(57)【要約】  ＬＥＤ照明ドライバは、補助電源を生成するスイッチモード電源を有する。前記補助電源回路は、互いに直列の第１電源インダクタ及び第２電源インダクタを有する。前記第２電源インダクタは、前記補助電源回路内又は外へ選択的に切り替えられ、それによって、主エネルギ蓄積インダクタに対する変圧比を変える。スイッチングは、光出力モード又はスタンバイモードが動作中であることに基づいてなされ得る。その場合、前記スタンバイモードは、補助電源電圧をより効率的な生成を可能にする。
2020517071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ照明負荷に結合するための出力と、
前記ＬＥＤ照明負荷にエネルギを供給するためのエネルギ蓄積インダクタを備えるスイッチモード電源と、
補助電源回路であって、
前記エネルギ蓄積インダクタに磁気的に結合され、第１電源インダクタ及び第２電源インダクタを含む電源インダクタ装置、
整流電圧を補助負荷に供給するための整流ダイオード装置、並びに
前記第２電源インダクタを、前記補助電源回路内又は外へ選択的に切り替え、それによって、前記エネルギ蓄積インダクタに対する変圧比を変えるためのスイッチング回路を含む補助電源回路とを有するＬＥＤ照明ドライバであって、
所望の照明レベルに応じて前記スイッチング回路を制御するためのコントローラと、
前記ドライバの前記出力における切り替え可能な前負荷であって、公称動作中は減らされる切り替え可能な前負荷とを更に有するＬＥＤ照明ドライバ。
【請求項２】
前記コントローラが、前記ＬＥＤ照明がスタンバイモードにあるときは、前記第２電源インダクタを前記補助電源回路内へ接続し、前記ＬＥＤ照明が光出力モードにあるときは、前記第２エネルギ蓄積インダクタを前記補助電源回路から切り離すよう、前記スイッチング回路を制御するよう適合される請求項１に記載のドライバ。
【請求項３】
前記スイッチング回路が、
基準端子と、前記第２電源インダクタの第１端部であって、前記第２電源インダクタが前記第１電源インダクタに接続する第１端部との間の第１ダイオードと、
前記基準端子と、前記第２電源インダクタの第２端部との間の第２ダイオードと、
前記第２ダイオードに直列のスイッチとを有する請求項１又は２に記載のドライバ。
【請求項４】
前記前負荷の、前記ドライバの前記出力からの電気的分離及び接続を制御するためのスイッチング回路を有する請求項１乃至３のいずれか一項に記載のドライバ。
【請求項５】
前記コントローラが、更に、前記ＬＥＤ照明がスタンバイモードにあるときは、補助電源出力の定電圧制御を供給するよう、前記スイッチモード電源の制御を供給するよう適合される請求項１乃至４のいずれか一項に記載のドライバ。
【請求項６】
前記スイッチモード電源が、前記エネルギ蓄積インダクタを通る電流の流れを制御するための主スイッチを更に有する請求項１乃至５のいずれか一項に記載のドライバ。
【請求項７】
前記スイッチモード電源が、一段バックコンバータ又は一段バックブーストコンバータを含む請求項１乃至６のいずれか一項に記載のドライバ。
【請求項８】
前記スイッチモード電源が、非絶縁変換器を含む請求項１乃至７のいずれか一項に記載のドライバ。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載のドライバと、
前記ドライバによって駆動されるＬＥＤ照明負荷と、
前記補助電源回路によって駆動される補助負荷とを有するＬＥＤ照明回路。
【請求項１０】
エネルギ蓄積インダクタを備えるスイッチモード電源を使用してＬＥＤ照明負荷にエネルギを供給するステップと、
前記エネルギ蓄積インダクタに磁気的に結合される、第１電源インダクタ、及び前記第１電源インダクタに直列の第２電源インダクタ、並びに整流ダイオード装置を備える補助電源回路を使用して補助電源を生成し、補助電源出力電圧を補助負荷に供給するステップと、
前記第２電源インダクタを、前記補助電源回路内又は外へ選択的に切り替え、それによって、前記エネルギ蓄積インダクタに対する変圧比を変えるステップとを有するＬＥＤ照明方法。
【請求項１１】
前記ＬＥＤ照明がスタンバイモードにあるときは、前記第２電源インダクタを前記補助電源回路内へ接続し、前記ＬＥＤ照明が光出力モードにあるときは、前記第２電源インダクタを前記補助電源回路から切り離すステップを有する請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ドライバの前記出力における前負荷の電気的接続を制御するステップを更に有する請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ＬＥＤ照明がスタンバイモードにあるときは、補助電源出力電圧の定電圧制御を供給するよう、前記スイッチモード電源の制御を供給するステップを有する請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
ＬＥＤ照明負荷にエネルギを供給するステップが、一段非絶縁バックコンバータ又は一段非絶縁バックブーストコンバータを使用するステップを含む請求項１０乃至１３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、ＬＥＤ照明に関し、とりわけ、ＬＥＤ照明ドライバに関する。
【背景技術】
【０００２】
固体照明ユニット、とりわけ、ＬＥＤベースの（レトロフィット）ランプは、住宅建物及びオフィスにおいてますます使用されるようになっている。それらはまた、それらの高い効率に加えて、新しい設計特性、様々な色温度、調光機能などにより、消費者を引き付ける。
【０００３】
ＬＥＤ照明を既存の主電源（mains）照明器具に適合させるため、各ＬＥＤ照明ユニットは、ＡＣ主電源をＤＣ駆動信号に変換し、電圧レベルを下げるために変換回路を使用する。
【０００４】
変換回路は、一般に、整流器及びスイッチモード電力変換器を有する。
【０００５】
スイッチモード電力変換器の様々な可能な設計がある。低コストのスイッチモード電力変換器は、バックコンバータ又はバックブーストコンバータなどの一段変換器（single stage converter）である。どちらの場合も、負荷へのエネルギの供給を制御する主インダクタがある。主電力スイッチが、入力から主インダクタへのエネルギの供給を制御する。
【０００６】
主電力スイッチの動作のタイミング、とりわけ、デューティサイクルが、エネルギ伝達を制御する。リンギングチョークコンバータ（ＲＣＣ）は、スイッチングの周期的な動作が自己制御される典型的な自励発振変換器であり、低コストのＬＥＤドライバとして広く使用されている。他の例においては、ＩＣベースの変換器は、ＩＣを使用して主電力スイッチを制御している。その場合、このＩＣは、調光制御などの追加機能を実施し得る。
【０００７】
コストを削減したいという要望だけでなく、ＬＥＤ照明ユニット内には限られたＰＣＢスペースしかないことから、駆動回路内の構成要素のサイズ又は数を減らしたいという要望もある。調光可能なＬＥＤのためには、ローカル制御回路も必要とされる。
【０００８】
調光可能なソリューションのコストを削減するために、補助電源の、もとから必要とされているスイッチモード電力変換器との統合が提案されている。補助電源は、フライバック補助電源を使用して生成され得る。
【０００９】
安定した補助電源の生成への或るアプローチは、補助電源に制御された電圧を供給すると共に、主負荷に制御された電圧を供給するものである。しかしながら、これは、接続されるランプのための最も安価で最も効率的な実施ではない。特に、一段の単一ストリングのＬＥＤ実施のためには、ＬＥＤ負荷には電流制御が望ましく、補助電源には電圧制御が望ましい。
【００１０】
スタンバイ（オフ）状態中だけでなく、全ての調光レベルにおいて高い効率を供給することが望ましい。しかしながら、（バックコンバータなどの）低コストのスイッチモード変換器においてスタンバイ中でも効率なままである補助電源とＬＥＤ電流制御の組み合わせは、簡単ではない。スタンバイ状態においては、ＬＥＤはオフにされなければならず、故に、スイッチモード電源の出力電圧は低くなければならないが、（マイクロコントローラユニット、ＭＣＵのための）補助電源は同じレベルのままでなければならない。補助電源のための変圧器がこの目的を達成する場合、それは、オン状態においては、補助電源の電圧が高すぎる恐れがあることを意味する。
【００１１】
従って、補助電源の変圧比は両方の状態に理想的ではない。スタンバイモードにおいては、出力電圧は、理想的には、ＬＥＤの順方向電圧の半分より低い。これは、補助電源出力電圧は、通常動作中には、スタンバイモード中と比較して２倍になることを意味する。これは、著しい損失を生じさせる。主出力における容量性負荷も補助電源の制御を困難にする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
それ故、主ＬＥＤ照明負荷の全ての動作モード中に統合補助電源の効率的な生成を可能にする低コストのドライバアーキテクチャのニーズがある。
【００１３】
US 2014/0239829は、ＬＥＤドライバであって、互いに直列に接続される第１及び第２補助巻線と、第１補助巻線の端子に結合される一方で、他の端子が第２補助巻線に結合される第１整流デバイスと、第２補助巻線の端子に結合される第２整流デバイスと、第１整流デバイスに結合される第１電圧調整器と、正及び負の端子を有する一方向性伝導デバイスと、一方向性伝導デバイスの負の端子に結合されると共に、ＬＥＤドライバ内の制御回路に必要なＤＣ電気を供給するよう構成されるＤＣ出力端子とを含むＬＥＤドライバを開示している。前記ＬＥＤドライバは、重負荷状態又は軽負荷状態下で供給されるＶｃｃ電圧がドライバ内の各々の制御デバイスのＤＣ電力供給要件を常に満たすことができることを保証することができ、その一方で、損失は削減されることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、請求項によって規定される。
【００１５】
本発明の或る態様による例によれば、
ＬＥＤ照明負荷にエネルギを供給するためのエネルギ蓄積インダクタを備えるスイッチモード電源と、
前記エネルギ蓄積インダクタに磁気的に結合される電源インダクタ装置、及び補助負荷に整流電圧を供給するための整流ダイオード装置を含む補助電源回路とを有するＬＥＤ照明ドライバであって、
前記電源インダクタ装置が、第１電源インダクタ及び第２電源インダクタを有し、
前記補助電源回路が、前記第２電源インダクタを、前記補助電源回路内又は外へ選択的に切り替え、それによって、前記エネルギ蓄積インダクタに対する変圧比を変えるためのスイッチング回路を更に有し、
前記ＬＥＤ照明ドライバが、所望の照明レベルに応じて前記スイッチング回路を制御するためのコントローラを更に有するＬＥＤ照明ドライバが提供される。
【００１６】
このドライバは、補助電源の生成だけでなく、照明負荷の制御もする。前記補助電源の生成を効率的にするために、切り替え可能な変圧比が実施される。これは、前記補助電源回路への所望の電力伝達を維持しながら、前記照明負荷の両端の電圧が（照明をオフに切り替えるよう）減らされることができ、故に、所望の補助電源電圧が効率的なやり方で生成され得ることを意味する。
【００１７】
前記コントローラは、例えば、前記ＬＥＤ照明がスタンバイモードにあるときは、前記第２電源インダクタを前記補助電源回路内へ接続し、前記ＬＥＤ照明が光出力モードにあるときは、前記第２エネルギ蓄積インダクタを前記補助電源回路から切り離すよう、前記スイッチング回路を制御するよう適合される。
【００１８】
従って、前記電源インダクタ装置は、単一のインダクタ又は直列の２つのインダクタとして構成され得る。前記スイッチモード電源側において一定のインダクタを用いると、その場合、変圧比は、２つの値の間で制御可能である。二次側のより多くの巻数に基づく変圧比は、前記主エネルギ蓄積インダクタの両端のより小さな電圧降下から十分な補助電源電圧を生成することを可能にする。これは、より小さな変圧比（例えば４：１ではなく４：２）に対応する。
【００１９】
前記スイッチング回路は、
基準端子と、前記第２電源インダクタの第１端部であって、前記第２電源インダクタが前記第１電源インダクタに接続する第１端部との間の第１ダイオードと、
前記基準端子と、前記第２電源インダクタの第２端部との間の第２ダイオードと、
前記第２ダイオードに直列のスイッチとを有してもよい。
【００２０】
前記スイッチは、前記第２電源インダクタが前記回路内にあるかどうかを制御するために使用される。前記スイッチが閉じられているときは、両方の電源インダクタが前記回路内で動作可能であり、これは、自動的に前記第１ダイオードに逆バイアスをかける効果を有する。従って、前記第２ダイオードは、補助電源スイッチモード電源の整流ダイオードとして機能する。前記スイッチが開いているときは、前記第１電源インダクタだけが前記回路内で動作可能であり、前記第１ダイオードは、前記スイッチモード電源の整流ダイオードとして機能する。
【００２１】
前記ドライバは、十分な（制御される）安定したスタンバイ電力及び電圧を供給するための前負荷を、前記ドライバの前記出力において、更に含み得る。スタンバイモードにおいては、主出力は電力を供給していない（前記照明負荷のＬＥＤはオフである）が、前記スイッチのオン時間中に前記主インダクタに蓄積されるエネルギが必要とされる。それ故、前記前負荷が、前記主インダクタに前記エネルギを蓄積するために設けられる。このエネルギは、前記スイッチのオフ時間中にフライバックモードで前記補助電源に供給される。
【００２２】
好ましくは、前記前負荷の、前記ドライバの前記出力からの電気的分離及び接続を制御するためのスイッチング回路が設けられる。これは、前記回路における損失を減らすために使用される。通常動作モードにおいては、前記ＬＥＤがオンであり、従って、前記インダクタに蓄積されるエネルギがあることから、スイッチングが使用され得る。
【００２３】
従って、損失が、動作モードの関数として制御され得る。
【００２４】
前記コントローラは、更に、前記ＬＥＤ照明がスタンバイモードにあるときは、補助電源電圧の定電圧制御を供給するよう、前記スイッチモード電源の制御を供給するよう適合され得る。このインダクタ構成は、前記ＬＥＤ負荷がオフのままであることを確実にし、これは、前記スイッチモード電源が、最も効率的なやり方で前記補助電源を生成するよう制御され得ることを意味する。
【００２５】
前記スイッチモード電源は、好ましくは、前記エネルギ蓄積インダクタを通る電流の流れを制御するための主スイッチを更に有する。
【００２６】
前記スイッチモード電源は、例えば、一段バックコンバータ又は一段バックブーストコンバータを含む。前記スイッチモード電源は、例えば、非絶縁変換器を含む。このやり方においては、前記主エネルギ蓄積インダクタは、変圧器を介さずに、直接、出力負荷に電力を供給する。これらは、低コストであり、従って、低性能ドライバである。
【００２７】
本発明は、
上で規定されているようなドライバと、
前記ドライバによって駆動されるＬＥＤ照明負荷と、
前記補助電源回路によって駆動される補助負荷とを有するＬＥＤ照明回路も提供する。
【００２８】
前記補助負荷は、調光機能を実施するマイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）であってもよい。それは、前記スイッチモード電源の前記主スイッチも制御するＩＣであってもよい。
【００２９】
本発明の別の態様による例は、
エネルギ蓄積インダクタを備えるスイッチモード電源を使用してＬＥＤ照明負荷にエネルギを供給するステップと、
前記エネルギ蓄積インダクタに磁気的に結合される、第１電源インダクタ、及び前記第１電源インダクタに直列の第２電源インダクタ、並びに整流ダイオード装置を備える補助電源回路を使用して補助電源を生成し、補助電源出力電圧を補助負荷に供給するステップと、
前記第２電源インダクタを、前記補助電源回路内又は外へ選択的に切り替え、それによって、前記エネルギ蓄積インダクタに対する変圧比を変えるステップとを有するＬＥＤ照明方法を提供する。
【００３０】
この方法は、主出力負荷の両端の低い電圧が望まれるときでも、適切な補助電源が生成され得るように、制御される変圧比が供給する。
【００３１】
前記第２電源インダクタは、例えば、前記ＬＥＤ照明がスタンバイモードにあるときは、前記スイッチモード電源回路内へ接続され、前記ＬＥＤ照明が光出力モードにあるときは、前記スイッチモード電源回路から切り離される。
【００３２】
前記方法は、前記ドライバの前記出力における前負荷の電気的接続を制御するステップを更に有してもよい。これは、損失を減らすことによって全体的な回路効率を改善するために使用され得る。
【００３３】
前記方法は、前記ＬＥＤ照明がスタンバイモードにあるときは、補助電源電圧の定電圧制御を供給するよう、前記スイッチモード電源を制御するステップを有してもよい。
【００３４】
前記ＬＥＤ照明負荷にエネルギを供給するステップは、一段非絶縁バックコンバータ又は一段非絶縁バックブーストコンバータを使用するステップを含み得る。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
ここで、添付図面を参照して、本発明の例を詳細に説明する。
【図１】標準的な一段非絶縁バックコンバータのレイアウトを示す。
【図２】本発明による補助電源回路を示す。
【図３】補助電源電圧の調整中にスイッチモード電源を制御するための制御回路を示す。
【図４】本発明によるＬＥＤ照明駆動方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明は、補助電源を生成するスイッチモード電源を有するＬＥＤ照明ドライバを提供する。補助電源回路は、互いに直列の第１電源インダクタ及び第２電源インダクタを有する。第２電源インダクタは、補助電源回路内又は外へ選択的に切り替えられ、それによって、スイッチモード電源の主エネルギ蓄積インダクタに対する変圧比を変える。スイッチングは、光出力モード又はスタンバイモードが動作中であることに基づいてなされ得る。その場合、スタンバイモードは、補助電源電圧をより効率的な生成を可能にする。
【００３７】
本発明は、バックコンバータ及びバックブーストコンバータが最も一般的な例である低コストのスイッチモード電源にとってとりわけ興味深いものである。
【００３８】
図１は、一次エネルギ蓄積要素としてインダクタＬ２を有するバックコンバータ（ステップダウンコンバータ）を示している。
【００３９】
バックコンバータは、２つのスイッチ、トランジスタの形態の主電力スイッチＭｍａｉｎ、及びフリーホイーリングダイオードＤｆｒｅｅによって制御される電流をインダクタＬ２において有する。回路の負荷は、抵抗性の前負荷ＰＬと並列のＬＥＤ「ＬＥＤ」を含むインダクタＺｌｏａｄによって表されている。主電力スイッチ、インダクタ及び負荷は直列であり、フリーホイーリングダイオードＤｆｒｅｅは、インダクタ及び負荷の直列の組み合わせに並列に接続される。
【００４０】
トランジスタが開いた状態においては、回路内の電流は最初はゼロである。トランジスタが最初にオンにされるとき、電流は増加し始め、インダクタは、変化する電流に応じてその端子間に反対の電圧を生成する。この電圧降下は、入力における電圧を抑制し、それ故、負荷の両端の正味電圧（net voltage）を減らす。時間と共に、電流の変化率は減少し、次いで、インダクタの両端の電圧も減少し、負荷における電圧を増加させる。この期間中、インダクタは磁場の形態でエネルギを蓄積する。トランジスタは、電流がまだ変化している間に開けられ、故に、常に、インダクタの両端の電圧降下があり、負荷における正味電圧は、常に、入力電圧源より少ない。
【００４１】
インダクタは、交互に、負荷への電流源及び入力からの電流シンクとして機能する。
【００４２】
図１は、主インダクタＬ２が補助電源を生成するためにも使用されることができることを示している。示されているように、補助電源は、主インダクタＬ２に磁気的に結合されるインダクタＬ１と、整流ダイオードＤｒｅｃｔとを有する。これは、整流された補助電源を、コンデンサＣａｕｘによって表されている補助負荷に供給する。
【００４３】
照明回路の場合には、主負荷Ｚｌｏａｄは、ＬＥＤ照明及び前負荷であり、補助負荷Ｃａｕｘは、例えば、主スイッチＭｍａｉｎの動作のタイミングを制御するためのコントローラであり得る。このコントローラは、例えば、調光機能を実施する。
【００４４】
本発明は、図２において示されているような補助電源回路の改良を提供する。
【００４５】
図１の電源インダクタＬ１は、第１電源インダクタＬ１ａ、及び第１電源インダクタと直列の第２電源インダクタＬ１ｂに置き換えられる。従って、２つのインダクタが、補助電源生成のために結合インダクタＬ１に取って代わっている。
【００４６】
スイッチング回路が、２つのインダクタの２つの異なる構成を設定するために使用される。とりわけ、補助電源回路内で機能できるインダクタは、第１インダクタＬ１ａしか含まなくてもよく、又は両方のインダクタＬ１ａ、Ｌ１ｂを含んでもよい。従って、第２電源インダクタは、補助電源回路内又は外へ切り替えられ得る。これは、（図１において示されている）主エネルギ蓄積インダクタＬ２に対する変圧比を変える。エネルギ蓄積インダクタＬ２は、インダクタＬ１ａ及びＬ１ｂの両方に磁気的に結合されており、故に、二次側回路（即ち、補助電源回路）内の一方又は両方のインダクタの接続は、一次側回路（即ち、スイッチモード電源回路）との変圧比を効果的に変える。
【００４７】
スイッチング回路は、接地（より広くは、基準電圧）と、（２つのインダクタ間の接合部にある）第１インダクタＬ１ａの一方の端部との間に接続する第１ダイオードＤ１ａを有する。（接合部の反対側の端部にある）第２インダクタＬ１ｂの一方の端部に接続する第２ダイオードＤ１ｂがある。従って、補助電源負荷へのダイオードＤ１ｂ及び両方のダイオードＤ１ｂ及び両方のインダクタを通る或る経路と、補助電源負荷へのダイオードＤ１ａ及び第１インダクタＬ１ａを通る別の経路とがある。このやり方においては２つの伝導経路があり、２つのダイオードは整流ダイオード装置として機能する。
【００４８】
補助電源回路の一部も形成するトランジスタＱ２は、第２インダクタＬ１ｂが、ダイオードＤ１ｂを介して接地に結合されることができるように、又は回路から絶縁されることができるように、第２ダイオードＤ１ｂと直列である。
【００４９】
コントローラ２０は、所望の照明レベルに応じてスイッチング回路を制御する。コントローラ２０は、更なる制御トランジスタＱ１により、トランジスタＱ２へのベース電圧を制御する。トランジスタＱ１のベースへの電圧は、コントローラ２０によって制御され、これは、トランジスタＱ２のベースが、（トランジスタＱ２をオンにするよう）ハイに引き上げられるか、又は（トランジスタＱ２をオフにするよう）開回路のままにされるかを制御する。
【００５０】
トランジスタＱ２がオンにされるとき、ダイオードＤ１ａは、カソードにある正の電圧ダイオードにより、自動的にブロックしている。
【００５１】
スイッチング回路「３Ｖ３」への電源は、低ドロップアウト電圧レギュレータによる調整後の補助電源である。
【００５２】
インダクタ構成を変更することにより、変圧比が変更される。これは、補助電源の両端の電圧は、通常動作モード中は（主スイッチモード変換回路に対して）減らされることができ、スタンバイモード中は増やされることができ、それによって、補助電源回路への所望の電力伝達が維持し、故に、所望の補助電源電圧が効率的なやり方で生成され得る。
【００５３】
スタンバイモードのために両方のインダクタが使用されるとき、補助電源側の大きな有効巻数（及び対応する変圧比）は、一次側インダクタの両端の電圧が、より低いとしても、例えば、ＬＥＤの順方向電圧の約半分である（従って、ＬＥＤはオフにされる）としても、適切な補助電源が高い効率で使用可能になることを意味する。
【００５４】
通常動作モードのために１つのインダクタが使用されるとき、過大な補助電源電圧が防止されるように補助電源側には相対的に小さな有効巻数（及び対応する変圧比）がある。従って、（両方のインダクタでの）全巻数比が、低いスタンバイ電圧から補助電源を生成するのに適している場合には、さもなければ、補助電源は、通常動作モードにあるときに、高くなりすぎるだろう。インダクタのスイッチングは、これを防止することを可能にする。逆に見てみると、スタンバイモードにあるときの増加される巻数が、十分な補助電源電圧を依然として生成することを可能にする。
【００５５】
二次側の巻数の減少は、変圧比の増加（例えば４：２ではなく４：１）に対応する。
【００５６】
インダクタによって形成される変圧器は、例えば、一般に数十ボルトのＬＥＤストリング順方向電圧から、例えば５Ｖの所望の補助電源電圧に下げるステップダウン変圧器である。
【００５７】
従って、この構成は、異なる変圧比を供給することによって、定常状態（通常動作）の損失を低減する。公称動作とスタンバイ動作との両方において、補助電源は、最小損失のために最適化されることができる。
【００５８】
上述のように、ドライバは、ドライバの出力に切り替え可能な前負荷ＰＬを更に有してもよい。これは、回路における損失を減らすために使用される。とりわけ、これは、前負荷に切り替え可能なアプローチを採用することによって、損失を更にもっと減らすことを可能にする。前負荷は、公称動作条件において減らされ、損失の減少をもたらす。
【００５９】
前負荷の使用は、デュアル出力一段変換器で知られており、とりわけバックコンバータにおいては、このような前負荷の要求がある。
【００６０】
前負荷は、回路のモード、とりわけ、スタンバイモード又は通常動作モードに応じて切り替えられる。前負荷は、照明負荷が減少する深い減光モードでも使用され得る。図１は、並列プリロードＰＬと直列のスイッチＳＷを示している。
【００６１】
スタンバイモード中、インダクタ構成は、例えば、ＬＥＤ装置順方向ストリング電圧の半分未満の低出力電圧を可能にし、故に、スイッチモード電源の制御が、補助電源の出力において一定の電圧を供給するために使用され得る。
【００６２】
図３は、スタンバイモードにあるときに調整された補助電源電圧を供給するよう主スイッチＭｍａｉｎを制御するＩＣコントローラのための制御信号「ＩＣ ｃｏｎｔｒｏｌ」を生成するための回路を示している。
【００６３】
ＶＣＣ＿３Ｖ３は、補助電源の低ドロップアウトレギュレータ出力である。従って、トランジスタを流れる電流は、電圧レベルに依存し、従って、フィードバック制御を供給する。線形レギュレータからのＶＣＣ＿３Ｖ３信号は、スタンバイ電圧を制御するための基準として使用される。
【００６４】
ＶＣＣ＿５Ｖ信号は、ＬＤＯの前の補助電源である。従って、両方の信号ＶＣＣ＿３Ｖ３及びＶＣＣ＿５Ｖが一緒に変化するが、回路は依然として適切なフィードバック信号を供給する。フィードバックは、５Ｖ出力を制御するために主スイッチのデューティサイクルを制御する。３．３Ｖ出力は基準電圧として使用される。
【００６５】
スイッチモード電源は、例えば、一段バックコンバータ又は一段バックブーストコンバータを含む。
【００６６】
一段変換器は、例えば、力率補正、並びに補助電源及び調光機能などの他の機能を備える一段回路である。
【００６７】
スイッチモード電源は、例えば、非絶縁変換器を含む。これらは、低コストであり、従って、補助電源と主回路負荷との間の非完全なデカップリングの結果としてちらつきが問題になり得る低性能ドライバである。
【００６８】
本発明は、
上で規定されているようなドライバと、
ドライバによって駆動されるＬＥＤ照明負荷と、
補助電源回路によって駆動される補助負荷とを有するＬＥＤ照明回路も提供する。
【００６９】
補助負荷は、調光機能を実施するマイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）であってもよい。それは、スイッチモード電源の主スイッチも制御するＩＣであってもよい。
【００７０】
本発明は、定電圧補助電源の切り替え可能なフライバック制御を備える一段の単一ストリングのバック（buck）実施にとってとりわけ興味深いものである。前負荷を使用は、主負荷の電流制御及び補助電源の電圧制御による高効率動作を可能にする。
【００７１】
市場で広く使用されている低コストのコントローラが、一段変換器を制御するために使用され得る。
【００７２】
図４は、図２の回路が動作する方法を示している。
【００７３】
ステップ３０では、主エネルギ蓄積インダクタを有するスイッチモード電源を使用してＬＥＤ照明負荷にエネルギが供給される。
【００７４】
ステップ３２では、主エネルギ蓄積インダクタに結合される直列の第１電源インダクタＬ１ａ及び第２電源インダクタＬ１ｂを有する電源インダクタ装置を使用して補助電源が生成される。
【００７５】
ステップ３４では、補助電源が補助負荷に供給される。
【００７６】
ステップ３６では、第２電源インダクタが、補助電源回路内又は外へ選択的に切り替えられ、それによって、主エネルギ蓄積インダクタに対する変圧比を変える。
【００７７】
本発明は、統合電力構成を備える照明システムにとって興味深いものである。最も興味深いのは、特に低コストの接続ランプのための、補助電源を使用する統合マイクロコントローラを備える一段の単一ストリングのＬＥＤ照明アプローチである。
【００７８】
上記では、インダクタスイッチング回路の一例しか示されていない。しかしながら、様々なやり方で同じコア機能が実施され得る。例えば、構成可能なインダクタ回路を生成するために、任意の適切なスイッチ回路が使用されてもよい。
【００７９】
上記の例においては、２つの可能な変圧比がある。しかしながら、これは、スイッチ回路内に更なるインダクタを有することによって、３つ以上に増やされることができ、それによって、様々な駆動レベル又は動作モードでの効率最適化を可能にする。前記システムは、複数の補助電源電圧レベルも生成し得る。更に、第１及び第２電源インダクタは、直列ではなく並列に配置されてもよい。その場合、スイッチング回路は、電源インダクタのうちの、補助負荷に結合されるべき１つを選択し得る。
【００８０】
当業者は、請求項に記載の発明を実施する際に、図面、明細及び添付の請求項の研究から、開示されている実施例に対する他の変形を、理解し、達成し得る。請求項において、「有する」という用語は、他の要素又はステップを除外せず、単数形表記は、複数の存在を除外しない。単に、特定の手段が、互いに異なる従属請求項において挙げられているという事実は、これらの手段の組み合わせが有利になるように用いられることができないことを示すものではない。請求項における如何なる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されてはならない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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