JP2016530670A - 電磁バラストによる安全な動作のためのｌｅｄ置換えランプ - Google Patents

Abstract

ＬＥＤ置換えランプは、第１の端部２０ａ及び対向する第２の端部２０ｂを有する長形部材上に配されたＬＥＤ照明要素３０を有する。電気的な接点２４ａ、２６ａ、２４ｂ、２６ｂは、対向する端部２０ａ、２０ｂに設けられる。ＬＥＤ駆動回路３２は、ＬＥＤ照明要素３０に電力を供給するように配される。ＬＥＤ駆動回路３２は、第１の端部２０ａにおいて電気的な接点２４ａ、２６ａのみに電気的に接続されている。電磁バラスト１８による安全な動作を提供する及び誤用（例えば、電子部品バラスト上の動作）に対する安全性を提供するために、第２の端部２０ｂの電気的な接点２４ｂ、２６ｂは安全回路４０、１４０によって相互接続されている。安全回路４０、１４０は、接点２４ｂ、２６ｂ間に電流制限及び電気抵抗を提供する。

Description

本発明は、ＬＥＤ置換えランプとＬＥＤ置換えランプを含む照明配置とに関する。より詳細には、本発明は、蛍光管ランプの置換えを目的としたランプに関する。

蛍光ランプは、特に蛍光管ランプの形態において、今日、多くの照明アプリケーションにおいて使用されている。蛍光ランプのための多数の照明器具が据え付けられている。

非常に効率的なＬＥＤ照明要素の利用可能性によって、「レトロフィット」又は置換えＬＥＤランプとして使用されることを目的として利用可能なＬＥＤ置換えランプが既にあり、据え付けられた照明器具内の蛍光ランプに置換わっている。

蛍光ランプの動作に関して、単純な電磁（ＥＭ）バラスト及びグロー・スタータを含む電気コンフィギュレーションが、電子バラストを含むより高度なコンフィギュレーションと同様に知られている。本発明は、主に、ＥＭバラスト電気コンフィギュレーションにおける動作のためのＬＥＤランプを取扱う。

米国特許出願公開第２０１０／００３３０９５号は、蛍光ランプ器具に電気的に接続されるのに適している電気コネクタを備える蛍光ランプのための置換えを記載している。
前記置換えランプは、前記電気コネクタに接続されているＤＣ整流器、前記ＤＣ整流器に接続されている電圧コンバータ及び前記電圧コンバータに接続されている非蛍光光源としてのＬＥＤを有する。実施例において、バラストからのＡＣ出力は、前記ＬＥＤ置換え管内の変換回路に給電する。前記変換回路は、前記変換回路の構成要素及びＬＥＤを前記バラストから高電圧／電流／周波数による損傷から保護する保護回路を含んでいる。前記保護回路は、例えば、スパークギャップを有する。電子バラストを有するコンフィギュレーションにおいて、陰極ヒーター回路は、抵抗器負荷を示している前記電子部品バラストのための陰極ヒーターをシミュレーションするように接続される。

電磁バラストに接続されている場合、個々の構成要素の故障条件の場合において、さえ、又は誤用の場合の安全な動作を可能にするＬＥＤ置換えランプ及び照明配置を提供することが目的であると考えられることが可能である。

この目的は、添付の請求項１に記載のＬＥＤ置換えランプによる及び添付の請求項６に記載の照明配置による本発明によって達成される。添付の従属請求項は、本発明の好ましい実施例を参照している。

本発明によるランプは、第1の端及び逆の第２端部を有する長形部材上に配される１つ以上のＬＥＤ照明要素を有する。本状況において、「ＬＥＤ」なる語は広く使用され、全ての種類の固体照明要素をカバーしており、複数の構成要素を有する電気回路又は構成要素のグループと同様に個々の構成要素を含み、前記構成要素は発光ダイオード（ＬＥＤ）及び有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を含む。

当該長形部材は、特に、規格化されている蛍光管ランプ（例えば、２０５ｍｍ、３２５ｍｍ、３５５ｍｍ等）に対応している大きさであっても良く、例えば、（特に管の形態において）少なくとも部分的に透なハウジングを有することもできる。対向する端部の各々において、２つの電気的な接点が、好ましくは突出している接点ピンの形態において設けられる。

前記ＬＥＤ置換えランプの一部として、ＬＥＤ駆動回路は、前記長形部材上に配され、電力を前記ＬＥＤ照明要素に供給するために前記ＬＥＤ照明要素に電気的に接続されている。前記ＬＥＤ駆動回路は、特に、整流器回路を有し、この結果、前記ＬＥＤ駆動回路にＡＣ電力として供給される電力がＤＣ電力に変換され、前記ＤＣ電力は、前記１つ以上のＬＥＤ照明要素に、直接的に又は、好ましくは中間回路の制御部を経てかの何れかにおいて供給されることができる。

本発明によれば、前記ＬＥＤ駆動回路は、前記長形部材の前記第１の端部における前記電気的な接点のみに電気的に接続されている。従って、前記ＬＥＤ駆動回路のための及び前記駆動回路に接続された前記ＬＥＤ照明要素のための動作電力は、一方の端部において全面的に供給される。このことは、前記長形部材上に設けられた前記電気回路の構造を単純化することができる。

前記第２の、対向する端部における前記電気的な接点は、本発明によれば、安全回路によって相互接続される。この安全回路は、少なくとも２つの機能、即ち電流制限機能と前記接点間の規定された電気抵抗とを提供するために配される。前記接点間の電気抵抗は、例えば、１つ以上の電気抵抗構成要素により提供されることができ、動作電圧が前記接点に印加される場合に所望の電流を確立するように働く。特に、前記接点間に３．６Ｖの試験電圧が印加された場合に、結果として生じる電流が０．５１Ａより小さいように、前記安全回路の電気抵抗機能を提供するために、前記安全回路の電気抵抗機能の抵抗値は、好ましくは７．０６Ω以上、好ましくは７．５Ω以上である。本発明によれば、より詳細には、７．０６Ω以上の固定された電気抵抗が前記接点間に設けられ、前記電気的な接点間のインピーダンスが常に７．０６Ωよりも高いことを可能にすることが提案される。更に、前記安全回路は、電流制限を提供するように、即ち規定された最大の電流よりも大きい電流の流れを防止するように配されている。この最大電流は、好ましくは０．５１Ａ未満、更に好ましくは４００ｍＡ未満、更になお好ましくは１５０―２５０ｍＡである。より高い電流の場合、前記安全回路は、この電流制限機能のため、前記第２の端部における前記接点間の電気的伝導をシャットダウンすることが好ましい。

本発明によるＬＥＤ置換えランプは、ランプ過電流及びフィラメント過電流に対して保護されている。詳細な実施例に関連して明らかになるように、あり得る故障条件は、前記ＬＥＤ駆動回路内の特定のあり得る故障条件（例えば、ダイオードの故障）において、ＥＭバラストに損傷を与える得る動作モードにつながり得る。前記電流制限のために、このことは、有効に防止されることができる。同時に、前記安全回路は、正常動作条件下で、規定された、限定されたフィラメント電流（即ち前記第２の端部における前記接点間の電流）を供給し、前記限定されたフィラメント電流は、特に好ましいのは、３．６Ｖの加熱電圧が印加される場合、０．５１Ａ未満である。

従って、本発明によるＬＥＤ置換えランプは、電磁バラストを有するコンフィギュレーションにおける安全な動作を達成する。

更に、本発明による安全回路を備える前記ＬＥＤ置換えランプは、誤用の場合、即ち前記ランプが電子部品（ＨＦ）バラストにおいて動作される場合においてさえも、安全性を提供する。前記安全回路が前記電子部品バラストの前記フィラメント供給回路の過負荷を防止するからである。

好ましい実施例によれば、前記安全回路が実現されることができる幾つかの可能性がある。１つの実施例において、前記安全回路は、電流制限要素（例えば、溶融可能なヒューズ線を有する電気ヒューズ、正温度係数（ＰＴＣ）要素）、又は過電流の場合に前記電気的な接点間の電流の流れを自動的に遮断するように配されている電子ヒューズ回路を有する。この電流制限要素は、電気抵抗要素に直列に接続されることができ、例えば、特定の１つ以上の電気抵抗器において、複数の構成要素を有する単一の電気抵抗器構成要素又は電気回路であり得る。前記電流制限要素及び前記電気抵抗要素の直列接続は、組み合わせにおいて、電流制限及び前記安全回路の電気抵抗の所望の機能を提供する。

好ましい一実施例において、前記安全回路は、ヒュージスタ（即ち規定された電気抵抗を有する電気ヒューズ）を有することができる、又はヒュージスタによって完全に実現されることさえできる。従って、単一の電気的構成要素における前記安全回路の両方の安全機能を実現することが、可能である。

特に好ましい実施例において、前記安全回路は、ＰＴＣ要素を有することができる。前記ＰＴＣ要素は、例えば、電気抵抗器と直列に設けられることができるが、代替的には、前記安全回路の前記電気抵抗機能に対応する通常の動作条件下で、規定された、所望の電気抵抗値を提供すると共に、前記所望の電流制限機能を提供するＰＴＣトリガ閾値も有するＰＴＣ要素を選択することが可能である。ＰＴＣ要素の有利な点は、前記電流制限が再設定可能である、即ち過剰な電流の流れが有効に遮断される一方で、前記ＰＴＣ要素及び前記ＰＴＣ要素を備えているＬＥＤ置換えランプ全体が、電源がカットされ前記ＰＴＣ要素がリセットするように十分に冷却された後、再び正常に機能することにある。

好ましい照明配置において、ＬＥＤ置換えランプは、管ランプ器具内に取り付けられる。電磁バラストは、前記第１の端部及び／又は前記第２の端部における前記接点間に接続されている。特に好ましいのは、前記電磁バラストは、前記第２の端部における前記接点の一方に接続されていることである。更に、前記第２の端部の前記接点の他方は、ダミー・スタータ（即ち貫通接続）を介して前記第１の端部における前記接点の一方に接続されることができる。本線入力は、前記バラスト入力に及び前記第１の端部の他の前記電気的な接点に接続されることができる。

上述の概念と以下で更に詳細に議論される付加的な概念との全ての組み合わせは、本願明細書において、開示される本発明の内容の一部であるとして考察されることを理解されたい。特に、添付の特許請求の範囲に記載の内容の全ての組合せは、本願明細書において、開示される本発明の内容の一部であるとして考察される。

本発明のこれら及び他の見地は、以下に記載されている実施例を参照して明らかになり説明されるであろう。

ＬＥＤ置換えランプの第１の実施例を含む照明配置の回路図を示している。 図１の置換えランプのＬＥＤ照明要素に接続されている駆動回路の回路図を示している。 第２の実施例によるＬＥＤ置換えランプを含む照明配置の回路図を示している。

図１は、照明器具１４内に配されていると共に入力端子１６において本線電力に電気的に接続されているＬＥＤ置換えランプ１２の第１の実施例を有する照明配置１０を示している。ＬＥＤ置換えランプ１２は、第１の端部２０ａ及び対向する第２の端部２０ｂを有する長形である。

前記照明器具は、更に、ＬＥＤ置換えランプ１２への電気的接続のためのＬＥＤ置換えランプ１２の第１の及び第２の端部２０ａ、２０ｂにおける電磁バラスト１８及びソケットを有する。照明器具１４は、更に、スタータ２２（ダミー・スタータにより置き換えられる）、即ち、電気ヒューズを有する示されている例において、電気的貫通接続を有する。

前記電気回路は、ＬＥＤ置換えランプ１２が、第１の端部２０ａにおける突出している電気的な接点ピン２４ａ、２６ａ及び第２の端部２０ｂにおける接点ピン２４ｂ、２６ｂを備えているように接続される。

ＬＥＤ置換えランプ１２の第１の端部２０ａの第１の接点ピン２４ａは、入力端子１６において本線に直接的に接続されている。更に、ＥＭバラスト１８の入力端子は、入力端子１６において本線電力に直接的に接続されているのに対し、ＥＭバラスト１８の出力はＬＥＤ置換えランプ１２の第２の端部２０ｂにおいて設けられている第１の電気的な接点ピン２４ｂに接続されている。ＬＥＤ置換えランプ１２の第２の端部に設けられている第２の電気的な接点ピン２６ｂは、ＬＥＤ置換えランプ１２の第１の端部２０ａの第２の電気的な接点ピン２６ａに前記ダミー・スタータを介して接続されている。

ＬＥＤ置換えランプ１２は、置換えランプ１２の長さにわたって分配されて設けられているＬＥＤ照明要素３０を有する長形を有する。添付図面において、回路図のみが表されており、ＬＥＤ照明要素３０の配置は示されていない。

ＬＥＤ置換えランプ１２は、更に、整流器回路３４及び中間回路３６を含む駆動回路３２を有する。ＬＥＤ置換えランプ１２の電気回路は、図２において更に詳細に示される。前記入力端子は、第１の端部に設けられる接点ピン２４ａ、２６ａに電気的に接続されている。示されている整流器３４はフルブリッジ整流器であり、電気ヒューズ２８を介して入力ピン２４ａ、２６ａに結合されている。整流器３４は、中間回路３６に整流されたＡＣ電圧を供給する。中間回路３６は、使用されるＯＬＥＤ要素３０のＬＥＤの特定の種類によって必要とされるＬＥＤ照明要素３０にＤＣ電流Ｉ_Ｄを供給する。

駆動回路３２は、ＬＥＤ置換えランプ１２の第１の端部２０ａにおける電気的な接点２４ａ、２６ａのみに電気的に接続されている。

ＬＥＤ置換えランプ１２の第２の端部２０ｂに、安全回路４０は設けられている。安全回路４０は、ＬＥＤ置換えランプ１２の残りの電気的構成要素に内部的に電気的に接続されておらず、第２の端部２０ｂにおける接点２４ｂ、２６ｂへの電気接続を有するのみである。

安全回路４０は、ＬＥＤ置換えランプ１２の第２の端部における接点ピン２４ｂ、２６ｂ間に直接的に接続されている。示されている第１の実施例において、安全回路４０は、単一のＰＴＣ要素４２によって完全に構成される。前記ＰＴＣ要素は、通常の動作条件、即ち−４０℃乃至９０℃において、７．５Ωよりも大きい電気抵抗を有するように選択される。ＰＴＣ要素４２は、更に、０．５１Ａよりも低い電流で起動するように選択される。好ましくは、前記ＰＴＣは、例えば、２００ｍＡの電流において起動するように選択される。

照明配置１０の動作において、バラスト安全性に関する全てのＩＥＣ要件が満たされる。通常の動作条件において、整流器回路３４が対称的であるので、ＤＣ成分は誘導されない。当該フィラメント電流は、３．６Ｖの試験加熱電圧が印加された場合、ＰＴＣ要素４２の選択された定格の抵抗により０．５１Ａよりも小さくなるであろう。

異常条件下で、如何なる単一の構成要素も適切に働かず、極端な場合、電気的オープンループ又は電気的短絡接続の何れかを提供し得る。例えば、フルブリッジ整流器３４のダイオードのうちの１つは、短絡故障又はオープン故障の何れかとして故障し得る。このことは、電磁バラスト１８を過熱する高いリスクを示している。

電気的に、バラスト１８は、抵抗器と直列のインダクタとしてモデル化されることができる。５０／６０Ｈｚの本線入力周波数のＥＭバラスト１８のインピーダンスは、通常、前記インダクタンスにより支配される。しかしながら、非対称の場合、バラスト１８を介する電流のＤＣ成分は、バラスト抵抗により決定される。バラスト抵抗値は、エネルギー効率クラスに依存して、例えば、２０−１５０Ωからの範囲をとる。

入力整流器３４のダイオードのうちの１つが短絡故障した場合、当該ランプ入力電流は、通常の動作電流よりも著しく増大する。ＬＥＤ駆動回路３２のヒューズ２８は、前記故障電流が前記ＥＭバラストの高い抵抗により制限されることができるので、起動されることができない。この場合、前記ＥＭバラストは、前記故障電流により過熱され得る。

図１に示されるＬＥＤ置換えランプ１２に関して、このリスクは取り除かれている。安全回路４０は、当該回路の残りと直列に接続される。図１の実施例の整流器３４（電流制限要素）のダイオード短絡故障から得られる過電流の場合、ＰＴＣ要素４２は前記故障電流を遮断するように起動する。

図３は、第２の実施例によるＬＥＤ置換えランプを含む照明配置１１０を示している。当該回路図から明らかであるように、前記第２の実施例は、大部分は前記第１の実施例に対応しており、この結果、以下の部分においてのみ、違いが説明される。類似の部分は、類似の符号により参照されている。

第２の実施例によるＬＥＤ置換えランプ１１２において、安全回路１４０は、ＬＥＤ置換えランプ１１２の第２の端部２０ｂにおいて接点ピン２４ｂ、２６ｂ間に接続される。安全回路１４０は、電気抵抗要素１４２ａ及び電流制限要素１４２ｂの直列接続により構成されている。電気抵抗要素１４２ａは、示されている例において、定格７．５Ωの単一の電気抵抗構成要素であるが、電流制限要素１４２ｂは好ましくは定格２００ｍＡの電気ヒューズとして設けられる。

更に他の実施例（図示略）において、前記安全回路は、単一のヒュージスタとして設けられることができ、例えば、２００ｍＡ及び好ましくは７．５Ωの定格のものであることができる。

本発明は、当該図面及び上述において詳細に説明され記載されたが、このような図例及び説明は、説明的なもの又は例示的なものとみなされるべきであり、限定的なものとみなされるべきではなく、本発明は、開示されている実施例に限定されるものではない。

添付図面、開示及び添付の請求の範囲の研究から、開示された実施例に対する変化は、特許請求の範囲の発明を実施する際の当業者により理解され達成されることができる。
添付請求項において、「有する」なる語は他の要素又はステップを除外するものではなく、単数形の記載は複数のものを除外するものではない。特定の手段が、相互に異なる従属請求項において引用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が有利になるように使用されることができないと示すものではない。添付請求項における如何なる符号も、この範囲を制限するものとしてみなしてはならない。

Claims (7)

1. 第１の端部及び対向する第２の端部を備える長形部材上であって、前記対向する端部の各々において、２つの電気的な接点が設けられている長形部材上に配された１つ以上のＬＥＤ照明要素を有する、ＬＥＤ置換えランプであって、
   ＬＥＤ駆動回路が、前記ＬＥＤ照明要素に電力を供給するために配されており、
   前記ＬＥＤ駆動回路が、前記第１の端部における前記電気的な接点のみに電気的に接続されており、
   前記第２の端部における前記電気的な接点は安全回路によって相互接続され、前記安全回路が前記接点間の電流制限及び７．０６Ω以上の電気抵抗を提供する、
   ＬＥＤ置換えランプ。
2. 前記安全回路は、電気抵抗要素に直列に電気的に接続されている電流制限要素を有する、請求項１に記載のＬＥＤ置換えランプ。
3. 前記安全回路はヒュージスタを有する、請求項１に記載のＬＥＤ置換えランプ。
4. 前記安全回路はＰＴＣ要素を有する、請求項１に記載のＬＥＤ置換えランプ。
5. 前記ＬＥＤ駆動回路が、前記第１の端部において前記電気的な接点に接続されている整流器を有する、請求項１乃至４の何れか一項に記載のＬＥＤ置換えランプ。
6. 請求項１乃至５の何れか一項に記載のＬＥＤ置換えランプと、
   前記第１の端部及び／又は第２の端部において前記接点に電気的に接続されている電磁バラストと、
   を含む、照明配置。
7. 前記電磁バラストは、前記第２の端部において前記接点の一方に接続されており、
   前記第２の端部における前記接点の他方は、ダミー・スタータを介して前記第１の端部における前記接点のうちの一方に接続されている、
   請求項６に記載の照明配置。

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