(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光管ランプを置換する管状ＬＥＤランプであって、
−  複数のＬＥＤを備えたＬＥＤ装置を収容する管体と、
−  調光バラストを組み込んだ管状ランプハウジングにおけるソケットに挿入するコネクタを備えたコネクタ装置と、
−  前記ＬＥＤ装置を駆動するドライバ回路装置であって、前記調光バラストにより供給される入力電流に基づいてＬＥＤ電流を出力するドライバ回路装置と、
−  前記コネクタ装置のコネクタを電気的に分離するために前記管体内に配置される安全スイッチであって、前記ドライバ回路装置と前記ＬＥＤ装置との間に配置される安全スイッチと、
−  当該管状ＬＥＤランプの前記コネクタが管状ランプハウジングの対応するソケットに完全に挿入された場合にのみ前記安全スイッチを閉じるスイッチ制御回路と、
−  当該管状ＬＥＤランプの２つの端部の各々に設けられるフィラメント模擬回路と、
を有し、
前記スイッチ制御回路は前記コネクタ装置の両コネクタにおいて前記フィラメント模擬回路に掛かるフィラメント電圧を検出し、該フィラメント電圧を検出することで、前記安全スイッチを閉じる、管状ＬＥＤランプ。
【請求項２】
蛍光管ランプを置換する管状ＬＥＤランプであって、
−  複数のＬＥＤを備えたＬＥＤ装置を収容する管体と、
−  調光バラストを組み込んだ管状ランプハウジングにおけるソケットに挿入するコネクタを備えたコネクタ装置と、
−  前記ＬＥＤ装置を駆動するドライバ回路装置であって、前記調光バラストにより供給される入力電流に基づいてＬＥＤ電流を出力するドライバ回路装置と、
−  前記コネクタ装置のコネクタを電気的に分離するために前記管体内に配置される安全スイッチであって、前記ドライバ回路装置と前記ＬＥＤ装置との間に配置される安全スイッチと、
−  当該管状ＬＥＤランプの前記コネクタが管状ランプハウジングの対応するソケットに完全に挿入された場合にのみ前記安全スイッチを閉じるスイッチ制御回路と、
を有し、
前記スイッチ制御回路はランプ電圧における主電源周波数成分の大きさを検出するための主電源周波数検出回路を有する、管状ＬＥＤランプ。
【請求項３】
前記ドライバ回路装置がＰＳ型の調光バラストに接続される、請求項１又は２に記載の管状ＬＥＤランプ。
【請求項４】
前記安全スイッチが半導体装置を有する、請求項１ないし請求項３の何れか一項に記載の管状ＬＥＤランプ。
【請求項５】
前記安全スイッチが電気機械的装置を有する、請求項１ないし請求項３の何れか一項に記載の管状ＬＥＤランプ。
【請求項６】
前記スイッチ制御回路は前記コネクタ装置の１つのコネクタと１つの前記ソケットとの間のみの電気的接続を検出する、請求項１又は２に記載の管状ＬＥＤランプ。
【請求項７】
前記スイッチ制御回路は前記調光バラストのＤＣオフセット電流を阻止するＤＣ阻止回路部を有する、請求項１、２又は６に記載の管状ＬＥＤランプ。
【請求項８】
過度なランプ温度、過度なランプ電流及び／又は過度なランプ電圧の場合に前記ドライバ回路装置を前記ＬＥＤ装置から切り離す保護回路モジュールを有する、請求項１ないし７の何れか一項に記載の管状ＬＥＤランプ。
【請求項９】
直管蛍光ランプ、円形蛍光管ランプ及びコンパクト蛍光ランプの何れかを置換する、請求項１ないし８の何れか一項に記載の管状ＬＥＤランプ。
【請求項１０】
蛍光管ランプの調光バラストにより管状ＬＥＤランプを駆動する方法であって、当該方法は、
−  複数のＬＥＤをランプ管体内に配置するステップであって、該ランプ管体が調光バラストを有する管状ランプハウジングにおけるソケットに挿入するためのコネクタを備えたコネクタ装置を有するステップと、
−  前記ＬＥＤを駆動するドライバ回路装置を設けるステップであって、該ドライバ回路装置が前記調光バラストにより供給される入力電流に基づいてＬＥＤ電流を出力するステップと、
−  前記コネクタ装置が前記ソケットに完全には接続されていない場合に前記コネクタ装置のコネクタを電気的に分離するために前記ドライバ回路装置と前記ＬＥＤとの間に安全スイッチを配置するステップと、
−  当該管状ＬＥＤランプの前記コネクタが管状ランプハウジングの対応するソケットに完全に挿入された場合にのみ前記安全スイッチを閉じるスイッチ制御回路を配置するステップと、
−  当該管状ＬＥＤランプの２つの端部の各々に、フィラメント模擬回路を配置するステップと、
を有し、
前記スイッチ制御回路は前記コネクタ装置の両コネクタにおいて前記フィラメント模擬回路に掛かるフィラメント電圧を検出し、該フィラメント電圧を検出することで、前記安全スイッチを閉じる、方法。
【請求項１１】
蛍光管ランプの調光バラストにより管状ＬＥＤランプを駆動する方法であって、当該方法は、
−  複数のＬＥＤをランプ管体内に配置するステップであって、該ランプ管体が調光バラストを有する管状ランプハウジングにおけるソケットに挿入するためのコネクタを備えたコネクタ装置を有するステップと、
−  前記ＬＥＤを駆動するドライバ回路装置を設けるステップであって、該ドライバ回路装置が前記調光バラストにより供給される入力電流に基づいてＬＥＤ電流を出力するステップと、
−  前記コネクタ装置が前記ソケットに完全には接続されていない場合に前記コネクタ装置のコネクタを電気的に分離するために前記ドライバ回路装置と前記ＬＥＤとの間に安全スイッチを配置するステップと、
−  当該管状ＬＥＤランプの前記コネクタが管状ランプハウジングの対応するソケットに完全に挿入された場合にのみ前記安全スイッチを閉じるスイッチ制御回路を配置するステップと、
を有し、
前記スイッチ制御回路はランプ電圧における主電源周波数成分の大きさを検出するための主電源周波数検出回路を有する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管状ＬＥＤ、即ちＴＬＥＤ、及び調光可能な蛍光管ランプの調光バラストにより複数のＬＥＤを駆動する方法を記述する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光管ランプは、白熱ランプと比較して相対的に高い発光効率を特徴とする故に、例えば商業及び工業設備において広く使用されている。このタイプのランプは、当該ランプの一端又は両端にフィラメント又はカソードを有すると共に、当該管体内に不活性又は希ガス及び少量の水銀を含むガス充填物を有している。ランプを点弧するために、フィラメントを介して電流が流されて該フィラメントを加熱し、これにより熱電子放出を行ってガス充填物をイオン化すると共に水銀を気化させ、これが紫外光を放出する。管体の内側を被覆する蛍光体が該紫外光を可視光に変換する。蛍光ランプは等価な白熱ランプよりも低い電力消費を特徴とするが、ガス充填物中に含まれる水銀は当該ランプが壊れた場合に危険をもたらし得る。
【０００３】
殆どのタイプの蛍光管ランプは、当該ランプを介して流れる電流を調整するように動作する電子高周波バラストを使用している。基本的に、２つのタイプのバラスト、即ち“瞬時起動（ＩＳ）”及び“プログラム起動（ＰＳ）”が存在する。ＩＳバラストは、フィラメント加熱は行わず、ガス充填物を即座にイオン化するために十分な高点弧電圧を単に印加することにより当該ランプを起動する。低価格及び低エネルギ消費故に、ＩＳ型のバラストは広く使用されている。しかしながら、定出力バラストであるＩＳ型バラストは調光アプリケーションには使用することができない。調光は、通常、当該ランプを点弧する前にフィラメントを予備加熱し、これによりランプ寿命を延ばすＰＳ型バラストにより達成される。ＰＳバラストを備える蛍光管ランプのための典型的なアプリケーションは、例えば占有センサ又は動きセンサにより制御される照明等の頻繁な切り換えを要する照明器具である。
【０００４】
ＬＥＤ照明分野における進歩の結果、多くのタイプの従来の照明器具（例えば、白熱及び蛍光ランプ）がＬＥＤランプにより置換されるか又はＬＥＤ等価品により改良置換（置換、レトロフィット）されることになっている。例えば、白熱電球を置換するために、同じ電球サイズ及び標準の固定具を、ＬＥＤ光源及びドライバと組み合わせることができる。同様に、蛍光管のための種々のタイプのＬＥＤ置換品（“管状ＬＥＤ”又はＴＬＥＤと呼ばれる）が現在入手可能である。例えば、“Ｔ８”改良置換直管ＬＥＤは、同一寸法の管体（即ち、１インチの直径を備える）を有すると共に、従来の充填ガス、蛍光体コーティング及びカソード装置の代わりに該管体内に配置された複数のＬＥＤを有している。直管はプラスチックから形成することができるが、ガラス管も利用可能である。物理的に、直管ＴＬＥＤは、ハウジングの各端におけるソケットに接続するために各端に２つのピンを備えて、対応する蛍光ランプと同一に見える。幾つかのＴＬＥＤは、当該ランプに接続されるバラストに対して蛍光ランプの存在を模擬するためのフィラメント模擬回路も組み込んでいる。該フィラメント模擬回路は、バラストのフィラメント加熱回路のための負荷としても働き、該バラスト（元々、蛍光ランプを駆動することを目的とする）が、代わりにＴＬＥＤを駆動するために使用される場合に、正しく且つ信頼性のある態様で動作され得るようにする。このようにして、ＴＬＥＤは等価の蛍光ランプのものと同様の特徴を示す。目下市場にあるＴＬＥＤの殆どは、主電源入力で動作するように設計されており、従ってＴＬＥＤはバラスト（一般的に、既存のランプハウジングの一端に組み込まれている）を側路（バイパス）することを要する。他のアプローチにおいて、ＬＥＤレトロフィット管は、種々の固定出力ＨＦバラストと互換性があり、バラストをバイパスすることを要さないように実現される。ユーザは単に古い蛍光管を取り外し、同じサイズのＬＥＤレトロフィット管を挿入することができる。
【０００５】
しかしながら、調光可能な蛍光管照明は、例えばスーパーマーケット及びオフィスにおける等のように、広汎なアプリケーションで使用されている。斯様な照明アプリケーションのための照明器具は調光可能なＰＳバラストを必要とし、斯かるバラストはハウジング内に照明器具の一部として既に組み込まれている。調光可能なＰＳバラストの出力はＩＳバラスト出力とは著しく相違するので、既知の“固定出力”レトロフィットＴＬＥＤ、即ち固定出力バラストと共に使用するために特別に設計されたＴＬＥＤは、斯様な照明器具の蛍光管を直接的に置換するために使用することはできない。
【０００６】
蛍光管がハウジングから取り外され又はハウジングに挿入される場合、該ランプの一端はソケットと電気的に接触する一方、他端は露出されることとなり得る。このことは、当該ランプを保持するユーザにとり安全上の危険性を与えることはない。何故なら、両端がソケットに正しく挿入され、且つ、蛍光管ランプが点弧された場合にのみ、当該ランプを介して電流が流れ得るからである。しかしながら、ＬＥＤに基づくレトロフィットランプの取り外し又は挿入は潜在的に危険であり得る。何故なら、斯様なランプの接続された一端から他方の接続されていない又は露出された端部へ、人が該端部に接触した場合、ピン漏れ電流、即ち“接触電流”が流れ得るからである。このような理由により、ＬＥＤレトロフィットランプは、ピン漏れ電流、即ち“接触電流”に関する確立された安全規格に準拠するように設計されねばならない。例えば、非調光バラストを既に組み込んだハウジングに挿入するためのＴＬＥＤは、ピン漏れ電流を安全なレベルにまで制限するために当該ランプの内部回路に直列コンデンサを含むことができる。このような直列コンデンサは当該ランプのインピーダンスを増加させるように作用し、従って漏れ電流を制限する。他の可能性のある実現例は、設置又は取り外し段階における露出ピンへの接近による漏れ電流を防止するために、例えばバネ付勢されたエレメント等の機式エレメントをエンドキャップに使用することができる。しかしながら、このような機械式エレメントは一般的に嵩張ると共に管体端部の再設計を必要とし、従って製造コストが増加する。米国特許出願公開第2013/0335959号は、このようなアクチュエータを外側端部の各々において当該ランプの内部に配置することを提案している。国際特許出願公開第WO2013/150417号及び米国特許出願公開第2012/0181952号は、ランプ端子とＬＥＤドライバとの間に配置された１以上の安全スイッチを備えるＴＬＥＤを開示している。このようなスイッチはオン時にＡＣ電流を導通させる一方、オフ時にＡＣ電流を阻止することができなければならず、斯かるスイッチの実施化は相対的に複雑で高価である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明の目的は、上述した問題を回避又は克服する、蛍光管ランプのレトロフィット置換用の改善されたＴＬＥＤを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記目的は、請求項１に記載の管状ＬＥＤランプ、及び調光可能な蛍光管ランプの調光バラストにより複数のＬＥＤを駆動する請求項１３に記載の方法により達成される。
【０００９】
本発明によれば、等価な蛍光管ランプを置換するための管状ＬＥＤランプが実現され、該管状ＬＥＤランプは、複数のＬＥＤを備えたＬＥＤ装置を収容する管体と；調光バラストを組み込んだ管状ランプハウジングにおけるソケット装置のソケットに挿入するように実現されたコネクタを備えるコネクタ装置と；前記ＬＥＤ装置を駆動するドライバ回路装置であって、前記調光バラストにより供給される入力電流に基づいてＬＥＤ電流を出力するように実現されたドライバ回路装置と；前記コネクタ装置が前記ソケット装置に完全には接続されていない場合に前記コネクタ装置のコネクタを電気的に分離するために前記管体内に配置される安全スイッチであって、前記ドライバ回路装置と前記ＬＥＤ装置との間に配置される安全スイッチと；を有する。
【００１０】
本発明の前後関係において、“前記コネクタ装置が前記ソケット装置に完全には接続されていない場合”なる文言は、当該ランプのコネクタとハウジングのソケット（又は複数のソケット）との間に該ランプがオンされ得ないような不完全な電気的接続が存在する何らかの状況又は状態として理解されるべきである。対照的に、当該ランプのコネクタとハウジングのソケットとの間の“完全な接続”は、コネクタがハウジングのソケット（又は複数のソケット）に当該ランプがオンされ得るように正しく挿入された場合に確立される。
【００１１】
前記安全スイッチは、必要に応じて管状ＬＥＤの前記コネクタを電気的に分離又は“切断”する一方、そのようにすることが安全な場合にのみ該コネクタを電気的に接続する。該コネクタを電気的に隔離又は分離する効果は、例えば直管ＬＥＤの一方の端部の２ピンコネクタがランプハウジングの一方のソケットに挿入されているが、他方の端部の２ピンコネクタがソケットに未だ挿入されていない場合に、当該ランプの接続された端部と露出された端部との間に大きな漏れ電流が流れるのを防止することである。このようにして、本発明による管状ＬＥＤランプは取り外し及び挿入過程が安全に行われることを保証する。
【００１２】
本発明の前後関係において、“調光バラスト”なる用語は、調光器と一緒に動作することができる蛍光管ランプバラストとして理解されるべきである。このような調光バラスト（高周波電子バラストであると仮定することができる）の目的は、所望の照明効果を達成し、及び／又は電力消費を低減するために当該蛍光管ランプが調光されることを可能にすることである。本発明による管状ＬＥＤランプの利点は、ハウジング又は照明器具内に既に組み込まれた斯様な調光可能なバラストにより作動するよう動作させることができ、当該調光可能なバラストをバイパス（側路）する必要がないことである。更に、管状ＬＥＤ手段を調光することができるということは、このようなランプを、既存の調光可能なアプリケーションの蛍光管ランプを改良置換するために使用することができるということを意味する。従って、本発明による管状ＬＥＤは、等価な蛍光管ランプを置換するために“プラグ・アンド・プレイ”態様で直接的に使用することができ、この場合、上記“等価な”なる用語は、当該管状ＬＥＤ及び該管状ＬＥＤが置換するランプが少なくとも同じ物理的寸法（例えば、直径、長さ等）及び同じタイプのコネクタを有することを示すために使用されている。しかしながら、本発明による管状ＬＥＤランプは、このような調光バラストと共に使用することに限定されるものではなく、有利にも、非調光バラスト（即ち、調光機能をサポートしないバラスト）を組み込んだランプハウジングとの組み合わせで使用することもできる。従って、本発明による管状ＬＥＤランプは、広範囲の照明器具を経済的で環境に優しいＬＥＤランプにより改良置換するために使用することができる。何故なら、ＬＥＤランプは長寿命を特徴とすると共に、壊れた場合でも危険性を及ぼさないからである。本発明による管状ＬＥＤの他の利点は、ドライバを好ましいほど簡単で費用効果的実現方法で組み込むことができるということである。何故なら、調光機能は当該ランプハウジング内に組み込まれたバラストにより既に提供されており、ドライバにより出力されるＬＥＤ電流出力は、調光バラストにより供給される電流に単に従うからである。
【００１３】
本発明によれば、蛍光管ランプの調光バラストにより管状ＬＥＤランプを駆動する方法は、複数のＬＥＤをランプ管体内に配置するステップであって、該ランプ管体が前記調光バラストを有する管状ランプハウジングにおけるソケット装置のソケットに挿入するためのコネクタを備えたコネクタ装置を有するステップと；前記ＬＥＤを駆動するドライバ回路装置を設けるステップであって、該ドライバ回路装置が前記調光バラストにより供給される入力電流に基づいてＬＥＤ電流を出力するステップと；前記コネクタ装置が前記ソケット装置に完全には接続されていない場合に前記コネクタ装置のコネクタを電気的に分離するために前記管体内において前記ドライバ回路装置と前記ＬＥＤ装置との間に安全スイッチを配置するステップと；を有する。
【００１４】
本発明による方法の利点は、レトロフィット管状ＬＥＤを特に費用効果的な態様で製造することができることである。何故なら、前記ドライバ回路は簡素なままとすることができると共に、バラストのためのバイパス回路を含む必要が無いからである。同時に、以下に明らかとなるように、当該ランプの設計は、該管状ＬＥＤの挿入又は取り外しの間においてピンの安全性を保証する素直な方法を可能にする。事実上、本発明による方法は、両コネクタがソケット装置に正しく挿入されるまで当該ランプ自体の内部でコネクタ装置におけるコネクタの電気的切断を維持するステップを有している。
【００１５】
従属請求項及び以下の記載は、本発明の特に有利な実施態様及びフィーチャを示す。実施態様のフィーチャは適宜組み合わせることができる。１つの請求項の分類に関して記載されるフィーチャは、他の請求項の分類にも等しく当てはまる。
【００１６】
本発明の前後関係において、当該管状ＬＥＤランプは等価な蛍光管ランプを置換するために実現されると見なされるべきである。例えば、当該管状ＬＥＤランプは、Ｔ８ランプの寸法（即ち、１インチの管径を有すると共に、幾つかの可能な通常の管長の何れかの長さを有する）に従って製造することができる。管状ＬＥＤランプは、しばしば、単に“ＴＬＥＤ”と称されるので、以下においては“管状ＬＥＤ”、“管状ＬＥＤランプ”及び“ＴＬＥＤ”なる用語は入れ替え可能に使用することができる。管状ＬＥＤの場合、ランプ自体が１対のコネクタを有する。例えば、直管ＬＥＤは当該管体の各外側端部に２ピンコネクタを有することができ、対応するランプハウジングは該ハウジングの各端部に、上記２ピンコネクタを挿入することができるソケットを有している。本発明の前後関係における“ＬＥＤ装置”は、如何なる数のＬＥＤも、例えば当該レトロフィットランプの管体内に適合するように寸法決めされた１以上の印刷回路基板上に配置される１以上のストリング（列）のＬＥＤとしてのように、如何なる好適な配置で有することもできると理解することができる。
【００１７】
蛍光管ランプ用の調光バラストは、多数のやり方で実現することができる。１つのタイプの構成において、調光バラストは当該ランプに対する２つの主電源ライン入力のうちの一方に電気的に配置される位相カット調光器に接続するように実現される（例えば、照明スイッチ及び調光器を組み合わせた壁取付ユニット）。このタイプの調光器は当該ランプに対する主電源入力信号の一部を切断又はカットし、該ランプが少ない電流を受け、従って少ない光を出力するようにする。他の実現例において、主電源は調光バラストの２つの入力ピンの間に接続され、調光器は該調光器バラストの２つの制御ピンの間に接続される。何れの場合においても、調光バラストは、その間に蛍光管が接続される１対の電気コネクタを有している。本発明の好ましい実施態様において、当該ＴＬＥＤのドライバ回路装置は“プログラム起動”又はＰＳ型の調光バラストと一緒に使用するよう実現される。何故なら、殆どの調光可能な蛍光照明アプリケーションは、斯様な調光バラストを使用しているからである。
【００１８】
蛍光管は、ハウジング内にどちらの向きでも挿入することができるという意味で対称である。このような理由で、管状ＬＥＤの何れの端部におけるコネクタもＬＥＤドライバに電気的に接続される。このようにして、当該レトロフィットＴＬＥＤの物理的互換性が保証される。
【００１９】
前記安全スイッチは、任意の適切な態様で実現することができ、それ自身が幾つかの電気及び／又は電子部品から形成された回路モジュールを有することができる。しかしながら、本発明の特に好ましい実施態様において、該安全スイッチは前記ドライバとＬＥＤとの間の経路に配置される電界効果トランジスタ（例えばＭＯＳＦＥＴ）又はバイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）等の半導体装置を有し、該半導体装置は前記ドライバがＬＥＤを駆動することを可能にするために閉成され（即ち、オンされ）得る一方、該ドライバをＬＥＤから切り離すために開成され（即ち、オフされ）、かくして当該ランプの電気的に相反する端部におけるコネクタ間の電気的接続を開き又は遮断することができる。ＭＯＳＦＥＴ又はＢＪＴを使用する利点は、アークを生じることなく切り換えることができ、従って長い切り換え寿命を特徴とすることである。代替実施態様において、該安全スイッチはリレー等の電気機械装置を用いて実現することもできる。リレーは、当該安全スイッチの一層高い阻止電圧又は簡素化された制御回路が望まれる実施態様にとり好ましい。
【００２０】
上述した様に、安全スイッチは、そのようにすることが安全な場合にのみ閉じられるべきである。従って、本発明の他の好ましい実施態様において、当該管状ＬＥＤランプは、該管状ＬＥＤランプの両コネクタが管状ランプハウジングの両ソケットに正しく挿入された場合にのみ前記安全スイッチを閉じるように構成されたスイッチ制御回路を有する。この構成は、任意の適切な態様において、例えば両コネクタと該両コネクタのソケットとの間の物理的接続を検出するためのセンサを用いることにより実現することができる。しかしながら、好ましくは、前記スイッチ制御回路は単一のコネクタとソケットとの間の電気的接続を検出するように構成される。本発明の好ましい実施態様において、この構成は管状ランプの構成の特性を利用することにより達成され、当該スイッチ制御回路は、好ましくは、ランプ電圧における主電源周波数成分を検出するための主電源周波数検出回路を有する。前述したように、管状ランプのハウジングは、調光バラストとソケットとの間の配線、並びに該調光バラストへの主電源の接続部を既に有している。事実上、両ソケットは“活性（live）”であり得、従ってＴＬＥＤの一方のコネクタのみがソケットに挿入された場合、該コネクタには主電源信号が存在する。このランプ設計の特性が、本発明の該実施態様により利用される。何故なら、主電源周波数（例えば、米国及び北アメリカ地域では６０Ｈｚ、ヨーロッパでは５０Ｈｚ）は既知であり、例えば適切なローパスＲＣフィルタ回路を使用することにより相対的に容易に検出することができるからである。
【００２１】
前記調光バラストは、小さなＤＣオフセット電流（通常、“光条防止（anti-striation）”電流と称される）を伴って蛍光ランプを駆動するように構成することができる。しかしながら、このＤＣオフセット電流は当該スイッチ制御回路によりランプの不完全な取り外し又は挿入と解釈されてはならない。従って、本発明の他の好ましい実施態様において、前記スイッチ制御回路は前記調光バラストのＤＣオフセット電流を阻止するように構成されたＤＣ阻止回路部を有する。このようにして、ランプのコネクタとハウジングのソケットとの間の完全な又は正しい接続を高信頼度で判定することができ、次いでランプをオンすることができる。
【００２２】
一般的に、蛍光ランプ照明器具とレトロフィットＴＬＥＤとの間のレトロフィット互換性を保証するために、ＴＬＥＤは両端部にフィラメント模擬回路を有する。このようなフィラメント模擬回路はＴＬＥＤがバラストに対して蛍光管ランプ（管内の不活性ガスをイオン化するためにフィラメントが必要とされる）として見えるようにさせる。明らかなことに、ＴＬＥＤ自体は如何なるフィラメントも必要とするものではなく、フィラメント模擬回路は単にヒューズと直列に抵抗を有すればよい。該抵抗は蛍光管のカソードと同様の抵抗値を有することができる一方、上記ヒューズは、コネクタピンが不注意に主電源に直接接続された場合に、安全上の危険性を防止するように作用する。従って、本発明の他の好ましい実施態様において、前記スイッチ制御回路は両コネクタにおいてフィラメント電圧を検出するように構成され、この場合、“フィラメント電圧”なる用語はフィラメント模擬回路に掛かる電圧と理解されるべきである。この実施態様において、前記安全スイッチは開状態に留まり、フィラメント電圧が両フィラメント模擬回路において検出された場合、即ち両コネクタがランプハウジングのソケットに正しく挿入された場合にのみ閉じられる。
【００２３】
本発明の全ての実施態様において、前記安全スイッチはドライバ回路装置とＬＥＤ装置との間に配置されるので、該安全スイッチは閉じられた場合にＤＣ電流のみを導通する。このことは、該スイッチが開いた場合にＤＣ電流のみを阻止すればよいので、ランプの構成及び設計を簡単にさせる。
【００２４】
当該ＴＬＥＤランプの不完全な取り外し及び挿入が、発生し得る唯一の重大な状況ではない。従って、当該ＬＥＤ回路を損傷から保護するために、本発明の他の好ましい実施態様において該ＴＬＥＤは過度なランプ温度、過度なランプ電流及び／又は過度なランプ電圧の場合に前記安全スイッチを開くように構成された保護回路モジュールを有する。例えば、過度に高い温度は当該ＬＥＤを永久的に損傷させる可能性があるので、適時の切断は当該ＴＬＥＤの寿命を延長させることができる。同様に、過度に大きなランプ電流はＬＥＤにとり有害であり得る。過度なランプ電圧は、ＬＥＤストリングが何らかの理由でランプ回路から切断された場合に発生し得る。これらの状況の何れかにおいて、当該保護回路は即座に応答して電気回路を遮断し、かくしてＴＬＥＤの損傷を防止し、又はランプ故障の場合にランプハウジング及び／又はバラストに対する損傷を回避することができる。
【００２５】
上述したＴＬＥＤは、種々のタイプの蛍光管ランプを置換するように構成することができる。例えば、通常の直径（例えば、Ｔ５、Ｔ８、Ｔ１２等）及び長さを持つ真っ直ぐなプラスチック又はガラス管を有し、且つ、２ピンコネクタ等の標準のコネクタを備えて構成された場合、当該ＴＬＥＤは市販の調光可能な蛍光照明アプリケーションを改良置換するために使用することができる。しかしながら、本発明によるＴＬＥＤは、同様に、湾曲又は円形の調光可能な蛍光管ランプ、小型（コンパクト）可調光蛍光ランプ等を置換するためのレトロフィットランプとして実現することもでき、対応するハウジングソケットに接続するための適切なバイオネット又はネジ式コネクタ装置を有することもできる。
【００２６】
本発明の他の目的及びフィーチャは、添付図面に関連して考察される後述の詳細な説明から明らかになるであろう。しかしながら、図面は本発明の限定を定めるものとしてではなく、解説の目的のみのために示されたものであると理解されたい。
【００２７】
尚、図面において同様の符号は全体を通して同様の対象を示している。また、各図における対象は、必ずしも実寸通りには描かれていない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明によるＴＬＥＤの一実施態様の概要図を示す。
【図２】図２は、第１型調光バラストを有する従来の蛍光管照明アプリケーションを改良置換するために使用される図１のＴＬＥＤを示す。
【図３】図３は、第２型調光バラストを有する従来の蛍光管照明アプリケーションを改良置換するために使用される図１のＴＬＥＤを示す。
【図４】図４は、本発明によるＴＬＥＤのためのスイッチ制御回路の第１実施態様を伴う回路図を示す。
【図５】図５は、本発明によるＴＬＥＤのためのスイッチ制御回路の第２実施態様を伴う回路図を示す。
【図６】図４は、本発明によるＴＬＥＤのためのスイッチ制御回路の第３実施態様を伴う回路図を示す。
【図７】図７は、従来技術のＴＬＥＤの危険な取り外し又は挿入を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１は、本発明によるＴＬＥＤ１の一実施態様の概略図を示す。この例示的実施態様において、ＴＬＥＤ１は両端に双ピンコネクタ１６を備える直線状の又は真っ直ぐな管体１２を有し、該管体はプラスチック、ガラス等から形成することができる。管体２は、直管蛍光ランプ用の対応するハウジング（図示略）内にどちらの向きにでも挿入することができる。ハウジング内に既に組み込まれている調光バラストに対する電気的互換性のために、ＴＬＥＤ１は、管体内側の両端部にフィラメント模擬回路１６０を有している。管体１２の内部にはＬＥＤ装置１０が取り付けられており、１以上の印刷回路基板上に取り付けられた任意の数のＬＥＤを有することができる。ランプ管体１２の内部にはドライバ回路装置１１も配置されており、何れかのフィラメント回路１６０から発する入力信号によりＬＥＤ装置１０を駆動するように接続されている。ドライバ１１の出力端にはフィルタコンデンサＣｆが並列に接続されており、ドライバ出力信号をフィルタするように作用する。ドライバ１１とＬＥＤ装置１０との間にはスイッチＳ１３が接続され、これらをスイッチ制御回路１３から発する制御信号に従って接続又は切断するように作用する。スイッチ制御回路１３の動作は後述する。
【００３０】
図２は、第１型調光バラスト２０、即ち例えば壁取付照明スイッチ／調光器ユニット等の位相カット調光器３０の出力に接続するために実現された調光バラストを有する従来の蛍光管照明アプリケーションを改良置換するために使用される図１のＴＬＥＤを示す。調光器３０は、主電源４と調光バラスト２０との間に接続され、主電源信号の一部をカットすることにより調光バラスト２０に対するｒｍｓ電圧を実効的に低下させる。該図は、ランプハウジング５のソケット１７Ａ，１７ＢとＴＬＥＤ１のコネクタ装置１６Ａ，１６Ｂのピンとの間のソケット／コネクタ結合部も示している。
【００３１】
図３は、第２型調光バラスト２１、即ち所望の光出力レベルに調整するためのスライダを備えた０〜１０Ｖ調光器３１に接続するために実現された調光バラストを有する従来の蛍光管照明アプリケーションを改良置換するために使用される図１のＴＬＥＤを示す簡略ブロック図である。この場合、調光器３１は調光バラスト２１の制御入力端に接続される。調光バラスト２１は出力電流を上記スライダの位置に従って調整する。この場合、該図はランプハウジング（図示略）のソケット１７とＴＬＥＤ１のピン１６との間のソケット／コネクタ接続部も示している。
【００３２】
図４は、本発明によるＴＬＥＤ用の制御回路の一実施態様における構成要素を図示した回路図を示している。この場合、該回路図はボードＢ２上に取り付けられた一連のＬＥＤ１００を有するＬＥＤ装置１０を示している。各端部にはフィラメント模擬回路１６０が配置され、各フィラメント模擬回路１６０はヒューズＦ160と直列に抵抗Ｒ160を有している。この例示的実施態様において、右側のフィラメント模擬回路１６０は別体のボードＢ３上に実現される一方、左側のフィラメント模擬回路１６０はドライバ回路装置１１、スイッチ制御回路１３、安全スイッチＳ１３、保護回路１４及び種々の他の部品も担持するボードＢ１上に実現されている。ドライバ回路装置１１を担持するボードＢ１は、当該ランプ管体の一方の端部内の、通常は蛍光ランプの回路部品の位置に対応していずれにせよ“暗い”領域に取り付けられるように実現することができる。図に示されるように、必要とされる高及び低ＬＥＤ端子ＬＥＤ＋，ＬＥＤ−並びに高周波数電源端子ＨＦを接続するためにボードＢ１，Ｂ２，Ｂ３の間に簡単な３ピンコネクタを用いることができる。ドライバ回路１１は、コネクタピン１６を介して供給されるＡＣ信号を整流するためのダイオードブリッジＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４も有している。この実施態様のコンデンサＣ１は、オプションであって、必要であれば、ＬＥＤ電流ＩLEDを減少させるべく高周波電流を側路するために含めることができる。
【００３３】
安全スイッチＳ１３は、トランジスタ等の半導体素子又はリレー等の電気機械的エレメントとして実現することができる。スイッチ制御回路１３はフィラメント模擬回路１６０の間に接続される。ランプハウジング内でのＴＬＥＤ１の動作の間において、スイッチ制御回路１３は両端において調光バラストからの高周波信号により給電される。このことはＴＬＥＤ１が正しく定位置にあることを示し、スイッチ制御回路１３は安全スイッチＳ１３を閉じることができることを示すイネーブル信号ＥＮ１３を送出する。当該回路図は、過度に高いランプ電圧を感知するための電圧感知抵抗ＲsenseV；過度に大きなランプ電流を感知するための電流感知抵抗ＲsenseI；過度に高いランプ温度を感知するためのサーミスタＲtemp；並びにこれら感知要素ＲsenseI，ＲsenseI，Ｒtemp及びスイッチ制御回路１３により供給される種々の入力からスイッチイネーブル信号を発生するための保護制御回路１４を備えた他の保護回路も示している。異常な電圧／電流／温度条件の何れも存在せず、且つ、ＴＬＥＤ１が正しく挿入されていることをスイッチ制御回路１３が検出した場合、保護制御回路１４は安全スイッチＳ１３を閉じる信号を送出し、従ってドライバ回路１１はＬＥＤ装置１０を調光バラストにより供給される電流レベルで駆動することができる。図５は、この実施態様のスイッチ制御回路１３の詳細を図示した回路図を示す。この場合、安全スイッチＭ１（この実施態様では、ＭＯＳＦＥＴ Ｍ１として実現されている）のためのイネーブル信号ＥＮ１３を発生するためにＮＰＮ ＢＪＴ（バイポーラ接合トランジスタ）Ｑ１が使用されている。スイッチ制御回路１３は、フィラメント模擬回路１６間の実質的に対称な回路網として実現され、調光バラストにより発生される光条（ストライエーション）防止ＤＣオフセット信号を阻止するための各端部におけるＤＣ阻止コンデンサＣ２，Ｃ６；主電源周波数信号を通過させると共に電子調光器からの高周波信号を阻止するためのローパスフィルタＣ１／Ｒ４，Ｃ５／Ｒ９；並びに該ローパスフィルタＣ１／Ｒ４，Ｃ５／Ｒ９からの電圧を検出するためのピーク電圧検出器装置Ｄ５，Ｄ６，Ｃ３，Ｒ６を有している。主電源周波数成分（例えば、北米アプリケーションにおける６０Ｈｚ成分）が検出された場合、コンデンサＣ３が充電され、イネーブルトランジスタＱ１がオンされる。大きな主電源成分は、ＴＬＥＤ１の一方の端部が当該ランプハウジングの対応するソケットに適切に挿入されておらず、従ってユーザに対して電気的ショックの危険性が存在する場合にのみ検出される。このような状況において、ＭＯＳＦＥＴ Ｍ１のゲートに何らかの適切な方法で結合されたトランジスタＱ１のコレクタは、該ゲートをローに引き込み、かくして安全スイッチＭ１をオフ状態に維持する。
【００３４】
図６は、本発明によるＴＬＥＤ１用のスイッチ制御回路の第３実施態様による回路図を示す。この場合、当該ＴＬＥＤの一方の端部に存在するＡＣフィラメント電圧は、絶縁トランスＴ１によりＤＣ電圧に変換され、コンデンサＣ４を充電するように作用する。当該ランプの他方の端部に存在するＡＣフィラメント電圧は整流されて、オプトカプラＴ２に対する入力として使用される。該オプトカプラＴ２はＰＮＰ ＢＪＴ Ｑ２をオンし、該ＢＪＴ Ｑ２はＭＯＳＦＥＴ Ｍ１をオンするように作用する。実効的に、該ＭＯＳＦＥＴ Ｍ１は、当該ＴＬＥＤ１の両端にフィラメント電圧が存在する場合、即ち該ＴＬＥＤ１が当該ランプハウジングの両ソケットに正しく挿入された場合にのみオンされ得る。この実施態様において、該図に示されるように、必要とされるように高及び低ＬＥＤ端子ＬＥＤ＋，ＬＥＤ−並びに２つの高周波電源端子ＨＦ１，ＨＦ２を接続するためにボードＢ１，Ｂ２，Ｂ３の間に４ピンコネクタを使用することができる。
【００３５】
図７は、従来のＴＬＥＤ７０の危険な取り外し又は挿入を示す。直管蛍光ランプを置換するために使用されるタイプのレトロフィットＴＬＥＤ７０の基本要素が管内に示されている。このようなレトロフィットランプ７０において、ドライバ回路はスイッチモード電源等の電子ドライバとして実現されている。この場合、ハウジング内への正しい挿入を検出するための何らかの安全スイッチ又は検出回路がないことは、該レトロフィット管状ランプ７０の露出端において大きなピン漏れ電流を生じる結果となり得る。斯かる露出ピン１６に不注意に接触した人は電気ショックを受け得る。
【００３６】
以上、本発明を好ましい実施態様及びその変形例の形で開示したが、本発明の範囲から逸脱することなく多数の他の修正例及び変形例を実施することができることが理解されるであろう。
【００３７】
尚、本出願の全体を通して単数形の使用は複数を排除するものではなく、“有する”なる文言は他のステップ又は構成要素を排除するものではない。また、“ユニット”又は“モジュール”なる言及は、２以上のユニット又はモジュールの使用を排除するものではない。
【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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