば、ゲート）のための信号は、コントローラによって提供される。
【００１６】
バッファコンデンサは、例えば、１０μＦ超、例えば１００μＦ超、例えば２００μＦ超、例えば４００μＦ超の容量を有する。これは、安定した補助電源を提供するために十分なサイズであり、それゆえまた、電流突入問題の可能性を提起するためにも十分に大きい。
【００１７】
上述のように、ドライバは、例えば、検出されたドライバ出力の開回路条件又は短絡条件に応答してシャットダウンするための、保護システムを備える。本発明は、この保護シャットダウンが、バッファコンデンサの初期充電によって引き起こされることを回避する。ドライバは、例えば、スイッチモード電力コンバータを含む。
【００１８】
本発明はまた、照明ユニットを駆動する方法であって、
第１の端子と第２の端子との間に出力電流を送達するために、ドライバを使用するステップと、
照明ユニットの光源を通る、出力電流の一部分を感知するステップと、
補助回路のバッファコンデンサを通る、出力電流の一部分を感知するステップと、
感知された電流に応じて、バッファコンデンサと直列の制御スイッチを制御することにより、バッファコンデンサに流れる電流を制御するステップとを含む、方法も提供する。
【００１９】
この方法は、突入電流が制限されることを可能にする。
【００２０】
本方法は、初期充電の間、バッファコンデンサを通る電流を、光源を通る電流の一定倍となるように、例えば、光源を通る電流と等しくなるように制御するステップを含み得る。
【００２１】
本方法は、初期充電が完了した場合に、制御スイッチをオンに切り替えるステップを含み得る。本方法は、好ましくはまた、検出されたドライバ出力の開回路条件又は短絡条件に応答してドライバをシャットダウンするための、保護を提供するステップも含む。
【００２２】
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、当該の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】
【００２３】
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】照明ユニットを概略的形態で示す。
【図２】図１の照明ユニットの回路をより詳細に示す。
【図３】照明ユニットの動作を説明するための、第１の例示的な波形のセットを示す。
【図４】照明ユニットの動作を説明するための、第２の例示的な波形のセットを示す。
【図５】照明負荷を制御する方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明が、図を参照して説明される。
【００２５】
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。
【００２６】
本発明は、ドライバ、光源、及び、補助回路（独立した能動電子回路など）のバッファコンデンサを含む、照明ユニットを提供する。バッファコンデンサに流れることが許容される充電電流は、光源に流れる感知電流に基づいて制御され、それにより、バッファコンデンサの充電電流を制御する。このようにして、ドライバの出力における、大型のバッファコンデンサの使用によって引き起こされる大突入電流が回避されることができ、ドライバ内での故障検出モードのトリガが防止されることができる。更には、この回路は、ドライバが、起動の間に仕様限界内で動作されることを確実にする。
【００２７】
図１は、直列のＬＥＤのセットなどの光源１２と、光源を駆動するための、第１の端子１６と第２の端子１８との間に出力電流を供給するドライバ１４とを備える、照明ユニット１０を示す。第１の端子１６は接地されており、第２の端子は、ＬＥＤ負荷の特性に依存する、例えば２０Ｖ〜１００Ｖの、ＤＣバス電圧にある。
【００２８】
第１の電流感知要素２０（ＲＬ）、特に電流感知抵抗器は、第１の端子１６と第２の端子１８との間で、光源１２と直列である。このことは、第１の分岐を形成する。
【００２９】
第１の分岐と並列に第２の分岐が存在し、第２の分岐は、バッファコンデンサ２２（ＣＤ）、第２の電流感知要素２４（ＲＣ）、特に第２の電流感知抵抗器、及びバッファコンデンサと直列の制御スイッチ２６（ＭＣ）、特にＭＯＳトランジスタを含む。
【００３０】
バッファコンデンサは、補助回路の一部であり、当該補助回路に関する電源として機能する。バッファコンデンサは、平滑化されたＤＣ補助電源を提供するものであり、補助回路の残部は、バッファコンデンサと並列のモジュール３０として示されている。バッファコンデンサは、ＬＥＤドライバに向けた、負荷（３０）の負荷変動を平滑化する、第２の機能を有する。
【００３１】
バッファコンデンサは、完全な補助回路であってもよく、それにより補助回路は、その場合、追加的モジュールが次いで接続されてもよく又は接続されなくてもよい補助電源となる点に留意されたい。
【００３２】
コントローラ２８は、第１の電流感知要素及び第２の電流感知要素によって感知された電流に応じて、制御スイッチ２６を制御することにより、ドライバによって送達される全電流を制御する。
【００３３】
ドライバは、当該負荷に定電流を送達するように設計されている。ドライバの出力電圧は、ＬＥＤの順方向電圧に達するまで、ドライバの内部出力容量に応じた速度で傾斜上昇することになる。既知のＬＥＤ出力負荷に関しては、特定の電圧勾配がドライバによって予期される。より小さい出力容量を有するドライバは、起動時に、（Ｉ＝Ｃ．ｄｖ／ｄｔであるため）より高い電圧勾配を有することになる。例えば補助回路を追加することによって、出力負荷が変更される場合、適合性の問題が生じる恐れがある。ドライバは、出力電流を測定して固定値に制御し、受動ＬＥＤ負荷でのみ動作されるように設計されている。
【００３４】
ドライバに実装されている保護機能は、出力における無負荷条件又は出力における短絡条件の場合に、ドライバに対する損傷を防止することが意図されている。無負荷条件では、ＬＥＤドライバの出力電圧は、ドライバのデータセットにおいて規定されているような、指定された制限を超過するべきではない。短絡条件では、ドライバは、出力が既に、極めて低い出力電圧で、（順方向電圧の結果として、ＬＥＤ負荷に関して予期されていない）電流を導通させていることを検出する。起動時には、コンデンサを使用しない起動と比較して、バッファコンデンサが提示される場合、比較的長い持続時間の大ピーク電流が観察され得る。
【００３５】
起動期間にわたる積分電流値もまた、短絡保護をアサートするための尺度として使用されてもよい。
【００３６】
容量性負荷の追加は、例えば、いずれの出力電圧もコンデンサ充電電流を生じさせることになるため、一般に、初期起動の間の電圧特性及び電流特性を変化させる。
【００３７】
大型のバッファコンデンサが使用されることを可能にするために、バッファコンデンサを通って流れる電流が管理される。このことは、起動の間、電圧の印加直後に大きいコンデンサ充電電流が流れるであろう場合に、特に重要である。それゆえ、コントローラ２８は、突入電流リミッタとして機能する。流れることが許容される電流を好適に制御することによって、バッファコンデンサが高速充電され、またそれゆえ、補助電源が準備されつつも、同時に、ドライバが、当該出力電流（例えば、積分電流）及び／又は出力電圧の制限を超えて動作することを防止する点が、確実にされることができる。
【００３８】
より詳細な回路実装が提供される前に、図１の概略回路図を参照して、回路の基本動作が最初に説明される。
【００３９】
ドライバが電源投入されると、バッファコンデンサ２２が消耗され、ＬＥＤドライバの出力電圧が増大を開始する。
【００４０】
制御トランジスタ２６は、コントローラ２８が未だ電源投入されていないため、非導通状態にある。ＬＥＤドライバ出力電圧が、コントローラ２８を作動させるために十分に高くなると直ちに、コントローラは、第２の電流感知要素２４を介して感知される充電電流が、第１の電流感知要素２０によって感知されるＬＥＤ電流に対して固定値に維持されるように、制御トランジスタ２６へのゲート信号を調節する。例として、２つの電流は、等しくなるように制御されてもよい。
【００４１】
光源１２のＬＥＤを通る電流は、ＬＥＤドライバ電圧がＬＥＤ構成の順方向電圧に等しくなるまでゼロである。等しくなるまでは、感知されるＬＥＤ電流はゼロであり、コンデンサ充電電流は、コンデンサ充電電流に等しくなる（又は、より一般的には、比例する）ように調節されるため、ゼロに保たれる。
【００４２】
それゆえ、コントローラが給電される前、及び、コントローラが給電された後であっても、ＬＥＤの順方向電圧が到達されていない、出力電圧の初期傾斜の間、コンデンサ充電電流は抑止される。
【００４３】
ドライバ出力電圧が、光源１２の順方向電圧まで増大されると、結果として生じるＬＥＤ電流が感知され、コントローラは、光源１２とバッファコンデンサ２２との間で、固定されたドライバ出力電流が分配されるように、制御トランジスタ２６のゲートを調節する。このことは、コンデンサの初期充電段階の間に実施される。
【００４４】
ドライバは、固定されたレベルまでの傾斜出力電流を有してもよく、又は、段階的出力電流を有してもよい。
【００４５】
電流制御の必要性は、ドライバのタイプに依存することになる。一部の定電流ドライバは、低出力電圧で電流を調節する能力を有しているため、バッファコンデンサの存在を許容することが可能であり得る。このことは、フライバックコンバータ段及びバックコンバータ段に当てはまり得る。共振コンバータ、例えば、ＬＬＣ、ＬＣＣ、又はフォワードコンバータは、出力電圧範囲に関して、より厳密な制限を有する。消耗された大型コンデンサが、出力に直接適用され、ドライバが電源投入されると、過剰な出力電流が観察され得る。上述のように、これらの高い突入電流、及び、当該タイミングは、ドライバが起動することができないように、ＬＥＤドライバ内での保護をアサートし得る。
【００４６】
ＬＥＤ電流とバッファコンデンサ充電電流との比率は、電流感知抵抗器２０、２４の比率によって設定されることができる。初期充電段階の終了時に、コントローラ２８によって提供されるゲート信号は、増大し続ける。しかしながら、この時点までにバッファコンデンサが充電されているため、充電電流は低下し、その一方で、ＬＥＤ電流は増大し続ける。コントローラは、制御トランジスタ２６が完全にオンにされ、またそれゆえ飽和モードで動作するまで、制御トランジスタ２６に関するゲート駆動信号を更に増大させ続ける。
【００４７】
コンデンサの充電プロセスは、その際、完了されている。この時点から、光源１２のＬＥＤを通る平均電流が、バッファコンデンサを通って流れるリップル電流よりも常に高くなるため、制御トランジスタ２６は、飽和モードのまま留まる。
【００４８】
追加的負荷は、バッファコンデンサ２２の両端間で、又は端子１６と端子１８との間で、並列とすることができる。負荷は、特に起動の間に、ＬＥＤドライバの出力電圧を、ＬＥＤドライバの最小仕様限界よりも低くなるように制限しない、十分なインピーダンスを有するべきである。
【００４９】
新たな電力サイクルの後は、コンデンサが部分的に充電されている場合であっても、コンデンサは、ドライバ出力電圧が、ＬＥＤを電源投入するために十分である場合にのみ充電されることになる。
【００５０】
この構成によって、ＬＥＤドライバが常に、当該動作ウィンドウ内で動作されることになる点が、確実にされることができる。
【００５１】
回路の実用的な実装が図２に示されており、図２において、コントローラ２８は、電圧供給レール３８と接地ラインとを有する回路構成として、アナログ形態で実装されている。
【００５２】
電圧供給レール３８は、主ドライバ出力（ｖ＿ｌｅｄ＋）から、ＤＣ−ＤＣコンバータによって、又は、線形電圧レギュレータ若しくはディバイダ回路によって供給される。これらのオプションは、ユニット３９によって包括的に示されている。
【００５３】
ドライバ１４は、並列コンデンサＣ１を有する定電流源Ｉ１によって表されている。
【００５４】
第１の電流感知抵抗器２０及び第２の電流感知抵抗器２４は、電流ミラー回路の一部を形成しており、電流ミラー回路は、電圧供給レール３８と接地との間に、電流感知抵抗器２０及び第１のバイアス抵抗器４１と直列の、トランジスタ４０の第１の分岐を含む。第２の分岐が、電圧供給レール３８と接地との間に、電流感知抵抗器２４及び第２のバイアス抵抗器４３と直列の、トランジスタ４２によって形成されている。
【００５５】
光源電流は、電流感知抵抗器２０の両端間の電圧を設定する。第１の電流感知抵抗器２０は、バイアス抵抗器４１よりも桁違いに小さく（例えば、３３ｋΩと比較して４０ｍΩ）、それにより、電流、またそれゆえ電圧は、光源によって支配される。同様に、第２の電流感知抵抗器２４は、バイアス抵抗器４３よりも桁違いに小さく（例えば、５．６ｋΩと比較して４０ｍΩ）、それにより、電流、またそれゆえ電圧は、バッファコンデンサを通って流れる電流によって支配される。
【００５６】
デフォルトのベースドライバ電流は、抵抗器４１によって供給される。電流感知抵抗器２０を通る電流が、電流感知抵抗器２４を通る電流よりも小さい場合、トランジスタ４２は導通せず、電流センサ抵抗器２０を通る電流が、電流感知抵抗器２４を通る電流を上回る場合、トランジスタ４２は導通して、トランジスタ４４（エミッタ抵抗器４５及びベース抵抗器４６を有するもの）を作動させることになる。トランジスタ４４は、供給レール３８と制御トランジスタ２６のゲートとの間に接続されている。それゆえ、トランジスタ４４がオンにされると、ゲート駆動電圧が、信号Ｖ＿ｇａｔｅとして印加される。
【００５７】
ＬＥＤ電流が増大すると、トランジスタ４２を通る駆動電流もまた増大することになり、結果として、コレクタ電流が増大することになる。このことは、トランジスタ４４への、より高いベース駆動電流をもたらすことになり、またそれゆえ、制御トランジスタ２６へのゲート電圧が増大されることになる。この増大された制御トランジスタ２６のゲート駆動は、ソース−ドレイン電流を増大させ、それにより、バッファコンデンサ２２を充電し、第２の電流感知抵抗器２４を通る電流を増大させる。
【００５８】
トランジスタ４２を通るベース電流及びコレクタ電流は、第２の電流感知抵抗器２４を通る電流が、第１の電流感知抵抗器２０を通る電流と（この例では）等しくなるまで、増大し続けることになる。
【００５９】
制御トランジスタ２６のゲートと接地との間に、放電抵抗器４８が接続されており、トランジスタ４４を通る電流供給が低減される場合、又はドライバがオフに切り替えられている場合に、ゲート駆動信号が放電されることを確実にする。
【００６０】
それゆえ、上述のような回路の全体的な動作は、光源を通って流れる電流を、バッファコンデンサを通って流れる電流と比較することである。バッファコンデンサが充電されている間に、バッファコンデンサを通って流れる電流を調節して、電流源電流とバッファコンデンサとを等しく（又は、より一般的には、それらの間の所定の関係性に）維持するように、フィードバック制御回路が、制御トランジスタ２６のゲートを制御する。
【００６１】
回路が最初に作動される際、電圧供給レール３８上に電圧は存在しない。
【００６２】
この理由により、回路の正しい起動動作を確実にするために、特に、制御トランジスタ２６がオフであることを確実にするために、起動回路５０が設けられている。起動回路は、ベース抵抗器５４及びコレクタ抵抗器５６を有する、トランジスタ５２を含む。起動回路は、電圧供給レール３８と接地との間に接続されている。バッファコンデンサ２２の両端間に電圧が存在しない場合、トランジスタ５２は、ドライバ出力によってオンにされる。制御トランジスタ２６のゲートと接地との間に、コンデンサ５８が接続されており、更には、トランジスタ５２のコレクタから制御トランジスタ２６のゲートに、ダイオードが順方向に接続されている。
【００６３】
ドライバが電源投入され、コンデンサが消耗されている場合、ドライバの初期電圧が、ベース抵抗器５４を介してトランジスタ５２を作動させることになる。トランジスタ５２は、当該エミッタが接地へと引き込まれ、このことは、抵抗器５６及びダイオード６０を介してコンデンサ５８が充電されることを防ぎ、またそれゆえ、初期に、制御トランジスタ２６をオフにしたまま保つ。
【００６４】
バッファコンデンサ２２が完全に充電されると、トランジスタ５２のベースにおける電圧が低くなり、オフにされることになる。制御トランジスタ２６のゲートは、抵抗器５６及びダイオード６０を介して、電圧供給レール３８から充電されることになる。このことは、トランジスタ２２を完全にオンにしたまま維持する。
【００６５】
通常動作の間、光源電流は、バッファコンデンサ電流を超過しているため、回路は、この時間中、役割を果たさず、トランジスタ２２は、完全にオンにされたまま留まる。それゆえ、起動回路５０は、補助回路が利用可能な電力を有する前の、回路動作を確実なものとし、突入シーケンスの後に、トランジスタ２６が完全にオンにされることを確実にする。
【００６６】
図３は、回路の動作を例示するためのシミュレーション結果を示す。
【００６７】
上部画像は、ドライバの出力電圧（図２で示されるｖ＿ｌｅｄ＋）をプロット６０として示している。
【００６８】
下部画像は、バッファコンデンサを通る電流をプロット６２（Ｉ２２）として、光源電流をプロット６４（Ｉ１２）として、及びドライバ出力電流をプロット６６（Ｉ１４）として示している。
【００６９】
時間ｔ＝０において、ＬＥＤドライバ出力電圧及びＬＥＤ電流は、初期ピークを有する。その直後に、光源電流は、ＬＥＤドライバ電流の約半分まで低下するが、その一方で、バッファコンデンサの充電電流は、ＬＥＤドライバ電流の約半分まで増大する。
【００７０】
実際には、ドライバの出力において、ＬＥＤドライバ出力電圧の正の電圧勾配をもたらす、少なくとも小さいコンデンサが内部に常に存在し、それゆえ、ＬＥＤ電流を徐々に（ＬＥＤドライバの出力コンデンサに応じた速度で）増大させる。回路は、このドライバ電流を、上述のように、バッファコンデンサ充電電流とＬＥＤ電流と間で均等に分配する。
【００７１】
この時点から、コンデンサが充電される。この期間の持続時間は、主に、バッファコンデンサの値、全体のドライバ電流、及び、光源１２のＬＥＤの順方向電圧に依存する。
【００７２】
この実施例では１２０ｍｓにおいて、コンデンサが完全充電に近づくと、約１４０ｍｓまで、コンデンサ充電電流が減少し、光源を通る電流が増大する。１４０ｍｓ以降は、コンデンサは完全に充電されており、トランジスタ２２は、完全導通モードにある。突入プロセスは完了されている。
【００７３】
図４は、示された回路からの実際の測定結果を示す。図３における参照符号と同じ参照符号が使用されている。
【００７４】
起動時に、ドライバ出力電圧（プロット６０）は、ＬＥＤドライバから電流が引き出されること（プロット６４）を開始する前に、ＬＥＤの順方向ストリング電圧Ｖｆｗに達する。ＬＥＤドライバの出力電圧が、ＬＥＤの順方向電圧に達すると、ＬＥＤを通る電流とバッファコンデンサの充電電流とが、ほぼ等しくなる（ＬＥＤ電流が若干より低い）。最後に、充電プロセスが完了されると、バッファコンデンサの充電電流（プロット６２）がゼロまで低下し、光源電流（プロット６４）がドライバ電流まで増大する。
【００７５】
このようにバッファコンデンサを充電することによって、出力において大型のバッファコンデンサが存在しているにもかかわらず、電源投入時に、ドライバは、動作ウィンドウ内で直接動作される。更には、充電は急速に行われ、充電電流は、ＬＥＤ電流の半分に自動的に適合され、そのような単一回路は、種々の電圧範囲及び電流範囲を有する、ＬＥＤドライバとＬＥＤ基板との広範囲の組み合わせに関して適用可能である。
【００７６】
バッファコンデンサは、例えば、１０μＦ超、例えば１００μＦ超、例えば２００μＦ超、例えば４００μＦ超の容量を有する。これは、安定した補助電源を提供するために、また、ＬＥＤドライバ内での負荷変動が明白になることを防止するためにも、十分なサイズである。しかしながらまた、電流突入問題の可能性を提起するためにも十分に大きい。
【００７７】
バッファコンデンサの両端間の電圧から電力を引き出し得る回路３０の例は、
符号化光変調器、
非常用照明バッテリ充電回路、
ＩＰＳ変調器（屋内測位システム）の光変調回路、
ＬｉＦｉ回路（高速可視光通信回路）、例えば、デジタル及びアナログのフロントエンドに関する補助供給源（電力注入器、フォトダイオード、ＬＥＤ変調電力、赤外線ＬＥＤ電源）である。
【００７８】
図５は、照明ユニットを駆動する方法であって、
ステップ７０における、第１の端子と第２の端子との間に出力電流を送達するために、ドライバを使用するステップと、
ステップ７２における、照明ユニットの光源を通る、出力電流の一部分を感知するステップと、
ステップ７４における、補助回路のバッファコンデンサを通る、出力電流の一部分を感知するステップと、
ステップ７６における、感知された電流に応じて、バッファコンデンサと直列の制御スイッチを制御することにより、バッファコンデンサに流れる電流を制御するステップとを含む、方法を示す。
【００７９】
この方法は、特に、バッファコンデンサ充電電流と光源電流との分割を制御し、それにより、過剰な突入電流が防止されることができ、それにより、ドライバ出力電流及びドライバ出力電圧が、仕様限界内に留まることを確実にする。このことは、ＬＥＤドライバの期待寿命が維持され得ることを意味する。
【００８０】
上記の実施例は、フィードバック制御を提供するために、アナログ回路の形態のコントローラを利用している。しかしながら、代替案は、感知された電流をデジタル値に変換して、デジタルドメイン内のトランジスタ２６のゲートに関して好適な信号を導出する、マイクロプロセッサを使用することである。それゆえ、アナログ回路の代わりに、デジタル信号プロセッサ又はマイクロプロセッサが使用されてもよい。同様に、フィールドプログラマブルゲートアレイの形態のコントローラが使用されてもよい。
【００８１】
トランジスタ２６は、バッファコンデンサに流れる電流を制御するための、制御デバイスの一実施例に過ぎない。別の可能な実施例は、所望の電流制御を実施するように、フィードバックを使用して制御される、スイッチモード電源である。バッファコンデンサの充電の所望の制御を実施するように、コントローラによって制御される、任意の電流調節回路が使用されてもよい。
【００８２】
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】
2021510913.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年9月29日(2020.9.29)
【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】
照明ユニットであって、
光源と、
第１の端子と第２の端子との間に出力電流を供給する、前記光源を駆動するためのドライバと、
前記第１の端子と前記第２の端子との間の、前記光源と直列の第１の電流感知要素と、
前記ドライバによって給電するための補助回路であって、バッファコンデンサを含む、補助回路と、
前記第１の端子と前記第２の端子との間の、前記バッファコンデンサと直列の第２の電流感知要素及び制御スイッチと、
前記第１の電流感知要素によって感知された電流及び前記第２の電流感知要素によって感知された電流に応じて前記制御スイッチを制御することにより、前記バッファコンデンサに流れる電流を制御するように適合されている、コントローラと、を備える、照明ユニット。
【請求項２】
前記第１の電流感知要素を通る前記電流と、前記第２の電流感知要素を通る前記電流とを比較するための、電流ミラー回路を備える、請求項１に記載の照明ユニット。
【請求項３】
前記コントローラが、初期充電の間、前記バッファコンデンサを通る前記電流を、前記光源を通る前記電流の一定倍となるように制御するように適合されている、請求項１又は２のいずれか一項に記載の照明ユニット。
【請求項４】
前記コントローラが、初期充電の間、前記バッファコンデンサを通る前記電流を、前記光源を通る前記電流と等しくなるように制御するように適合されている、請求項３に記載の照明ユニット。
【請求項５】
前記初期充電が完了した場合に、前記制御スイッチをオンに切り替えるように適合されている、請求項３又は４に記載の照明ユニット。
【請求項６】
前記電流感知要素が、電流感知抵抗器を含む、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の照明ユニット。
【請求項７】
前記制御スイッチが、トランジスタを含み、制御端子のための信号が、前記コントローラによって供給される、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の照明ユニット。
【請求項８】
前記バッファコンデンサが、１０μＦ超、例えば１００μＦ超、例えば２００μＦ超、例えば４００μＦ超の容量を有する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の照明ユニット。
【請求項９】
前記ドライバが、ドライバ出力の開回路状態又は短絡状態の検出に応じてシャットダウンするための、保護システムを備える、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の照明ユニット。
【請求項１０】
前記ドライバが、スイッチモード電力コンバータを含む、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の照明ユニット。
【請求項１１】
照明ユニットを駆動する方法であって、
ドライバを使用して、第１の端子と第２の端子との間に出力電流を送達するステップと、
第１の電流感知要素を使用して、前記照明ユニットの光源を通る、前記出力電流の一部分を感知するステップと、
第２の電流感知要素を使用して、補助回路のバッファコンデンサを通る、前記出力電流の一部分を感知するステップと、
前記第１の電流感知要素によって感知された前記電流及び前記第２の電流感知要素によって感知された前記電流に応じて、前記バッファコンデンサと直列の制御スイッチを制御することにより、前記バッファコンデンサに流れる前記電流を制御するステップと、を含み、前記第２の電流感知要素、前記制御スイッチ及び前記バッファコンデンサが、前記第１の端子と前記第２の端子との間で直列に接続されている、方法。
【請求項１２】
初期充電の間、前記バッファコンデンサを通る前記電流を、前記光源を通る前記電流の一定倍となるように制御するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
初期充電の間、前記バッファコンデンサを通る前記電流を、前記光源を通る前記電流と等しくなるように制御するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記初期充電が完了した場合に、前記制御スイッチをオンに切り替えるステップを含む、請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
ドライバ出力の開回路状態又は短絡状態の検出に応じて前記ドライバをシャットダウンするための、保護を提供するステップを含む、請求項１１乃至１４のいずれか一項に記載の方法。
【国際調査報告】
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2021510913.tif 000009