(57)【要約】【解決手段】ＬＥＤモジュールは、２つの導体によって電力供給され得、かつ、ＬＥＤモジュールは、定電流ドライバーを含む。定電流ドライバーは、２つの導体上に提供される入力電圧が所定のレベルを超えている限りは、所定の電流を提供するよう構成される。定電流ドライバーは、ＬＥＤモジュールによって支持されるＬＥＤストリングに電力を供給し、入力信号に基づいてＬＥＤストリングへの電流を調整できる。変換回路は、入力電圧を入力信号に変換し、その入力信号を定電流ドライバーに提供することにより、電力を供給するために２つの導体を使用するだけで、調光が提供され得る。【選択図】図１
2016505210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤモジュールであって、
ハウジングと、
該ハウジングによって支持されるＬＥＤストリングと、
前記ハウジングによって支持される第１の端子及び第２の端子と、
該第１の端子及び第２の端子に連結された定電流ドライバーであって、最小電圧ＶF を超える電圧の範囲に対して、前記ＬＥＤストリングに電力を供給するための定出力電流を提供するよう構成され、入力信号に基づいて前記出力電流を変えるようさらに構成された定電流ドライバーと、
前記ハウジング内に配置され、前記第１の端子及び第２の端子からの電圧を受け取るよう、かつ、該電圧を第１のレベルと該第１のレベル未満であるレベルとの間の範囲である信号レベルに変換するよう構成された変換回路であって、前記入力信号として前記信号レベルを提供するよう構成された変換回路と、を備える、ＬＥＤモジュール。
【請求項２】
前記変換回路が抵抗分圧器を含む、請求項１に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項３】
前記変換回路が電圧減算回路を含む、請求項２に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項４】
ＬＥＤシステムであって、
第１の接点及び第２の接点を含む固定具であって、前記第１の接点及び第２の接点が前記固定具から及び相互に電気的に分離されている固定具と、
該固定具によって支持される電圧モジュールであって、前記第１の接点及び第２の接点に第１の電圧を提供するよう構成された電圧モジュールと、
前記固定具に載置された取り外し可能なＬＥＤモジュールであって、定電流ドライバー及びＬＥＤストリングならびに前記第１の電圧を該第１の電圧未満である信号電圧に変換するよう構成された変換回路を含み、前記定電流ドライバーが前記信号電圧に応答して電流出力を調整するよう構成された、ＬＥＤモジュールと、を備える、ＬＥＤシステム。
【請求項５】
前記固定具ならびに前記第１及び第２の接点がトラック状の形状を提供するよう伸長される、請求項４に記載のＬＥＤシステム。
【請求項６】
前記電圧モジュールが可変の第１の電圧を提供するよう構成される、請求項４に記載のＬＥＤシステム。
【請求項７】
前記変換回路が０ボルト〜１．５ボルトである信号電圧を提供するよう構成される、請求項４に記載のＬＥＤシステム。
【請求項８】
前記変換回路が前記第１の電圧よりも少なくとも１０倍小さい信号電圧を提供するよう構成される、請求項４に記載のＬＥＤシステム。
【請求項９】
ＬＥＤ固定具であって、
ハウジングと、
該ハウジングによって支持される定電流ドライバーであって、入力信号に応答して、定電流出力を選択的に提供するよう構成された定電流ドライバーと、
該定電流ドライバーに電圧Ｖ1 を提供するよう構成された第１及び第２の接点と、
前記定電流ドライバーに電気的に連結された少なくとも１つのＬＥＤと、
前記電圧Ｖ1 を入力信号に比例的に変換するよう構成された変換回路と、を備える、ＬＥＤ固定具。
【請求項１０】
前記定電流ドライバーに前記電圧Ｖ1 を提供するよう構成された電圧供給回路をさらに備える、請求項９に記載のＬＥＤ固定具。
【請求項１１】
前記電圧供給回路が前記電圧Ｖ1 を変えるよう構成される、請求項１０に記載のＬＥＤ固定具。
【請求項１２】
前記電圧供給回路が制御入力を無線で受け取るよう、かつ前記制御入力に応答して、前記電圧Ｖ1 を変えるよう構成される、請求項１１に記載のＬＥＤ固定具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、２０１３年２月１日出願の米国仮特許出願第６１／７５９、８４７号の優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、ＬＥＤライトの分野に、より具体的には、定電流ドライバーに関連するＬＥＤライトの制御の分野に関する。
【背景技術】
【０００３】
定電流ドライバーは、ＬＥＤライトへの電力供給において有用であると知られている。典型的な定電流ドライバーは、定出力電流を提供しつつ、ある範囲の入力電圧を受け取ることができる。換言すれば、定電流ドライバーに電力を供給するのに使用される入力電圧を変えても、入力電圧がＬＥＤストリングを起動するのに必要な最小順電圧（Ｖf ）を超えている限り、ＬＥＤチップのストリングの光出力に影響を及ぼさない。それ故、ＬＥＤは、入力電圧が順電圧（Ｖf ）を超える入力電圧のある範囲以内である限りは、定出力電流を提供するよう構成されるドライバー（入力電圧が望ましい電流でＬＥＤを駆動するのに必要な電圧を超える場合、典型的には、ドライバーは、バックドライバーとして知られるものである）と併用されることが多い。例えば、１つの実施形態では、定電流ドライバーは、Ｖf ＋２〜Ｖf ＋１５ボルト間の入力を受け取ることができ、かつ、ＬＥＤストリングのＶf を超える電圧と共に、定電流出力を提供する。これらの定電流ドライバーの多くはまた、１０％の増分において、電流量を１００％から１０％に減らし得る、１Ｘ〜１０Ｘ（Ｘは、異なる信号レベル間での電圧ステップのサイズ）の範囲である入力Ｖであり得る信号の受信に基づく調光能力を有する。多くの固定具では、調光電圧信号を提供することは容易ではあるが、特定の個人は、レール式可動照明用途または入力信号を提供することが容易ではない、その他の用途での使用に適した固定具へ入力信号を提供する改善された方法を理解しよう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
ＬＥＤシステムは、定電流ドライバーによって電力供給される１つまたは複数のＬＥＤのＬＥＤストリングを含む。ＬＥＤストリングの順電圧（ＶF ）より大きい第１の電圧（Ｖ1 ）を提供するのに、電圧モジュールが使用され、第１の電圧は、定電流ドライバーに電力供給するよう構成される。変換回路は、第１の電圧Ｖ１を少なくとも部分的に、一定の割合の第１の電圧に基づく第２の電圧（ＶS ）に変換する。変換回路は、一定の割合の第１の電圧Ｖ1 に変換する前に、第１の電圧を下降させるための電圧減算回路を含んでいてもよい。
【０００５】
１つの実施形態では、システムは、電圧モジュールによって電力供給される第１の接点及び第２の接点を含む固定具であってもよく、電圧モジュールは、第１の接点に第１の電圧を提供するよう構成される。接点は、任意で、レールとして形成されてもよい。ＬＥＤモジュールは、第１及び第２の接点上に載置され、かつ、定電流ドライバーを含む。定電流ドライバーは、ＬＥＤモジュールによって支持されるＬＥＤストリングに電流を供給するよう構成される。定電流ドライバーは、入力信号を含み、かつ、定電流ドライバーは、出力電流が入力信号に提供される電圧に基づいて減らされるよう構成される。変換回路は、第１の電圧を信号電圧に変換し、かつ、入力信号に信号電圧を提供するよう構成される。１つの実施形態では、変換により、２つの電圧が比例的に関連するよう、信号電圧が一定の割合の第１の電圧になる。信号電圧は、定電流ドライバーの入力信号と両立し得る電圧範囲上で変化し得る。別の実施形態では、電圧降下回路は、電圧減算回路を含めることによって、所定のＶmax 及びＶF 間で変わる第１の電圧に応答して、約１０Ｘから約１Ｘの範囲となり得る信号電圧を提供するよう構成される。
【０００６】
本発明は、実施例によって例示され、かつ、類似の参照番号が類似の要素を示す以下の添付の図面に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】２導体レール式可動照明固定具の１つの実施形態の略図である。
【図２】２導体システムを使用した調光可能ＬＥＤモジュールを制御する方法におけるステップである。
【図３】変換回路を含む例示的なＬＥＤシステムの略図である。
【図４】１つのシステムでの使用に適したＬＥＤモジュールの略図である。
【図５】２導体システムを使用した調光可能なＬＥＤを制御するのに適した制御回路の例示的な実施形態の概略図である。
【図６】固定具組立体の略図である。
【図７】図６に示す固定具組立体に提供され得る制御システムの略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下の詳細な説明は、例示的な実施形態を説明するもので、明示的に開示された組み合わせに限定されるものではない。それゆえ、特記されない限り、簡潔性のために別途図示されていないさらなる組み合わせを形成するために、本明細書において開示される特徴は組み合わされてもよい。
【０００９】
図１は、照明システム１０の１つの実施形態の略図である。固定具１５は、熱界面１６が第１及び第２の接点１８、２０間に配置された第１の接点１８及び第２の接点２０を含む。理解されるように、第１及び第２の接点は、レール形状を有するものとして示され、かつ、相互に及び固定具１５から電気的に分離される。固定具１５は、必要に応じて、ヒートシンクとして動作するよう構成されてもよい。導体３２を介して、電源に接続される電圧モジュール３０は、第１及び第２の接点に電気的に連結されるよう配置される（したがって、第１の電圧−Ｖ1 を提供する）。１つの実施形態では、電圧モジュールは、単に電気的接続を提供し、かつ、電圧変換は、システム外で行われる。別の実施形態では、電圧モジュールは、入力電圧を必要なＶ1 に変換するよう構成されてもよい。例えば、入力電圧は、ライン電圧（例えば、１２０ＶＡＣまたは２２０ＶＡＣ）であってもよく、かつ、Ｖ1 は、２４ボルトであってもよい。電圧モジュールはまた、Ｖ1 （例えば、調整可能であってもよい）に対して、一定範囲の電圧を出力する機能を含んでいてもよい。
【００１０】
接点１８、２０は、レール構成と両立し得る形状を証明するよう伸長した様態で成形されるが、代替の実施形態では、２つの接点は、何らかの他の形状であってもよいことに留意されたい。したがって、接点の形状は、特記されない限り、限定されるものではない。しかし、従来の３線制御システムは扱いづらく、かつあまり望ましくないことを理由の一部として、本明細書に開示されるシステムの利点の多くは、レール形状システムにおいて有用であることが決定されている。
【００１１】
ＬＥＤモジュール４０は、固定具１５上に載置され、かつ、ＬＥＤ放出エリア４２を備えたハウジング４１を含む。ＬＥＤ放出エリアは、連続で配列されている複数のＬＥＤを含む。特定の実施形態では、並列に配列された多くのＬＥＤの列がある。他の実施形態では、ＬＥＤの１つのストリングがある。理解されるように、ＬＥＤは、所望の様態で（例えば、チップオンボードまたはＣＯＢパッケージを使用して）載置された簡単なチップ、または各々が１つまたは複数のＬＥＤチップを含むエミッタであり得る。そして、知られているように、より望ましい波長の光にＬＥＤチップから放出される光を変換するために、リンベース（またはナノドットベース）のディスクが提供されてもよい。しかし、解説の簡素化のために、ＬＥＤ放出エリアは、１つまたは複数のＬＥＤのストリングとして考慮され、その他の特徴はこれ以上解説されない。
【００１２】
図２は、定電流ドライバーによって提供される電流を調整するために、電圧モジュールから受け取られる電圧を使用する方法である。理解されるように、システムの１つの利点は、モジュールの性能に影響を及ぼすことなく、入力電圧が様々な方法で調整できることである。したがって、ステップ１１０では、入力電圧が定電流ドライバーに提供される。ステップ１２０では、入力電圧は、信号電圧に変換される。ステップ３では、定電流ドライバーからの出力電流を変えるのに、信号電圧が使用される。理解されるように、本方法により、入力電圧がＬＥＤストリングの機能を停止させるレベル未満にまで減らされることを心配する必要なく、入力電圧を変えることができ、かつ、入力電圧の変化に基づいて、ＬＥＤストリングに提供される電流量を減らすことができる。これは、入力電圧に複数のＬＥＤモジュールが並列に接続されている場合に特に有益である。
【００１３】
図３は、信号を符号化する必要なく、定電流ドライバー３４０に電力を提供するために２線を使用しつつ、調整可能な光出力を提供するよう構成されたシステム３００である。電圧モジュール３１０は、一定範囲の電圧を提供するよう構成される。電圧モジュールは、アンテナ３１２を任意で含んでいてもよく、かつ、無線で制御信号を受け取るよう構成されてもよく、あるいは、制御信号は、その他の望ましい手段で提供されてもよい。いずれにせよ、制御信号に応答して、電圧は変化する。理解されるように、電圧は、例えば、制限なく、スイッチングレギュレーター、線形レギュレーターまたはその両方の組み合わせを使用せずに、多くの既知の技術を通じて変化し得る。定電流ドライバー３４０は、ＬＥＤストリング３５０に定電流を提供するよう構成されるが、定電流量は、変換回路３３０から受け取った入力信号（例えば、電圧レベルであり得る）によって調整されてもよい。例えば、１〜１０ボルト間の入力信号と連動するよう構成された定電流ドライバーの場合、定電流ドライバーの出力が下げられる場合、１０ボルト未満の入力信号を提供する必要がある（例えば、ＬＥＤストリングが減光され得る）。電圧モジュール３１０によって提供される電圧を減らすことにより、入力信号の電圧が減らされ、かつ、それに応じて、定電流ドライバー３４０は、ＬＥＤストリング３５０に供給される電流を減らす。したがって、変換回路３３０は、電圧モジュール（独立して制御されてもよく、かつ、ＶF レベルを超えて維持される）によって提供される電圧レベルを信号入力に変換する。望ましいタイプの回路を使用できることに留意されたい。
【００１４】
固定具に好ましくは取り外し可能に載置されるＬＥＤモジュール４００は、図４に概略的に示されており、かつ、ＬＥＤモジュールが固定具に載置されるときに第１及び第２の接点にそれぞれ電気的に接続される第１の端子４１０及び第２の端子４１２を含む。ＬＥＤモジュール４００は、電圧モジュールによって提供される電圧がＡＣ形態であり、かつ電圧供給回路が入力電力に定電流ドライバー４３０への電圧Ｖ1 を提供する場合、整流器及びその他の調整器を含む任意の電圧供給回路４２０を含むことができる。定電流ドライバー４３０は、ＬＥＤストリング４５０に定電流出力を提供し、かつ、入力信号４３５に提供される信号における変化に応答して、定電流を変え得る。変換回路４４０は、電圧Ｖ1 を受け取り、かつ、その電圧を定電流ドライバー４３０によって入力信号４３５で受け取られると予想される値の範囲と両立し得る電圧レベルを有する電圧信号に変換する。１つの実施形態では、信号のレベルは、０．２Ｖ〜１．２Ｖ間で変わる（したがって信号の電圧レベルにおける０．１Ｖの差は、電流出力における１０％の差に等しくなる）。
【００１５】
定電流ドライバーに可変の信号を提供するため、Ｖ1 は、変換回路４４０によって変換される。電圧供給回路４２０が限定された機能を有する（または省略された）場合、Ｖ1 は、遠隔的に調整し得る。電圧供給回路４２０がＶ1 に対して異なる値を出力できる場合、電圧供給回路４２０は、直接制御できる。１つの実施形態では、直接制御は、Ｖ1 を制御する無線信号を提供することで達成され得る。代わりに、電圧供給回路４２０は、手動スイッチを含み得るか、または従来の方法で制御信号を受け取り得る（例えば、従来の減光制御に応答し得る）。
【００１６】
どのように提供されるかに関係なく、電圧入力Ｖ1 は、すべてＬＥＤモジュール４００によって電力供給されるＬＥＤストリングの順電圧ＶF を超える一定範囲の電圧で変化し得る（例えば、Ｖ1 は、定電流ドライバー４３０の通常動作範囲内で変化する）。従来のシステムでは、定電流を出力し続けるため、電圧Ｖ1 の変化は、定電流ドライバー４３０の出力には影響しない。もしくは、言い換えれば、電圧Ｖ1 の変化は、ＬＥＤストリング４５０に印加される電流を変化させない。
【００１７】
Ｖ1 の変化を使用して、減光機能を提供するためには、変換回路は、Ｖ1 を取り、かつ、対応する定電流ドライバーに対する必要な入力信号ＶS に対応する範囲に変換する。例えば、Ｖ1 が２４〜１２ボルトの範囲である場合、公式ＶS ＝（Ｚ2 ／（Ｚ1 ＋Ｚ2 ）＊Ｖ1 に基づく抵抗分圧器を使用して、Ｚ2 ＝１ｋΩ及びＺ1 ＝２３ｋΩを設定することによって、１．０〜０．５ボルトの範囲である信号を提供できる。当然、必要に応じて、異なる変換率／割合を提供するよう、分圧器を調整できる。
【００１８】
１．０〜０．０ボルトの範囲の信号により近いものを提供するため、オペアンプまたはその他の適切な回路／部品を使用して、分圧器を使用する前に、一定のボルト数を減算できる。Ｖ1 が２４Ｖから１２Ｖに変化する例では、１０ボルトが最初に減算され得、次に１４Ｖ〜２Ｖの範囲がＺ2 ＝１ｋΩ及びＺ1 ＝１０ｋΩの設定を有する除算回路で変換され得る。当然、使用される回路の種類は変わり得、かつ、別の回路も多くある。したがって、変換回路は、入力電圧範囲を取り、かつ、それを所定の信号入力範囲に変換する望ましい回路であり得る。ここで、入力電圧範囲は、ＶF よりも大きい。しかし、抵抗分圧器を使用する１つの大きな利点は、係数が無効になる傾向にあるため、抵抗分圧器が温度変化に対して比較的影響を受けないことである。一般に、抵抗値は、少なくとも４倍、及び前述の例では、１０倍よりもわずかに大きく、電圧を下げることが期待され得ることに留意されたい。
【００１９】
図５は、変換回路２３０から信号電圧を受け取る入力信号２３５を含む定電流ドライバー２４０を含む例示的な回路の概略図である。定電流ドライバー２４０は、ＬＥＤストリング２５０に電力を供給する。理解されるように、ＬＥＤストリング２５０は、直列に接続された複数のＬＥＤであり、かつ、目的通りに動作し得るよう、フィードバックが定電流ドライバー２４０に提供される。理解されるように、変換回路は、１．５ｋΩ／（１．５ｋΩ＋２２．５ｋΩ）の比率を提供する簡単な分圧器として示されているか、または入力信号は、電圧が約０．０６２５（Ｖ1 ）に等しくなるよう設定される。当然、より複雑な変換回路（前述の通り）が必要に応じて提供される。
【００２０】
図６及び７は、２本の電線を使用して、減光制御を提供し得る簡素化されたＬＥＤ固定具５００の別の実施形態である。電線５３２は、ＬＥＤ固定具５００に電圧入力Ｖ1 を提供し、かつ、ＬＥＤ固定具５００は、ＬＥＤ固定具５００によって電力供給され、かつ支持されるＬＥＤモジュール５４０を含む。ＬＥＤ固定具５００は、Ｖ1 が所定の最小電圧（少なくとも部分的にＬＥＤモジュール５４０の順電圧に基づく）を超える限り、定電流出力を提供するよう選択的に構成され得る定電流ドライバー５３０を含む。定電流ドライバー５３０は、入力信号に基づく電流を選択的に変えるよう構成される。通常、入力信号を提供するのに第３の導体が使用され得るが、示された実施形態は、第３の導体を必要としない。代わりに、Ｖ1 は、Ｖmax 及びＶmin の間で変化し、ここでＶmin は、定電流ドライバー５３０が機能するのに必要な所定の最小電圧を超えている。変換回路５４０は、Ｖ1 を必要な入力信号に変換する。例えば、定電流ドライバー５３０が１〜１０ボルト間で変化する入力信号を受け取るよう構成される場合、変換回路は、Ｖmax 及びＶmin 間の比率ならびにＶ1 を使用して、１〜１０ボルト間の範囲である対応する入力信号を比例的に生成するよう構成され得る。
【００２１】
例の通り、ただし制限はなく、Ｖmax が２４ボルトかつＶmin が１５ボルトの場合、変換回路５４０は、単にＶ1 から１４ボルトを減算し、かつ、それを定電流ドライバー５３０への入力信号として提供し得る。したがって、Ｖ1 が１５ボルトの場合、入力信号は１ボルトとなり、かつ、電流レベルは、最大電流の１／１０で設定される。当然、変換回路５４０もシステムに対するＶmax 及びＶmin ならびに必要な入力信号レベルが定電流ドライバーのためのものに基づいて、より複雑な変換を提供し得る。ドライバーの中には、対応する信号入力に基づく１０レベルの電流を提供し得るものがあるが、より多いまたはより少ない電流レベル数も提供され得る。例えば、定電流ドライバーは、４つのレベルの入力信号に基づいて、４つのレベルの出力を提供するよう構成され得る（入力信号のレベルは、電圧の範囲になり得る）。したがって、相当の柔軟性が可能である。
【００２２】
図７に示される実施形態は、ＤＣ入力に適しているが、Ｖ1 がＤＣ電圧またはＡＣ電圧になり得ることに留意されたい。Ｖ1 がＤＣ電圧の場合、これ以上の変換及び調整機能は必要ではなく、かつ、回路は示した通りになり得、ならびに前述の電圧モジュール３１０などの電圧モジュールが省略され得ることがあり得る。Ｖ1 がＡＣ電圧の場合、整流器及び調整器／平滑回路を使用して、変換回路及び定電流ドライバーの前に、Ｖ1 をＤＣ電圧に変換し得る。当然、変換回路及び定電流ドライバーもそれぞれ自身のＡＣ−ＤＣ変換回路を含むが、共有される電圧供給を有することが、よりコスト効率が高く、かつ、潜在的により効率的なシステムにつながることが期待される。
【００２３】
変換回路が定電流ドライバーに直接統合され得ることに留意されたい。このような統合の１つの不利は、各用途に対して、カスタムの定電流ドライバーが必要になる可能性があり、かつ、新しいドライバーを製作するコストが多大であることである。しかし、より大量の用途の場合、統合される変換回路の場合、意味を成す場合があり、かつ、変換回路がＶF を超える一定の範囲の電圧を対応する信号レベルに変換する限り、このような統合は、本開示の範囲内であることが企図される。したがって、例えば、かつ制限なく、個別に示される定電流ドライバー５３０及び変換回路５４０も、統合された変換回路を備える定電流ドライバーである１つの要素として提供され得る。
【００２４】
本明細書で行われた開示は、本明細書の好適な及び例示的な実施形態の点で特徴を説明している。その他多くの実施形態、添付の特許請求の範囲の範囲及び趣旨内の修正及び変形は、本開示を検討すれば、当業者なら理解されよう。
【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】
2016505210.tif 000009
【国際調査報告】
2016505210.tif 000010
2016505210.tif 000011