(57)【要約】  本発明は、ＬＥＤレトロフィットランプ１に電圧及び電流を提供するための高周波電子安定器２６に接続されるためのＬＥＤレトロフィットランプ１に関する。ＬＥＤレトロフィットランプ１は、ＬＥＤユニット４と、高周波電子安定器２６によって提供される電圧及び電流を、ＬＥＤユニット４を動作させるための電圧及び電流へと調整するための調整ユニット３０と、高周波電子安定器２６によって提供される電流に依存する電気的値を検出するための検出ユニット４０と、検出された電気的値に依存して、高周波電子安定器２６を過電流状態から保護するための動作を実行するための安定器保護ユニット６０とを含む。これは、高周波電子安定器２６が過熱されるとき等の、安全でない状態を回避することを可能にする。
2016522531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤレトロフィットランプに電圧及び電流を提供するための高周波電子安定器に接続されるための当該ＬＥＤレトロフィットランプであって、
ＬＥＤユニットと、
前記高周波電子安定器によって提供される電圧及び電流を、前記ＬＥＤユニットを動作させるための電圧及び電流へと調整するための調整ユニットと、
前記高周波電子安定器によって提供される電流に依存する電気的値を検出するための検出ユニットと、
検出された前記電気的値に依存して、前記高周波電子安定器を過電流状態から保護するための動作を実行するための安定器保護ユニットと、
を含む、ＬＥＤレトロフィットランプ。
【請求項２】
前記調整ユニットは、インダクタとキャパシタとを含むＬＣ回路を含む、請求項１に記載のＬＥＤレトロフィットランプ。
【請求項３】
前記ＬＣ回路の前記インダクタは補助巻線を含み、検出される前記電気的値は、前記補助巻線における電圧から導出される電圧値である、請求項２に記載のＬＥＤレトロフィットランプ。
【請求項４】
前記検出ユニットは、整流回路とバッファキャパシタとを含む、請求項１に記載のＬＥＤレトロフィットランプ。
【請求項５】
前記検出ユニットは、起動状態の間、前記高周波電子安定器によって前記ＬＥＤレトロフィットランプに供給される一過性の電流スパイクを吸収するためのダイオードを含む、請求項１に記載のＬＥＤレトロフィットランプ。
【請求項６】
前記検出ユニットは電圧分圧回路を含む、請求項１に記載のＬＥＤレトロフィットランプ。
【請求項７】
前記検出ユニットは、抵抗器とキャパシタとを含むローパスフィルタ回路を含む、請求項１に記載のＬＥＤレトロフィットランプ。
【請求項８】
前記ローパスフィルタ回路の前記抵抗器と前記キャパシタとは、遅延回路を形成する、請求項７に記載のＬＥＤレトロフィットランプ。
【請求項９】
前記遅延回路の遅延は、０．０２〜５秒の間、好ましくは０．１〜１秒の間の範囲内であり、最も好ましくは０．３３秒である、請求項８に記載のＬＥＤレトロフィットランプ。
【請求項１０】
前記安定器保護ユニットは、前記検出された電気的値が所定の閾値を超える場合に、前記高周波電子安定器を保護するための前記動作をトリガするためのシャントレギュレータを含む、請求項１に記載のＬＥＤレトロフィットランプ。
【請求項１１】
前記安定器保護ユニットは、前記ＬＥＤレトロフィットランプを前記高周波電子安定器から電気的に切断する、請求項１に記載のＬＥＤレトロフィットランプ。
【請求項１２】
前記安定器保護ユニットはリレー回路を含む、請求項１１に記載のＬＥＤレトロフィットランプ。
【請求項１３】
ＬＥＤレトロフィット管ランプである、請求項１に記載のＬＥＤレトロフィットランプ。
【請求項１４】
高周波電子安定器と、
請求項１に記載のＬＥＤレトロフィットランプと、
を含み、
前記ＬＥＤレトロフィットランプは前記高周波電子安定器に接続される、
照明システム。
【請求項１５】
ＬＥＤレトロフィットランプに電圧及び電流を提供するための高周波電子安定器に接続されるための当該ＬＥＤレトロフィットランプを動作させる方法であって、
調整ユニットによって、前記高周波電子安定器によって提供される電圧及び電流を、ＬＥＤユニットを動作させるための電圧及び電流へと調整するステップと、
検出ユニットによって、前記高周波電子安定器によって提供される電流に依存する電気的値を検出するステップと、
安定器保護ユニットによって、検出された前記電気的値に依存して、前記高周波電子安定器を過電流状態から保護するための動作を実行するステップと、
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体として照明に関し、より詳細には、高周波電子安定器に接続されるためのＬＥＤレトロフィットランプの分野に関する。本発明は、更に、高周波電子安定器とＬＥＤレトロフィットランプとを含む照明システム、及び高周波電子安定器に接続されるためのＬＥＤレトロフィットランプを動作させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、様々な照明アプリケーションのために、発光ダイオード（ＬＥＤ）を利用する照明装置が開発されている。これら発光ダイオード（ＬＥＤ）の長い寿命及び高いエネルギ効率のために、現在、ＬＥＤランプは、従来の白熱ランプや蛍光ランプを置き換えるため、すなわちレトロフィットのアプリケーション用にもデザインされている。こうしたアプリケーションのために、ＬＥＤレトロフィットランプは、通常、レトロフィッティングされるべきそれぞれのランプ器具のソケットにフィットする。更に、ランプのメンテナンスは通常ユーザによって行われるので、ＬＥＤレトロフィットランプは、理想的には、器具を再配線する必要のない任意のタイプの適切な器具を有して直ちに操作可能であるべきである。また、特に、設置手順を容易にするために、器具に既に配置済みの安定器を再利用することが望ましい。
【０００３】
ＬＥＤは、通常、普通の光源よりも高い発光効率を示し、ひいては所与の光束のために電源からより少ない電流を引き込む。この事実は、省エネルギの現在の努力に対しては有利であるが、公称電力用にデザインされたランプ器具をレトロフィッティングするときには難点が生じる恐れがある。この理由で、安定器によってＬＥＤレトロフィットランプに提供される電流及び電圧を調整するために、通常、ＬＥＤレトロフィットランプにＬＣ回路が追加される。しかしながら、（受動型）力率改善（ＰＦＣ）ユニットを含む一部の高周波電子安定器は、これら高周波電子安定器がＬＥＤレトロフィットランプに含まれるＬＣ回路に接続されるときに、著しく異なる出力特性を有する恐れがある。例えば、これは高周波電子安定器によって提供される電流が大幅に増大することである。このことは、提供される電流に関連する高周波電子安定器に含まれるＬＣ共振回路の共振インダクタを通って流れる電流も、当該電流が当該共振インダクタをオーバーストレス状態にし得るレベルまで増大する恐れがあることを意味する。こうした過電流状態は、高周波電子安定器に対する安全性の問題をもたらす恐れがあり、例えば、これは高周波電子安定器の過熱をもたらす恐れがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、高周波電子安定器を起こり得る過電流状態から保護することを可能にする、当該高周波電子安定器に接続されるためのＬＥＤレトロフィットランプを提供することである。本発明の更なる目的は、高周波電子安定器とＬＥＤレトロフィットランプとを含む照明システム、及び高周波電子安定器に接続されるためのＬＥＤレトロフィットランプを動作させる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様では、ＬＥＤレトロフィットランプに電圧及び電流を提供するための高周波電子安定器に接続されるための当該ＬＥＤレトロフィットランプであって、
ＬＥＤユニットと、
高周波電子安定器によって提供される電圧及び電流を、ＬＥＤユニットを動作させるための電圧及び電流へと調整するための調整ユニットと、
高周波電子安定器によって提供される電流に依存する電気的値を検出するための検出ユニットと、
検出された電気的値に依存して、高周波電子安定器を過電流状態から保護するための動作を実行するための安定器保護ユニットと、
を含む、ＬＥＤレトロフィットランプが提示される。
【０００６】
本発明の発明者の着眼点は、ＬＥＤレトロフィットランプが高周波電子安定器に接続されているとき、高周波電子安定器によってＬＥＤレトロフィットランプに提供される電流は、高周波電子安定器に含まれるＬＣ共振回路の共振インダクタを通って流れる電流に関連し、したがって提供される電流は、高周波電子安定器に対する安全性の問題を検出するためにＬＥＤレトロフィットランプによって用いられ得るということである。ＬＥＤレトロフィットランプに、高周波電子安定器によって提供される電流に依存する電気的値を検出するための検出ユニットと、検出された電気的値に依存して、高周波電子安定器を過電流状態から保護するための動作を実行するための安定器保護ユニットとを提供することによって、上述の着眼点により、したがって起こり得る高周波電子安定器の過電流状態の場合に、高周波電子安定器を保護することが可能である。これは、高周波電子安定器が過熱されるとき等の、安全でない状態を回避することを可能にする。
【０００７】
ＬＥＤユニットは、好ましくは、無機ＬＥＤ、有機ＬＥＤ、又は例えばレーザダイオードといった固体レーザ等の任意のタイプの固体光源を含む。通常の照明アプリケーションのために、ＬＥＤユニットは、好ましくは、少なくとも１つの高出力すなわち１ｌｍを超える光束を有するＬＥＤを含む。レトロフィットのアプリケーションのためには、ＬＥＤユニットの全光束が、典型的な５Ｗ〜８０Ｗの蛍光管ランプに相当する３００ｌｍ〜１００００ｌｍの範囲内であることが特に好ましい。最も好ましくは、ＬＥＤユニットの順方向電圧は、３０Ｖ〜２００Ｖ、特に４フィートランプ（１フィート＝０．３０４８ｍ）に対しては５０Ｖ〜１００Ｖの範囲内である。
【０００８】
もちろん、ＬＥＤユニットは、例えば明度及び／若しくは色を設定するためといったＬＥＤドライバユニット、整流回路、平滑段、フィルタキャパシタ、並びに／又は放電保護ダイオード等の更なる電気又は電子部品を含んでもよい。ＬＥＤユニットは、例えば放射光の色制御が望まれるアプリケーションにおいて例えばＲＧＢ‐ＬＥＤを用いて、又はＬＥＤランプの光束を更に増大させるために、２以上のＬＥＤを含んでもよい。更に、ＬＥＤランプは、２以上のＬＥＤユニットを含んでもよい。
【０００９】
ＬＥＤレトロフィットランプは、ＰＬ型蛍光ランプ器具に接続されてもよい。しかしながら、好ましくは、ＬＥＤレトロフィットランプは少なくとも第１及び第２のランプキャップを含む。ランプキャップは、それぞれのランプ器具との、ひいては電源との、ＬＥＤユニットの電気的接続を提供しなければならない。したがって、ランプキャップは、例えば、２ピンベース等の対応するコンタクト要素を備える。例えば、ランプキャップは、Ｔ５又はＴ８蛍光ランプの電気的及び／又は機械的特性を有する。
【００１０】
好ましくは、ＬＥＤレトロフィットランプは、直線状の管ランプ等のＬＥＤレトロフィット管ランプである。最も好ましくは、ＬＥＤレトロフィットランプは、例えばハウジングの対向端に配置された第１及び第２のランプキャップを有するといった、ダブルキャップの管ランプである。
【００１１】
調整ユニットは、インダクタとキャパシタとを含むＬＣ回路を含むことが好ましい。こうしたＬＣ回路は、高周波電子安定器によって提供される電圧及び電流を、ＬＥＤユニットを動作させるための電圧及び電流へと調整する、非常に単純且つ安価な態様を提供する。
【００１２】
更に、ＬＣ回路のインダクタは補助巻線を含み、検出される電気的値は、補助巻線における電圧から導出される電圧値であることが好ましい。本発明の発明者は、更に、高周波電子安定器の動作周波数が安定している（又は限られた範囲内で変動するにすぎない）場合、これは通常当てはまるが、ＬＥＤレトロフィットランプに含まれるＬＣ回路のインダクタを通って流れる電流は、高周波電子安定器によって提供される電流に、ひいては高周波電子安定器に含まれるＬＣ共振回路の共振インダクタを通って流れる電流に関連することを理解した。補助巻線における電圧は、補助巻線を通って流れる電流を間接的に反映するので、補助巻線における電圧も、起こり得る高周波電子安定器の過電流状態を検出するための基礎として用いられ得る。
【００１３】
更に、検出ユニットは、整流回路とバッファキャパシタとを含むことが好ましい。
【００１４】
検出ユニットは、起動状態の間、高周波電子安定器によってＬＥＤレトロフィットランプに供給される一過性の電流スパイクを吸収するためのダイオードを含むことが好ましい。こうしたダイオードを備えることは、高周波電子安定器に含まれるＬＣ共振回路の共振インダクタを通って流れる電流が、起動状態の間に一時的に増大したにすぎない、高周波電子安定器の保護を必要としない状態を、電流が共振インダクタをオーバーストレス状態にし得るレベルまで永久的に増大した、高周波電子安定器の保護を必要とする状態と区別することを可能にする。この目的で検出ユニットにおいて有利に用いられる例示的なダイオードは、ＮＸＰセミコンダクターズのＢＺＸ３８４‐Ｃ１５型等の電圧レギュレータダイオードである。
【００１５】
更に、検出ユニットは、電圧分圧回路を含むことが好ましい。電圧分圧回路は、ダイオードと並列に接続される直列構成の第１の抵抗器と第２の抵抗器とを含む。第１の抵抗器及び第２の抵抗器は、バッファキャパシタにおける電圧を更に分圧し、高周波電子安定器が通常の状態で作動しているとき、すなわち高周波電子安定器に含まれるＬＣ共振回路の共振インダクタを通って流れる電流が高周波電子安定器の安全性のための限界値を下回るときに、第１の抵抗器における分圧電圧が、例えば２．５Ｖといった所定の閾値よりも小さくなるような大きさとされる。
【００１６】
検出ユニットは、抵抗器とキャパシタとを含むローパスフィルタ回路を含むことが好ましい。ローパスフィルタ回路は、電圧分圧回路の第１の抵抗器における分圧電圧をローパスフィルタ処理し、ひいては減衰させるために用いられる。ローパスフィルタ回路の抵抗器とキャパシタとは好ましくは遅延回路を形成し、遅延回路の遅延は、０．０２〜５秒の間、好ましくは０．１〜１秒の間の範囲内であり、最も好ましくは０．３３秒である。これと共に、ローパスフィルタ回路のキャパシタにおける電圧値は、ＬＥＤレトロフィットランプに含まれるＬＣ回路のインダクタを通って流れる電流の平均を反映する。
【００１７】
更に、安定器保護ユニットは、検出された電気的値が所定の閾値を超える場合に、安定器を保護するための動作をトリガするためのシャントレギュレータを含むことが好ましい。この目的で安定器保護ユニットにおいて有利に用いられる例示的なシャントレギュレータは、テキサス・インスツルメンツのＴＬ４３１等の三端子プログラマブルシャントレギュレータである。シャントレギュレータは、ローパスフィルタ回路のキャパシタにおける電圧値が、例えば２．５Ｖを上回るといった所定の閾値を超える場合、これは、高周波電子安定器に含まれるＬＣ共振回路の共振インダクタを通って流れる電流が起こり得る安全性の問題を表している異常な状態で高周波電子安定器が作動していることを示し、シャントレギュレータがオンにされ（すなわち、シャントレギュレータのカソードにおける電圧が劇的に減少され）、トリガを実行するように設定される。
【００１８】
安定器保護ユニットは、ＬＥＤレトロフィットランプを高周波電子安定器から電気的に切断することが好ましい。この目的で、安定器保護ユニットは、好ましくは、ローパスフィルタ回路のキャパシタにおける電圧値が所定の閾値の２．５Ｖを超える場合に電流を遮断するように、シャントレギュレータによってトリガされるリレー回路を含む。
【００１９】
本発明の更なる態様では、
高周波電子安定器と、
請求項１に記載のＬＥＤレトロフィットランプと、
を含み、
ＬＥＤレトロフィットランプは高周波電子安定器に接続される、
照明システムが提示される。
【００２０】
本発明の更なる態様では、ＬＥＤレトロフィットランプに電圧及び電流を提供するための高周波電子安定器に接続されるための当該ＬＥＤレトロフィットランプを動作させる方法であって、
調整ユニットによって、高周波電子安定器によって提供される電圧及び電流を、ＬＥＤユニットを動作させるための電圧及び電流へと調整するステップと、
検出ユニットによって、高周波電子安定器によって提供される電流に依存する電気的値を検出するステップと、
安定器保護ユニットによって、検出された電気的値に依存して、高周波電子安定器を過電流状態から保護するための動作を実行するステップと、
を含む、方法が提示される。
【００２１】
請求項１に記載のＬＥＤレトロフィットランプ、請求項１４に記載の照明システム、及び請求項１５に記載のＬＥＤレトロフィットランプを動作させる方法は、特に従属請求項に記載の同様の及び／又は同一の好ましい実施形態を有することが理解されるべきである。
【００２２】
本発明の好ましい実施形態は、従属請求項又は上記の実施形態とそれぞれの独立請求項との任意の組合せであってもよいことが理解されるべきである。
【００２３】
本発明のこれらの態様及び他の態様は、以下に説明される実施形態から明らかとなり、これらの実施形態を参照して解明される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】ＬＥＤレトロフィットランプの実施形態を概略的且つ例示的に示す。
【図２】高周波電子安定器を有するランプ器具の回路図を概略的且つ例示的に示す。
【図３】照明システムの実施形態を概略的且つ例示的に示す。
【図４】図３に示されるＬＥＤレトロフィットランプの調整ユニット、検出ユニット、及び安定器保護ユニットのより詳細な図を概略的且つ例示的に示す。
【図５】高周波電子安定器に接続されるためのＬＥＤレトロフィットランプを動作させる方法の実施形態を例示的に示すフローチャートを示す。
【図６】ＬＥＤレトロフィットランプのランプキャップを概略的且つ例示的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、ＬＥＤレトロフィットランプ１の実施形態を概略的且つ例示的に示す。ＬＥＤレトロフィットランプ１は、長手ランプ軸３に沿って延在する管状のハウジング２を含む。ハウジング２は、例えばポリ（メタクリル酸メチル）（ＰＭＭＡ）といった透明又は半透明のプラスチック材料から作られる。図２に示される蛍光管ランプ（ＴＬ）器具２０等の典型的なランプ器具への接続のために、ＬＥＤレトロフィットランプ１の長手方向の２つの端の各々に、対応するコンタクトピン６を有するランプキャップ５が提供される。電気的接続に加えて、２つのランプキャップ５は、それぞれのランプ器具２０におけるＬＥＤレトロフィットランプ１の機械的な固定及び支持も提供する。したがって、ＬＥＤレトロフィットランプ１は、従来の蛍光管ランプ用のランプ器具２０への接続のために適合されたレトロフィットランプである。本場合では、ＬＥＤレトロフィットランプ１は、典型的なＴＬ‐Ｄ３６Ｗの蛍光管ランプに対する、すなわち約１２０ｃｍの長さを有するＴ８管に対する置換品である。
【００２６】
ＬＥＤレトロフィットランプ１のコンタクトピン６は、フィラメント回路７を介してＬＥＤユニット４に接続され、ＬＥＤユニット４は、この実施形態では、直列に接続された複数の高（又は中若しくは低）出力ＬＥＤ（図には別個に示されていない）、及びＬＥＤドライバユニット等の更なる電気又は電子部品（同様に図には別個に示されていない）を含む。フィラメント回路７は、ここでは互換性、安全性、及び信頼性の理由で提供され、これらフィラメント回路７は、従来の蛍光管ランプのフィラメントを「エミュレートする」ことによって、ランプ器具２０とＬＥＤレトロフィットランプ１との間のインターフェースを提供する。
【００２７】
図２は、高周波電子安定器２６を有する、ここでは蛍光管ランプ器具であるランプ器具２０の回路図を概略的且つ例示的に示す。ランプ器具２０は、１２０／２３０ＶのＡＣ電源ライン等のメイン電源２２への接続のための端子２１を含む。図１に示されるＬＥＤレトロフィットランプ１等のランプの接続のために、本実施例によるとＧ１３型である２つのソケット２７が提供される。ソケット２７ひいては設置されるランプは、高周波電子安定器２６を通じてメイン電源２２に接続される。
【００２８】
高周波電子安定器２６は、端子２１に直接接続される電磁干渉（ＥＭＩ）フィルタユニット２４を含む。ＥＭＩフィルタユニット２４は、高周波電子安定器２６の高周波動作によって生成される高周波高調波成分を除去するために用いられる。ＥＭＩフィルタユニット２４の出力は、ここでは高い力率及び低い総高調波歪を達成するために入力電流をライン電圧と同位相の正弦波に形成する中間段である力率改善（ＰＦＣ）ユニット２８の入力に接続される。ＰＦＣユニット２８の出力は、調整されたＤＣ電圧である。ＰＦＣユニット２８によるＤＣ電圧出力は、この実施例では２つのキャパシタＣ１、Ｃ２と、（ＭＯＳＦＥＴとして示される）２つのスイッチＴ１、Ｔ２とを含むハーフブリッジとして実現される、高周波インバータユニット２９の入力に接続される。高周波インバータユニット２９は、２つのスイッチＴ１、Ｔ２の適切な制御によって、ＰＦＣユニット２８からのＤＣ電圧を高周波ＡＣ電圧へと変換する。高周波インバータユニット２９の出力は、共振インダクタ２５と共振キャパシタ２３とを含むＬＣ共振回路を介してソケット２７に接続され、この実施形態では、高周波電子安定器２６は、点灯の前に蛍光管ランプのフィラメントに予熱を提供するためのフィラメント加熱回路８０、８１を更に含む（一部のフィラメント加熱回路は、定常状態において加熱を提供するためにも適合される）。
【００２９】
戻って図１を参照すると、ＬＥＤレトロフィットランプ１は、高周波電子安定器２６によって提供される電圧及び電流を、ＬＥＤレトロフィットランプ１のＬＥＤユニット４を動作させるための電圧及び電流へと調整するための調整ユニット３０を含む。この理由は、ＬＥＤが、通常、ここでは従来の蛍光管ランプである普通の光源よりも高い発光効率を示し、ひいては所与の光束のために電源からより少ない電流を引き込むことである。調整ユニット３０は、この実施例では、インダクタとキャパシタとを含むＬＣ回路（図には別個に示されていない）を含む。
【００３０】
ここで、図１を参照して概略的且つ例示的に説明されたＬＥＤレトロフィットランプ１が、図２を参照して概略的且つ例示的に説明された力率改善（ＰＦＣ）ユニットを含む高周波電子安定器２６に接続されるとき、調整ユニット３０は、高周波電子安定器２６が著しく異なる出力特性を有することを引き起こす恐れがある。例えば、高周波電子安定器２６によって提供される電流が大幅に増大する場合があり得る。これは、提供される電流に関連する高周波電子安定器２６に含まれるＬＣ共振回路の共振インダクタ２５を通って流れる電流も、当該電流が共振インダクタ２５を（及び場合によっては高周波インバータユニット２９も）オーバーストレス状態にし得るレベルまで増大する恐れがあることを意味する。こうした過電流状態は、高周波電子安定器２６に対する安全性の問題をもたらす恐れがあり、例えば、これは高周波電子安定器２６の過熱をもたらす恐れがある。
【００３１】
上記の理由で、ＬＥＤレトロフィットランプ１は、高周波電子安定器２６が過熱されるとき等の、高周波電子安定器２６の過電流状態から生じ得る安全でない状態を回避するために、高周波電子安定器２６を保護するための手段４０、６０を含む。これは、照明システム１００の実施形態を概略的且つ例示的に示す図３を参照して、以下により詳細に説明される。この図３及び後に続く図において、図１又は図２における要素と同一の又はこれらの要素に対応する要素は、同一の又は対応する参照符号を備える。
【００３２】
照明システム１００は、図２の高周波電子安定器２６と、ＬＥＤユニット４及び調整ユニット３０を有する図１のＬＥＤレトロフィットランプ１とを含む。調整ユニット３０は、ここでは、ＬＣ回路によって、高周波電子安定器２６による電圧及び電流の出力が、ＬＥＤレトロフィットランプ１のＬＥＤユニット４を動作させるための電圧及び電流へと調整される、インダクタ３１とキャパシタ３２とを含む当該ＬＣ回路を含む。更に、ＬＥＤレトロフィットランプ１は、高周波電子安定器２６によって提供される電流に依存する電気的値を検出するための検出ユニット４０と、検出された電気的値に依存して、安定器２６を過電流状態から保護するための動作を実行するための安定器保護ユニット６０とを含む。この実施形態では、ＬＣ回路のインダクタ３１は補助巻線３３を含み、検出される電気的値は、補助巻線３３における電圧Ｖから導出される電圧値である。
【００３３】
図４に、ＬＥＤレトロフィットランプ１の調整ユニット３０、検出ユニット４０、及び安定器保護ユニット６０のより詳細な図が概略的且つ例示的に示される。上記の図３を参照して既に説明されたように、調整ユニット３０は、インダクタ３１とキャパシタ３２とを含むＬＣ回路を含み、ＬＣ回路のインダクタ３１は補助巻線３３を含み、検出ユニット４０によって検出される電気的値は、補助巻線３３における電圧Ｖから導出される電圧値である。上述のように、高周波電子安定器２６の動作周波数が安定している（又は限られた範囲内で変動するにすぎない）場合、これは通常当てはまるが、ＬＥＤレトロフィットランプ１に含まれるＬＣ回路のインダクタ３１を通って流れる電流は、高周波電子安定器２６によって提供される電流に、ひいては高周波電子安定器２６に含まれるＬＣ共振回路のインダクタ２５を通って流れる電流に関連する。補助巻線３３における電圧Ｖは、補助巻線３３を通って流れる電流を間接的に反映するので、補助巻線における電圧Ｖも、起こり得る高周波電子安定器２６の過電流状態を検出するための基礎として用いられ得る。
【００３４】
検出ユニット４０は、ここでは、この実施形態ではブリッジ構成の４つのダイオード４２を含む全波ブリッジ整流回路である整流回路４１と、バッファキャパシタ４３とを含む。検出ユニット４０は、直列抵抗器４４と、起動状態の間、高周波電子安定器２６によってＬＥＤレトロフィットランプ１に供給される一過性の電流スパイクを吸収するためのダイオード４５とを更に含む。こうしたダイオード４５を備えることは、高周波電子安定器２６に含まれるＬＣ共振回路の共振インダクタ２５を通って流れる電流が、起動状態の間に一時的に増大したにすぎない、高周波電子安定器２６の保護を必要としない状態を、電流が共振インダクタ２５をオーバーストレス状態にし得るレベルまで永久的に増大した、高周波電子安定器２６の保護を必要とする状態と区別することを可能にする。この目的で検出ユニット４０において有利に用いられる例示的なダイオード４５は、例えばＮＸＰセミコンダクターズのＢＺＸ３８４‐Ｃ１５型等のツェナーダイオードといった、電圧レギュレータダイオードである。検出ユニット４０は、ここではダイオード４５と並列に接続される直列構成の第１の抵抗器４７と第２の抵抗器４８とを含む電圧分圧回路４６を更に含む。第１の抵抗器４７及び第２の抵抗器４８は、バッファキャパシタ４３における電圧を更に分圧し、高周波電子安定器２６が通常の状態で作動しているとき、すなわち高周波電子安定器２６に含まれるＬＣ回路の共振インダクタ２５を通って流れる電流が、高周波電子安定器２６の安全性のための限界値を下回るときに、第１の抵抗器４７における分圧電圧が、ここでは２．５Ｖである所定の閾値よりも小さくなるような大きさとされる。この実施例では、第１の抵抗器４７における分圧電圧は、検出ユニット４０に含まれ、抵抗器５０とキャパシタ５１とを含むローパスフィルタ回路４９によって、更にローパスフィルタ処理される。ローパスフィルタ回路４９の目的は、第１の抵抗器４７における分圧電圧を減衰させることである。ローパスフィルタ回路４９の抵抗器５０とキャパシタ５１とは、遅延回路を形成する。遅延回路の遅延は、０．０２〜５秒の間、好ましくは０．１〜１秒の間の範囲内であり、最も好ましくは０．３３秒である。これと共に、ローパスフィルタ回路４９のキャパシタ５１における電圧値は、ＬＥＤレトロフィットランプ１に含まれるＬＣ回路のインダクタ３１を通って流れる電流の平均を反映する。
【００３５】
安定器保護ユニット６０は、検出された電気的値が所定の閾値を超える場合に、高周波電子安定器２６を保護するための動作をトリガするためのシャントレギュレータ６１を含む。この目的で安定器保護ユニット６０において有利に用いられる例示的なシャントレギュレータ６１は、テキサス・インスツルメンツのＴＬ４３１等の三端子プログラマブルシャントレギュレータである。シャントレギュレータ６１は、この実施形態では、ローパスフィルタ回路４９のキャパシタ５１における電圧値が、ここでは２．５Ｖを上回る所定の閾値を超える場合、これは、高周波電子安定器２６に含まれるＬＣ共振回路の共振インダクタ２５を通って流れる電流が起こり得る安全性の問題を表している異常な状態で高周波電子安定器２６が作動していることを示し、ダイオード６１がオンにされ（すなわち、ダイオード６１のカソードにおける電圧が劇的に減少され）、トリガを実行するように設定される。
【００３６】
ここで、安定器保護ユニット６０は、ＬＥＤレトロフィットランプ１を高周波電子安定器２６から電気的に切断する。この目的で、安定器保護ユニット６０は、この実施形態ではローパスフィルタ回路４９のキャパシタ５１における電圧値が所定の閾値の２．５Ｖを超える場合にシャントレギュレータ６１によってトリガされるリレー回路６２を含む。
【００３７】
次の表１は、上述の検出ユニット４０の主要部品に対する例示的な定格を提供する。
【表１】
2016522531.tif 000003
【００３８】
本発明の根本的な原理を検証するために、発明者は多くの実験を実行し、これらの実験において、発明者は、フィリップス（ＰＨＩＬＩＰＳ）、オスラム（ＯＳＲＡＭ）、ヘルバー（ＨＥＬＶＡＲ）、トリドニック・アトコ（ＴＲＩＤＯＮＩＣ  ＡＴＣＯ）、及びフォスロ・シュワーベ（ＶＯＳＳＬＯＨ‐ＳＣＨＡＢＥ）を含む多くの様々なメーカーの様々な高周波電子安定器、並びにＩＥＣの試験用安定器を用いて、（ここではインダクタとキャパシタとを含むＬＣ回路である）調整ユニットを有するＬＥＤレトロフィットランプをテストした。インダクタの補助巻線における電圧を検出するために、図４に示される回路と同様の回路が用いられたが、しかしながら、図４に示される回路に含まれる部品４４〜５１ではなく、１０ｋΩの抵抗器のみが２．２μＦ／５０Ｖのバッファキャパシタと並列に提供された。
【００３９】
実験では、次の表２の３列目に示されるように、バッファキャパシタにおける電圧を測定するために回路が用いられた。加えて、表２の４列目に示されるように、ＬＥＤレトロフィットランプに含まれるＬＣ回路のインダクタを通って流れる電流も測定された。表からわかるように、インダクタ電流は、フィリップスの（受動型）力率改善（ＰＦＣ）ユニットを有する高周波電子安定器であるＥＢ‐Ｓ１３６  ＴＬＤ  ２２０‐２４０Ｖ  ５０／６０Ｈｚの安定器に対して最も高い（６８７ｍＡ  ＲＭＳ）。また、測定結果によって更に裏付けられるように、この安定器は、バッファキャパシタにおいて測定される電圧に対する最高値（１８．２Ｖ）も与える。他の安定器を用いて得られた測定結果から、（ここでは４フィートランプである）この実施例における通常の「安全な」インダクタ電流は、約４５０ｍＡ  ＲＭＳである最大値を下回ることが決定される。ＬＥＤレトロフィットランプがＥＢ‐Ｓ１３６  ＴＬＤ  ２２０‐２４０Ｖ  ５０／６０Ｈｚの安定器に接続されたときにこれを過電流状態から保護することができるために、このとき図４に示される電圧分圧回路４６における抵抗器４７、４８は、ＬＥＤレトロフィットランプがＥＢ‐Ｓ１３６  ＴＬＤ  ２２０‐２４０Ｖ  ５０／６０Ｈｚの安定器上で動作されるときに、ローパスフィルタ回路４９のキャパシタ５１における電圧値が２．５Ｖを超えるような大きさとされる。
【表２】
2016522531.tif 000004
【００４０】
以下において、ＬＥＤレトロフィットランプ１に電圧及び電流を提供するための高周波電子安定器２６に接続されるためのＬＥＤレトロフィットランプ１を動作させる方法の実施形態が、図５に示される例示的なフローチャートを参照して説明される。
【００４１】
ステップ１０１では、調整ユニット３０が、高周波電子安定器２６によって提供される電圧及び電流を、ＬＥＤユニット４を動作させるための電圧及び電流へと調整する。ステップ１０２では、検出ユニット４０が、高周波電子安定器２６によって提供される電流に依存する電気的値を検出する。ステップ１０３では、安定器保護ユニット６０が、検出された電気的値に依存して、高周波電子安定器２６を過電流状態から保護するための動作を実行する。
【００４２】
図６は、例えば図１に示されるＬＥＤレトロフィットランプ１といったＬＥＤレトロフィットランプのランプキャップ５を概略的且つ例示的に示す。ここでは、ランプキャップ５は、ＬＥＤドライバユニット８、並びに高周波電子安定器（図には示されていない）によって提供される電圧及び電流を、ＬＥＤユニット（同様に図には示されていない）を動作させるための電圧及び電流へと調整するための調整ユニット３０を含む。特に、上述のように、調整ユニット３０がインダクタとキャパシタとを含むＬＣ回路を含み、高周波電子安定器によって提供される電流に依存する電気的値を検出するために当該ＬＣ回路のインダクタが用いられる場合、検出ユニット及び安定器保護ユニットは、ランプキャップ５において容易に且つ低コストで実現され得る。
【００４３】
上記の図１、図３、図４、及び図６を参照して説明されたＬＥＤレトロフィットランプ１の実施形態では、ＬＥＤレトロフィットランプ１は蛍光管ランプに対する置換品であるが、他の実施形態では、ＬＥＤレトロフィットランプ１は、円管ランプ又はコンパクト蛍光ランプ（ＣＦＬ）等の他のタイプのランプに対する置換品であってもよい。
【００４４】
上記の図１、図３、図４、及び図６を参照して説明されたＬＥＤレトロフィットランプ１の実施形態では、安定器保護ユニット６０は、ＬＥＤレトロフィットランプ１を高周波電子安定器２６から電気的に切断するが、他の実施形態では、安定器保護ユニット６０は、高周波電子安定器２６を過電流状態から保護するための別の動作を実行してもよい。例えば、安定器保護ユニット６０は、ＬＥＤレトロフィットランプ１の入力インピーダンスを変更してもよい。
【００４５】
当業者によって、特許請求された発明を実施するにあたり、図面、明細書、及び添付の請求項の研究から、開示された実施形態の他のバリエーションが理解され達成されることができる。
【００４６】
請求項で、「含む」の文言は他の要素又はステップを除外するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数を除外するものではない。
【００４７】
単一のユニット又は装置は、請求項に記載される複数項目の機能を満たすことができる。特定の手段が、相互に異なる従属請求項に記載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を有利に使用できないことを意味するわけではない。
【００４８】
１以上のユニット又は装置によって実行される、高周波電子安定器によって提供される電圧及び電流のＬＥＤユニットを動作させるための電圧及び電流への調整、高周波電子安定器によって提供される電流に依存する電気的値の検出、又は高周波電子安定器を過電流状態から保護するための動作等といった動作は、任意の他の数のユニット又は装置によって実行されてもよい。これらの動作は、少なくとも部分的に、コンピュータプログラムのプログラムコード手段として、及び／又は専用ハードウェアとして実施されてよい。
【００４９】
請求項中のいかなる参照符号も、範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
【００５０】
本発明は、ＬＥＤレトロフィットランプに電圧及び電流を提供するための高周波電子安定器に接続されるためのＬＥＤレトロフィットランプに関する。ＬＥＤレトロフィットランプは、ＬＥＤユニットと、高周波電子安定器によって提供される電圧及び電流を、ＬＥＤユニットを動作させるための電圧及び電流へと調整するための調整ユニットと、高周波電子安定器によって提供される電流に依存する電気的値を検出するための検出ユニットと、検出された電気的値に依存して、高周波電子安定器を過電流状態から保護するための動作を実行するための安定器保護ユニットとを含む。これは、高周波電子安定器が過熱されるとき等の、安全でない状態を回避することを可能にする。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成27年6月24日(2015.6.24)
【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】
ＬＥＤレトロフィットランプに電圧及び電流を提供するための高周波電子安定器に接続されるための当該ＬＥＤレトロフィットランプであって、前記ＬＥＤレトロフィットランプは、
ＬＥＤユニットと、
前記高周波電子安定器によって提供される電圧及び電流を、前記ＬＥＤユニットを動作させるための電圧及び電流へと調整するための調整ユニットと、
前記高周波電子安定器によって提供される電流に依存する電気的値を検出するための検出ユニットと、
検出された前記電気的値に依存して、前記高周波電子安定器を過電流状態から保護するための動作を実行するための安定器保護ユニットと、
を含み、
前記調整ユニットは、インダクタとキャパシタとを含むＬＣ回路を含み、
前記ＬＣ回路の前記インダクタは補助巻線を含み、検出される前記電気的値は、前記補助巻線における電圧から導出される電圧値である、ＬＥＤレトロフィットランプ。
【請求項２】
前記検出ユニットは、整流回路とバッファキャパシタとを含む、請求項１に記載のＬＥＤレトロフィットランプ。
【請求項３】
前記検出ユニットは、起動状態の間、前記高周波電子安定器によって前記ＬＥＤレトロフィットランプに供給される一過性の電流スパイクを吸収するためのダイオードを含む、請求項１に記載のＬＥＤレトロフィットランプ。
【請求項４】
前記検出ユニットは電圧分圧回路を含む、請求項１に記載のＬＥＤレトロフィットランプ。
【請求項５】
前記検出ユニットは、抵抗器とキャパシタとを含むローパスフィルタ回路を含む、請求項１に記載のＬＥＤレトロフィットランプ。
【請求項６】
前記ローパスフィルタ回路の前記抵抗器と前記キャパシタとは、遅延回路を形成する、請求項５に記載のＬＥＤレトロフィットランプ。
【請求項７】
前記遅延回路の遅延は、０．０２〜５秒の間、好ましくは０．１〜１秒の間の範囲内であり、最も好ましくは０．３３秒である、請求項８に記載のＬＥＤレトロフィットランプ。
【請求項８】
前記安定器保護ユニットは、前記検出された電気的値が所定の閾値を超える場合に、前記高周波電子安定器を保護するための前記動作をトリガするためのシャントレギュレータを含む、請求項１に記載のＬＥＤレトロフィットランプ。
【請求項９】
前記安定器保護ユニットは、前記ＬＥＤレトロフィットランプを前記高周波電子安定器から電気的に切断する、請求項１に記載のＬＥＤレトロフィットランプ。
【請求項１０】
前記安定器保護ユニットはリレー回路を含む、請求項９に記載のＬＥＤレトロフィットランプ。
【請求項１１】
ＬＥＤレトロフィット管ランプである、請求項１に記載のＬＥＤレトロフィットランプ。
【請求項１２】
高周波電子安定器と、
請求項１に記載のＬＥＤレトロフィットランプと、
を含み、
前記ＬＥＤレトロフィットランプは前記高周波電子安定器に接続される、
照明システム。
【請求項１３】
ＬＥＤレトロフィットランプに電圧及び電流を提供するための高周波電子安定器に接続されるための当該ＬＥＤレトロフィットランプを動作させる方法であって、
補助巻線を含むインダクタと、キャパシタとを含むＬＣ回路を含む調整ユニットによって、前記高周波電子安定器によって提供される電圧及び電流を、ＬＥＤユニットを動作させるための電圧及び電流へと調整するステップと、
検出ユニットによって、前記高周波電子安定器によって提供される電流に依存する、前記補助巻線における電圧から導出される電気的値を検出するステップと、
安定器保護ユニットによって、検出された前記電気的値に依存して、前記高周波電子安定器を過電流状態から保護するための動作を実行するステップと、
を含む、方法。
【国際調査報告】
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