(57)【要約】  本発明は、電源４と負荷３との間で使用されるアナログブリーダ制御装置１について説明する。ブリーダ制御装置１は、電源４と負荷３との間に配置されるブリーダ２０を起動するブリーダ起動信号２０＿ｏｎを生成し、ブリーダ起動信号２０＿ｏｎは、電圧入力信号Ｕｉｎの位相カットエッジＬＥ、ＦＥが検出された場合にのみ生成される。本発明は更に、幾つかのＬＥＤ光源３０を含む照明負荷３を駆動し、上記ブリーダ制御装置１を含むＬＥＤランプドライバ２について説明する。本発明は更に、照明負荷３と、照明負荷３を駆動するドライバ回路２と、調光器５とドライバ２との適合性を提供するブリーダ２０と、電源入力信号Ｕｉｎの位相カットエッジＬＥ、ＦＥを検出した場合にのみ、ブリーダ２０を起動する上記ブリーダ制御装置１とを含む照明装置６について説明する。
2017508261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源と負荷との間で使用されるアナログブリーダ制御装置であって、前記ブリーダ制御装置は、前記電源と前記負荷との間に配置されるブリーダを起動するブリーダ起動信号を生成し、前記ブリーダ起動信号は、電圧入力信号の位相カットエッジが検出された場合にのみ生成され、前記アナログブリーダ制御装置は、前記電圧入力信号の位相カットエッジを検出し前記電圧入力信号の位相カットエッジに反応してパルスを生成するエッジ検出回路部を含み、前記アナログブリーダ制御装置は更に、
前記アナログブリーダ制御装置を補助電圧源に接続する端子と、
前記エッジ検出回路部によって生成される前記パルスに反応して導通する第１のトランジスタスイッチと、
導通する前記第１のトランジスタスイッチによってもたらされる電圧降下に反応して導通する第２のトランジスタスイッチであって、前記ブリーダ起動信号は、前記第２のトランジスタスイッチの出力端子において生成される、前記第２のトランジスタスイッチと、
前記第１のトランジスタスイッチを介して放電し、放電時に、前記第２のトランジスタスイッチを有効にするタイミングコンデンサと、
を含む、アナログブリーダ制御装置。
【請求項２】
前記エッジ検出回路部は、前記電圧入力信号のリーディング位相カットエッジ及び／又はトレーリング位相カットエッジを検出する、請求項２に記載のブリーダ制御装置。
【請求項３】
前記リーディング位相カットエッジの前記パルスに反応して導通する第１のトランジスタスイッチと、前記トレーリング位相カットエッジの前記パルスに反応して導通する第２のトランジスタスイッチとを含む、請求項２に記載のブリーダ制御装置。
【請求項４】
前記エッジ検出回路部は、前記電圧入力信号の位相カットエッジに反応して、パルスを生成する一次ＲＣハイパス回路を含む、請求項１乃至３の何れか一項に記載のブリーダ制御装置。
【請求項５】
前記電圧入力信号のトレーリング位相カットエッジの検出を助ける低インピーダンス路回路部を含む、請求項１乃至４の何れか一項に記載のブリーダ制御装置。
【請求項６】
前記エッジ検出回路部に追加される電圧分割器を含む、請求項１乃至５の何れか一項に記載のブリーダ制御装置。
【請求項７】
前記エッジ検出回路部の出力信号を増幅する増幅回路部を含む、請求項１乃至６の何れか一項に記載のブリーダ制御装置。
【請求項８】
前記第２のトランジスタスイッチの出力の極性を反転する反転回路部を含む、請求項１に記載のブリーダ制御装置。
【請求項９】
前記第１のトランジスタスイッチ及び前記第２のトランジスタスイッチは、バイポーラ接合トランジスタを含む、請求項１乃至８の何れか一項に記載のブリーダ制御装置。
【請求項１０】
幾つかのＬＥＤ光源を含む照明負荷を駆動し、請求項１乃至９の何れか一項に記載のブリーダ制御装置を含む、ＬＥＤランプドライバ。
【請求項１１】
幾つかのＬＥＤ光源を含む照明負荷と、
前記照明負荷を駆動するドライバ回路と、
調光器と前記ドライバ回路との適合性を提供するブリーダと、
電源入力信号の位相カットエッジを検出した場合にのみ、前記ブリーダを起動する請求項１乃至９の何れか一項に記載のブリーダ制御装置と、
を含む、照明装置。
【請求項１２】
前記ブリーダ制御装置は、前記ドライバ回路内に組み込まれる、請求項１１に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブリーダ制御装置、ＬＥＤランプドライバ及び照明装置について説明する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤが効率的で、幅広いデザインで実現でき、また、正確な色温度を供給することにより、ＬＥＤベースのランプの使用は、家庭及びオフィス環境においてますます広がっている。ＬＥＤランプは、既に設置されている調光器に接続される場合、その調光器に適合しなければならない。電源と光源との間に使用されるタイプの調光器は、通常、リーディングエッジ又はトレーリングエッジ位相カット調光器である。これらの調光器は、光源への入力電力を減少させるために、全波整流電圧信号の正弦波半波の始まり（リーディングエッジ）において、又は、正弦波半波の終わり（トレーリングエッジ）において、正弦波主電源信号の一部を「カットオフ」、即ち、抑制することで機能する。ランプへの入力電圧の一部を「取り除く」ことによって、後続のドライバ電子機器に渡されるエネルギーが少ない。調光器の正常動作を確実とするために、電子スイッチの保持電流が、主電源サイクル全体を通して、ランプの駆動電子機器（即ち、「ドライバ」）によって引き込まれる必要がある。例えばトライアックは、正常に機能するために、少なくとも２５〜３０ｍＡの保持電流を必要とする。これは、白熱光源、ハロゲン光源等を含むランプのドライバでは達成することが容易であるが、ＬＥＤ（発光ダイオード）ランプが、既に設置されている、即ち、既存の調光器と共に操作される場合、ランプは、調光器に適合しなければならない。即ち、ランプは、位相エッジ／カット中に調光器によって生成される大きい振動に対処し、位相全体に亘って最小電流（「保持電流」）を保証できなければならない。更に、ＬＥＤランプによって出力される光は、調光レベルに応じて、即ち、減少された動作電力に応じて、減少されなければならない。
【０００３】
現在のＬＥＤドライバは、比較的低い平均電流を引き込むが、これは、ＬＥＤドライバが、調光器と共に使用される場合には問題である。ＬＥＤは、低電力デバイスである。また、ＬＥＤの効率が上がるにつれて、電力散逸がより一層少ないという傾向がある。これは、電子ドライバは、主電源サイクルの始まりにおいてのみ、相当な電流レベルを引き込み、サイクルの残りの間は、低電流を引き込むことを意味する。結果として、ＬＥＤランプのドライバが必要な最小保持電流を連続的に引き込むことが困難、又は、不可能である場合がある。これは、しばしば、位相カット調光器の失弧につながり、これは、今度は、ＬＥＤランプによって出力される光における不所望の可視のちらつきをもたらす。
【０００４】
この問題に対処する１つの方法は、調光器電子機器内に「ブリーダ」を組み込むことである。ブリーダは、特定のＬＥＤ駆動段階によって引き込まれる電流と無関係に、ドライバが、主電源サイクル全体の間に最小保持電流を引き込むことを確実にする。しかし、このようなブリーダは、調光器がなくても、又は、調光器が位相カットを行っていなくても、動作中に、例えば１．０〜２．０ワットの範囲内の相当な量の電力を散逸する。不必要な電力散逸の問題に対処する幾つかの方法では、デジタル又は混合信号回路を使用して、調光器の存在を検出し、及び／又は、調光器の活動を検出し、必要に応じて、ブリーダがオン又はオフに切り替えられる。しかし、ランプドライバ内に、このようなデジタル又は混合信号回路を組み込まなければならないということは、その費用を著しく追加する。
【０００５】
米国特許出願公開第２０１１／０２３４１１５Ａ１号は、位相制御調光器との接続に適しているＬＥＤ駆動回路について開示している。回路は、エッジ検出器回路と、ＬＥＤへの電流フィードラインから電流を抽出する電流抽出回路とを含む。電流抽出回路の値は、エッジ検出回路の検出結果に応じて変化する。電流抽出回路は、調光器がない場合は、オフに切り替えられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明は、上記問題を回避しつつ、ＬＥＤランプを動作させるより効率的及び経済的な方法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】
本発明の目的は、請求項１のブリーダ制御装置、請求項１３のＬＥＤランプドライバ及び請求項１４の照明装置によって達成される。
【０００８】
本発明によれば、上記アナログブリーダ制御装置は、電源と負荷との間の使用のために実現され、また、電源と負荷との間に配置されるブリーダを起動するブリーダ起動信号を生成する。ブリーダ起動信号は、ブリーダ制御装置への電圧入力信号の位相カットエッジが検出された場合にのみ生成される。本発明のコンテキストでは、「アナログブリーダ制御装置」との表現は、ブリーダ制御装置が、マイクロコントローラ及び他のデジタルコンポーネントを使用して実現される他の既知のブリーダ起動モジュールとは対照的に、アナログコンポーネントだけを使用して実現されるということを意味すると理解されるものとする。
【０００９】
本発明によるブリーダ制御装置の利点は、ブリーダは、調光器が存在して、使用される場合、即ち、電圧入力信号に位相カットが行われている場合にのみ起動される点である。ブリーダ制御装置は、ブリーダを起動する出力信号を発行することによって検出された位相カットに反応する。これは、次に、ＬＥＤドライバと調光器との適合性を確実とするために意図する通りに機能する。調光器が存在しない場合、即ち、負荷と電源との間に調光器が接続されていない場合、本発明によるブリーダ制御装置は、ブリーダが起動することがないことを確実にする。このように、ブリーダは、位相カットが行われていない状況において、不必要に電力を散逸することがない。更に、ブリーダ制御装置は、調光器が電源と負荷との間に接続されているか否かに関係なく動作し、調光器と適合可能であるように作成されなければならないが、調光器があっても又はなくても使用可能である電力効率の良い製品のデザインを大幅に単純にする。
【００１０】
本発明によれば、上記ＬＥＤランプドライバは、幾つかのＬＥＤ光源を含む照明負荷を駆動し、また、本発明によるブリーダ制御装置を含む。
【００１１】
本発明によるＬＥＤランプドライバの利点は、ＬＥＤランプドライバが、任意の種類の位相カット調光器と自動的に適合可能であるが、ＬＥＤランプドライバと電源との間に調光器がなくても同様に使用可能である点である。これは、調光器を既に含んでいてもいなくてもよい既存の照明装置にレトロフィットするために、当該ＬＥＤランプドライバを有する様々なＬＥＤランプを製造することを可能にする。
【００１２】
本発明によれば、上記照明装置は、幾つかのＬＥＤ光源を含む照明負荷と、照明負荷を駆動するドライバ回路と、調光器とドライバとの適合性を提供するブリーダと、電源入力信号の位相カットエッジが検出された場合にのみ、ブリーダを起動する本発明によるブリーダ制御装置とを含む。
【００１３】
本発明による照明装置の利点は、電源と負荷との間に調光器が使用されない場合、又は、調光器が存在しても、動作停止される場合、即ち、電源入力信号はカットされない場合であっても、ＬＥＤランプドライバの効率的な動作が確実にされる点である。
【００１４】
従属請求項及び以下の説明は、本発明の特に有利な実施形態及び特徴について開示する。実施形態の特徴は、適宜、組み合わされてよい。１つのクレームカテゴリのコンテキストにおいて説明される特徴は、他のクレームカテゴリにも同等に適用される。
【００１５】
照明装置のドライバへの電圧入力は、通常、全波整流信号として出現し、したがって、各３６０°の正弦波主電源サイクル位相が、２つの１８０°の半波に変換される。照明装置が、電源と任意のドライバ電子機器との間に、位相カット調光器を含み、当該調光器が起動されている場合、整流電力入力信号の各半波の一部がカットされるので、「導通部」は、１８０°よりも小さい。例えばリーディングエッジ位相カット調光器は、各半波の最初の１５°の部分を抑制するので、導通角は、１６５°まで減少される。同じ導通角が、各半波の最後の１５°を抑制又はカットするトレーリングエッジ位相カット調光器によって達成可能である。いずれの場合でも、電源信号は、位相カット部分の間は、ゼロである。
【００１６】
位相カット調光器がその調光モードにおいて使用されていない場合でも、最大導通角は、通常、完全に１８０°ではなく、数度小さい。したがって、以下において、「全体」又は「最大」の導通角と言及される場合、これは、調光器は存在するが動作が停止されている場合に、１８０°よりも少し少ないことを意味すると理解されるべきである。本発明によるブリーダ制御装置は、コンポーネントの適切な選択によって、例えば抵抗器値の適切な選択によって、当該最大導通角に対処することができる。
【００１７】
調光中、信号のゼロ部分と非ゼロ部分との間の移行は、はっきりと異なるエッジである。したがって、本発明の特に好適な実施形態では、ブリーダ制御装置は、電圧入力信号の位相カットエッジを検出するエッジ検出回路部を含む。エッジ検出回路は、好適には、電源入力信号のゼロ部分と非ゼロ部分との間のはっきりとした移行だけに反応する。これは、アナログコンポーネントからなる任意の適切な装置を使用して達成される。本発明の好適な実施形態では、エッジ検出回路部は、電圧入力信号の位相カットエッジに反応してパルスを生成する、例えば抵抗器と直列のコンデンサである一次直列ＲＣ回路を含む。したがって、このパルスが、電源信号のゼロ部分と非ゼロ部分との間のエッジ移行の発生を伝え、以下に説明されるように、適切な動作を行うように使用される。位相カットの結果としての入力電圧信号の突然の上昇又は下降は、ＲＣハイパス回路のコンデンサと直列に接続されるオーム抵抗によって検出される。しかし、電圧における突然の急な上昇（又は下降）は、回路の電子コンポーネントを損傷してしまう可能性がある。したがって、本発明の別の好適な実施形態では、ブリーダ制御装置は、エッジ検出回路部に追加される電圧分割器を含む。電圧分割器は、２つの直列の抵抗器を含み、電圧出力が、抵抗器間のノードから取られる。抵抗値は、出力信号が有用であるために十分に大きいが、他の電子コンポーネントを、場合によっては、損傷しうる臨界値を超えないように選択される。
【００１８】
照明装置に使用される調光器は、リーディングエッジ位相カットを行うか、又は、トレーリングエッジ位相カットを行う。一般に、ドライバ電子機器及び調光器は、互い無関係にデザイン及び製造されるため、ドライバは、協働する調光器に関する「情報」を有さない。したがって、好適には、本発明によるブリーダ制御装置のエッジ検出回路部は、電圧入力信号の立ち上がり位相カットエッジ及び／又は立ち下がり位相カットエッジを検出する。このようにすると、ドライバは、調光器に関する特定の情報が不要であるが、ブリーダ制御装置は、調光器がリーディングエッジ調光を行うのか、トレーリングエッジ調光を行うかに関係なく、常に、ブリーダを正しく起動する。同様に、ブリーダ制御装置は、位相カットを示す「事象」がない限り、常に、ブリーダの動作が停止されたままであることを確実にする。
【００１９】
したがって、本発明によるブリーダ制御装置は、電力入力信号から関連情報のみ、即ち、電力入力信号は位相カットされている（調光器は、明らかに起動している）か、又は、電力入力信号は位相カットされていない（使用中の調光器がないか、又は、調光器の動作が停止している）ことを抽出する。以下において、ただし、本発明を如何様にも限定しないが、電力入力信号は、電圧信号であると想定する。したがって、ブリーダ制御装置は、入力電圧信号から一部が「カット」されているか否かを検出し、それに応じて、ブリーダを起動するか、又は、ブリーダの動作を停止する。
【００２０】
本発明によるブリーダ制御装置は、１つの状態から別の状態に切替わるために、エッジ検出器によって生成されたパルスを使用する。１つの状態から別の状態への変化は、各１８０°の間に１回、生じる。即ち、全波整流入力信号の各半波の間に１回、生じる。これは、位相カット事象が、入力信号の当該１８０°の部分の間に、多くて１回、生じるからである。本発明の好適な実施形態では、ブリーダ制御装置は、エッジ検出回路部によって生成されるパルスに反応して導通する第１のトランジスタスイッチを含む。例えば第１のトランジスタスイッチは、ＮＰＮバイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）であってよく、エッジ検出器の出力部は、トランジスタスイッチの端子に接続される。エッジ検出器の出力が、第１のトランジスタスイッチをオンに切り替えるのに十分ではない限り、このトランジスタスイッチは導通しない。しかし、エッジ検出器がパルスを出力する場合、第１のトランジスタスイッチは導通する。即ち、「オン」に切り替わる。例えばリーディングエッジ調光器の場合、エッジ検出器回路部は、電圧入力信号の立ち上がりエッジを検出し、正パルスを出力する。したがって、この出力が第１のトランジスタスイッチのベース端子に接続される場合、当該出力は、パルスが生じるといつでも、即ち、入力電圧信号の位相カットの立ち上がりエッジが検出されるといつでも、第１のトランジスタスイッチをオンに切り替える。同様に、トレーリングエッジ調光器の場合、エッジ検出器回路部は、電圧入力信号の立下りエッジを検出し、負パルスを出力する。したがって、この出力が第１のトランジスタスイッチのエミッタ端子に接続される場合、当該出力は、パルスが生じるといつでも、即ち、入力電圧信号の位相カットの立ち下がりエッジが検出されるといつでも、第１のトランジスタスイッチをオンに切り替える。
【００２１】
エッジ検出器によって出力されるパルスは、非常に短い。したがって、第１のトランジスタスイッチは、ほんの短い時間の間、起動する。しかし、第１のトランジスタスイッチのこの短い起動が、更なるスイッチング動作をトリガするように使用される。本発明の好適な実施形態では、ブリーダ制御装置部分は、第１のトランジスタスイッチが導通することによってもたらされる電圧降下に反応して導通する第２のトランジスタスイッチを含み、ブリーダ起動信号は、第２のトランジスタスイッチの出力部において生成される。例えばＰＮＰ  ＢＪＴのベース端子が、第１のトランジスタスイッチのコレクタに接続される。第１のトランジスタスイッチが導通する短い間隔の間、第２のＰＮＰトランジスタスイッチのベース端子において、電圧降下が生じる。これは、第２のＰＮＰトランジスタスイッチを「オン」に切り替える。これにより、ブリーダ起動信号が、例えば第２のトランジスタスイッチのエミッタ出力部から導出される。この出力は、第２のＰＮＰトランジスタスイッチのベース端子における電圧が十分に低い限り、「オン」、即ち、「ハイ」のままとなる。ＰＮＰトランジスタのベース端子における電圧降下は、任意の適切な方法によって生じる。本発明の特に好適な実施形態では、ブリーダ制御装置は、第１のトランジスタスイッチを介して放電するタイミングコンデンサを含む。第１のトランジスタスイッチを介した突然の放電によってもたらされる突然の電圧降下は、第２のＰＮＰトランジスタスイッチをオンに切り替える。エッジ検出器のパルスは、持続時間が非常に短いため、「放電路」は、短い時間の間だけ、開放される。その後、タイミングコンデンサは、再び充電する。タイミングコンデンサの値は、電圧入力半サイクルの残りについて第２のトランジスタスイッチを「オン」に切り替わったままとするために、十分に「低速な」充電を実現するように選択されることが好適である。
【００２２】
上記例では、第１のトランジスタスイッチは、ＮＰＮ  ＢＪＴであり、第２のトランジスタスイッチは、ＰＮＰ  ＢＪＴである。当然ながら、ＰＮＰ  ＢＪＴを第１のトランジスタスイッチに使用し、ＮＰＮ  ＢＪＴを第２のトランジスタスイッチに使用する「逆」の具現化も同様に可能である。或いは、ＢＪＴを使用する代わりに、トランジスタスイッチは、ＭＯＳＦＥＴといった電界効果トランジスタを使用して実現されてもよい。当業者であれば、エッジ検出器によって検出されたパルスに反応し、上記された「状態」間で切り替わるために、アナログ回路における代替のトランジスタ配置を使用する可能性を理解するであろう。
【００２３】
特定の条件下では、エッジ検出又はエッジ検出器の出力への反応は、支援が必要な場合がある。例えばタイミングコンデンサの放電路が限られている場合がある。したがって、本発明の好適な実施形態では、ブリーダ制御装置は更に、電圧入力信号の位相カットエッジの検出を支援する低インピーダンス経路回路部を含む。例えばデカップリングコンデンサを使用して、トレーリングエッジ調光器によって生成された立下りエッジを送信し、同時に、エッジ検出回路と第１のスイッチングトランジスタとの間のＤＣバイアスを分離することができる。
【００２４】
幾つかの場合では、エッジ検出器出力の振幅が、第１のトランジスタスイッチを確実にオンに切り替えるには不十分である。したがって、本発明の好適な実施形態では、ブリーダ制御装置は、エッジ検出回路部の出力信号を増幅する増幅回路部を含む。これは、例えば非常に少しの調光しか行われず、導通角が１８０°に近い場合の短い位相カット部についてブリーダ起動回路の性能を向上させる。
【００２５】
使用されるトランジスタスイッチのタイプに応じて、起動中の第２のトランジスタの出力（そのエミッタにおいて取られる）は、低い又は高い電圧レベルを有する。第２のトランジスタスイッチとしてＰＮＰ  ＢＪＴを有する上記例を用いるに、位相カットを行う調光器は、第２のトランジスタスイッチのエミッタにおいて、「アクティブハイ」信号をもたらす。これは、位相カットが行われているため、ブリーダを起動するために使用される信号である。しかし、ブリーダの具現化に依存して、ブリーダを起動するのに、「ロー」信号を使用することが好適である場合がある。したがって、本発明の好適な実施形態では、ブリーダ制御装置は、所望の「極性」を有するブリーダ起動信号を得るために、論理インバータを含む。例えば論理インバータは、第３のトランジスタスイッチとして実現される。
【００２６】
本発明によるブリーダ制御装置は、ランプの既存の調光器と既存の電子ドライバとの間の接続のための自己充足型モジュールとして実現されてよい。このようなモジュールは、既存のユニットにレトロフィットし、既存の電子ドライバの効率を向上させる一方で、依然として、ドライバと調光器との適合性を確実にするように使用できる。しかし、本発明の好適な実施形態では、ブリーダ制御装置は、ランプのドライバ回路内に組み込まれる。これは、ブリーダ制御装置の出力がブリーダ回路に直接、接続可能であるため、全体のデザインを単純にする。必要に応じて、ブリーダの動作が停止されるべきか又はブリーダを起動すべきかを示すブリーダ制御装置からの出力信号は、適切な回路コンポーネントによって、既存のブリーダに接続することができる。例示的な装置が以下に説明される。
【００２７】
本発明の他の目的及び特徴は、添付図面と共に検討される場合、以下の詳細の説明から明らかとなろう。しかし、当然ながら、図面は、説明のためだけにデザインされたものであり、本発明の限定を定義するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明によるブリーダ制御装置の第１の実施形態の簡略化された回路図を示す。
【図２】図２は、図１のブリーダ制御装置の関連信号のグラフを示す。
【図３】図３は、本発明によるブリーダ制御装置の第２の実施形態の簡略化された回路図を示す。
【図４】図４は、図３のブリーダ制御装置の関連信号のグラフを示す。
【図５】図５は、従来技術の照明装置の電圧入力、ランプ電流及び電力損失のグラフを示す。
【図６】図６は、本発明による照明装置の電圧入力、ランプ電流及び電力損失のグラフを示す。
【図７】図７は、本発明によるブリーダ制御装置の第３の実施形態の簡略化された回路図を示す。
【図８】図８は、本発明によるブリーダ制御装置の第４の実施形態の簡略化された回路図を示す。
【図９】図９は、本発明によるブリーダ制御装置の第５の実施形態の簡略化された回路図を示す。
【図１０】図１０は、本発明による照明装置の一実施形態の簡略化されたブロック図を示す。
【図１１】図１１は、本発明による照明装置内のブリーダ回路の簡略化された回路図を示す。
【００２９】
図面中、同じ参照符号が全体を通して同じ物体を指す。図面中の物体は、必ずしも縮尺通りに描かれているわけではない。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１は、エッジ検出器１０と、第１のトランジスタスイッチＱ１と、タイミングコンデンサＣｔｉｍと、第２のトランジスタスイッチＱ２とを含む本発明によるブリーダ制御装置１の第１の実施形態の簡略化された回路図を示す。ブリーダ制御装置１は、ドライバと電源との間に接続されている調光器が、電力入力信号の一部を能動的にカットしている場合に、ランプドライバのブリーダを起動するように使用される。したがって、ブリーダ制御装置１への入力電圧Ｕｉｎは、位相カットされていてもいなくてもよい整流電圧信号である。入力電圧Ｕｉｎは、入力端子１１間に印加される。ブリーダ起動信号２０＿ｏｎがそこから導出される補助電圧源が、ここでは図示されないが、端子１２間に接続されていると理解されるものとする。第１のトランジスタスイッチＱ１は、ＮＰＮ  ＢＪＴであり、第２のトランジスタスイッチＱ２は、ＰＮＰ  ＢＪＴである。リーディングエッジ位相カット信号の急激に増加する立ち上がりエッジが、エッジ検出器１０によって検出される。エッジ検出器１０は、短い持続時間の正パルスを生成することによって反応する。エッジ検出器１０は、第１の抵抗器Ｒ１と直列のコンデンサＣ１を有する単純な一次ＲＣフィルタとして実現される。エッジ検出器１０の出力は、第１のトランジスタスイッチＱ１のベース端子に接続され、第１の抵抗器Ｒ１及び第２の抵抗器Ｒ２を含む電圧分割器によって制限される。タイミングコンデンサＣｔｉｍは、第１のトランジスタスイッチＱ１と並列に接続される。したがって、正パルスが、エッジ検出器１０の出力部に出現すると、次に続く比較的高いベース端子電圧が、第１のトランジスタスイッチＱ１を通るタイミングコンデンサＣｔｉｍの放電路を開く。しかし、タイミングコンデンサＣｔｉｍの両端間の電荷が、第２のトランジスタスイッチＱ２のベース端子における電圧を左右し、したがって、第２のトランジスタスイッチＱ２が「オン」であるか「オフ」であるかを制御する。したがって、タイミングコンデンサＣｔｉｍが、第１のトランジスタスイッチＱ１及び抵抗器Ｒｄによって規定される経路を通り放電すると、結果として得られる電圧降下が、ＰＮＰトランジスタスイッチＱ２を「オン」に切り替える。ブリーダ起動信号２０＿ｏｎは、「ハイ」となり、位相カットが検出されたことにより、ブリーダが起動されるべきであることを示す。ブリーダ起動信号２０＿ｏｎは、ＰＮＰトランジスタＱ２のコレクタと接地との間の抵抗器Ｒｏｕｔの両端間に出現する。整流入力信号Ｕｉｎの半波の間に、位相カットが検出されなければ、エッジ検出器１０は、出力パルスを生成せず、両トランジスタスイッチＱ１、Ｑ２は、「オフ」のままであり、ブリーダ起動信号２０＿ｏｎは「ロー」のままである。
【００３１】
図２は、図１のブリーダ制御装置の関連信号のグラフを示す。位相カットが行われない８個の整流半波Ｕｉｎの例示的な第１の間隔ｉｎｔ＿Ａの後に、８個の位相カット半波にスパンする第２の間隔ｉｎｔ＿Ｂが続き、これらの後に、位相カットが行われない８個の半波を有する別の間隔ｉｎｔ＿Ａが続く。当然ながら、各間隔における８個の整流半波の数は、説明のために選択されたに過ぎない。当然ながら、一間隔は、任意の長さの時間にスパンしてよい。図中、位相カット間隔ｉｎｔ＿Ａの間、位相カットは行われない。したがって、入力電圧は、導通角全体に亘って存在する。したがって、エッジ検出器回路１０の出力Ｕ１０＿ｏｕｔは、ＲＣコンポーネントの選択によって左右され、第１のトランジスタスイッチＱ１をオンに切り替えないように十分に低いように選択される最大振幅を有する単純な振動信号である。位相カット間隔ｉｎｔ＿Ｂの間、各整流半波の始まりにおける小さい部分が、抑制又はカットオフされる（これは、幾つかの半サイクルにスパンする拡大図においてより明瞭に示される。この図は、位相カット入力電圧信号ＵｉｎのリーディングエッジＬＥを示すために異なる尺度を使用する）。エッジ検出器１０は、その通常の出力信号Ｕ１０＿ｏｕｔに加えて、パルス１０＿ＬＥを生成することによって反応する。パルス１０＿ＬＥの振幅は、位相カットが行われた点に依存する。例えば各半波の最初の１０°内といった位相の小さい部分だけがカットされる場合、パルス１０＿ＬＥも対応して小さい。位相の大きい部分、例えば半波の９０°に近い点においてカットされる場合、パルス１０＿ＬＥも対応して大きい振幅を有する。いずれの場合も、パルス１０＿ＬＥの振幅は、第１のトランジスタスイッチＱ１をオンに切り替えるための最小ベース電圧を上回る。タイミングコンデンサＣｔｉｍは、トランジスタＱ１がオンに切り替えられる短い期間の間、第１のトランジスタスイッチＱ１を介して放電し、したがって、ＰＮＰトランジスタＱ２のベースにおける電圧が下がる。ＰＮＰトランジスタＱ２のベースにおける低電圧は、ＰＮＰトランジスタＱ２をオンに切り替え、したがって、出力部１３における電圧、即ち、信号ＵＱ２＿ｏｕｔは、低値Ｑ２＿ＬＯから高値Ｑ２＿ＨＩに切り替わる。この信号は、以下に説明されるように、ランプのドライバのブリーダ回路を起動するように使用される。
【００３２】
図３は、本発明によるブリーダ制御装置１の第２の実施形態の簡略化された回路図を示す。この実施形態は、入力電圧信号へのトレーリングエッジ位相カットを検出し、それに反応するように使用される。回路は、大部分は、図１の回路と同一であるが、エッジ検出器１０の出力部が、代わりに、第１のトランジスタスイッチＱ１のエミッタに接続されている。第１のトランジスタスイッチＱ１は、この場合もＮＰＮ  ＢＪＴである。トレーリングエッジ位相カット信号の立下りエッジが、エッジ検出器１０によって検出される。エッジ検出器１０は、短い負パルスを生成することによって反応する。短い負パルスは、ここでも、第１のトランジスタスイッチＱ１及び抵抗器Ｒ２を通るタイミングコンデンサＣｔｉｍの放電路を開く役割をする。ここでも、ブリーダ制御装置１の出力は、ＰＮＰトランジスタＱ２のコレクタと接地との間の抵抗器Ｒｏｕｔの両端間で測定される。
【００３３】
図４は、図３のブリーダ制御装置の関連の信号のグラフを示す。入力電圧Ｕｉｎは、ここでも、トレーリングエッジ調光器による位相カット間隔中の位相カットを受ける。調光器が使用されない間隔の間、入力電圧は、位相カットを受けず、実質的に１８０°の導通角を有する。ここでも、エッジ検出器回路１０の出力Ｕ１０＿ｏｕｔは、振動信号であり、この場合は、第１のトランジスタスイッチＱ１をオンに切り替えないように十分に高いように選択される最小振幅を有する。位相カット間隔の間、各整流半波の終わりにおける小さい部分が、抑制又はカットオフされる（幾つかのサイクルにスパンする示される間隔の拡大図において、異なる尺度で、より明瞭に示される）。エッジ検出器１０は、負パルス１０＿ＦＥを生成することによって、立下りエッジＦＥに反応する。この負パルス１０＿ＬＥは、そのベースが接地に接続され、したがって、より高い電位にあるので、第１のトランジスタスイッチＱ１をオンに切り替えるのに十分に低い。タイミングコンデンサＣｔｉｍは、第１のトランジスタスイッチＱ１がオンに切り替えられる短い期間の間、当該トランジスタＱ１を介して放電する。ここでも、ＰＮＰトランジスタＱ２のベースにおける電圧が下がり、したがって、ＰＮＰトランジスタＱ２は、信号ＵＱ２＿ｏｕｔによって示されるように、オンに切り替わり、したがって、対応する出力信号２０＿ｏｎが、低値Ｑ２＿ＬＯから高値Ｑ２＿ＨＩに切り替わる。また、この信号は、以下に説明されるように、ランプのドライバのブリーダ回路を起動するように使用される。
【００３４】
図５は、調光器との適合性のためにブリーダを組み込んだランプドライバを有する従来技術の照明装置の電圧入力Ｕｉｎ、ランプ電流ＩＬＥＤ及び電力損失ＰＬｐａのグラフを示す。図５は、装置内に調光器がない、又は、装置内に調光器があるが、使用されていない（即ち、光出力は、１００％において調光されていない）状況を示す。装置をオンに切り替えた後すぐに、ランプ電流ＩＬＥＤは、比較的安定した値に達する。ランプ電流ＩＬＥＤの「帯状」の外観は、ランプドライバ電子機器の高スイッチング周波数による。電圧入力Ｕｉｎは、ここに示されるように、位相カットが行われないため、最大導通角を有する全波整流入力である。したがって、調光が行われない場合、装置は、ブリーダに関連付けられる電力損失ＰＬｐａがある。散逸される電力のレベルは、ドライバが、存在し、使用可能である任意の調光器と適合することを確実とするためにブリーダが常に電流を引き込む場合、各半波の始まり及び終わり、即ち、主電源電圧信号の転換の近くにおいて特に目立つ。当然ながら、これらの電力損失は、調光が行われない間隔の間は望ましくなく、また、ブリーダが不要であるため調光器を含みもしないが、電力消費量は増加する場合は、非常に望ましくない。
【００３５】
図６は、本発明による照明装置の電圧入力Ｕｉｎ、ランプ電流ＩＬＥＤ及び電力損失ＰＬ１のグラフを示す。本発明による照明装置では、上記されたアナログブリーダ制御装置の一実施形態が、必要な場合にのみブリーダを起動するように使用される。ここでも、図６は、装置内に調光器がない、又は、装置内に調光器はあるが、使用されていない（即ち、光出力は、１００％において調光されていない）状況を示す。ランプ電流ＩＬＥＤ及び電圧入力Ｕｉｎは、図５において上記された通りである。ここでは、散逸される電力のレベルは、著しく減少される。著しい電力損失レベルは、整流入力信号の最初の幾つかの半波に限定される。これは、アナログブリーダ制御装置のトランジスタスイッチ及びタイミングコンデンサが始動するのに数サイクルがかかるからである。その後、電力損失レベルは、図５における従来技術の状況と比べて、無視できるほどになる。
【００３６】
図７は、本発明によるブリーダ制御装置１の第３の実施形態の簡略化された回路図を示す。ここでは、ブリーダ制御装置１は、位相カット信号のリーディングエッジ及びトレーリングエッジの両方を検出し、それらに反応することができる。つまり、ブリーダ制御装置１のこの実施形態は、リーディングエッジ位相カット調光器の動作及び／又はトレーリングエッジ位相カット調光器の動作を検出するように使用される。この実施形態は、基本的に、図１の実施形態が、図３の実施形態の機能を含むように拡大されたものである。リーディングエッジ検出は、リーディングエッジトランジスタスイッチＱ１ＬＥによって対処される。トレーリングエッジ検出は、別のトランジスタスイッチＱ１ＦＥによって対処される。この実施形態は更に、反転された極性を有する出力信号を、当該反転が求められる場合に得るために、第２のトランジスタスイッチＱ２のコレクタに接続される「論理インバータ」１４も示す。この追加の回路は、ブリーダ制御装置が、より広い範囲のランプドライバに接続できるように提供される。これは、ブリーダ回路に多くの多様性があり、一部は、「アクティブロー」である起動信号を使用して、より容易に動作停止にすることができるからである。「論理インバータ」１４は、本明細書に開示される他の実施形態の何れにおいても使用できる。
【００３７】
図８は、本発明によるブリーダ制御装置１の第４の実施形態の簡略化された回路図を示す。ここでは、図７の回路のトレーリングエッジ検出が、位相カットトレーリングエッジが検出された場合に、タイミングコンデンサＣｔｉｍへの低インピーダンス経路を提供する低インピーダンス回路部１５によって向上される。この具現化において、トレーリングエッジは、バイアス抵抗器Ｒ１５がそのベース端子に接続されているＰＮＰトランジスタスイッチＱ１ＦＥを使用して検出される。結果として得られるＤＣバイアスを電子的に分離するために、デカップリングコンデンサＣ１５が使用される。この実施形態は更に、出力信号２０＿ｏｎを平滑化する役割を果たす平滑化コンデンサＣＳも使用する。当然ながら、このような平滑化コンデンサは、本明細書に開示される他の実施形態の何れにおいても使用できる。
【００３８】
図９は、本発明によるブリーダ制御装置１の第５の実施形態の簡略化された回路図を示す。この実施形態は、図８の実施形態に基づき、エッジ検出回路の改良点を含む。ここでは、前述の図に示される低検知抵抗器Ｒ２は、分圧装置内の２つの抵抗器Ｒ２Ａ、Ｒ２Ｂによって置換される。これは、エッジ検出器１０によって生成されるトレーリングエッジパルスの振幅を増加させるよう作用する。したがって、１８０°に近い導通角（即ち、非常に短い位相カット部分しか有さない）も、ブリーダ制御装置１によって確実に検出される。
【００３９】
本発明によるブリーダ制御装置は、その機能が必要ない時間の間、ブリーダの動作を停止する効果的かつ確実なやり方を提供し、また、これを、幾つかの比較的安価なアナログコンポーネントのみを用いて達成する。必要ない時に、ブリーダの動作を停止することによって、ランプのドライバ電子機器の効率は、数パーセント、向上する。例えば、図９に示される実施形態に基づく本発明による照明装置を用いた実験の過程において、７３．５％から８２．４％への効率の非常に好ましい向上が測定された。
【００４０】
図１０は、本発明による照明装置６の一実施形態の簡略化されたブロック図を示す。ＬＥＤ照明負荷３が、ドライバ２によって駆動される。ドライバ２は、主電源４及び全波整流器４０から得られる全波整流入力電圧信号を受信する。全波整流入力電圧信号は更に、調光器５によるリーディングエッジ又はトレーリングエッジ位相カットを受ける。そのような調光器５との適合性を確実とするために、ドライバ２は、ブリーダ２０を含む。調光器５の動作が停止されているとき、即ち、入力電圧が最大導通角を有するときのドライバ２の電力効率的な動作のために、ドライバ２は、例えば前述の図面において説明されたような本発明によるブリーダ制御装置１を含む。ブリーダ２０は、位相カットが検出された場合にのみ、ブリーダ制御装置１によって起動され、ブリーダ制御装置１のこの機能は、スイッチ記号によって示される。したがって、ブリーダ２０は、照明負荷３が調光されている位相の間だけ、実行する。ブリーダ２０の起動は、適切な起動信号、例えば図２及び図４において説明されたように、第２のスイッチングトランジスタＱ２から取られる出力信号２０＿ｏｎ、図８において説明されたように第２のスイッチングトランジスタの反転出力、又は、そのような出力から導出される信号等によって制御される。当然ながら、調光器がない場合、起動信号は、ブリーダが動作しない状態に留まることを確実にするレベルに留まる。
【００４１】
図１１は、図１０に示されるドライバ２といったランプドライバ内に使用されるブリーダ２０の簡略化された回路図を示す。ここでは、ドライバは、他の要素に加えて、バックコンバータ２１と、ブリーダ２０と、本発明によるブリーダ制御装置１とを含む。ブリーダ２０は、負荷によって引き込まれる電流に関係なく、電源から最小（保持）電流を引き込む。この一般的に使用されるタイプのブリーダは、電流検知抵抗器Ｒｂｌｅｅｄと、制御トランジスタＱ２０と、抵抗器Ｒ２０及びダーリントン段Ｑ２１、Ｑ２２を含む電流ドレインとを有する電流シンクアーキテクチャに基づいている。ドライバによって引き込まれる電流が少ない場合、電流検知抵抗器Ｒｂｌｅｅｄの両端間の電圧降下も減少される。これは、制御トランジスタＱ２０を高抵抗にさせ、ダーリントン段Ｑ２１、Ｑ２２を開く。これは、主電源から追加の電流を引き込ませる。通常、ドライバ２が（端子２２間に接続される）主電源から電流を引き込んでいない場合、ブリーダ２０は、完全に開いており、即ち、最大電流がブリーダ２０を通る。この最大電流は、ドライバ２と電源との間に接続されてよい位相カット調光器のトライアックの最小保持電流に依存する。ブリーディング機能は、駆動電子機器が最小保持電流よりも少ない電流を引き込み、位相カット調光器が動作している、即ち、入力電圧の導通角がその最大導通角よりも小さい場合にのみ必要とされる。したがって、これは、従来技術の装置に使用されるほとんどのＬＥＤドライバでは、このタイプのブリーダは、ドライバが引き込む電流が少ない場合、非調光状態では、著しく多い電力損失（平均で、最大で約２．０Ｗ）をもたらすことを意味する。
【００４２】
したがって、ブリーダ２０は、本発明によるブリーダ制御装置１からの起動信号２０＿ｏｎによって制御可能である。ブリーダ制御装置１は、起動トランジスタＱ１０及びコンデンサＣ１０を有するインターフェース回路によってブリーダ２０に接続される。位相カットが行われる場合、起動信号２０＿ｏｎは、「ハイ」（正「極性」とする）であり、したがって、起動トランジスタＱ１０（ＰＮＰ  ＢＪＴ）は、「オフ」であり、コンデンサＣ１０は、完全に充電され、ダーリントン段Ｑ２１、Ｑ２２は、「オン」であり、ブリーダは、通常通りに機能する。即ち、必要に応じて、電源から、ダーリントン段Ｑ２１、Ｑ２２を介して、追加の電流を引き込む。調光器が使用されない場合、又は、調光器が位相カットを行わない場合、起動信号２０＿ｏｎは、「ロー」であり、したがって、起動トランジスタＱ１０は、「オン」であり、コンデンサＣ１０は、起動トランジスタＱ１０を介して放電し、ダーリントン段Ｑ２１、Ｑ２２は、「オフ」であり、ブリーダは、電源から電流を引き込まないようにされる。インターフェース回路は、所望に応じて、ブリーダ回路の一部として実現されても、ブリーダ制御装置の一部として実現されてもよい。
【００４３】
本発明は、好適な実施形態及びその変形態様の形で開示されたが、当然ながら、本発明の範囲から離れることなく、多くの追加の修正態様及び変更態様が可能である。
【００４４】
明瞭とするために、当然ながら、本願全体を通しての「ａ」又は「ａｎ」との使用は、複数形を排除するものでなく、また、「含む」も他のステップ又は要素を排除するものではない。「ユニット」との言及も、２つ以上のユニット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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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