JP7053967B2

JP7053967B2 - クラス２の回路保護

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Inventors: ユーホンファン; ベレントクラウベルフ; アシュウィンプレムラジ
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Description

本発明は、照明デバイスの回路を保護するデバイス、システム、及び方法に関する。

電源は、電子デバイスの様々な構成要素にエネルギを供給し得る。例えば、電子デバイスは、照明構成要素（例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ））を含み得る。照明構成要素の照明は、ＬＥＤの動作パラメータ、ＬＥＤによって受け取られる電流などに基づき得る。電子デバイスは、更なる照明構成要素を含んでいてもよい。２つの照明構成要素は、所定の照明外観（例えば、選択されたシェード）を生成するよう連動して（in tandem）動作してもよい。例えば、２つの照明構成要素の電子デバイスは、調整可能な白色の回路（tunable white circuit）であってもよい。

調整可能な白色の回路は、（例えば、ケルビン（Ｋ）単位で測定される）異なる照明温度で動作する２つの別々のＬＥＤを利用し得る。調整可能な白色の回路における２つの別々のＬＥＤの組み合わされた照明の効果は、個々ＬＥＤの強度を減少及び増加させること、並びに照明温度を変更することを通して、動的に選択可能な輝度出力を生成する。調整可能な白色の回路は、第１ＬＥＤとして寒色系白色（cool white）チャンネルを含んでもよく、第２ＬＥＤとして暖色系白色（warm white）チャンネルを含んでもよい。制御パラメータは、明るさ及び色温度であってもよい。調整可能な白色の回路は、制御パラメータを選択するために、電圧波形及び供給される電流において伝えられる調光情報を利用してもよい。従って、調整可能な白色の回路の設計は、２つのＬＥＤ間の制御される相互作用を利用する。

調整可能な白色の回路を設計する従来のアプローチは、電流源、複数のＬＥＤ、及びＬＥＤの動作を管理する複数の半導体（例えば、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ））を含む。電流を制御することによって、ＬＥＤは選択された照明温度で給電されることができ、混合光の色温度が暖色光（warm light）と寒色光（cool light）との比率によって決定される場合には、選択された輝度が達成され得る。この従来のアプローチは、暖色ＬＥＤ（warm LED）と寒色ＬＥＤ（cool LED）とを交互にオン及びオフに切り替える。これについては以下で更に詳細に説明する。しかしながら、選択された輝度を生成するための２つのＬＥＤ間の相互作用を考慮すると、従来のアプローチは、選択された輝度を生成する際のより制御された動作のために変更され得る。

図１は、更なる制御機構を利用して複数のＬＥＤのための制御パラメータを動的に選択する調整可能な白色の回路である例示的な照明デバイス１００を示している。例えば、照明デバイス１００は、従来の調整可能な白色の回路のための回路装置を含む電子デバイスを表している。図示されているように、照明デバイス１００は、電流源１０５、インダクタ１１０、照明負荷１１５、照明負荷１２０、照明負荷１１５に関連する半導体１２５、及び照明負荷１２０に関連する半導体１３０を含む。負荷１１５、１２０は、各々、選択された照明温度で動作するＬＥＤであってもよい（「負荷」及び「ＬＥＤ」という用語は、本明細書においては交換可能に使用される）。例えば、ＬＥＤ１１５は６５００Ｋの照明温度で動作する寒色ＬＥＤであり得る一方で、ＬＥＤ１２０は２７００Ｋの照明温度で動作する暖色ＬＥＤであり得る。半導体１２５、１３０は、各々、信号を切り替える又は増幅するよう構成されるＭＯＳＦＥＴであってもよい（「半導体」及び「ＭＯＳＦＥＴ」という用語は、本明細書においては交換可能に使用される）。インダクタ１１０は、２つのＬＥＤの順方向電圧が全く同じではない場合に寒色ＬＥＤと暖色ＬＥＤとの間で電流のバランスを取るよう、調整可能な白色の回路に導入及び配置される。このやり方においては、インダクタ１１０は、調整可能な白色の回路のための更なる制御機構を提供する。

照明デバイス１００においては、電流源１０５は、一定の電圧Ｖ０を生成し得る。インダクタ１１０における平均電流は、電流源１０５と同じであり得る。定常動作状態において、（例えば、ＬＥＤ１１５についてはＶＦ１と示されており、ＬＥＤ１２０についてはＶＦ２と示されている）２つのＬＥＤの順方向電圧が異なる場合、定電流電源の電圧Ｖ０は、２つのＬＥＤストリングの平均電圧であり得る。例えば、Ｖ０は、ＶＦ１におけるオンデューティサイクルの積と、ＶＦ２におけるオンデューティサイクルの積との和として計算され得る（例えば、Ｖ０＝Ｄ・ＶＦ１＋（１－Ｄ）・ＶＦ２、ここで、Ｄは、サイクル全体中の寒色ＬＥＤのオンデューティサイクルであり、１－Ｄは、サイクル全体中の暖色ＬＥＤの他方のオンデューティサイクルである）。２つのＬＥＤ１１５、１２０の正の端部における電圧波形は、それぞれの持続時間Ｄ及び１－Ｄの間、ＶＦ１とＶＦ２とを繰り返し交互に生じさせる方形波をもたらし得る。インダクタ１１０は、２つのＬＥＤ１１５、１２０の電圧波形の維持における更なる制御を提供し得る。

照明デバイス１００はまた、市販の製品であってもよい、又は設計が或る特定の動作規格に従うような環境において使用されてもよい。例えば、北米のために設定される動作規格は、リニア屋内ＬＥＤドライバはクラス２に準拠すべきであるという要件であり得る。従って、特定の実施形態においては、電流源１０５は、Underwriter Laboratories（ＵＬ）のクラス２準拠の電流源であり得る。しかしながら、動作規格は、照明デバイス１００の他の構成要素には及ばないかもしれない。例えば、ＬＥＤ１１５、１２０のうちの１つが故障し、故障したＬＥＤ（例えば、ＬＥＤ１１５）を含む回路経路に沿って開回路をもたらす場合は、電流源１０５によって生成される電圧Ｖ０はクラス２準拠のものであるにもかかわらず、閉回路を有するＬＥＤ１１５、１２０のうちの残りの動作している１つ（例えば、ＬＥＤ１２０）における電圧ピークＶｐは、インダクタ１１０がフリーホイールするように（in a free-wheeling manner）動作するため、著しく高くなる。これが生じるときには、ＬＥＤ１１５、１２０のうちの動作する１つ、インダクタ１１０などは、クラス２に準拠していない可能性がある（例えば、クラス２の規格を超えることは、ユーザにショックを与える確率が高くなることをもたらし得る）。従って、インダクタ１１０の導入は、通常の動作条件下では調整可能な白色の回路の性能制御の向上を供給し得るが、ＬＥＤ１１５、１２０のうちの少なくとも１つが故障する場合に、暖色／寒色の問題も導入し得る。

例示的な実施形態は、回路保護を有する照明デバイスを対象にする。前記照明デバイスは、電流を生成する電流源と、前記電流を受け取る第１負荷及び第２負荷とを有する。前記照明デバイスは、前記第１負荷に給電する電流と前記第２負荷に給電する電流とのバランスを取る、前記電流源と前記第１負荷及び前記第２負荷との間に配置されるインダクタを有する。前記照明デバイスは、前記第１負荷及び前記第２負荷の電圧ピークをモニタする検出器を有する。前記照明デバイスは、前記検出器から前記電圧ピークの測定値（reading）を受け取り、前記電圧ピークが少なくとも電圧ピーク閾値であるときを決定する電圧コントローラを有する。前記電圧コントローラは、前記電圧ピークの前記測定値に基づいて、前記電流源によって生成される前記電流のための設定を調節するよう構成される。

例示的な実施形態は、回路保護を有する照明デバイスを対象にする。前記照明デバイスは、電流を生成する電流源と、前記電流を受け取る第１負荷及び第２負荷とを有する。前記照明デバイスは、前記第１負荷に給電する電流と前記第２負荷に給電する電流とのバランスを取る、前記電流源と前記第１負荷及び前記第２負荷との間に配置されるインダクタを有する。前記照明デバイスは、前記第１負荷へ流れる電流及び前記第２負荷へ流れる電流をそれぞれ管理する第１半導体及び第２半導体を有する。前記照明デバイスは、前記第１負荷及び前記第２負荷の電圧ピークをモニタする検出器を有する。前記照明デバイスは、前記検出器から前記電圧ピークの測定値を受け取り、前記電圧ピークが少なくとも比較器閾値であるときを決定する比較器を有する。前記比較器は、前記電圧ピークが少なくとも前記比較器閾値であるときに信号を生成するよう構成される。前記照明デバイスは、前記信号を受信し、前記第１半導体及び前記第２半導体を動作停止させる（deactivate）よう構成される半導体コントローラを有する。

例示的な実施形態は、回路保護を有する照明デバイスを対象にする。前記照明デバイスは、電流を生成する電流源と、前記電流を受け取る第１負荷及び第２負荷とを有する。前記照明デバイスは、前記第１負荷に給電する電流と前記第２負荷に給電する電流とのバランスを取る、前記電流源と前記第１負荷及び前記第２負荷との間に配置されるインダクタを有する。前記照明デバイスは、前記第１負荷へ流れる電流及び前記第２負荷へ流れる電流をそれぞれ管理する第１半導体及び第２半導体を有する。前記照明デバイスは、第１保護機構と第２保護機構とを有する。前記第１保護機構は、前記第１負荷及び前記第２負荷の電圧ピークをモニタする検出器を有する。前記第１保護機構は、前記検出器から前記電圧ピークの測定値を受け取り、前記電圧ピークが少なくとも電圧ピーク閾値であるときを決定する電圧コントローラを有する。前記電圧コントローラは、前記電圧ピークの前記測定値に基づいて、前記電流源によって生成される前記電流のための設定を調節するよう構成される。前記第２保護機構は、前記電流の前記電圧ピークをモニタする更なる検出器を有する。前記第２保護機構は、前記更なる検出器から前記電圧ピークの更なる測定値を受け取り、前記電圧ピークが少なくとも比較器閾値であるときを決定する比較器を有する。前記比較器は、前記電圧ピークが少なくとも前記比較器閾値であるときに信号を生成するよう構成される。前記第２保護機構は、前記信号を受信し、前記第１半導体及び前記第２半導体を動作停止させるよう構成される半導体コントローラを有する。

例示的な照明デバイスを示す。例示的な実施形態による例示的な照明デバイスを示す。例示的な実施形態による照明デバイスの例示的な実施例を示す。例示的な実施形態による図３の実施例において使用される電圧制御保護装置の例示的な実施例を示す。例示的な実施形態による図３の実施例において使用される半導体制御保護装置の例示的な実施例を示す。例示的な実施形態に従って電圧制御保護装置を使用して照明デバイスを保護するための方法を示す。例示的な実施形態に従って半導体制御保護装置を使用して照明デバイスを保護するための方法を示す。

例示的な実施形態は、以下の説明及び関連する添付の図面を参照して更に理解されることができ、同様の要素には同じ参照符号が付与されている。例示的な実施形態は、複数の負荷を含む調整可能な白色の回路として構成される電子デバイスのクラス２の回路を保護するためのデバイス、システム、及び方法に関する。例示的な実施形態は、第２負荷の故障に起因する第１負荷における開回路高電圧の問題に対処する保護機構を提供する。このシナリオに対処するために例示的な実施形態を使用することにより、クラス２の回路はクラス２準拠のままであり得る。例示的な実施形態による保護機構は、電圧制御に基づく第１保護装置と、半導体制御に基づく第２保護装置とを提供する。

例示的な実施形態は、電子デバイスの調整可能な白色の回路内で相互接続される特定の回路構成要素に関して説明されている。例示的な実施形態はまた、特定の構成で配設されているこれらの特定の回路構成要素に関して説明されている。しかしながら、前記回路構成要素のタイプ及び前記特定の構成は、説明目的のためのものでしかない。異なるタイプの回路構成要素及び異なる構成も、例示的な実施形態の範囲内で、機能している負荷における電圧ピークがクラス２準拠規格を超える上記のシナリオと実質的に同様の保護を達成するために使用され得る。第１例においては、電子デバイスの負荷は、発光ダイオード（ＬＥＤ）などのダイオードとして説明されている。しかしながら、負荷は、サブ構成要素を作動させるために電力を引き出す、又はサブ構成要素を動作停止させるために電力の引き出しを停止する任意のサブ構成要素であってもよい。第２例においては、電子デバイスの半導体は、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）として説明されている。しかしながら、半導体は、前記半導体が担当するそれぞれの負荷の動作を制御するよう構成される任意の構成要素であってもよい。

例示的な実施形態は、更に、調整可能な白色の回路内の構成要素の或る特定の値に関して説明されている。例えば、前記値は、照明温度であってもよい。しかしながら、これらの例示的な値は、ＬＥＤの相互作用が選択された輝度を生成するような、ＬＥＤの選択された照明温度に関するものである。別の例においては、前記値は、モニタされる電圧ピークであってもよい。しかしながら、これらの例示的な値は、クラス２準拠規格に基づく設計選択に関するものである。従って、異なる規格が選択された場合、又は準拠規格内の公差範囲が選択された場合は、電圧ピークに関連する閾値は変更され得る。従って、例示的な実施形態による調整可能な白色の回路の動作を説明するために使用されている如何なる値も、説明目的のためのものでしかなく、例示的な実施形態の範囲内で他の値が使用され得る。

例示的な実施形態は、許容可能な閾値を超える電圧ピークをもたらす状況に対する保護を提供する、調整可能な白色の回路の照明デバイスにおける保護機構を提供する。保護機構は、電圧制御を備えて構成される第１保護装置において実施されてもよい。電圧制御は、電圧ピークが許容可能な閾値を超えるときを検出し、負荷に出力されている電圧又は電流を調節し得る。保護機構はまた、半導体制御を備えて構成される第２保護装置において実施されてもよい。半導体制御は、負荷が更なる電力を受け取ることができなくなる、半導体を動作停止させる半導体制御をトリガする信号を受信してもよい。保護機構はまた、（例えば、冗長保護回路のためのクラス２準拠要件を考慮して）第１保護装置と第２保護装置との両方を組み込んでもよい。

図２は、例示的な実施形態による例示的な照明デバイス２００を示している。照明デバイス２００は、電源２０５と、複数の負荷２１０、２１５とを含む。負荷２１０、２１５は、電力を引き出す任意のタイプの構成要素（例えば、ＬＥＤ、電球、オーディオ出力構成要素など）であってもよい。説明目的のために、負荷２１０、２１５は、例示的な実施形態ではＬＥＤとして記載されている（「負荷」及び「ＬＥＤ」という用語は、本明細書においては交換可能に使用される）。照明デバイス２００は、各負荷２１０、２１５に対応する複数の半導体２２０、２２５も含む。例えば、半導体２２０は、負荷２１０と関連付けられてもよく、半導体２２５は、負荷２１０５と関連付けられてもよい。半導体２２０、２２５は、負荷２１０、２１５の動作を管理する任意のタイプの構成要素であってもよい。例えば、半導体２２０、２２５は、負荷２１０、２１５に供給される電流を制御してもよい。説明目的のために、半導体２２０、２２５は、例示的な実施形態ではＭＯＳＦＥＴとして記載されている（「半導体」及び「ＭＯＳＦＥＴ」という用語は、本明細書においては交換可能に使用される）。照明デバイスは、負荷２１０、２１５の動作のための追加の性能制御機構を提供するインダクタ２３０も含んでもよい。照明デバイス２００は、ＬＥＤ２１０、２１５、及びＬＥＤ２１０、２１５を含む対応するＬＥＤストリングを動的に保護する保護機構２３５を含んでもよい。

調整可能な白色の回路として、ＬＥＤ２１０、２１５は、選択された照明温度で動作し得る。例えば、ＬＥＤ２１０は、６５００Ｋの照明温度で動作する寒色ＬＥＤであってもよく、ＬＥＤ２１５は、２７００Ｋの照明温度で動作する暖色ＬＥＤであってもよい。動作時には、ＬＥＤ２１０、２１５は、オン期間とオフ期間とを交互に繰り返し得る。従って、ＬＥＤ２１０がオンである間、ＬＥＤ２１５はオフであってもよく、逆もまた同様である。ＬＥＤ２１０、２１５の選択された照明温度に基づいて特定の輝度を達成するために、ＬＥＤ２１０、２１５は、サイクル全体の一部がＬＥＤ２１０のオンデューティサイクルに充てられ、サイクル全体の残りの部分がＬＥＤ２１５のオンデューティサイクルに充てられるサイクル全体を使用して動作し得る。サイクル全体は、それぞれのオンデューティサイクルに対応する持続時間中のＬＥＤ２１０、２１５の各々の両端の順方向電圧の間で交互に繰り返す方形波である電圧波形を有し得る。インダクタ２３０は、性能制御を提供するよう、方形波を意図された電圧及び持続時間に維持することを可能にし得る。

保護機構２３５は、電圧コントローラ２５０と関連付けられる検出器２４０を含んでもよい。検出器２４０及び電圧コントローラ２５０が、保護機構２３５の第１保護装置であってもよい。検出器２４０は、調整可能な白色の回路における電圧ピークを検出又はモニタしてもよい。検出された電圧ピークは、電圧コントローラ２５０にフィードバックされてもよい。電圧コントローラ２５０は、電源２０５によって出力される電流を調節するよう構成されてもよい。例えば、電圧コントローラ２５０は、調整可能な白色の回路がクラス２準拠のままであるように、検出器２４０から出力された電圧ピークに基づいて、電源２０５が使用すべきである設定を決定してもよい。特定の実施例によれば、電圧コントローラ２５０は、電圧ピーク閾値を利用してもよく、この場合、電圧ピーク閾値未満である電圧ピークは、電流を調節するよう電圧コントローラ２５０をトリガしない。電圧ピークが少なくとも電圧ピーク閾値であるとき、電圧コントローラ２５０は、電源２０５によって出力される電流を動的なやり方で調節してもよい（例えば、検出器２４０による後続の電圧ピークの測定値が、最大でも電圧ピーク閾値になるように、電源２０５における電流をより低く設定してもよい）。従って、検出器２４０によって検出されるような電圧ピークが電圧ピーク閾値を上回ったままである間、電圧コントローラ２５０は、出力されている電流を制御するために、電源２０５の設定を連続的に調節してもよい（例えば、電圧ピーク閾値を上回る検出された電圧ピークが増加した場合には電流をより低く設定し、電圧ピーク閾値を上回る検出された電圧ピークが減少した場合には電流をより高く設定するなどをしてもよい）。

検出器２４０及び電圧コントローラ２５０は、高電圧の問題を提示した状況が対処された後にも使用されてもよい。例えば、前記状況が対処された後は、検出される電圧ピークは、もはや、電圧ピーク閾値を上回らないだろう。電圧コントローラ２５０は、検出される後続の電圧ピークが、最大でも電圧ピーク閾値になるように、電源２０５の電流のための設定を調節してもよい。このシナリオにおいては、電圧コントローラ２５０は、電流のための設定を、調整可能な白色の回路の通常の動作状態に対応する値まで上げてもよい。

保護機構２３５は、更に、半導体コントローラ２５５と関連付けられる検出器２４５を含んでもよい。検出器２４５及び半導体コントローラ２５５が、保護機構２３５の第２保護装置であってもよい。検出器２４５は、検出器２４０と実質的に同様のやり方で、調整可能な白色の回路における電圧ピークを検出又はモニタしてもよい。検出器２４５によって出力される検出された電圧ピークは、比較器の閾値と比較されてもよい。検出された電圧ピークが少なくとも比較器閾値であるときは、半導体コントローラ２５５は、実施されるべき動作を示す信号を受信してもよい。例えば、半導体コントローラ２５５は、半導体２２０、２２５を動作停止させるよう構成されてもよい。比較器閾値は、調整可能な白色の回路がクラス２準拠規格に対応する値を超えていることを示す値に設定されてもよい。例えば、比較器閾値は、値において電圧ピーク閾値と実質的に同様であってもよい。従って、第２保護装置は、他方のＬＥＤが故障したときに、これ以上の電流が残りの機能しているＬＥＤを流れることを防止することによって、調整可能な白色の回路のための自動シャットダウン機構を提供するよう構成されてもよい。

半導体２２０、２２５を再作動させるために、調整可能な白色の回路はリセットされてもよい。例えば、半導体コントローラ２５５は、半導体２２０、２２５を作動状態に保つためのデフォルト位置を有してもよい。別のやり方においては、半導体コントローラ２５５は、検出器２４５からの出力に基づいて、信号が受信されていないときを検出してもよい。信号が受信されていないとき、半導体コントローラ２５５は、半導体２２０、２２５を作動状態に設定することに戻ってもよい。従って、信号が受信されている期間中は、半導体コントローラ２５５は半導体２２０、２２５を動作停止させてもよく、信号が受信されいない期間中は、半導体コントローラ２５５は半導体２２０、２２５を作動させてもよい。動作停止状態から作動状態へ移行するとき、半導体コントローラ２５５は、この状況が生じるときのランダムなインスタンスを取り除き、この移行はこの状況が持続する場合であることを確実にするために、信号が所定の持続時間の間受信されないときを決定してもよい。

第１保護装置及び第２保護装置を含む照明デバイス２００は、例示に過ぎない。当業者は、機能している負荷が別の負荷が故障したときに高電圧ピークを経験する高電圧問題のシナリオの間、単独で動作する第１保護装置又は第２保護装置が十分に保護を提供し得ることを理解するであろう。従って、他の実装例においては、照明デバイス２００は、保護機構において一方又は他方の保護装置を含んでもよい。照明デバイス２００はまた、図示されているように、回路経路及び負荷を保護する二次的なやり方を通して保護が提供されるようことを確実にするよう構成されてもよい。照明デバイス２００は、更に、様々な規格に準拠するために、保護機構２３５において第１及び第２保護装置を含んでもよい。例えば、クラス２準拠規格は、照明デバイス２００に冗長な安全機構が設けられることが要求する。従って、クラス２準拠規格も満たすために、照明デバイス２００は、第１保護装置と第２保護装置との両方を含んでもよい。両方の保護装置を含むものは、一方の保護装置は一次的なものとして動作し得る一方で、他方の保護装置は二次的なものとして動作し得るように、又は両方の保護装置が、同様の能力で、調整可能な白色の回路を保護を提供するよう動作し得るように構成されてもよい。

構成要素が１つの全てを含む電子デバイスに組み込まれる照明デバイス２００が図示されている。しかしながら、別の実施例においては、照明デバイス２００の構成要素は、通信機能を有しながら、少なくとも部分的に互いに分離されてもよく、モジュール式構成要素（例えば、互いに接続される別々の構成要素）であってもよく、１つ以上のデバイスに組み込まれてもよく、又はそれらの組み合わせであってもよい。例えば、照明デバイス２００は、対応する構成要素（例えば、電圧コントローラ２５０、半導体コントローラ２５５など）に信号を送信するモジュール式決定構成要素に出力を供給する検出器２４０、２４５を含んでもよい。照明デバイス２００は、構成要素間の有線接続も利用し得る。しかしながら、当業者は、照明デバイス２００の構成要素間では、信号、電力、又は他の指示／コマンドの任意の伝達方法が使用され得ることを理解するだろう。例えば、有線接続、無線接続、ネットワーク接続、又はそれらの組み合わせが使用され得る。

図３は、例示的な実施形態による照明デバイス３００の例示的な実施例を示している。照明デバイス３００は、例示的な実施形態による図２の照明デバイス２００の特定の構成であり得る。図３において図示されている照明デバイス３００の実施例は、検出器２４０及び電圧コントローラ２５０を含む第１保護装置と、検出器２４５及び電圧コントローラ２５５を含む第２保護装置とを利用する保護機構２３５に関する。照明デバイス３００は、電流源３０５、インダクタ３１０、ＬＥＤ３１５、３２０、ＭＯＳＦＥＴ３２５、３３０、電圧コントローラ３４０を備える電圧ピーク検出器３３５、比較器３５０を備える電圧ピーク検出器３４５、及び半導体コントローラ３５５を含んでもよい。

図３の照明デバイス３００の実施例は、様々な回路経路に沿って、交換されるべき信号、並びに供給、検出及び変更されるべき電力のために、構成要素が互いに相互接続される任意の回路実施例であってもよい。これらの構成要素は、１つ以上の集積回路に含まれてもよく、１つ以上のプリント回路基板に含まれていてもよく、又は必要に応じて個別に実装されてもよい。本明細書において記載されている照明デバイス３００の例示的な実施例は、回路構成要素のセットである照明デバイス３００に関する。しかしながら、照明デバイス３００は、様々な他のやり方でも実施され得る。例えば、照明デバイス３００は、とりわけ（例えば、３つ以上の）動的な設定が使用される場合には、より複雑な構成要素を含んでもよい。

この例においては、照明デバイス３００は、寒色ＬＥＤとして６５００Ｋで動作するＬＥＤ３１５と、暖色ＬＥＤとして２７００Ｋで動作するＬＥＤ３２０とを含んでもよい。図示されているように、図３の実施例においては、調整可能な白色の回路は、調整可能な白色の回路を、ＬＥＤ３１５、３２０のうちの他方の１つが故障するときに、ＬＥＤ３１５、３２０のうちの１つにおいてクラス２準拠規格を上回るものにする高電圧の問題を導入するが、性能制御を提供するインダクタ３１０を含む。照明デバイス３００はまた、第１保護装置と第２保護装置との両方を含む。

電流源３０５は、（例えば、電圧コントローラ３４０によって設定されるような）選択された電流で電圧Ｖ０を出力するＵＬのクラス２準拠の電源であってもよい。電流は、ＬＥＤ３１５、３２０に分配されるべきエネルギを磁界に蓄えるインダクタ３１０へ流れ得る。サイクル全体及び各ＬＥＤ３１５、３２０のオンデューティサイクルに応じて、ＬＥＤ３１５、３２０は、スケジュールされた時間に照明され得る。ＭＯＳＦＥＴ３２５、３３０は、それぞれＬＥＤ３１５、３２０のために回路を閉じることを可能にするデフォルトの作動状態にあってもよく、これは、ＬＥＤ３１５、３２０が「作動される」される又は使用可能であるときを効果的に制御する。

保護機構２３５を使用する際、ＬＥＤ３１５、３２０のうちの１つが、高電圧のシナリオにつながる故障をする可能性がある。例えば、ＬＥＤ３２０が（例えば、開回路をもたらす）故障をするかもしれない。従って、依然として機能している（例えば、閉回路を維持する）ＬＥＤ３１５は、（例えば、ＬＥＤ３１５のデューティサイクルがオフである期間中に）クラス２準拠規格を超えるピーク電圧を有するかもしれない。保護機構２３５は、このようなピーク電圧が発生するときをモニタして、この状況を改善するための後続の動作を実施するよう構成されてもよい。

電圧ピーク検出器３３５及び電圧コントローラ３４０を含む第１保護装置を使用する際、図２の照明デバイス２００に関して上述したやり方と実質的に同様のやり方で、電圧ピーク検出器３３５は、電流源３０５から電流が流れている間、調整可能な白色の回路において発生する電圧ピークをモニタしてもよい。電圧ピーク検出器３３５は、電圧ピークを電圧コントローラ３４０に出力してもよく、電圧コントローラ３４０は、次いで、電流源３０５によって生成される出力電流の設定を変更するべきか否かを決定する。電圧コントローラ３４０は、調整可能な白色の回路がクラス２準拠のままであることをもたらす、クラス２準拠規格に基づく電圧ピーク閾値を利用してもよい。従って、電圧コントローラ３４０が、電圧ピーク閾値超えを示す電圧ピークを電圧ピーク検出器３３５から受け取るときには、電圧コントローラ３４０は、電流源３０５によって出力される電流のための設定を調節してもよい。電圧波形のサイクル全体が方形波であり、ＬＥＤ３２０のみが故障しているときには、ＬＥＤ３２０のオンデューティサイクル中に、少なくとも電圧ピーク閾値である電圧ピークが繰り返され得る。このやり方においては、電圧コントローラ３４０は、ＬＥＤ３２０が故障している可能性があるときを識別してもよい。電圧コントローラ３４０が、電圧ピーク検出器３３５によって出力される検出された電圧ピークに基づいて、電流源３０５によって出力される電流の設定を調節したときには、調整可能な白色の回路は、再びクラス２準拠のものとなり得る。

上記のように、電圧ピーク閾値は、電圧コントローラ３４０が、電流源３０５によって出力される電流をどのように設定するべきかを決定することを可能にし得る。例えば、電圧ピークが少なくとも電圧ピーク閾値である間、電圧コントローラ３４０は、調整可能な白色の回路がクラス２準拠のものになるように適切な電流設定を動的に選択してもよい。別の例においては、電圧ピークが電圧ピーク閾値未満である間、電圧コントローラ３４０は、調整可能な白色の回路がクラス２準拠のものになる最大電流設定を選択してもよい。

電圧ピーク検出器３４５、比較器３５０、及び半導体コントローラ３５５を含む第２保護装置を使用する際、図２の照明デバイス２００に関して上述したやり方と実質的に同様のやり方で、電圧ピーク検出器３４５は、電流源３０５から電流が流れている間、調整可能な白色の回路において発生する電圧ピークをモニタしてもよい。第１保護装置と第２保護装置との両方が照明デバイス３００の一部である場合、電圧ピーク検出器３３５及び電圧ピーク検出器３４５は、実質的に同一の電圧ピークを測定するべきである。電圧ピーク検出器３４５は、電圧ピークを比較器３５０に出力してもよく、比較的３５０は、次いで、半導体コントローラ３５５に送信される信号を生成するべきか否かを決定する。比較器３５０は、インダクタ３１０を組み込むことと方形の電圧波形とを考慮して、あらゆるラグの問題を補償するようヒステリシスを備えて構成されてもよい。比較器３５０には、半導体コントローラ３５５に信号を送信する回路経路をいつ選択するべきかを決定する比較器閾値が設定されてもよい。ＬＥＤ３２０が故障しており、ＬＥＤ３２０のオンデューティサイクル中に測定される電圧ピークがＬＥＤ３１５にとって高い電圧をもたらすシナリオにおいては、比較器３５０は、信号を生成し、半導体コントローラ３５５に送信してもよい。半導体コントローラ３５５は、この信号を受信すると、ＭＯＳＦＥＴ３２５、３３０の両方を動作停止させ得る。ＭＯＳＦＥＴ３２５、３３０を動作停止させることによって、ＬＥＤ３１５、３２０は、もはや電流を受け取らず、それによって、調整可能な白色の回路をクラス２準拠のものである状況にし得る。

上記のように、比較器閾値は、信号を送信する又は受動的なままにすることによって、ＭＯＳＦＥＴ３２５、３３０のオン／オフ設定を規定してもよい。比較器閾値は、値において電圧ピーク閾値と実質的に同様であってもよい。

図４は、例示的な実施形態による図３の実施例において使用される電圧制御保護装置４００の例示的な実施例を示している。電圧制御保護装置４００は、保護機構２３５の第１保護装置のための上記の動作を達成するために使用され得る例示的な回路構成を図示している。しかしながら、電圧制御保護装置４００は、例示的な実施形態の範囲内で異なる回路構成を利用することができ、それでも、調整可能な白色の回路を保護する際に上記の動作を実施することができる。電圧制御保護装置４００において、ピーク電圧検出１は、Ｄ９８１及びＣ９８１を有し、Ｃ９８１における電圧ピークは、電圧フィードバック制御回路に供給される。電圧フィードバック制御回路は、Ｃ９８１における電圧を所定の電圧設定（例えば５６Ｖ）以下になるよう調整してもよく、前記所定の電圧設定は、常に、ＵＬのクラス２準拠規格の制限（例えば、６０Ｖ）未満であるだろう。ピーク電圧検出２は、Ｄ９８０Ａ及びＣ９８０を有し、Ｃ９８０における電圧ピークは、抵抗器Ｒ９８８及びＲ９８９によって分圧される。Ｒ９８８における電圧は、基準電圧３Ｖ３（例えば、３．３Ｖ）と比較される。Ｒ９８８における電圧が基準電圧（例えば、３．３Ｖ）よりも高いとき、構成要素Ｕ９８０、Ｒ９８５及びＲ９８６が正確な比較器を作成する。Ｕ９８０のコレクタ（例えば、ピン３）が、ツェナＤ９８２を通してヒステリシスを作成するよう、Ｄ９８３及びＲ９８７を通してハイになるとき、トランジスタＵ９８１がオンにされる。デュアルダイオードＤ９８１を通して、電圧制御保護装置４００における２つのＭＯＳＦＥＴ駆動信号がローに引き下げられ、ＭＯＳＦＥＴＵ９５１及びＵ９５２が、ＬＥＤＴＷ＋における出力電圧がＵＬのクラス２規格に準拠しているＶＬＥＤ＋と同じになるように切り替えられる。電圧制御保護装置４００は、ＬＥＤ３１５、３２０のうちの１つにおいて単一の故障があっても、ＬＥＤＴＷ＋における出力電圧を、常にＵＬのクラス２規格の制限（例えば、６０Ｖ）未満であるよう保つ。

図５は、例示的な実施形態による図３の実施例において使用される半導体制御保護装置５００の例示的な実施例を示している。半導体制御保護装置５００は、接続端子であるＸ２を含む。暖色ＬＥＤ３２０を含む暖色ＬＥＤストリングは、ＬＥＤＴＷ＋とＬＥＤＷＷ－との間に接続され、寒色ＬＥＤ３１５を含む寒色ＬＥＤストリングは、ＬＥＤＴＷ＋とＬＥＤＣＷ－との間に接続される。インダクタＬ９５０は、２つのＬＥＤストリング間の電流バランスを保つ。ＭＯＳＦＥＴＵ９５１及びＵ９５２は、一定の周波数で交互にオンにされる。Ｕ９５０は、２チャンネルＭＯＳＦＥＴ駆動集積回路である。信号ＵＣ＿ＷＷ＿ＰＷＭ及びＵＣ＿ＣＷ＿ＰＷＭは、ＬＥＤ３１５、３２０のデューティサイクルを制御するマイクロコントローラからのものである。

図６は、例示的な実施形態に従って電圧制御保護装置４００を使用して照明デバイスを保護するための方法６００を示している。方法６００は、電圧コントローラ２４０が、照明デバイス２００を保護し、デバイスのタイプであって、照明デバイス２００が前記デバイスのタイプであるデバイスのタイプ（例えば、クラス２）のために規定されている規格内にとどめるために使用される例示的な実施形態の機構に関し得る。（例えば、電圧制御保護装置４００において実施されるような）電圧コントローラ２４０の観点からだけでなく、図３において図示されているような回路ユニットとしての照明デバイス３００の実施例の観点からも、方法６００を説明する。照明デバイス２００、及び照明デバイス３００の例示的な実施例の実質的に同様の構成要素は、交換可能に使用されるだろう。

６０５においては、電圧ピーク検出器３３５が、調整可能な白色の回路の電圧ピークをモニタする。通常の動作条件下では、電圧ピークは、電圧ピーク閾値を超えないはずである。しかしながら、とりわけインダクタ３１０の導入により、ＬＥＤ３１５、３２０のうちの１つが故障し、ＬＥＤ３１５、３２０のうちの機能する１つが少なくとも電圧ピーク閾値である電圧ピークを示す高電圧問題が生じることにつながるシナリオがあり得る。６１０においては、電圧ピーク検出器３３５が、電圧ピークの測定値を電圧コントローラ３４０に送信する。

６１５においては、電圧コントローラ３４０が、電流源３０５によって出力される電流の設定を調節するべきか否かを決定する。例えば、電圧ピーク検出器３３５から受信される電圧ピークは、電圧ピーク閾値未満である場合がある。それに応じて、６２０においては、電圧コントローラ３４０が、電流源３０５によって出力されるべき電流の設定を維持する。以前の変更がないと仮定すると、設定は、（例えば、考慮に入れられ得る任意の公差を備える）調整可能な白色の回路がクラス２準拠のものであることを可能にする最大電流であってもよい。第１保護装置は、次いで、調整可能な白色の回路がまだ使用中であるか否かを決定する６２５へ進む。まだ使用中である場合には、第１保護装置は、調整可能な白色の回路の電圧ピークのモニタし続けるために６０５に戻る。

６１５に戻ると、別の例においては、電圧ピーク検出器３３５から受信される電圧ピークが、電圧ピーク閾値よりも大きい場合がある。それに応じて、６３０においては、電圧コントローラが、高電圧のシナリオを考慮して電流源３０５によって出力される電流のために使用されるべき設定を決定する。６３５においては、電圧コントローラ３４０が、電流源３０５の更新された電流を設定する。第１保護装置は、次いで、６２５へ進む。

図７は、例示的な実施形態に従って半導体制御保護装置５００を使用して照明デバイスを保護するための方法７００を示している。方法７００は、半導体コントローラ２４５が、照明デバイス２００を保護し、デバイスのタイプであって、照明デバイス２００が前記デバイスのタイプであるデバイスのタイプ（例えば、クラス２）のために規定されている規格内にとどめるために使用される例示的な実施形態の機構に関し得る。（例えば、半導体制御保護装置５００において実施されるような）半導体コントローラ２４５の観点からだけでなく、図３において図示されているような回路ユニットとしての照明デバイス３００の実施例の観点からも、方法７００を説明する。照明デバイス２００、及び照明デバイス３００の例示的な実施例の実質的に同様の構成要素は、交換可能に使用されるだろう。

７０５においては、電圧ピーク検出器３４５が、調整可能な白色の回路の電圧ピークをモニタする。電圧ピーク検出器３４５は、比較器閾値を用いる以外は、方法６００において上述したような電圧ピーク検出器３３５と実質的に同様のやり方で、電圧ピークをモニタしてもよい。しかしながら、電圧ピークが測定される特定のやり方は、実施例（例えば、電圧制御保護装置４００及び半導体制御保護装置５００の回路実施例の異なるアプローチ）に基づいて異なってもよい。７１０においては、電圧ピーク検出器３４５が、電圧ピークの測定値を比較器３５０に送信する。

７１５においては、比較器３５０が、電圧ピーク測定値が比較器閾値以内にあるか否かを決定する。比較器閾値未満の場合には、比較器３５０は、比較器３５０を動作条件が維持されるような受動状態にするデフォルトの回路経路を選択する。第２保護装置は、次いで、調整可能な白色の回路がまだ使用中であるか否かを決定するために７２０に進む。まだ使用中である場合には、第２保護装置は、調整可能な白色の回路の電圧ピークのモニタし続けるために７０５に戻る。

７１５に戻り、電圧ピーク測定値が少なくとも比較器閾値である場合には、７２５において、比較器３５０は、信号が生成され、半導体コントローラ３５５に送信されることをもたらす別の回路経路を選択する。７３０においては、半導体コントローラ３５５が、ＭＯＳＦＥＴ３２５、３３０を動作停止させる。第２保護装置は、次いで、７２０へ進む。

上記のように及び照明デバイス２００、３００において図示されているように、保護機構２３５は、検出器２４０及び電圧コントローラ２５０を含む第１保護装置と、検出器２４５及び半導体コントローラ２５５を含む第２保護装置との両方を含んでもよい。従って、別々の保護アプローチとして説明されているの方法６００及び７００は、調整可能な白色の回路が単一の保護装置を利用する場合の例示に過ぎない。しかしながら、方法６００及び７００は組み合わされてもよく、方法６００又は方法７００のいずれかを使用した結果が、方法６００又は７００のうちの他方の１つがどのように実施されるかに影響を及ぼし得る全体的な組み合わされた方法に組み込まれてもよい。

例示的な実施形態は、それぞれの半導体によって管理され得る少なくとも２つの負荷を含む電子デバイスの調整可能な白色の回路を保護するデバイス、システム、及び方法を提供する。例示的な実施形態による保護機構は、第１負荷が故障し、機能している第２負荷が（例えば、準拠規格によって設定されるような）意図された最大値を超え得る電圧ピークを経験するときの高電圧問題のシナリオに対処する。保護機構は、電圧ピークをモニタし、電圧ピークに基づいて電流源の電流設定を調節する第１保護装置を提供する。保護機構は、電圧ピークをモニタし、ＬＥＤに電力が供給されないように半導体を動作停止させる、第１保護装置と連動して又は独立して動作し得る第２保護装置も提供する。保護機構は、更に、強化された保護機構が使用されるべきである場合、冗長アプローチが適用されるべきである場合、及び／又は準拠規格が満たされるべきである場合に、第１保護装置と第２保護装置との両方を組み込んでもよい。

当業者は、上記の例示的な実施形態は、任意の適切なソフトウェア若しくはハードウェア構成、又はそれらの組み合わせで実施され得ることを理解するだろう。更なる例においては、上記の方法の例示的な実施形態は、プロセッサ又はマイクロプロセッサにおいて実行され得る、コンピュータ可読記憶媒体に記憶された命令行を含むコンピュータプログラム製品として実施されてもよい。記憶媒体は、例えば、任意の記憶動作を使用する上記のオペレーティングシステムで使用するために互換性のある又はフォーマットされるローカル又はリモートのデータリポジトリであってもよい。

本開示において、本開示の趣旨又は範囲から逸脱することなく、様々な修正がなされ得ることは、当業者には明らかであるだろう。従って、本開示は、添付の特許請求の範囲及びそれと同等のものの範囲内に入ることを条件に、本開示の修正及び変形をカバーすることが意図されている。

Claims

電流を生成する電流源と、
前記電流を受け取る第１負荷及び第２負荷と、
前記第１負荷へ流れる電流及び前記第２負荷へ流れる電流をそれぞれ管理する第１半導体及び第２半導体と、
前記第１負荷と前記第２負荷との間で前記電流のバランスを取るよう前記電流源と前記第１負荷及び前記第２負荷との間に配置されるインダクタと、
前記第１負荷及び前記第２負荷の電圧ピークをモニタする検出器と、
前記検出器から前記電圧ピークの測定値を受け取り、前記電圧ピークが少なくとも電圧ピーク閾値であるときを決定する電圧コントローラであって、前記電圧ピークの前記測定値に基づいて、前記電流源によって生成される前記電流のための設定を調節するよう構成される電圧コントローラと、
前記第１負荷及び前記第２負荷のうちの１つが故障して開回路をもたらしており、前記第１負荷及び前記第２負荷のうちの他方の１つが機能し続けており、機能している負荷が少なくとも前記電圧ピーク閾値である前記電圧ピークを経験するときに、前記検出器から前記電圧ピークの測定値を受け取り、前記電圧ピークが少なくとも比較器閾値であるときを決定する比較器であって、前記電圧ピークが少なくとも前記比較器閾値であるときに信号を生成するよう構成される比較器と、
前記信号を受信し、前記第１半導体及び前記第２半導体を動作停止させるよう構成される半導体コントローラとを有する照明デバイス。
前記第１負荷及び前記第２負荷が発光ダイオードである請求項１に記載の照明デバイス。
前記電圧ピークが前記電圧ピーク閾値未満であるときは、前記電圧コントローラが、前記電流源によって生成される前記電流のための最大設定を選択するよう構成され、前記最大設定が、所定の電流設定及び／又は準拠規格に基づいている請求項１に記載の照明デバイス。
前記準拠規格が、ＵＬのクラス２準拠の規格である請求項３に記載の照明デバイス。
前記比較器が、前記電圧ピークの前記測定値に導入されるラグを補償するようヒステリシスを備えて構成される請求項１に記載の照明デバイス。
前記照明デバイスが、調整可能な白色の回路である請求項１に記載の照明デバイス。
前記第１負荷が、６５００Ｋの第１照明温度を有する第１照明構成要素であり、前記第２負荷が、２７００Ｋの第２照明温度を有する第２照明構成要素である請求項５に記載の照明デバイス。
前記第１負荷及び前記第２負荷のうちの１つが故障しており、前記第１負荷及び前記第２負荷のうちの他方の１つが機能し続けているときは、前記電圧ピークは少なくとも前記電圧ピーク閾値であり、前記機能している負荷は、少なくとも前記電圧ピーク閾値である前記電圧ピークを経験する請求項１に記載の照明デバイス。