JP2014529172A - Ｌｅｄユニットを制御するための回路装置及びｌｅｄユニットを動作させる方法 - Google Patents

Abstract

電源４から位相カット動作電圧を受信するための入力部８と、前記入力部８と接続された、且つ少なくとも１つのＬＥＤユニット２用の調光信号１２を前記動作電圧から供給するように適合された信号プロセッサ１４、１４’と、を含む、少なくとも１つのＬＥＤユニット２の輝度を制御するための回路装置３、３’が提供される。調光信号１２におけるノイズの効率的な低減を可能にするために、しかし同時に前記ＬＥＤユニット２の改善された調光を可能にするために、前記信号プロセッサ１４、１４’は、少なくともノイズ抑圧モード３０及び調光モード３１において動作するように構成されている。前記信号プロセッサ１４、１４’と接続された、且つ前記動作電圧における変動に依存して前記信号プロセッサ１４、１４’のモードを設定するように構成された制御装置１５、１５’が提供される。

Description

本発明は、照明分野に関し、特に、少なくとも１つのＬＥＤユニットの輝度を制御するための回路装置、対応する回路装置を含むＬＥＤランプ、及び少なくとも１つのＬＥＤユニットの輝度制御の方法に関する。

照明分野において、白熱電球又はハロゲンランプは、今日、ＬＥＤランプによって取って代わられつつある。低電力消費及び長寿命が、ＬＥＤランプを、上記で言及された従来の光源に対する非常に有用な代替にする。新しく設計された照明設備におけるかかるＬＥＤランプの使用に加えて、既存の照明システムにＬＥＤランプを後付けするための、及び従って上記で言及された一般的なタイプのランプを取り替えるための特定の必要性が存在する。

前に言及された後付け用途において、適切な動作を可能にするために、設置されたそれぞれの照明システムにＬＥＤランプを適応させることが典型的には必要である。何故なら、例えばオフィスビルに設置された、後付けされることになるそれぞれの照明システムのセットアップ又は配線の変更が、簡単には可能でなく、後付けプロセスのかなりのコスト増加に帰着するであろうからである。

上記で言及された後付け用途用の特定の例は、低電圧照明システムにおける一般的なハロゲンタイプのランプの取り替えである。かかる照明システムは、典型的には、例えば１２ＶＡＣの電圧を供給する変圧器を含む。特にかかる照明システムにおいて、位相カット、即ち所望の調光又は輝度レベルに従うＲＭＳ電圧の適合に基づいて動作する、電子調光器などの様々なタイプの調光器が用いられる。

応分の位相カット調光器は、一般的なタイプのランプの調光された動作を可能にするが、ＬＥＤランプに供給されるＲＭＳ電圧の低下は、ＬＥＤの指数関数的な電圧挙動故に、効率的にＬＥＤを調光することができない。代わりに、ＬＥＤランプの調光又は輝度レベルは、例えば電流制御可能なドライバユニットを用いて、ＬＥＤを通る電流を調整することによって典型的には設定される。

後付けされる照明システムに依存して、取り付けられた位相カット調光器をユーザが使用することによって設定された輝度又は調光レベルに従う調光された動作を可能にすることが有用になり得る。かかる照明システムに後付けする場合には、従って、ＬＥＤランプのそれ相応に調光された動作を可能にするために、所望の調光レベルが、動作電圧から「抽出される」必要がある。

しかしながら、上記で言及された位相カット調光器の切り替え動作によって、また典型的に使用される電子変圧器における切り替え動作によって、動作電圧にノイズが引き起こされる。ノイズは、典型的には、ＬＥＤランプが従来のランプよりかなり少ない電力を用いるという事実によって増加され、その結果、調光器の過小負荷故、又は低電圧システムにおいて、調光器−変圧器の組み合わせが、調光器の出力を幾らか不安定にする可能性がある。

従って、ＬＥＤランプにおいてＬＥＤの電流を設定するために動作電圧を用いる場合に、含まれるノイズは、人間の目に見える、出力光においてかなりのフリッカを引き起こす可能性がある。特に０．１〜１００Ｈｚの周波数範囲において、時には光出力における＜１％の変動さえ、人間の目によって気づかれる場合があり、従って邪魔だと見なされる。

従って、本発明の目的は、実質的にフリッカのない光出力を提供するために、少なくとも１つのＬＥＤにおける輝度の改善された制御用の回路装置を提供することである。

その目的は、請求項１に記載の、少なくとも１つのＬＥＤユニットの輝度を制御するための回路、請求項１３に記載のＬＥＤ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、少なくとも１つのＬＥＤユニットの輝度を制御する方法によって解決される。更なる従属請求項は、本発明の好ましい実施形態に関する。

本発明の基本概念は、ノイズ抑圧モード及び調光モードにおいて、位相カット動作電圧からＬＥＤユニット用の調光信号を供給するように構成された信号プロセッサを提供することである。調光信号は、電流設定値信号としてＬＥＤドライバに供給されても良い。

本発明は、ノイズ抑圧、即ち低域通過フィルタを用いるノイズ抑圧が、典型的には、かなりの位相シフト又は時間遅延を引き起こし、その結果、ユーザ動作、即ち対応する電源の位相カット調光器における調光／輝度設定の変更の場合に、ＬＥＤの輝度が、変更された調光設定にゆっくりとのみ従うという発見に基づいている。ある用途において、これは、許容できない可能性がある。従って、本発明は、一方では、ユーザ動作、即ちユーザによる位相カット調光器の調光／輝度設定の変更の場合に、ＬＥＤ輝度の迅速な反応を可能にするために、他方では、前記動作電圧に含まれるノイズを低減するために、前記ノイズ抑圧モード及び前記調光モードにおいて前記信号プロセッサを動作させることを提案する。前記信号プロセッサのモードは、前記動作電圧における変動に依存して設定され、それは、驚いたことに、前記ユーザ動作の表れであることが発見された。

従って、有利なことに、本発明は、ＬＥＤユニットの改善された調光動作を可能にし、一方で実質的にフリッカのない光出力を供給する。

前記少なくとも１つのＬＥＤユニットの輝度を制御するための本発明の回路装置は、電源から位相カット動作電圧を受信するための入力部を含む。信号プロセッサは、前記入力部と接続され、且つ前記少なくとも１つのＬＥＤユニット用の調光信号を前記位相カット動作電圧から供給するように適合される。信号プロセッサは、少なくとも前記ノイズ抑圧モード及び前記調光モードで動作するように構成される。更に、本発明の回路は、前記信号プロセッサと接続された、且つ前記動作電圧における変動に依存して前記信号プロセッサのモードを設定するように構成された制御装置を含む。

上記で説明されたように、本発明の回路は、少なくとも、低電圧電源などの電源から位相カット動作電圧を受信するための入力部を含む。入力部は、電源への永続的又は着脱可能な接続を可能にする任意の適切なタイプであっても良く、且つ例えば、接続ピン、半田パッド、又は少なくとも動作中に対応する電気接続を可能にする任意の他の適切なコネクタ若しくはプラグなどの２つの電気端子を含んでも良い。入力部は、更なるコンポーネント又は回路を確かに含んでも良い。例えば、入力部は、単極位相カット動作電圧を、信号プロセッサに供給するための例えば整流器を含んでも良い。対応する整流器は、例えば全波ブリッジ整流器である。

本発明によれば、入力部は、電源から前記位相カット動作電圧を受信するように適合され、その動作電圧は、基本的に、各波（又は通常は各半波）の一部が切断又は切除された正弦波電圧である。電子変圧器を有する低電圧電源の場合に、電圧は、高周波振動を含んでも良い。ここで、位相カット正弦波は、前記高周波振動のエンベロープを形成しても良い。

この文脈における位相カット電源は、「調光器」、例えば波（又はそれぞれのエンベロープ）の一部が切断されるという意味で、時には「位相点弧コントローラ」とも呼ばれる位相カット調光器を通常含むが、当該技術分野において用いられる任意の位相カット技術が用いられても良い。

対応するタイプの位相カット調光器は、交流電圧の各半サイクルにおいて所定の時間にわたり負荷に対して電源をオフにすることによって、ランプに伝達される電圧及び従って電力のＲＭＳ値を低減するように適合され、「オン」及び「オフ」時間のタイミング比率は、ユーザによって設定される調光レベルに対応する。従って、前記位相カット動作電圧は、ユーザの調光又は輝度設定に対応する調光情報を本来的に含む。

電源は、電気、例えば磁気又は電子変圧器を含む、例えばＡＣ電源タイプ又は低電圧タイプであっても良い。しかしながら、各場合に位相カット動作用の装置が存在する。

動作電圧は、一般に、１１０Ｖ又は２２０Ｖ幹線接続からのＡＣ電圧などの交流電圧、例えば正弦波電圧に対応しても良い。しかしながら、動作電圧が、安全低電圧、即ち４２Ｖ以下、最も好ましくは２５Ｖ又は１４Ｖ以下の安全低電圧であることが好ましい。従って、電源は、低電圧電源に対応しても良い。

上記で説明されたように、信号プロセッサは、例えば適切な電気接続部を介して直接にか又は以下で説明されるようなフィルタなどの中間コンポーネントを介して前記入力部と接続される。信号プロセッサは、前記少なくとも１つのＬＥＤユニット用の調光信号を前記位相カット動作電圧から供給するように更に適合される。従って、信号プロセッサは、例えば適切な永続的又は着脱可能な電気接続を用いて、前記少なくとも１つのＬＥＤユニットとの接続のために出力部と接続されても良い。この場合の出力部は、接続ピン、半田パッド、又は少なくとも動作中に電気接続を可能にする任意の他の適切なコネクタ若しくはプラグなど、少なくとも１つの対応する電気端子を含んでも良い。

ＬＥＤユニットは、任意の適切なタイプで、且つ少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）を含んでも良く、この発光ダイオード（ＬＥＤ）は、本発明の観点からは、無機ＬＥＤ、有機ＬＥＤ、又は固体レーザ、例えばレーザダイオードなどの任意のタイプの固体光源であっても良い。ＬＥＤユニットは、直列及び／又は並列に接続された、１を超える前に言及されたコンポーネントを確かに含んでも良い。一般的な照明用途のために、ＬＥＤユニットは、０．１〜１Ｗの名目電力消費を伴う中電力のＬＥＤユニットであることが好ましくなり得る。最も好ましくは、ＬＥＤユニットは、高電力ＬＥＤユニット、即ち１Ｗを超える名目電力消費（即ち調光された状態ではない）を有する高電力ＬＥＤユニットであり、それに対して本発明の回路は、特に有利になる。ＬＥＤユニットは、前記信号プロセッサの調光信号に従って、それぞれのＬＥＤを通る電流を設定するために、例えばドライバユニットなどの更なる電子回路を確かに含んでも良い。

上記で説明されたように、本発明による信号プロセッサは、前記動作電圧から調光信号を供給するように、且つ更に少なくとも前記ノイズ抑圧モード及び前記調光モードで動作するように構成される。信号プロセッサは、上記の動作を可能にする任意の適切なタイプであっても良く、アナログ及び／又はデジタルセットアップを用いて実現されても良い。信号プロセッサは、例えば、ディスクリート若しくは集積電子回路、マイクロコントローラ、及び／又は計算装置を含んでも良い。信号プロセッサは、上記の機能を提供する適切なプログラミングを更に含んでも良い。

調光信号は、前記ＬＥＤユニットにおける輝度の設定を可能にする任意の適切なタイプであっても良い。好ましくは、前記調光信号の電圧振幅は、それぞれの調光設定に対応する。用語「対応する」は、調光設定と調光信号との間の線形／非線形のスケーリングファクタを含む。調光信号は、所定の処理に従い、前記信号プロセッサによって前記動作電圧から発生されても良い。前記ノイズ抑圧モードにおいて、信号プロセッサは、動作電圧のフィルタリングを提供しても良く、その結果、前記動作電圧に存在するノイズ又はリップルは、前記動作電圧と比較されると、前記調光信号から除去されるか又は少なくともかなり低減される。

本発明の文脈において、動作電圧に関連する用語「ノイズ」又は「ノイズ信号」は、動作電圧のランダム及び／又は周期振幅変動又はリップルを指し、それは、上記で説明されたように、前記電源の切り替え動作によって典型的には引き起こされ、且つ前記ＬＥＤユニットの光出力におけるフリッカを引き起こす可能性がある。特に、本文脈におけるノイズは、０．０１Ｈｚ〜数ＭＨｚの周波数範囲内のランダムな変動を指しても良い。

前記調光モードにおける前記信号プロセッサの動作は、前記調光信号を発生するための動作電圧の処理において、ノイズ抑圧モードでの動作と異なる。例えば、前記調光モードにおける信号プロセッサは、低減された位相シフト又は時定数／遅延で構成されても良く、その結果、調光信号は、ユーザによる位相カット調光器の調光設定における変更によって引き起こされる、前記動作電圧における変動に素早く「従う」。好ましくは、前記調光モードにおける位相シフトは、前記ノイズ抑圧モードにおける位相シフトより低い。従って、信号プロセッサはまた、制御可能なフィルタ装置と呼ばれても良い。確かに、信号プロセッサは、前に言及された２つのモードよりも多くのモードで動作するように構成されても良い。

上記で説明されたように、本発明による前記信号プロセッサのモードは、制御装置によって設定される。従って、制御装置は、信号プロセッサと有線又は無線接続され、且つ前記動作電圧における変動、即ち所定時間間隔での前記位相カット動作電圧のＲＭＳ振幅値における変動に依存して、前記信号プロセッサのモードを制御するように構成される。上記で説明されたように、本発明者らは、驚いたことに、動作電圧における変動が前記ユーザ動作の表れであることを発見した。位相カット調光器の調光設定がユーザによって変更された場合に、動作電圧における比較的高い変動が存在する。従って、好ましくは、制御装置は、前記動作電圧における高い変動が判定された場合に、信号プロセッサのモードを調光モードに設定するように構成される。

次に、有利なことに、調光信号は、大きな時間遅延なしに、変更された調光設定に「従う」か又は対応し、その結果、ＬＥＤユニットの輝度は、ユーザ動作後に素早く変更され、従って明快な制御を提供し、従ってユーザ経験を向上させる。

制御装置は、動作電圧の前記変動を判定できるようにする、且つ判定された変動に従って信号プロセッサを制御する任意の適切なタイプであっても良い。制御装置は、別個の回路又はコンポーネントとして形成されても良く、又は本発明の回路の更なるコンポーネントと統合されても良い。好ましくは、制御装置は、前記信号プロセッサと一体的に形成される。前記動作電圧における変動を判定するために、制御装置は、入力部、信号プロセッサ及び／又は出力部と、即ち動作電圧及び／又は調光信号に対応する信号を受信するために、適切に接続されても良い。

本発明の展開に従って、制御装置は、前記動作電圧における変動が所定の閾値より高い場合に、信号プロセッサを前記調光モードに設定するように更に構成される。

有利なことに、本展開は、ユーザ動作、即ち前記電源の位相カット調光器を制御することによる調光設定の変更の場合など、前記動作電圧における比較的高い変動が判定された場合に、前記信号プロセッサが、調光モードに設定されることに備える。ユーザ動作が判定されない場合に、即ち前記動作電圧の変動が、前記所定の閾値以下である場合に、制御装置は、前記動作電圧に含まれるノイズを効率的にフィルタリングするために、信号プロセッサを前記ノイズ抑圧モードに設定するのが好ましい。

閾値は、それぞれの用途に依存して、特に、使用されるそれぞれの電源の典型的なノイズ振幅に依存して選択されても良い。好ましくは、閾値は、１．５Ｖ未満、最も好ましくは１Ｖ未満であっても良い。

本発明の更なる展開によれば、制御装置は、動作電圧を基準信号と比較することによって、前記変動を判定するように構成される。基準信号は、動作電圧との比較を可能にする任意の適切なタイプであっても良い。好ましくは、制御装置は、動作電圧の振幅又はＲＭＳ振幅値を基準信号の振幅又はＲＭＳ振幅値と比較するように構成される。

最も好ましくは、基準信号は、調光信号に対応する。本実施形態によれば、動作電圧、即ち、信号プロセッサの入力信号は、その出力信号、即ち調光信号と対応して比較される。

本実施形態は、動作電圧が突然に変化する場合に、動作電圧と調光信号との間に電圧が存在する可能性があり、その結果、前記動作電圧における変動が、例えば、対応する電圧の測定によって判定され得るという認識に基づいている。従って、その実施形態は、制御装置の単純でコスト効率の良いセットアップを可能にしながら、前記動作電圧における前記変動の信頼できる判定を可能にする。

少なくとも１つのＬＥＤユニットの光出力を更に改善するために、第１の低域通過フィルタが、前記入力部と前記信号プロセッサとの間に、即ち前記位相カット動作電圧からプレフィルタリングされた動作電圧を供給するために、接続されることが好ましい。本実施形態は、前記調光信号を得るために動作電圧が信号プロセッサによって更に処理される前に、動作電圧がプレフィルタリングされることに備える。従って、信号プロセッサは、前記調光信号が、プレフィルタリングされた動作電圧から供給されるように、前記フィルタと接続される。有利なことに、その実施形態は、位相カット動作電圧に含まれるノイズのかなりの部分、例えば電子変圧器における前述の高周波振動が、信号プロセッサの更なる処理の前にフィルタで除去されることに備え、それは、前記信号プロセッサの動作及び従って全体的な回路を向上させる。

低域通過フィルタは、例えばＲＣ低域通過フィルタ回路などの任意の適切なタイプであっても良い。前記第１の低域通過フィルタ装置のカットオフ周波数は、用途に従って選択されても良い。好ましくは、前記第１の低域通過フィルタ装置のカットオフ周波数は、１Ｈｚ〜２０Ｈｚである。最も好ましくは、カットオフ周波数は、１０Ｈｚ〜２０Ｈｚである。

本発明の更なる好ましい実施形態によれば、信号プロセッサは、前記動作電圧から前記調光信号を供給するための第２の低域通過フィルタを含む。第２の低域通過フィルタは、第１のカットオフ周波数を用いて前記ノイズ抑制モードで、且つ第２のカットオフ周波数を用いて前記調光モードで動作され、第１のカットオフ周波数は、前記第２のカットオフ周波数より低い。従って、本実施形態は、制御可能なカットオフ周波数を用いて前記動作電圧の低域通過フィルタリングを提供する。

有利なことに、前記ノイズ抑制モードにおける言及された比較的低い第１のカットオフ周波数は、動作中の前記少なくとも１つのＬＥＤユニットのフリッカが低減されるように、例えば０．１〜５Ｈｚの範囲における低周波ノイズさえも減衰されるように備える。前記調光モードにおける比較的高い第２のカットオフ周波数は、調光信号が、ユーザ動作に即座に対応できるようにする。何故なら、増加されたカットオフ周波数が、対応する低域通過フィルタの位相シフト又は時間遅延の低下に典型的には帰着するからである。従って、本実施形態は、前記少なくとも１つのＬＥＤユニットの輝度が、ユーザ動作に基づく前記調光情報に即座に「従う」ことができるようにし、一方で同時にまた、低周波ノイズが実質的に低減されることに備える。

上記で説明されたような第２の低域通過フィルタは、上記のプレフィルタリング、即ち第１の低域通過フィルタと組み合わせると特に有利である。しかしながら、本発明は、プレフィルタリングの提供なしに、即ち前記第１の低域通過フィルタなしに、前記信号プロセッサの上記で言及された第２の低域通過フィルタだけを用いて、実施形態に従って確かに動作され得る。

第１及び第２のカットオフ周波数は、用途に従って、且つ使用されるそれぞれの電源に対応して選択されても良い。第１のカットオフ周波数は、できるだけ低くするべきである。好ましくは、第１のカットオフ周波数は、０．１Ｈｚ以下である。第２のカットオフ周波数は、要求される調光器応答速度によって選択されても良く、より高いカットオフ周波数は、上記で言及されたように、時間遅延の低下に帰着する。好ましくは、第２のカットオフ周波数は、２０Ｈｚ以上である。前に言及された第１の低域通過フィルタが存在する場合に、第２のカットオフ周波数は、最も好ましくは前記第１の低域通過フィルタのカットオフ周波数より高く、それは、第２の低域通過フィルタを不活性にすることになろう。

好ましくは、第１のカットオフ周波数は、第２のカットオフ周波数の１／５未満に対応する。即ち、第２のカットオフ周波数は、前記第１のカットオフ周波数より少なくとも５倍高いのが好ましい。第２の低域通過フィルタ装置は、上記の動作を可能にする任意の適切なタイプであっても良いが、しかしながら好ましくは、第２の低域通過フィルタは、例えば、信号プロセッサのコスト効率の良いセットアップを提供する、少なくとも抵抗経路及び容量経路を含むＲＣ低域通過フィルタ回路である。抵抗経路及び容量経路は、ディスクリートコンポーネント又は集積回路として提供され得る抵抗及び容量素子をそれぞれ含んでも良い。

最も好ましくは、制御装置は、切り替え可能な制御回路を含む。制御回路は、前記ＲＣフィルタ回路の前記抵抗経路に並列に接続される。制御回路は、前記ＲＣフィルタ回路のカットオフ周波数の制御を可能にするために、切り替え可能な交流経路を提供する。ＲＣフィルタ回路のカットオフ周波数ｆ_ｃが、
によって与えられるので、制御回路は、上記の式に従ってカットオフ周波数に影響を及ぼす抵抗器の値を修正することによって、ＲＣフィルタ回路のカットオフ周波数を設定することを可能にする。制御回路は、ＲＣフィルタ回路の抵抗器の値を設定するために、第２の抵抗素子と直列に切り替え装置を含んでも良い。従って、切り替え装置を制御することによって、前記信号プロセッサのＲＣフィルタ回路を前記第１及び第２のカットオフ周波数にそれぞれ設定すること、及び従って信号プロセッサを前記ノイズ抑制モード及び前記調光モードにそれぞれ設定することが可能である。

切り替え装置は、前記制御回路を通る電流フローを制御する任意の適切なタイプであっても良い。前記制御回路の第２の抵抗素子は、単純な抵抗器として設けられても良い。代替として、抵抗素子は、ＲＣ低域通過フィルタ回路の所望のカットオフ周波数を提供する定義された電気抵抗をもたらす任意の適切な電気コンポーネントによって形成されても良い。好ましくは、切り替え装置は、少なくとも１つのダイオードを含むダイオード装置である。最も好ましくは、切り替え装置は、互いに並列に対向して配置された少なくとも２つのダイオードを含む。

本発明の更なる好ましい実施形態によれば、制御回路は、前記位相カット動作電圧を受信するように、且つ所定の遅延時間を備えた前記動作電圧に対応する前記基準信号を供給するように適合された遅延ユニットを含む。

上記で説明されたように、制御装置は、前記動作電圧を前記基準信号と比較することによって、前記動作電圧における変動を判定するように適合されても良い。本実施形態によれば、基準信号は、動作電圧であって、しかしながら所定の遅延時間だけ遅延された動作電圧に対応する。従って、２つの信号を比較することによって、即ち、前記動作電圧の現在の振幅を、動作電圧における以前の振幅及び従って勾配と比較することによって、前記動作電圧における変動を判定することが可能である。確かに、第１の低域通過フィルタが、前記入力部と前記信号プロセッサとの間に接続される場合に、遅延ユニットは、プレフィルタリングされた動作電圧を前記低域通過フィルタから受信するように適合される。

遅延ユニットは、動作電圧の説明された遅延を提供する任意の適切なタイプであっても良く、ディスクリート及び／又は集積電子回路を含んでも良い。例えば、遅延ユニットは、１つ若しくは複数のカウンタ、及び／又はマイクロプロセッサを用いて実現されても良い。所定の遅延時間は、用途に従って設定されても良く、好ましくは遅延時間は、０．１〜５秒に、最も好ましくは１秒未満に設定される。

好ましくは、信号プロセッサは、前記サンプリング回路が不活性化されるまで前記調光信号が前記サンプリングされた振幅に対応するように、活性化に基づいて前記調光信号の振幅をサンプリングするように適合された制御可能なサンプリング回路を含む。

本実施形態によれば、信号プロセッサは、前記サンプリング回路が、その活性化状態にある場合に、前記調光信号の振幅をサンプリングするか又はフリーズさせるように適合される。従って、本実施形態における信号プロセッサの動作は、サンプルホールド回路の動作に対応する。サンプリング回路は、任意のタイプであっても良い。好ましくは、サンプリング回路は、適切なプログラミングを備えたマイクロコントローラなどの集積回路である。

好ましくは、信号プロセッサは、前記サンプリング回路が前記ノイズ抑圧モードにおいて活性化されるように、構成される。従って、調光信号は、サンプリングされた振幅においてほぼ一定に維持される。従って、本実施形態は、ノイズの特に有利な抑制を可能にする。何故なら、前記ノイズ抑制モードにおいて、即ち、ユーザ動作が判定されない場合に、調光信号が、ユーザによって以前に設定された振幅レベルで保持されるからである。前記動作電圧におけるノイズは、信号プロセッサによって調光信号に送信されず、従って抑制される。

最も好ましくは、信号プロセッサは、前記サンプリング回路が前記調光モードにおいて不活性化されるように、構成される。従って、次に、調光信号は、ユーザによって設定された調光レベル、即ち動作電圧又はプレフィルタリングされた動作電圧にそれぞれ対応する。

本発明の展開において、サンプリング回路は、調光信号を受信するように、且つ遅延された調光信号を制御可能な切り替え装置に供給するように適合された出力遅延ユニットを含む。本実施形態による切り替え装置は、調光モードにおいて、前記調光信号を前記動作電圧に設定するように適合される。ノイズ抑圧モードにおいて、調光信号は、前記遅延された調光信号に設定される。

上記と一致して、切り替え装置が前記ノイズ抑圧モードに設定される場合に、調光信号は、前記サンプリングされた振幅に保持又はフリーズされる。何故なら、調光信号が、その以前の値に設定され、従ってほぼ一定に維持されるからである。

本発明の好ましい実施形態によれば、回路装置は、前記入力部に接続された、且つ動作電流を前記少なくとも１つのＬＥＤユニットに供給するように適合されたドライバユニットを更に含む。ドライバユニットは、前記調光信号に対応する動作電流を設定するために、前記信号プロセッサと更に接続される。

上記で説明されたように、ドライバユニットは、前記調光信号に従って、動作電流を前記少なくとも１つのＬＥＤユニットに供給するために、前記入力部と接続される。従って、前記少なくとも１つのＬＥＤユニットの輝度は、調光信号に従って設定される。従って、ドライバユニットは、前記調光信号によって制御される、制御可能な電流源の機能を提供する。ドライバユニットは、例えばバックコンバータを用いてセットアップされても良い。

本発明の第２の態様によれば、上記で説明されたような少なくとも１つの回路装置及び１つ又は複数のＬＥＤユニットを含むＬＥＤランプが提供される。好ましくは、前記ＬＥＤユニットは、前記ドライバユニットと接続され、その結果、前記ＬＥＤユニットの動作電流は、調光信号、及び従ってユーザによって望まれる調光／輝度レベルに従って制御される。

本発明の更なる態様によれば、上記で説明されたようなＬＥＤランプ、及び前記回路装置の入力部と接続された位相カット電源を含む照明システムが提供される。電源は、上記で説明されたように位相カット動作電圧を供給し、且つ例えば対応する位相カット調光器を含んでも良い。

電源から位相カット動作電圧を受信するための入力部、及び前記入力部と接続されて前記動作電圧から調光信号を供給するように適合された信号プロセッサを含む回路装置を備えた少なくとも１つのＬＥＤユニットの輝度を制御する本発明の方法であって、前記信号プロセッサが、少なくともノイズ抑圧モード及び調光モードで動作可能な方法において、前記信号プロセッサのモードは、前記動作電圧における変動に依存して設定される。

本発明のこれらや他の態様並びに特徴及び利点は、好ましい実施形態から明白になり、且つ好ましい実施形態に関連して解明されよう。

ＬＥＤランプの輝度を制御するための、位相カット電源に接続された回路装置を備えたＬＥＤランプを含む照明システムにおける実施形態の概略ブロック図を示す。 図１の実施形態による回路装置の概略回路図を示す。 ノイズ信号を含む動作電圧の例を示す。 位相カット調光器の調光動作の概略グラフを示す。 図４ａに対応する動作電圧の概略グラフを示す。 位相カット調光器の調光動作の概略グラフを示す。 図５ａに対応する調光信号の概略グラフを示す。 ＬＥＤランプの輝度を制御するための回路装置を備えたＬＥＤランプを含む照明システムにおける第２の実施形態の概略回路図を示す。 図６による実施形態の動作のグラフを示す。

図１は、ＬＥＤランプ１を含む照明システムの実施形態を概略ブロック図で示す。ＬＥＤランプ１は、ＬＥＤユニット２、即ち、その輝度を制御するための回路装置３と接続されたＬＥＤユニット２を含む。ＬＥＤランプ１は、低電圧電源４と接続され、低電圧電源４は、本実施形態によれば、典型的なハロゲン照明システムの１２Ｖ電源に相当する。電源４は、電子変圧器５を含み、電子変圧器５は、位相カット調光器７を介して電源線６と接続される。従って、電源は、各半波の一部が切断又は切除された１２ＶＡＣ位相カット動作電圧、即ち正弦波電圧を回路装置３に供給する。従って、動作電圧は、例えば壁に取り付けられた対応するノブを用いてユーザによって制御されるように、位相カット調光器７の調光／輝度設定による固有の調光情報を含む。

本実施形態による回路装置３は、例えば一般的な１２Ｖハロゲンランプに後付けするために、低電圧電源４を用いてＬＥＤユニット２を動作させることを可能にする。ＬＥＤユニット２に電力を供給することに加えて、回路装置３はまた、前記位相カット動作電圧に含まれる、且つ判定された調光情報に従ってＬＥＤユニット２の電流を設定する調光情報の抽出を提供するが、これは、以下で詳細に説明される。

回路装置３は、交流位相カット１２Ｖ電圧を受信するために、電源４と接続された入力部８を含む。入力部８は、電源４からの分離可能な接続を可能にするために、Ｇ４タイプのプラグ（図示されず）を含む。更に、入力部８は、整流された単極１２Ｖ動作電圧を、回路装置３及びＬＥＤユニット２の更なるコンポーネントに供給線１１で供給するために、全波ブリッジ整流器を含む。ドライバユニット９が、ＬＥＤユニット２に電力を供給するために、即ち規定された電流をＬＥＤユニット２に供給するために、入力部８と接続される。ドライバユニット９は、調光信号１２、即ち、ＬＥＤユニット２への電流がドライバユニット９によって設定される際に従うべき電圧を受信するための制御ポート１０を含む。従って、ドライバユニット９は、制御可能な電流源のセットアップに対応し、且つ例えばバックコンバータを含んでも良い。

図１には示されていないが、ドライバユニット９は、標準的なランプソケット接続部、本例ではＧ４タイプのソケットを介してＬＥＤユニット２と接続される。本例におけるＬＥＤユニット２は、４つの高電力半導体発光ダイオード（図示されず）の直列接続を含み、各高電力半導体発光ダイオードは、名目動作条件下で、１０ｌｍを超える光束を供給する。

電源４が、ＬＥＤランプ１で動作される場合に、ＬＥＤランプ１の調光が、位相カット調光器７の調光設定の操作に基づいて、例えば対応する調光ノブをユーザが回すことによって可能であることが望ましくなり得る。位相カット調光器７の操作は、ハロゲンランプなどの一般的なタイプのランプを即座に調光できるようにするが、かかる制御は、ＬＥＤを使用する場合に、容易には可能でない。ここで、ＬＥＤを通る電流は、調光信号１２をドライバユニット９に供給することによって設定される必要がある。上記で言及されたように、回路装置３は、動作電圧に含まれる調光情報を抽出すること、及び対応する調光信号１２を供給することに備える。

この点で問題なのは、電源４によってＬＥＤランプ１に供給される動作電圧が、変圧器の不安定性、調光器の不安定性、及び更に調光器−変圧器の相互作用によって引き起こされる比較的高いノイズ信号を含む可能性があるということである。整流及び第１の低域通過フィルタ１３によるフィルタリング後の動作電圧を示す対応するグラフが、図３に示されている。図３から理解され得るように、動作電圧は、約１Ｖの平均振幅を備えたノイズを含む。

前記位相カット動作電圧の調光情報に従ってＬＥＤユニット２の輝度を制御する場合に、位相カット動作電圧に含まれるノイズ信号が、ＬＥＤユニット２の光出力におけるフリッカをもたらすのを回避するために、本実施形態は、調光信号１２を得るために動作電圧のフィルタリングを提供する。次に、調光信号１２は、上記で言及されたように、ＬＥＤユニット２を通る電流をそれ相応に設定するために、ドライバユニット９の制御ポート１０に供給される。

図１から理解され得るように、本実施形態による回路装置３は、前記第１の低域通過フィルタ１３及び制御可能な信号プロセッサ１４を含むフィルタ段を示す。第１の低域通過フィルタ１３は、整流された動作電圧を受信するために入力部８と接続される。フィルタ１３は、整流された動作電圧のプレフィルタリングを提供し、その結果、電子変圧器５の切り替え動作によって引き起こされる高周波ノイズは、かなり低減される。本実施形態によれば、第１の低域通過フィルタ１３は、５〜２０Ｈｚのカットオフ周波数を備えた二次低域通過ＲＣフィルタである。

次に、プレフィルタリングされた動作電圧２６は、信号プロセッサ１４に供給されるが、信号プロセッサ１４は、プレフィルタリングされた動作電圧２６から調光信号１２を供給するように適合される。信号プロセッサ１４は、少なくともノイズ抑圧モード３０及び調光モード３１において動作可能であり、そのモードは、制御装置１５によって設定される。制御装置１５は、制御接続部１６を介して、且つ動作電圧における変動に依存して、即ち、プレフィルタリングされた動作電圧２６に示されているように、信号プロセッサ１４のモードを設定する。

ノイズ抑圧モード３０において、信号プロセッサ１４は、動作電圧のフィルタリングを提供するように構成され、その結果、図３に示されているようなノイズ又はリップルは、除去されるか又は少なくとも実質的に減衰される。調光モード３１において、信号プロセッサ１４は、時間遅延の低減を伴って構成され、その結果、調光信号１２は、動作電圧２６における変動に、且つ従って位相カット調光器７のユーザ操作に即座に従う。

図２は、図１による回路装置３の詳細な回路図を示す。明確にするために、上記で説明されたコンポーネントの幾つかは、ここでは省略された。

図２から理解され得るように、入力部８は、上記で説明されたように、供給線１１上で単極動作電圧を供給する全波ブリッジ整流器を含む。第１の低域通過フィルタ１３は、２つのＲＣフィルタ回路を含み、各ＲＣフィルタ回路は、抵抗器１７及びコンデンサ１８を含む。対応するフィルタ回路は、５〜２０Ｈｚのカットオフ周波数を備えた整流された動作電圧の二次低域通過フィルタリングのために設けられる。

信号プロセッサ１４は、図２から理解され得るように、第２のＲＣ低域通過フィルタ回路を含む。第２のＲＣ低域通過フィルタ回路は、対応するコンデンサ２０を含む容量経路１９を含む。抵抗経路２１は、対応する第１の抵抗器２２を設けられ、その結果、ＲＣ低域通過フィルタ回路は、約０．１Ｈｚの第１のカットオフ周波数を示す。図２から明白になるように、２つの並列に接続された対向ダイオード２５のダイオード配置と直列の第２の抵抗器２４を含む制御回路２３が、抵抗経路２１と並列に配置される。

従って、制御装置１５のダイオードが導電状態にされると、制御回路２３は、第２の抵抗器２４を通る交流電流経路を提供し、その結果、信号プロセッサ１４のカットオフ周波数は、第２のカットオフ周波数に設定され、本実施形態による第２のカットオフ周波数は、２０Ｈｚより大きく、例えば５０Ｈｚであり、従って前記第１のカットオフ周波数より高い。従って、次に、発生された調光信号１２は、ドライバユニット９（図２には図示されず）の制御ポート１０に供給される。

図２による回路装置３の動作は、図４〜５に関連して以下で詳細に説明される。整流された動作電圧は、供給線１１を通じて第１の低域通過フィルタ１３に供給される。従って、図４ｂに示されているようなプレフィルタリングされた動作電圧２６は、制御可能な信号プロセッサ１４の第２の低域通過フィルタに供給される。正常な動作条件下で、即ちノイズだけが動作電圧に存在する場合に、信号プロセッサ１４は、第１の抵抗器２２及びコンデンサ２０の動作に起因する、前記ノイズ抑圧モード３０における第１のカットオフ周波数に設定される。調光モード３１において、動作電圧における比較的高い変動の場合に、プレフィルタリングされた動作電圧２６、即ち第１の低域通過フィルタ１３の出力部におけるプレフィルタリングされた動作電圧２６と、信号プロセッサ１４の出力、即ち調光信号１２との間に、電圧が存在する。対応する電圧が、ダイオード２５の１つにおける順方向電圧より高い場合に、それぞれのダイオード２５は、導通し始め、その結果、第２の抵抗器２４は、制御可能な信号プロセッサ１４の第１の抵抗器２２と並列に接続される。従って、信号プロセッサ１４のカットオフ周波数は、増加される。

図４ａ、４ｂ及び５ａ、５ｂは、プレフィルタリングされた動作電圧２６及び調光信号１２の概略グラフに関連して回路３の動作を示す。

図４ａ及び５ａは、位相カット調光器７の設定を経時的に概略して示す。ここで、ユーザは、第１の調光設定４０と第２の調光設定４１との間で調光器７を制御する。図４ｂは、第１の低域通過フィルタ１３の出力部におけるプレフィルタリングされた動作電圧２６の応答を示す。理解され得るように、動作電圧２６は、第１及び第２の調光設定４０、４１に従って、約２Ｖと８．５Ｖとの間でそれぞれ変動する。更に図４ｂは、グラフにおけるリップルから理解され得るように、第１の低域通過フィルタ１３の後でさえ、低周波ノイズ信号がまだ存在することを示す。上記で説明されたように、本実施形態による回路３は、調光設定が前記第１及び第２の設定４０、４１間で変更される場合に且つ点線によって図４ｂ及び５ｂに示されているようになど、動作電圧２６が大きな変動を示す場合に、信号プロセッサ１４が、調光モード３１にされ、信号プロセッサ１４のカットオフ周波数が増加されることに備え、且つ小さな位相シフト又は時間遅延を結果としてもたらすことを準備する。上記で言及されたように、動作電圧２６における高勾配は、プレフィルタリングされた動作電圧２６と調光信号１４との間の電圧を引き起こし、その結果、信号プロセッサ１４のカットオフ周波数は増加される。図５ｂにおける対応するグラフから理解され得るように、調光信号１２は、調光設定の変更に即座に、即ち許容可能な時間内に「従う」。

整流された動作電圧２６が、高勾配を示さない場合に、即ち、動作電圧２６と調光信号１４との間の電圧が、ダイオード２５の順方向電圧より低い場合に、信号プロセッサ１４は、ノイズ抑圧モード３０にされる。即ち、ノイズ信号を抑制する低い第１のカットオフ周波数を供給する。

図５ｂから理解され得るように、図４ｂによる動作電圧２６に存在するノイズリップルは除去され、一方で同時に調光信号１２は、動作電圧２６における高変動が判定される場合に、動作電圧２６に即座に従う。従って、信号プロセッサ１４は、電圧２６の変動に依存して、非線形フィルタリング動作を提供する。

本発明による回路装置３’を備えたＬＥＤランプ１’の第２の実施形態が、図６に概略的に示されている。本実施形態は、制御可能な信号プロセッサ１４’及び制御装置１５’のセットアップを除いて、前の図に関連して上記で説明された実施形態に対応する。上記によれば、信号プロセッサ１４’もまた、ノイズ抑圧モード３０及び調光モード３１における動作を提供する。しかしながら、図６の実施形態によれば、信号プロセッサ１４’は、調光信号１２をプレフィルタリングされた動作電圧２６に設定するか又は調光信号１２を一定に保つために、即ち調光信号１２を「フリーズ」するために、制御可能な切り替え装置６１、例えばＭＯＳＦＥＴスイッチを含む。「フリージング」を提供するために、信号プロセッサ１４’は、サンプリング回路６２を含み、そのサンプリング回路６２は、調光信号１２を受信し、且つ前記調光信号を供給するために出力遅延ユニット６３に接続される。切り替え装置６１が、信号プロセッサ１４’をノイズ低減モード３０に設定すると、調光信号１２の遅延されたフィードバックは、切り替え装置６１にフィードバックされて、調光信号１２が一定値に保たれるように備える。

切り替え装置６１は、制御装置１５’によって制御され、制御装置１５’は、本実施形態において、入力遅延ユニット６４を含み、入力遅延ユニット６４は、プレフィルタリングされた動作電圧２６を受信し、且つ１秒未満の遅延時間だけ遅延された動作電圧に対応する基準信号を供給する。次に、遅延された動作電圧は、動作電圧における変動を判定するために、コンパレータ６５において非遅延動作電圧２６と比較される。次に、変動の絶対値が、絶対値回路６６によって、即ちＯＰＡＭＰ回路を用いて判定される。次に、変動の絶対値は、本実施形態に従って、閾値回路６７において、１Ｖ以下の閾値と比較される。絶対的な変動が、１Ｖ以下の定義された閾値より高い場合に、切り替え装置６１は、調光モード３１に設定され、プレフィルタリングされた動作電圧２６をドライバユニット９の制御ポート１０に供給する。次に、調光信号１４は、プレフィルタリングされた動作電圧２６に対応する。絶対的な変動が閾値より低い場合に、切り替え装置６１は、サンプリング回路６２を活性化し、その結果、調光信号１２は、それが前に設定された値で一定に維持される。

図６による回路装置３’の動作は、図７における概略グラフに示されている。グラフは、プレフィルタリングされた動作電圧２６を調光信号１２と一緒に経時的に示す。図７から理解され得るように、動作電圧２６に存在するノイズは、ノイズ抑圧モード３０において調光信号１２をフリーズすることによって、即ち動作電圧２６の変動が所定の閾値未満である場合に、調光信号１２から除去される。動作電圧２６の変動が閾値より高い場合に、即ち調光モード３１において、調光信号１２は、図７に示されているように、動作電圧２６に対応し、その結果、ユーザ動作、即ち位相カット調光器７の調光設定における変更は、ＬＥＤユニット２の輝度の対応する変更に即座に示される。信号プロセッサ１４’及び／又は制御装置１５’の両方とも、代替として、対応するプログラミングを備えたマイクロコントローラを用いて少なくとも部分的に実現されても良い。

開示される実施形態に対する他の変形が、図面、本開示、及び添付の特許請求の範囲の研究から、請求される本発明を実施する際に当業者によって理解され達成され得る。特許請求の範囲において、単語「含む」は、他の要素又はステップを排除せず、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は、複数を排除しない。ある手段が、相互に異なる従属請求項に挙げら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が、有利に利用され得ないことを意味しない。特許請求の範囲におけるどんな参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims (15)

1. 少なくとも１つのＬＥＤユニットの輝度を制御するための回路装置であって、
   − 電源から位相カット動作電圧を受信するための入力部と、
   − 前記入力部と接続された、且つ前記少なくとも１つのＬＥＤユニット用の調光信号を前記動作電圧から供給する信号プロセッサであって、少なくともノイズ抑圧モード及び調光モードで動作する信号プロセッサと、
   − 前記信号プロセッサと接続された、且つ前記動作電圧における変動に依存して前記信号プロセッサのモードを設定する制御装置と、
   を含む回路装置。
2. 前記動作電圧における前記変動が所定の閾値より高い場合に、前記制御装置が、更に、前記信号プロセッサを前記調光モードに設定する、請求項１に記載の少なくとも１つのＬＥＤユニットを制御するための回路装置。
3. 前記制御装置が、更に、前記動作電圧を基準信号と比較することによって前記変動を判定する、請求項１又は２に記載の少なくとも１つのＬＥＤユニットを制御するための回路装置。
4. 前記基準信号が、前記調光信号に対応する、請求項３に記載の回路装置。
5. 第１の低域通過フィルタが、前記入力部と前記信号プロセッサとの間に接続される、請求項１乃至４の何れか一項に記載の回路装置。
6. − 前記信号プロセッサが、前記動作電圧から前記調光信号を供給するために第２の低域通過フィルタを含み、
   − 前記第２の低域通過フィルタが、第１のカットオフ周波数を用いた前記ノイズ抑制モード及び第２のカットオフ周波数を用いた前記調光モードで動作され、前記第１のカットオフ周波数が、前記第２のカットオフ周波数より低い、請求項１乃至５の何れか一項に記載の回路装置。
7. 前記第２の低域通過フィルタが、少なくとも抵抗経路及び容量経路を含むＲＣ低域通過フィルタ回路であり、前記制御装置が、切り替え可能な制御回路を含み、前記切り替え可能な制御回路が、前記ＲＣフィルタ回路の前記カットオフ周波数を制御するために、前記フィルタ回路の前記抵抗経路に並列に配置される、請求項６に記載の回路装置。
8. 前記制御装置が、前記動作電圧を受信する、且つ所定の遅延時間を備えた前記動作電圧に対応する前記基準信号を供給する遅延ユニットを含む、請求項３に記載の回路装置。
9. サンプリング回路が不活性化されるまで前記調光信号がサンプリングされた振幅に対応するように、前記信号プロセッサが、活性化に基づいて前記調光信号の振幅をサンプリングする前記サンプリング回路を含む、請求項１乃至８の何れか一項に記載の回路装置。
10. 前記信号プロセッサが、前記ノイズ抑圧モードにおいて前記サンプリング回路が活性化されるようにする、請求項９に記載の回路装置。
11. 前記信号プロセッサが、前記調光モードにおいて前記サンプリング回路が不活性化されるようにする、請求項９又は１０に記載の回路装置。
12. 前記入力部に接続された、且つ少なくとも１つのＬＥＤユニットを設定する動作電流を供給するドライバユニットを更に含み、前記ドライバユニットが、前記調光信号に対応する前記動作電流を設定するために、前記信号プロセッサと更に接続される、請求項１乃至１１の何れか一項に記載の回路装置。
13. 請求項１乃至１２の何れか一項に記載の回路装置、及び前記回路装置に接続された１つ又は複数のＬＥＤユニットを少なくとも含む、ＬＥＤランプ。
14. 位相カット動作電圧を供給する電源、及び、前記電源に接続された、請求項１３に記載のＬＥＤランプを１つ又は複数含む、照明システム。
15. 電源から位相カット動作電圧を受信するための入力部、及び前記入力部と接続された、且つ少なくともノイズ抑圧モード及び調光モードにおいて前記動作電圧から調光信号を供給する信号プロセッサを含む回路装置を備えた少なくとも１つのＬＥＤユニットの輝度を制御する方法であって、前記信号プロセッサの前記モードが、前記動作電圧における変動に依存して設定される方法。