(57)【要約】  照明ドライバは、未知の照明負荷を駆動するために設計され、制御された出力電流を有する制御されたＤＣドライバに基づく。照明ドライバは、第１の動作モードで、照明負荷の動作電流を決定するために使用され、第２の動作モードで、決定された動作電流に応じた、またオプションとして調光設定にも応じた電流を照明負荷に送るために使用される。このようにして、ドライバは、最大定格電流などの負荷の電流特性の分析に基づいて、負荷に対するドライバの出力を構成する。
2020526878.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明負荷を駆動するための照明ドライバであって、
制御ＤＣ電源と、
前記照明負荷を流れる電流を検知するための電流センサと、
前記制御ＤＣ電源の出力電流を制御するための、前記電流センサに接続されたコントローラと、を備え、前記コントローラが、
前記照明負荷の少なくとも１つの動作電流を決定するための動作の第１の試験モードと、
決定された前記動作電流に応じて電流を前記照明負荷に送るための動作の第２の動作モードと、を実施するようになされており、前記コントローラが、前記第１のモードで、
一連の駆動電流を前記照明負荷に送ることと、
各駆動電流に対する出力電圧を測定し、それによって電圧電流関係を取得することと、
前記電圧電流関係から動作電流範囲を決定することであって、前記動作電流範囲のために、前記出力電圧が閾値挙動を示す電流から最小動作電流及び最大動作電流が決定されることと、を行うようになされている、照明ドライバ。
【請求項２】
前記コントローラは、前記第１のモードで、
駆動電流の増加に対する増分の前記出力電圧の関数を決定するようになされている、請求項１に記載の照明ドライバ。
【請求項３】
前記コントローラは、前記第２のモードで、前記最小動作電流と前記最大動作電流との間で調光レベルの関数として出力動作電流を送るようになされている、請求項１又は２に記載の照明ドライバ。
【請求項４】
前記コントローラは、前記第１のモードを、
電力が前記ドライバに新たに供給されるたびに、及び／又は
ユーザ入力に応答して、及び／又は
タイマー信号に応答して、及び／又は
前記照明負荷の変動の検出に応答して、実施するようになされている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の照明ドライバ。
【請求項５】
前記照明負荷は、レトロフィットＡＣ  ＬＥＤランプのネットワークを備える、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の照明ドライバ。
【請求項６】
前記制御ＤＣ電源は、保護機能として機能する最大ＤＣ出力電圧を有する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の照明ドライバ。
【請求項７】
前記コントローラは、前記制御ＤＣ電源の前記出力電圧の監視により前記照明負荷の前記変動を検出するようになされている、請求項４に記載の照明ドライバ。
【請求項８】
前記コントローラは、前記制御ＤＣ電源の前記出力電圧から過負荷又は負荷短絡状態を識別するようになされている、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の照明ドライバ。
【請求項９】
ＡＣ主電源入力を受け取るためのＡＣ／ＤＣコンバータを備え、前記ＡＣ／ＤＣコンバータは、前記制御ＤＣ電源を備える、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の照明ドライバ。
【請求項１０】
ＬＥＤ装置と、
前記ＬＥＤ装置を駆動するための、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の照明ドライバと、
を備える照明回路。
【請求項１１】
前記ＬＥＤ装置は、１つ以上のレトロフィットＡＣ  ＬＥＤランプを備える、請求項１０に記載の照明回路。
【請求項１２】
照明負荷を駆動するための方法であって、
前記照明負荷の少なくとも１つの動作電流を決定するための動作の第１の試験モードを行うステップと、
決定された前記動作電流に応じて電流を前記照明負荷に送るための動作の第２の動作モードを行うステップであって、前記電流が、制御ＤＣ電源を動作させることによって送られ、前記照明負荷を流れる電流を検知するための電流センサによって監視される、ステップと、を含み、
前記第１のモードが、
一連の駆動電流を前記照明負荷に送るステップと、
各駆動電流に対する出力電圧を測定し、それによって電圧電流関係を取得するステップと、
前記電圧電流関係から動作電流の範囲を決定するステップであって、前記動作電流の範囲のために、前記出力電圧が閾値挙動を示す電流から最小動作電流及び最大動作電流は決定される、ステップと、を含む、方法。
【請求項１３】
駆動電流の増加に対する増分の前記出力電圧の関数を決定するステップを前記第１のモードにおいて含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１のモードを、
電力が前記ドライバに新たに供給されるたびに、及び／又は
ユーザ入力に応答して、及び／又は
タイマー信号に応答して、及び／又は
前記照明負荷の変動の検出に応答して、行うステップを含む、請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２のモードで、前記照明負荷の前記変動を検出するために、前記制御ＤＣ電源の前記出力電圧を監視するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明ドライバに関し、とりわけ、位相カット調光器では調光できないＬＥＤランプに調光能力をもたらすための制御ＤＣ電源を使用する、照明ドライバに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤはＤＣ電流によって駆動される。よって、ＬＥＤドライバは、ＤＣ電源を有するか、又はＡＣ／ＤＣ変換をもたらすかのいずれかである。とりわけ、ＡＣ主電源入力によりＬＥＤ照明器具を駆動することは、ＬＥＤ装置の駆動に適したＤＣ駆動レベルへのＡＣ主電源の変換を必要とする。
【０００３】
異なるドライバ設計が、コストと性能との間で異なるバランスを取っている。高コストドライバは典型的に、モード切替式電源を使用し、当該電源は、ＡＣ／ＤＣ変換をもたらすとともにドライバの出力電流及び／又は出力電圧のフィードバック制御を有する。
【０００４】
米国特許出願公開第２０１２／０１８７８６３号及び国際公開第２０１３／０７２７８４号は、ＤＣ電流をＬＥＤに供給するＬＥＤドライバの例を示す。これら文献のドライバは、異なるＬＥＤ負荷で使用することができ、これらのドライバ両方ともドライバの出力での電流及び電圧を監視する。米国特許出願公開第２０１２／０１８７８６３号では、ドライバは、異なる設定に従って動作することができ、ＬＥＤがいくつ接続されているかを判定するために、適用する設定を定義するようなやり方で、始動時に電流が漸進的に増加される。国際公開第２０１３／０７２７８４号では、対応する最大電圧を決定するために、過電圧に対する安全閾値を設定するようなやり方で、電流探索が行われる。
【０００５】
ＡＣ電源式ＬＥＤランプ用のより低コストのドライバは、モード切替式電源の高周波スイッチング部品の必要性を回避する。よって、そのようなドライバは、ＬＥＤランプに一体化されて、ＡＣ主電源電源式ライトソケットにレトロフィットされるＬＥＤランプをもたらすことができる。
【０００６】
しかし、そのようなＬＥＤランプは、ＡＣ主電源電圧の振幅レベルの高い順電圧を必要とし、直列に配置された多くのＬＥＤを有する。これは、例えば、従来のフィラメントランプの外観を模倣するために一連の多くのＬＥＤが設けられたＬＥＤフィラメントランプの場合に該当する。直列をなし、よって高いＬＥＤ順電圧を有する、多数のＬＥＤチップが存在し得る。
【０００７】
図１は、ＡＣ主電源供給用のフィラメントＬＥＤランプ１００の電気回路を示し、電気回路はよって、一体型ドライバを組み込んでいる。ドライバは、ＡＣ主電源入力１１０を受け取る。ヒューズＦ１が、入力１１０とダイオード整流器ブリッジＢＲ１との間に設けられる。エネルギー蓄積バッファコンデンサＣ１が、出力負荷と並列に、整流器ブリッジの出力の両端に設けられる。
【０００８】
出力負荷は、ＬＥＤ１〜ＬＥＤ  Ｎの一連のＮ個のＬＥＤとして概略的に図示されたＬＥＤ装置と、多数のＬＥＤと直列に接続された線形電流調整デバイスＤ１と、を備える。
【０００９】
電流調整デバイスＤ１は、例えば、バイポーラトランジスタ、ダイオード及び抵抗器を備える２端子半導体部品を備える。部品は、ＤＣ電流が基準値を下回る限り、わずかな電圧降下でＤＣ電流を伝達する。ＤＣ電流がＤＣ電流の基準値に向かって増加した場合、当該電流は、当該内部機能によって制限されて、当該基準電流値未満に留まる。これは、能動的な電流調整デバイスの一例であるが、抵抗器などの受動的なデバイスが使用されてもよい。
【００１０】
よって、電流調整デバイスは、整流されたＡＣ主電源信号を平滑化するコンデンサＣ１とともに、流れるピーク電流を制御する。コンデンサは、瞬間主電源入力が平均（ｒｍｓ）値よりも大きいときに充電され、コンデンサは、瞬間主電源入力が低いときにＬＥＤ装置に電荷を送る。
【００１１】
そのようなＬＥＤランプの欠点は、容易に調光できないことであり、例えば、エネルギー蓄積バッファコンデンサＣ１における大きな突入電流に起因して、位相カット調光器を使用して調光できないことである。よって、このタイプのランプは一般に、非調光式の用途にのみ適している。
【００１２】
しかし、そのようなＬＥＤランプは、ＡＣ主電源電圧の代わりに、調整ＤＣ電源からそのようなＬＥＤランプに給電することによって、調光できることが知られている。しかし、そのような場合、ＬＥＤランプに供給されるＤＣ供給電圧の範囲は、円滑な調光を可能にするために、かつＬＥＤランプ内部の電力散逸を超えず、よって、ＬＥＤランプの信頼性に影響を及ぼさないために、ＬＥＤストリングの順電圧と正確に一致しなければならない。しかし、フィラメントＬＥＤランプ及び関連する調整ＤＣ電源は、標準化された製品ではないので、広範なＬＥＤランプタイプに適した単一のＤＣ電源設計をもたらすことができない。
【００１３】
例えば、調整ＤＣ電源は、ランプの数及び設備の定格電力レベルなど、フィラメントランプの電気特性を知ることがない。ＬＥＤ順電圧などのいくつかのパラメータも、製品に依存するとともに温度に依存しており、調整ＤＣ電源に知られることがない。その結果、調整ＤＣ電源は典型的に、必要とされるであろう電圧よりも高い公称動作電圧で、そのようなＬＥＤランプの設備に給電することになる。このことは、内部の線形電流調整デバイスでの電力損失及び温度を増加させることになる。更なる結果として、照明設備は、ランプ内部の線形電流調整デバイスでの過剰な電力損失に起因して最適化されない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
したがって、考えられる一連の異なるＬＥＤランプ構成、とりわけ、レトロフィットＡＣランプとして設計されたＬＥＤランプの効率的な調光をもたらすことができる、調整ＤＣ電源が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一態様による例によれば、ＬＥＤ照明負荷を駆動するための照明ドライバであって、
制御ＤＣ電源と、
照明負荷を流れる電流を検知するための電流センサと、
制御ＤＣ電源の出力電流を制御するための、電流センサに接続されたコントローラと、を備え、コントローラが、
照明負荷の少なくとも１つの動作電流を検出するための第１の試験動作モードと、
決定された動作電流に応じて電流をＬＥＤ照明負荷に送るための動作の第２の動作モードと、を実施するようになされている、照明ドライバが提供される。
【００１６】
このドライバは、ＬＥＤ照明負荷の調光を行うための電流調整をもたらす。ドライバが適した電流を送ることを可能にするために、ドライバは、動作電流を検出するための試験モード（第１のモード）を行う。この動作電流は、例えば、負荷に送られる定格電流又は他の最大電流である。次いで、動作電流は、調光機能を実施するためにスケーリングすることができる。
【００１７】
よって、動作電流は、未知のＬＥＤ照明負荷に対して決定することができる。このパラメータを使用して、調光器機能は、照明負荷の低い電力損失及び低い熱ストレスを与えながら、２％〜１００％などの最大調光範囲で動作することができる。
【００１８】
照明負荷は、例えば、レトロフィットＡＣ  ＬＥＤランプのネットワークを備える。これらのレトロフィットランプは、例えば、照明負荷と直列の電流制限デバイスを備える。この電流制限機能は、認識可能な電流−電圧プロファイルを作り出すので、電流制限機能は、とりわけ、動作電流の検出を可能にする。
【００１９】
ドライバは電圧検出器を備え、コントローラは、第１のモードで、
一連の駆動電流を照明負荷に送ることと、
各駆動電流に対する出力電圧を測定し、それによって電圧電流関係を取得することと、
電圧電流関係から動作電流範囲を決定することであって、動作電流範囲のために、出力電圧が閾値挙動を示す電流から最小動作電流及び最大動作電流が決定される、ことと、を行うようになされている。
【００２０】
このようにして、最大動作電流は、電圧の増加とともに電流が実質的に一定のままである（又は一定のままであり始める）レベルの電流として決定され得る。これは、より低い電流レベルよりもはるかに電圧から独立した定格電流である。言い換えれば、未知の電気負荷の微分抵抗は、電気負荷の定格電流にて大きく増加する。上述されたように、それは、例えば、照明負荷回路における電流制限部品の使用により生じる。
【００２１】
コントローラは、例えば、第１のモードで、
駆動電流の増加に対する増分出力電圧の関数を決定するようになされている。
【００２２】
電圧電流関数には屈曲が存在し、電流のわずかな増分に対する電圧の大きな上昇を検出することにより、この屈曲位置が特定される。負荷電流の増加に対する電圧の増加の増分の比が閾値を上回る場合には、最大動作電流に達している。最小動作電流は、最大動作電流の一定の割合として計算されてもよく、又は電圧電流関係から独立して決定されてもよい。
【００２３】
コントローラは、第２のモードで、
最小動作電流と最大動作電流との間で調光レベルに応じて出力動作電流を送るようになされていてもよい。
【００２４】
このようにして、電流は、最小値と最大値との間で調整され、最大値及び最小値は、前述の検出するステップにより取得される。
【００２５】
コントローラは、第１のモードを、
電力がドライバに新たに供給されるたびに、及び／又は
ユーザ入力に応答して、及び／又は
タイマー信号に応答して、行うようになされていてもよい。
【００２６】
第１の（試験）モードは、負荷特性が変化し得るたびに行われる必要がある。そのような変化は、ドライバがオフになった状態でのみ起こる可能性があるが、例えば、照明負荷特性の経時的な変化（例えば、経年劣化）を考慮することも可能となるように、周期的な検出ステップが行われてもよい。
【００２７】
コントローラは、照明負荷の変動、とりわけ照明負荷の電力消費の変動の検出に応答して、第１モードを行うようになされていてもよい。コンバータ出力における電圧降下又は電圧変化率の特定の特性に基づいて、低減が検出されてもよい。同様に、電圧増加が検出されてもよい。これらの変動は、短絡又は開回路欠陥モードにより生じ得る。
【００２８】
制御ＤＣ電源は、保護機能として機能する最大ＤＣ出力電圧を有することが好ましい。よって、照明負荷を駆動するために電流調整が用いられるが、過電圧保護ももたらされる。
【００２９】
コントローラは、制御ＤＣ電源の出力電圧から過負荷又は負荷短絡状態を識別するようになされていてもよい。この過負荷又は短絡状態は、負荷の両端での電圧の低下、又はプログラムされた目標範囲を下回るＤＣ出力電圧に基づいて検出されてもよい。この過負荷は、２つの動作モードのいずれかで検出されてもよい。過負荷又は短絡を検出すると、エラーコードなどのエラーメッセージがもたらされてもよい。
【００３０】
制御ＤＣ電源は、ＤＣ／ＤＣコンバータを備えてもよい。制御ＤＣ電源は、ＡＣ主電源入力を受け取りＤＣ／ＤＣコンバータのためのＤＣ電力入力を内部で生成するためのＡＣ／ＤＣコンバータを更に備えてもよい。よって、ドライバは、ＡＣ主電源入力を受け取り、内部でＤＣ電力入力を生成してもよい。ＡＣ／ＤＣコンバータなしで、ドライバは代わりに、ＤＣ電力入力を外部入力として受け取ってもよい。
【００３１】
本発明は、
ＬＥＤ装置と、
ＬＥＤ装置を駆動するための、上記で定義されたドライバと、を備える照明回路も提供する。
【００３２】
ＬＥＤ装置は、例えば、１つ以上のレトロフィットＡＣ  ＬＥＤランプを備える。
【００３３】
本発明の別の態様による例は、照明負荷を駆動するための方法であって、
照明負荷の少なくとも１つの動作電流を決定するための第１の試験動作モードを行うステップと、
決定された動作電流に応じて電流を照明負荷に送るための動作の第２の動作モードを行うステップであって、電流が、照明負荷を流れる電流を検知するための電流センサからのフィードバックを使用して、制御ＤＣ電源を動作させることによって送られる、ステップと、を含む方法を提供する。
【００３４】
方法は、第１のモードにおいて、
一連の駆動電流を照明負荷に送るステップと、
各駆動電流に対する出力電圧を測定し、それによって電圧電流関係を取得するステップと、
電圧電流関係から動作電流の範囲を決定するステップであって、動作電流範囲のために、出力電圧が閾値挙動を示す電流から最小動作電流及び最大動作電流が決定される、ステップと、を含む。
【００３５】
第１のモードにおいて、方法は、
駆動電流の増加に対する増分出力電圧の関数を決定するステップを含んでもよい。
【００３６】
第１のモードは、
電力がドライバに新たに供給されるたびに、及び／又は
ユーザ入力に応答して、及び／又は
タイマー信号に応答して、及び／又は
照明負荷の変動の検出に応答して、行われてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
ここで、本発明の例が、添付図面を参照して詳細に説明される。
【図１】一体型ドライバを含む既知のＬＥＤランプを示す。
【図２】制御ＤＣ電源を含む、本発明による照明ドライバを示す。
【図３】動作電流検出方法を説明するための第１のプロットである。
【図４】動作電流検出方法を説明するための第２のプロットである。
【図５】照明駆動方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本発明は、制御された出力電流を有する制御されたＤＣドライバに基づいて、未知の照明負荷を駆動するための照明ドライバを提供する。照明ドライバは、第１の試験動作モードで、照明負荷の少なくとも１つの動作電流を検出するために使用され、第２の動作モードで、検出された動作電流に応じた、また好ましくは調光設定にも応じた電流を照明負荷に送るための動作に使用される。このようにして、ドライバは、最大定格電流などの負荷の電流特性の分析に基づいて、負荷に対するドライバの出力を構成する。
【００３９】
図２は、本発明の一例による照明ドライバ２００の一例を示す。照明ドライバは、とりわけ、調整された出力電流を有する調整ＤＣ電源として機能し、照明ドライバは、図１に示されるような（通常は調光式ではない）レトロフィットＡＣ  ＬＥＤランプを使用する照明システムのための調光機能を実施することができる。
【００４０】
図示の例は、ＡＣ主電源入力１１０を受け取り、調整されたＤＣ出力電流２３２を生成するようになされている。ＤＣ出力電圧は、直接制御されないが、照明負荷に流される電流により生じる。しかし、出力電圧は、とりわけ、調整された出力電流が負荷によって消費されない場合に制限される。
【００４１】
この照明ドライバは、負荷１００として概略的に図示されるＬＥＤランプ又はＬＥＤ照明器具に給電する。それらは、図１に示されるタイプのものであり、よって、バッファコンデンサと、最大ＤＣ電流を制限するための、例えば、各ＬＥＤストリングアセンブリ内の電流を制限するためのＤＣ電流制限部品（ダイオード及び／又は抵抗器など）又はＤＣ電流調整器と、を備える。
【００４２】
ＬＥＤランプ又は照明器具は典型的に、レトロフィットＡＣ動作用に設計されているため、一体型整流器も含む。しかし、ＤＣ入力に基づく動作では、整流器は、単にパススルー機能を行う。しかし、ドライバの動作は、照明負荷が最大駆動電流を表す認識可能な電流（例えば、定格電流又は他の動作電流）を有することのみを必要とする。
【００４３】
照明ドライバは、外部ＤＣ入力を受け取ることができる。しかし、図示の例では、ドライバ２００は、ＡＣ主電源電圧１１０を第１の制御されたＤＣバス電圧ＶＤＣ１に変換する第１のＡＣ／ＤＣコンバータ２１０を備える。このＤＣバス電圧は、照明負荷１００に供給するための制御されたＤＣ出力電流２３２を生成するＤＣ／ＤＣコンバータ２２０に給電する。
【００４４】
一緒に、コンバータ２１０、２３０は、２段階のＡＣ／ＤＣコンバータ構造を定める。任意の適したＡＣ／ＤＣコンバータが、調整された電流をもたらすために使用されてもよい。図示の例では、ＡＣ／ＤＣコンバータは、ＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換し、ＤＣ電圧はリップルを受けることがある。ＤＣ／ＤＣコンバータは、ＤＣ電圧を調整されたＤＣ電流に変換し、調整されたＤＣ電流は、所望の電流レベルに大きく調整されている。
【００４５】
よって、外部ＤＣ電圧を受け取る例では、制御ＤＣ電源は単に、調整された出力電流を有するＤＣ／ＤＣコンバータである。他の例では、制御ＤＣ電源は、ＡＣ／ＤＣコンバータとＤＣ／ＤＣコンバータとの組合せ又は他のＡＣ／ＤＣコンバータアーキテクチャと見なされてもよい。
【００４６】
別個のＡＣ／ＤＣコンバータ及びＤＣ／ＤＣコンバータで図示される例では、ＡＣ／ＤＣコンバータは、例えば、力率補正を有するモード切替式コンバータである。ＡＣ／ＤＣコンバータは、調整された出力電圧ＶＤＣ１を送る。
【００４７】
同様に、ＤＣ／ＤＣコンバータも、例えば、バックコンバータ、フォワードコンバータ、又は共振負荷型電力コンバータなどのモード切替式コンバータである。
【００４８】
よって、レトロフィットランプは低コスト部品であり、ドライバは、通常は非調光式であるこれらの低コストなレトロフィットランプを、調光式の照明ドライバで使用することを可能にする。
【００４９】
コントローラ２３０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０のＤＣ出力電圧を調整しＤＣ／ＤＣコンバータ２２０のＤＣ出力電流２３２を調整する手段を含む。ＡＣ／ＤＣコンバータ出力電圧の外部制御は必須ではなく、ＡＣ／ＤＣコンバータ出力電圧は、単一の設定出力バス電圧ＶＤＣ１を有してもよく、よって外部制御を必要としないことに留意されたい。図２の例では、バス電圧は制御可能であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０の出力電流も制御可能である。ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流の制御は、ＡＣ／ＤＣコンバータの電圧制御から分離される。
【００５０】
ドライバは、電流制御ループの一部として電流フィードバックを含む。電流フィードバック信号は、負荷１００と直列の電流検知抵抗器２３４の両端で生成される。電流検知抵抗器の両端の電圧は、コントローラ２３０によって監視される。フィードバック電圧は、例えば、ＡＣ／ＤＣコンバータ及び／又はＤＣ／ＤＣコンバータの制御を実施するために、比較器を使用して基準信号と比較される。電流センサ２３４は、電流を必要な値に安定化させるために使用される。他の種類の電流ドライバが、安定化された電流をもたらすためのドライバ２００に置き換わることができる。
【００５１】
コントローラは、制御ＤＣ電源によって送られる出力電圧を検知するための電圧センサも含む。
【００５２】
電流制御ループによって使用される基準電流信号は、通信回路２４０を用いて特定の制限内でプログラムすることができる。これは、調光機能を実施するために使用される。通信回路は、アナログ又はデジタル信号を受信するための通信インターフェース２５０を有する。デジタル信号は、デジタル支援型照明インターフェース（Digital Assisted Lighting Interface；ＤＡＬＩ）信号、又はイーサネット若しくはＺｉｇＢｅｅ若しくはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ若しくはＮＦＣ信号とすることができる。デジタル信号は、ドライバとのユーザインターフェースとして機能し、ユーザインターフェースを介して調光コマンドがもたらされてもよい。
【００５３】
負荷１００における制御されたＤＣ電流は、照明負荷インピーダンスに応じてＤＣ／ＤＣコンバータ２２０のＤＣ出力電圧ＶＤＣ２を生成する。しかし、このＤＣ出力電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータの大きな信号限界内、例えば１００Ｖ〜３００Ｖでなければならない。
【００５４】
ドライバは、２つの動作モードを有する。
【００５５】
第１の試験動作モード（負荷検出モード）は、照明負荷の動作電流（例えば定格電流）を測定し、照明負荷は、例えば、未知の数のＬＥＤランプを備える。この負荷検出は、少なくともドライバ及び照明システムの供給電圧がオンになるたびに行われることが好ましい。
【００５６】
動作電流検出は、図３を参照して説明される。図は、照明負荷電流（ｍＡ）に対する照明負荷電圧（Ｖ）のプロットを示す。
【００５７】
プロットは、図１に示されたような一体型ドライバと組み合わされて直列に接続された９６個のＬＥＤの照明負荷に関する。
【００５８】
このプロットは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０によって送られる出力電流を第１の動作モード中に徐々に増加させることにより、コントローラ２３０によって導出される。各電流値に対して出力電圧が測定され、微分抵抗とも呼ばれる、負荷電流の増加に対する負荷電圧の増加の比（よってｄＶ／ｄＩ）が測定される。これは、電流（ｍＡ）に対する比（Ｖ／ｍＡ、すなわちｋΩで表わされるｄＶ／ｄＩ）をプロットした図４に示されている。
【００５９】
図３では、２２ｍＡ〜２３ｍＡの最大電流に達している。この位置で電圧−電流関数に第１の屈曲が存在するので、閾値挙動が存在するため、最大電流が検出可能である。この例では、最小電流設定での第２の屈曲も存在し、当該屈曲よりも上では、電圧−電流関数が第１の屈曲まで実質的に線形である。よって、最小動作電流が、この第２の屈曲での電流として決定され得る。しかし、最小動作電流は代わりに、最大動作電流の単純な比として定義されてもよい。
【００６０】
電圧値及び電流値は、ＬＥＤの直列及び並列構成に応じてスケーリングされることになる。例えば、より多くの直列ＬＥＤが電圧を増加させることになる一方、並列のＬＥＤが電圧を増加させることになる。
【００６１】
図４には、勾配ｄＶ／ｄＩであるＬＥＤランプの差動入力抵抗（ΔＲＬＥＤとして示される）がプロットされている。値は、通常の調光範囲では凡そ０．８ｋΩ〜１０ｋΩの範囲である。勾配ｄＶ／ｄＩは、給電されるＬＥＤランプがＬＥＤランプの公称（定格）電流で動作するときに、５０ｋΩ〜２００ｋΩの範囲の値に増加する。
【００６２】
これらの値は、特定の単一のＬＥＤランプのみに関するものであることに留意されたい。抵抗値は、Ｎ個のそのようなランプが並列に動作する場合に１／Ｎで乗算されることになる。
【００６３】
図４における最初の３つのプロットされた点（１．６ｍＡ、７．５ｍＡ及び２１．３ｍＡ）では、電流制限機能が見られない。２２．９ｍＡの電流での次のプロットされたプロットは、電流制限効果の開始を示す。差動入力抵抗は、約０．８ｋΩから約３ｋΩに増加しており、それに応答して、この点は、公称動作点として定義され、とりわけ、最大電流は、２２．９ｍＡと決定される。最低電流値は、例えば、差動入力抵抗が最初に１０ｋΩ未満に降下する電流として定義されてもよい。
【００６４】
よって、電流動作範囲は、１．６ｍＡ〜２２．９ｍＡと定義することができる。
【００６５】
２２．９ｍＡを超えると、ＬＥＤランプ内の線形電流制限デバイスは、線形電流制限デバイスのインピーダンスを増加させる。ＬＥＤランプの差動電圧の最初の有意な増加は、このようにして未知のＬＥＤランプ設備の定格電流をしるす。この負荷電流値は、基準動作電流として照明ドライバに記憶され、基準動作電流は、１００％負荷電流、すなわち定格電流であるようになされてもよい。そのときには、ＬＥＤドライバの出力電流範囲は、０ｍＡ又は非ゼロ最小値からこの１００％負荷電流までである。
【００６６】
上記で説明されたように、最小電流は、図示されたプロットから決定されてもよいので、全動作電流範囲は、閾値挙動に基づいて決定されてもよく、又は最小電流は、最大定格電流のスケーリング値であってもよい。最小電流は、ゼロに設定されさえしてもよい。
【００６７】
負荷検出モードは、少なくとも照明システムがオンになるたびに繰り返される。これは、照明システムがスイッチオフされたときに、ドライバユニット毎に給電されるＬＥＤランプの数が変化し得るためである。
【００６８】
第２の動作モードが、通常動作モードである。ドライバのユーザは、インターフェース２５０を使用して、ＬＥＤランプの相対的な電流を決定し、それによって相対的な電力レベルを間接的に決定することにより、調光レベルを調節することができる。ＬＥＤランプの最大電流レベルは、第１の動作モードの間に測定された動作電流値である。
【００６９】
調光レベルを調節するためのインターフェースは、調光レベルを増減させるための回転ノブ若しくは２つのプッシュボタンとすることができ、又は、当該インターフェースは、遠隔制御ユニット若しくはコンピュータ、例えばスマートフォンなど、の外部インターフェースから調光信号を送信するためのアナログ若しくはデジタル電気信号とすることができる。
【００７０】
制御ＤＣ電源は、制御ＤＣ電源が調整されたＤＣ電流を多数のＬＥＤランプに給電するとき、通常動作モードにおいて２つの保護機能を有する。これらの保護機能は、電力を消費するランプの数が変化したとき、例えば、もしもＬＥＤランプの破損によって数が減った場合に、システムの安全な動作を確保する。第１の保護モードは、（３２５Ｖ  ＡＣのピーク電圧を有する）２３０Ｖ  ＡＣのＲＭＳ主電源電圧用に設計されたＬＥＤランプを使用する場合、制御ＤＣ電源の絶対最大出力電圧を、例えば３００Ｖ  ＤＣの安全値に制限する。第２の保護機能は、制御ＤＣ電源のＤＣ出力電圧を監視する。１つのＬＥＤランプが破損すると、残りのＬＥＤランプはそれぞれ、より高いＤＣ電流で動作することになる。これは、ドライバが、給電される全てのランプに対して一定の総ＤＣ電流を調整するためである。ランプ毎のＤＣ電流の増加が、測定され得るドライバのＤＣ出力電圧を増加させる。
【００７１】
通常動作における電圧又は電圧変化率の正の変化が外乱として解釈され、照明ドライバをトリガして、照明システムの新たな定格電流を測定するために、通常動作モードから第１の負荷検出モードに戻るように切り換える。
【００７２】
ＬＥＤランプ又は照明システム内の短絡の場合、制御ＤＣ電源のＤＣ出力電圧は、通常動作において降下することになる（電圧の負の変化率を与える）か、又は制御ＤＣ電源のＤＣ出力電圧は、負荷検出モード中にも発生するであろう、目標動作範囲、例えば、２４０Ｖ〜２８０Ｖ  ＤＣ未満に低下し得る。
【００７３】
両方の挙動は、制御ＤＣ電源の出力電流をオフにしエラーコードを報告することになる、制御ＤＣ電源の第３の保護機能によって監視される。
【００７４】
第１のモードは、例えば、プッシュボタンの押圧又は照明ドライバのインターフェースへの制御信号の送信により、ユーザによって引き起こされてもよい。プログラムされた時間間隔の後に第１の動作モードを繰り返すプログラム可能なタイミングシーケンスが使用されてもよい。
【００７５】
本発明は、非調光式レトロフィットＬＥＤランプのＡＣシステムを、同じレトロフィットＬＥＤランプを使用して調光式ＤＣシステムに変えることを可能にする。システムは、ランプを調光するために使用され得る最大電流及び最小電流を設定するようなやり方でＡＣランプの特性を測定するための学習ステップを有するＤＣ電流ドライバで、ＡＣランプに単に給電することにより変えられる。
【００７６】
図５は、照明負荷を駆動するための方法であって、
ステップ５００で、照明負荷の少なくとも１つの動作電流を検出するための第１の動作モードを行うことと、
ステップ５１０で、調光設定及び検出された動作電流に応じて電流を照明負荷に送るための第２の動作モードを行うことと、を含む方法を示す。
【００７７】
第１のモード５００で、方法は、
一連の駆動電流を照明負荷に送るステップ５１２と、
各駆動電流に対する出力電圧を決定し、それによって電圧電流関係を取得するステップ５１４と、
電圧電流関係から動作電流を決定するステップ５１６と、を伴ってもよい。
【００７８】
方法の第２のモード５１０は、調光設定及び決定された動作電流又は複数の動作電流を考慮して、制御ＤＣ電源を負荷に送るステップを含む。
【００７９】
これは、調整された出力電流をもたらすためのＡＣ／ＤＣ変換５２０及びＤＣ／ＤＣ変換５２２を含んでもよい。
【００８０】
本発明は、消費者及びプロフェッショナル向けに、ＤＣ調光器を用いてＬＥＤランプ及び照明器具を調光することを目的とする。
【００８１】
照明ドライバは、ＡＣ主電源入力を受け取り得る。しかし、ＤＣ電源、例えば、大規模な商用建物への局所電源が存在してもよく、そのときには照明ドライバは、ＤＣ入力を受け取り、よって、制御ＤＣ電源による局所的なＡＣ／ＤＣ変換の必要性を回避する。
【００８２】
上記の例では、試験モードは、最大駆動電流などの単一の動作電流を取得し、そこから最小駆動電流が取得され得る。試験モードは代わりに、最小電流及び最大電流など、２つ（又はそれ以上）の動作電流を導出してもよい。
【００８３】
開示された実施形態に対する他の変形形態が、当業者により理解されることができ、図面、開示、及び添付の特許請求の範囲の検討から特許請求される発明を実施する際に当業者によりなされることができる。特許請求の範囲では、単語「備える（comprising）」は、他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「１つの（a）」又は「１つの（an）」は、複数を排除するものではない。特定の手段が、互いに異なる従属請求項内に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組合せが、有利に使用され得ないことを示すものではない。特許請求の範囲中のいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図１】
2020526878.tif 000003
【図２】
2020526878.tif 000004
【図３】
2020526878.tif 000005
【図４】
2020526878.tif 000006
【図５】
2020526878.tif 000007
【国際調査報告】
2020526878.tif 000008
2020526878.tif 000009
2020526878.tif 000010