JP2017503468A - 電源アダプタおよびそれを用いた照明ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】交流電源から電力供給される電力削減装置と光源等の負荷との適合性を維持するのに必要な出力定格よりも低い出力定格で用いることができる電源アダプタを提供する。【解決手段】電源アダプタは、交流電源に接続される入力と、負荷に接続される出力と、負荷を駆動するのに適した出力に電力供給する入力に結合され、互いに高調波ではない２つ以上の共振周波数を有する共振回路（Ｌ１、Ｃ１、Ｌ２）と、交流電源から引き出される電流を選択し、２つ以上の共振周波数のそれぞれにおいて、又は２つ以上の共振周波数の近傍において、共振回路を駆動するコントローラと、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、電源アダプタに関し、特に交流電源から電力供給される電力削減装置と光源等の負荷との適合性を維持するのに必要な出力定格よりも低い出力定格で用いる電源アダプタに関する。

ＬＥＤは、よりエネルギー効率の良いシステムを提供するために、例えば蛍光灯及び白熱灯等の従来の照明装置と置き換えられるように開発された光源である。白熱光源は通常６０から１００Ｗを消費して寿命が短いため、ＬＥＤ電球が電力消費を大幅に減らして寿命を長くする優れた代替物として知られている。よって、照明装置に普及しているトライアック調光器と互換性のあるＬＥＤ電球の開発に多大な研究が行われてきた。

国際公開第２００８−１２００１９号 国際公開第２０１０−０４１０６７号 国際公開第２０１０−１３９９９２号 国際公開第２０１１−０８３３３６号 国際公開第２０１２−０１０９００号 英国特許第２４４９６１６号

トライアック調光可能なＬＥＤ電球の主な課題は調光器の適合性である。
従来のトライアック調光器は、白熱電球により誘導されて何百ワットを処理するよう設計されていた。少ない電力を消費するＬＥＤ電球は高電力の装置から構成される調光器と相互作用する。調光器とＬＥＤ電球との相互作用が安定しないと、可視のちらつきが感知される。

可視のちらつきを防止するために、従来のトライアック調光器は、点火時のラッチ電流と点火後のトライアックがオンになる間の保持電流とを必要とする。この２つの電流が満たされないとき、トライアック調光器は不発に終わりＬＥＤ光源はちらつきを生じる。
ラッチ電流と保持電流とは異なる調光器モデルの間で異なっている。典型的なラッチ電流と保持電流の範囲は約５ｍＡから５０ｍＡである。これらの操作要件は、白熱電球の高い電力消費のため、白熱電球が使用される時は課題を生じない。しかし、ＬＥＤ電球は、追加の回路無しでは全体の回路サイクルにこの２つの電流の量を保持出来ない。

従来の電源アダプタは、適合性を必要とするが、この場合、コストが増加する。電源が不安定であっても、ちらつきが低減する又はゼロにするために、ＬＥＤ自体が制御される。
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、交流電源から電力供給される電力削減装置と光源等の負荷との適合性を維持するのに必要な出力定格よりも低い出力定格で用いることができる電源アダプタおよびそれを用いた照明ユニットを提供する。

本発明の電源アダプタは、交流電源に接続される入力と、負荷に接続される出力と、負荷を駆動するのに適した出力に電力供給する入力に結合され、互いに高調波ではない２つ以上の共振周波数を有する共振回路と、交流電源から引き出される電流を選択し、２つ以上の共振周波数のそれぞれにおいて、又は２つ以上の共振周波数の近傍において、共振回路を駆動するコントローラと、を備える。

本発明の電源アダプタのコントローラは、使用時に交流電源から引き出される電流の異なる特徴を選択するため、２つ以上の異なるモードにおいて共振回路を駆動する。
本発明の電源アダプタは、使用時に交流電源から引き出される電流の異なる特徴を選択するため、２つ以上の共振周波数のそれぞれにおいて、又はその近傍で、共振回路を駆動するようになされたコントローラを含む。

負荷は、固体光源のような光源である。
コントローラは、例えばユーザ入力無しで、使用時に交流電源から引き出される電流の異なる特徴を選択するため、２つ以上の共振周波数のそれぞれにおいて、又はその近傍で、共振回路を駆動するようにプログラムされても良い。コントローラはプログラムされた動作に応じて及び／又は１つ以上の入力に反応して共振回路を駆動するようにプログラムされる。

コントローラは、交流半サイクル内のような交流サイクル内の２つ以上の共振周波数の複数において、又はその近傍で共振回路を駆動するようになされても良い。
コントローラは、コントローラの選択されたモードにおいて、各交流半サイクル内のような各交流サイクル内の２つ以上の共振周波数の複数において、又はその近傍で共振回路を駆動するようになされる。

コントローラは、交流電源の電力削減装置を検知し、交流電源から引き出される電流の特徴を決定するための所定の電流プロファイルを選択するようになされる。
電源アダプタは、トライアックのような前縁の減光スイッチを使用する等して、減光スイッチがオンされる時間の電流、又はそのかなりの部分を引き出す安定した電流プロファイルを選択する。

電源アダプタは、トライアックのような前縁の減光スイッチを使用する等して、交流電源の半サイクルの中間部の所定の期間に電流を引き出す不安定な電流プロファイルを選択する。特に、交流電源の半サイクルの中間部はゼロ交差から分離し、トライアックを安定させるために電圧が十分に高い時の部分である。引き出された電流は、安定した減光スイッチの電流プロファイルのような他の電流プロファイルで引き出される電流より高いレベルである。これは、より大きな電流が電灯より引き出される。
電源アダプタは、所定の入力電圧において負荷と共に変化する電流を供給する共振回路の共振周波数を、所定の期間、用いる。

ＬＥＤへの出力が十分に低いことを維持し、よって電灯が過熱しないことを確実にするため、電流が引き出される所定の期間は、安定した減光スイッチのための電流プロファイルのような他の電流プロファイルにおいて電流が引き出される期間より短い。
特に、電流プロファイルは、出力が半サイクル又は全サイクルに亘って同じである。

不安定な、例えばトライアックのような前縁の減光スイッチと共に使用される電流プロファイルは不安定性が検知される時に記入されても良い。
電源アダプタは、共振波形を監視し、共振波形の変化を検知する。共振波形の変化は、隙間、素早い変化又は他の変形の形式を有する。共振波形の変化の有無は、電源アダプタが接続される減光スイッチのような電力削減装置の種類を示す。共振波形における隙間、変形又は素早い変化の存在は、偽のトリガ及び不安定な前縁（例えばトライアック）の調光器の存在を示す。如何なる共振波形の隙間、変形又は素早い変化も半サイクルの１本から３本の配電線内で検知可能であり、その結果、適切な電流プロファイルが迅速に作動し、結果として電灯のちらつきが人間の眼で感知できないほどになる。

電源アダプタは、前縁の減光スイッチの電流プロファイルのためおよび減光スイッチのトライアックのラッチを容易にするため、減光スイッチのトライアックのような電力削減装置のスイッチが３００μｓの所定の期間点火すると、負荷状態を生成する。
この負荷状態は、共振回路のためのハーフブリッジドライブのハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチのオン時間を重ねることにより生成される。
この負荷状態の間に引き出される電流は、少なくとも２倍の大きさといったサイクルの残りで引き出される電流より大きくなる。この負荷状態の間に引き出される電流は、例えば徐々に減少し得る。電流は、最初はサイクルの残りで引き出される電流の大きさの少なくとも２倍であり、この電流は負荷状態の期間にサイクルの残りで引き出される電流へと減少し得る。

電源アダプタは、一定の主電源又は後縁の減光スイッチと共に使用され、後縁の減光スイッチがオンされる時間の電流、又はそのかなりの部分を引き出す電流プロファイルを選択する。後縁の減光スイッチのため、十分に短い期間に前記減光スイッチを放電させる目的で、減光スイッチがオフされた時により大きな電流を引き出すことが必要である。これは、より大きな電流が電灯より引き出され、コントローラは共振回路の共振周波数を所定の期間用いることにより達成される。代替として、負荷状態は、例えば共振回路のためのハーフブリッジドライブのハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチのオン時間を重ねることにより生成される。

電源アダプタは、トライアックのような前縁の減光スイッチを使用する等して、減光スイッチのトライアックの点火後の最初の期間の後、電流の突入が崩壊した時、電流の引き出しを停止し、よって調光器のトライアックの電源をオフにする不安定な電流プロファイルを選択する。最初の期間は、３００μｓのような所定の期間である。

突入電流は、調光器のトライアックが電源オフとなる時出力に電力供給する例えば１つ以上のコンデンサといったエネルギー保存装置を充電し得る。
出力への電力の供給は、入力電圧の、例えば鋭い上昇のような変化の検知により検知され得る調光器のトライアックがオンに戻るまで継続される。
電源アダプタは、調光器のトライアックが電源オンとなる期間に出力への電力供給を停止する。

これは、大変高いラッチ電流及び保持電流の要件（例えば１０００Ｗ）を有するトライアック調光器が可視のちらつき無しに大変低電力のＬＥＤ（例えば５Ｗ）を暗くすることを可能にする。特に、これは、ちらつきを制御して消す第２の段階を有する電源アダプタよりずっと安価な、例えば共振電源アダプタのような単一の段階の電源アダプタの使用を可能にする。

この電流プロファイルは、それ自体新規であり進歩性を有すると考えられる。
それゆえ本発明の更なる電源アダプタは、電力削減装置を含む交流電源に接続される入力と、負荷に接続される出力と、入力に結合され、電力削減装置のスイッチが切られる期間に出力に電力を供給するエネルギー保存装置と、負荷を駆動するのに適した出力に電力供給し、入力に結合される共振回路と、電力削減装置のスイッチの作動を検知し、スイッチを停止させるため交流電源から引き出される電力を減少させるようになされたコントローラと、を備える。
負荷は、固体光源のような光源である。

共振回路は、入力電圧を変える一定電流の入力を保持することが出来る共振周波数を有する。よって共振回路はＬＣＬ直並列共振回路が好ましい。ＬＣＬ直並列共振回路は、直列に接続された第１のインダクタＬ１並びに第１のコンデンサＣ１、及び第２のインダクタＬ２を含む並列の負荷脚を備える。第１のインダクタＬ１と第１のコンデンサＣ１は共振回路の２つの入力端末の間に直列に接続され、負荷脚は第１のコンデンサＣ１を越えて並列に接続され、負荷脚は直列に接続された第２のインダクタＬ２と負荷を駆動する出力を備える。

ＬＣＬ直並列共振回路を使用する電源アダプタは国際公開第２００８−１２００１９号、国際公開第２０１０−０４１０６７号、国際公開第２０１０−１３９９９２号、国際公開第２０１１−０８３３３６号及び国際公開第２０１２−０１０９００号に記載されており、それぞれの教示の全体が参照として本明細書に援用される。

ＬＣＬ直並列共振回路は、一定電流の引き出し及び高い効率を有し、ＬＥＤのような固体光源に適した電源アダプタに適する。特に、出力電流は出力電圧から独立しており、もし電源アダプタが低周波正弦電圧入力により電力供給される。且つ出力電圧が一定、即ち、ＬＥＤ負荷である場合、入力電流はトライアック調光器による駆動に理想的な低周波の、ほぼ方形波となる。その理由は、電源アダプタは保持電流を可能な限り低い電力で保持し、一方ＬＥＤに低周波の入力電圧に関して輝度を変化させる電流源を供給する、即ち、電源アダプタはＬＥＤに電球のように動作させ、トライアック調光器による、他の電源アダプタ技術に対して大幅に減少された電力及び高い力率で制御することを可能にするためである。
よって負荷は１つ以上のＬＥＤであっても良く、入力はトライアック又はＳＣＲ調光器から引き出されても良い。

ＬＣＬ直並列回路は、少なくとも２つの共振周波数を有するようにされてもよく、それらは所定の入力電圧において負荷から独立した定電流出力を提供する第１の共振周波数と、所定の入力電圧において負荷と共に変化する電流を提供する第２の共振周波数である。ＬＣＬ直並列回路は０Ｈｚ、即ち直流電流での第３の共振周波数も有する。

これらの共振周波数は、第１のインダクタ、第２のインダクタ及び第１のコンデンサを、これらの要素のリアクタンスがほぼ等しくなるように選択することにより達成される。第２の共振周波数は、第１の共振周波数に対し、出力において著しく大きな電力を提供するようになされる。よって、電源アダプタのコントローラはそれらの異なる特徴を利用するため、異なる共振周波数を切り替える。

共振回路は、共振回路に共振駆動信号を提供する共振駆動回路により駆動されても良い。共振駆動信号は好ましくは交流信号であり、好ましくは、例えばＦＥＴのような２つ又は４つの電子スイッチを制御し得る発振器により提供される。
共振駆動信号は通常、方形波の形式を有する。駆動回路の目的は、交流電圧で共振回路を励磁することであり、交流電圧は通常、一連の正と負の電圧から成る。電子スイッチは通常フルブリッジインバータ（４つのスイッチ）又はハーフブリッジインバータ（２つのスイッチ）の形式で共に連結される。

電源アダプタは、共振回路から本質的に引き出される電流の波形を修正、特にその波形の形状及び／又は大きさを修正するようになされる。特に、共振駆動信号は共振回路に提供されても良く、共振駆動信号は所望の入力電流波形を決定するようになされる。例えば、電源アダプタは駆動信号を共振回路に提供する少なくとも１つのハーフブリッジ駆動回路とハーフブリッジ駆動回路のためのスイッチコントローラを備えても良く、ハーフブリッジ駆動回路はハイサイドスイッチとローサイドスイッチを有する。スイッチコントローラは少なくとも１つのモードにおいて、（ｉ）異なる継続時間のオン時間を有するハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチを提供する、（ｉｉ）重複するオン時間を有するハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチを提供する、（ｉｉｉ）同期するオン時間を有するハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチを提供する、の１つ以上を提供するようになされる。

異なる継続時間のオン時間を有するハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチは、入力から引き出される電流を制御するのに使用される。特に、ハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチは、異なる継続時間のオン時間、即ち非対称のオン時間を有しても良く、その結果ハイサイドスイッチとローサイドスイッチの非対称の程度が入力から引き出される電流を決定する。ハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチのオン時間の非対称の程度が大きいほど、入力から引き出される電流は少ないことが分かった。

入力において引き出される電流は、例えば、ハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチのオン時間が重複していない場合、出力で提供される電流と等しくなる。これは共振回路が駆動される周波数を変える必要なしに、即ち、共振回路自体を変化させる必要なしに、スイッチコントローラにより実行される調光操作を可能にする。特に、入力から引き出される電流と出力で提供される電流を減らすため、例えばハイサイドスイッチのオン時間がローサイドスイッチのオン時間より短くなるようにハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチのオン時間は互いに変化しても良い。

異なる継続時間のオン時間、即ち非対称のオン時間を有するハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチは、調光器の互換性を提供する又は高調波ひずみを低減させるため、入力において引き出される電流の波形を決定するのに使用される。特に、これは異なる継続時間のオン時間、即ち非対称のオン時間を有するハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチを提供し、入力から引き出される電流の波形を決定するために各入力サイクルの間ハイサイドスイッチとローサイドスイッチとの非対称の程度を変えるスイッチコントローラにより達成される。

スイッチのオン時間の重複は、各入力サイクルにおける、重複期間の負荷状態を生成するのに使用される。それは各入力サイクルにおける、重複期間に出力に搬送される電流に対して入力で引き出される電流を増加させる。これは、入力で引き出される電流を減らすことなく、出力での電流を減らすことを可能にする。更にそれは、共振回路が駆動される周波数を変える必要無しに、各入力サイクルにおいて重複期間に減光スイッチのラッチ電流が引き出される。その後各入力サイクルにおいて低い保持電流が引き出されることを可能にする。主電源（例えば８５ｍＡ）の従来の減光スイッチのラッチ電流は、通常数ｍｓが引き出される保持電流（例えば５０ｍＡ）に対して、通常数百μｓしか引き出される必要が無い。このため、出力に提供されない追加の電流（３５ｍＡ）は、例えば２３０Ｖの主電源で１００から２００ｍＷの受け入れ可能な少ない損失となる。この制御は、従来の減光スイッチのトライアックの点火直後に見られる電圧減少の課題を縮小させる手助けともなり、スナバ回路の必要性及びそれに関連する損失を否定し得る。

電源アダプタは、出力に電力が供給されないモードも有する。電源アダプタは、同時のオン時間を有するハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチを提供するスイッチコントローラによる入力への負荷状態を供給する。

オン時間の重複期間又はオン時間が同時である期間が長いほど、提供される負荷の抵抗又は動的インピーダンスは低くなる。これは、ＬＥＤのような固体光源に対し特に有利である。特に、この負荷状態は偽の起動状態を防止する直流通路を提供する。これは調光器の使用を可能にし、ピックアップ供給から生じるグローイングを防止する。
スイッチコントローラは、入力での望ましい電流引き出しと出力での必要な電流を供給するために、オン時間の上記の構成の組合せを使用することが好ましい。

負荷状態がスイッチのオン時間の重複又は同期により生成されるモードを電源アダプタが有する場合、コントローラは負荷状態のインピーダンスが電源の電圧に受け入れ可能かどうかを決定するようになされる。よってコントローラは好ましくは電源の電圧を監視するようになされる。

電源アダプタは、２つ以上のモードを切り替えるようになされても良く、２つ以上のモードのそれぞれはハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチのオン時間の異なる構成を提供する。本発明は共振回路が駆動される周波数を変えること無しに異なるモードを可能とするため、共振回路は好ましくは各モードにおいて共振周波数又はその分数調波で、又はその近傍で駆動される。

電源アダプタは入力電圧を監視し、及びその入力電圧に基づき、出力で提供される電流と入力に亘る抵抗との比率を変える。特に、この比率は入力電圧に基づき比例して変化し、その結果モードを切り替える際に、電流又は入力抵抗の突然の変化は生成されない。電源アダプタが主電源及び固体光源と共に使用されるようになされる場合、これらの電流及び／又は入力抵抗の突然の変化は、リンギング又は配電線の高調波、出力でのちらつきの可能性を引き起こし、結果として調光器の不適合を生じる。ハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチのオン時間の重複の量を変えることにより比率は変化する。

ハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチは、好ましくはバイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴｓ）であり、それは通常電界効果トランジスタ（ＦＥＴｓ）より安価である。更に、ＢＪＴｓは制限された利得を有するため、無限の利得を有し減衰回路を必要とするＦＥＴｓに対して突入電流によるスイッチへの損害の危険性が低減する。

現在の好ましい実施形態において、ハーフブリッジ駆動回路のハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチは、ハーフブリッジの中央で接続されたエミッタ又はソース端末のそれぞれと共に配置される。

本実施形態において、トランジスタのベース又はゲート端末に付与される切り替え電圧はエミッタ又はソース端末での電圧に関して参照されるため、これは浮動接地の形式の共通参照を可能にする。これは通常高価であり電力損失を引き起こし、よって効率を低減する高電圧回路であるレベルシフタ回路の必要性を除去する。よって本発明は従来技術に対してコストを低減し効率を高める。更に、本発明は駆動回路を低電圧にし、ハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチの両方を駆動する同一の駆動回路を可能にする。

ハイサイドスイッチは、好ましくはＮＰＮバイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）か、又は同様に機能するトランジスタである。
ローサイドスイッチは、好ましくはＰＮＰバイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）か、又は同様に機能するトランジスタである。バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴｓ）であるトランジスタはスイッチコントローラを５Ｖ未満、２Ｖのような低い電圧にすることができる。集積回路が提供される場合、低電圧の電源が１つ以上のダイオードと、コンデンサのようなエネルギー保存装置により形成される。

スイッチは、通常エミッタ又はソース端末での電圧に関連して決定されるベース又はゲート端末での切り替え電圧を有して構成される。よってハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチのエミッタ又はソース端末の接続により、浮動接地の形式のハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチの切り換え電圧が共通の参照に供給される。ハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチのコレクタ又はドレン端子は回路の正の供給電圧及び例えば０Ｖの通常接地にそれぞれ接続される。

ローサイドスイッチは、浮動接地の形式の共通の参照に関連して決定されたスイッチのベース／ゲートでの負の切り替え電圧を有する。負の切り替え電圧は、例えば、電荷ポンプにより生成される。

スイッチコントローラは好ましくは集積回路の形式を取る。好ましくはスイッチコントロータの接地接続はハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチのエミッタ又はソース端末に接続され、その結果スイッチコントローラの接地接続は浮動接地の形式のハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチに共通の参照を有する。

好ましくは、スイッチコントローラは。ローカル電源又は通常接地からのブートストラップを備え、又は通常ハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチに亘って接続されるコンデンサがスイッチコントローラに電力供給するために適用される。これらはマイクロプロセッサの電荷ポンプダイオードに電力供給する。

ＬＣＬ直並列共振回路を駆動するのに使用される時、特に有利である。この配置はハーフブリッジ駆動回路に、例えばインダクタから発振器ドライブへ等のフィードバック無しで機能することを可能にする。この配置はまた大型で高価なフィードバック変圧器の必要性を除去する。また、本発明はＬＣＬ回路に対して特に有利である。その理由はＬＣＬ回路が低圧プロセスの使用を可能にするためである。

また、本発明は、照明ユニットが提供される。
本発明の照明ユニットは、主電源に直接接続されるのに適し、上記の電源アダプタと、１つ以上の非固体光源を備える、
調光器回路は、好ましくは１つ以上のシリコン制御整流器（ＳＣＲｓ）、又はトライアックを含む。

本発明による電源アダプタの一実施形態のスイッチコントローラ及びハーフブリッジ駆動回路を示す図である。 本発明による電源アダプタの一実施形態のＬＣＬ直並列共振回路及び直流リンクコンデンサを示す図である。 半サイクルに亘る、本発明による電源アダプタの第１のモードに関連する電圧及び電流を示す図である。 半サイクルに亘る、本発明による電源アダプタの第２のモードに関連する電圧及び電流を示す図である。 半サイクルに亘る、本発明による電源アダプタの第３のモードに関連する電圧及び電流を示す図である。 半サイクルに亘る、本発明による電源アダプタの第４のモードに関連する電圧及び電流を示す図である。

（一実施形態）
本発明の例示的な実施形態は、添付の図面を参照して、例示の目的のみで以下に詳細に記載される。
本発明による電源アダプタの実施形態は入力整流器段階（図示せず）、スイッチコントローラ（ＲＡＩＳ‐ＤＨ）及びハーフブリッジ駆動回路（ＨＳＤ、ＬＳＤ）（図１に示す）、並びにＬＣＬ直並列共振回路（Ｌ１、Ｃ１及びＬ２）及び出力整流器段階（図２に示す）を備える。ハイサイドスイッチであるＱ１はＮＰＮ ＢＪＴトランジスタであり、ローサイドスイッチであるＱ２はＰＮＰ ＢＪＴトランジスタである。Ｑ１及びＱ２は、Ｑ１とＱ２の両方のための浮動接地を形成する共通ポイントに接続されるエミッタ−ソースと共に配置される。この共通ポイントはまたハーフブリッジ駆動回路の出力を提供し、ハーフブリッジ駆動回路の出力は本実施形態において固体光源（英国特許第２４４９６１６Ｂ８号及び国際公開第２０１０／０４０１６７Ａ１号に詳細に記載された形式のもの）を駆動するのに適したＬＣＬ直並列共振回路に供給される。

Ｑ１及びＱ２のそれぞれは、切り替えパルスをそれぞれのベース−ゲートに提供することにより切り替えられ、切り替えパルスの電圧はスイッチのエミッタ−ソースに参照される。Ｑ１の電源がオンされると、浮動接地は例えば３３０Ｖの正の供給電圧になり、Ｑ１のベース−ゲートの電圧は浮動接地、よってエミッタ−ソース電圧に関して正となる。Ｑ２の電源がオンされると、浮動接地は例えば０Ｖの通常接地となり、Ｑ１のベース−ゲートの電圧は浮動接地、よってエミッタ−ソース電圧に関して負となる。

ハイサイドスイッチＱ１及びローサイドスイッチＱ２は、これも浮動接地に参照されるＲＡＩＳ‐ＤＨを指定した集積回路であるスイッチコントローラにより駆動される。スイッチコントローラＲＡＩＳ‐ＤＨは±０．７Ｖを要するＢＪＴトランジスタを駆動しているため、スイッチコントローラは２Ｖで電力供給される。Ｑ１をスイッチオンするため、スイッチコントローラは浮動接地（例えば３３０Ｖの正の供給電圧）、よってエミッタ−ソース電圧に関してＱ１のベース／ゲートに対して正のパルスを提供する。Ｑ２をスイッチオンするため、スイッチコントローラは浮動接地（例えば０Ｖの通常接地）、よってエミッタ−ソース電圧に関してＱ２のベース−ゲートに対して負のパルスを提供する。

Ｑ１はＬＣＬ直並列共振回路（図２に示す）のためのハイサイドドライブ（ＨＳＤ）を形成し、Ｑ２はローサイドドライブ（ＬＳＤ）を形成し、そのことは固体光源を駆動するのに適した出力を提供する。スイッチコントローラはハイサイドドライブ（ＨＳＤ）とローサイドドライブ（ＬＳＤ）のオン時間を制御することにより入力で引き出される電流、出力で搬送される電流及び／又は電源アダプタのインピーダンスを操作するように構成される。

共振回路の出力はダイオードブリッジを使用して整流され、その後、ＬＥＤを駆動するのに適した出力を形成するため、整流器の出力時にコンデンサにより平滑にされる。コンデンサＣ５及びＣ６は、ＤＣ＋と０Ｖの電圧のほぼ中程に、共振回路の第２の端部用の接続点を形成する。

ＬＣＬ直並列共振回路は２つの非ゼロの共振周波数を有するように構成される。
図３から図６は半サイクルに亘る、本発明による電源アダプタの第１、第２、第３及び第４のモードに関連する電圧及び電流を示す。特に、第１の波形（１）は、全体が正弦波の形状である、減光スイッチの前に見られる主電源の電圧を示す。第２の波形（２）は電灯の入力電圧である調光器スイッチからの電圧出力を示す。第３の波形（３）は電灯により主電源から引き出される電流である。

図３において、第１のモードが、不安定な、例えばトライアックのような前縁の減光スイッチを使用して例示される。
このモードでは、減光スイッチのトライアックの点火後の３００μｓの所定の期間の後、即ち電流の突入が崩壊した時、コントローラが電流を引き出す電源アダプタを停止させ、よって調光器のトライアックの電源がオフになる。この期間に電源アダプタにより引き出される突入電流は直流リンクコンデンサを充電する。トライアックの電源をオフするのに十分である電灯に電力が搬送されない所定の期間（図３に参照番号４で示される）の後、電源アダプタは直流リンクコンデンサから出力及び電灯に電源を供給する。特に、電灯はトライアックの電源がオフになると一定の電流を引き出す。出力への電力の供給は、入力電圧の鋭い上昇の検知により検知される減光スイッチのトライアックがオンに戻るまで継続される。

これは、大変高いラッチ電流及び保持電流の要件（例えば１０００Ｗ）を有するトライアック調光器が可視のちらつき無しに大変低電力のＬＥＤ（例えば５Ｗ）を暗くすることを可能にする。特に、これはちらつきを制御して消す第２の段階を有する電源アダプタよりずっと安価な、例えば共振電源アダプタのような単一の段階の電源アダプタの使用を可能にする。

図４において、第２のモードが、不安定な、例えばトライアックのような前縁の減光スイッチを使用して例示される。
このモードでは、電圧がトライアックを安定させるのに十分高い場合、電源アダプタと電灯は半サイクルの間の所定の期間電流を引き出す。引き出される電流は安定した減光スイッチのために引き出される電流より高いレベルである。これは、より大きな電流が電灯より引き出される、共振回路の第２の共振周波数が所定の期間用いられることにより達成される。

ＬＥＤへの出力が他のモードにおける出力と同じレベルを維持するため、電流が引き出される所定の期間は電流が安定したモードで引き出される期間より短く、よって電灯が過熱しないことを確実にする。
このモードへ入るのは、不安定性が検知される時である。電源アダプタは波形が不安定性を示すという変化を検知するために共振波形を監視するようになされている。共振波形の変化は、偽のトリガと不安定な前縁（例えばトライアック）調光器の存在を示す隙間、素早い変化又は他の変形の形式を有し得る。この特徴は直接入力電圧を監視する回路を省略可能とする。加えて、如何なる共振波形の隙間、変形又は素早い変化も半サイクルの１本から３本の配電線内で検知可能であり、その結果適切な動作モードが迅速に作動し、結果として電灯のちらつきが人間の眼で感知できないほどになる。

更に、図４には示されていないが、電源アダプタはまた、減光スイッチのトライアックのラッチを容易にするため、トライアックが点火する時、例えばおよそ３００μｓの所定の期間の負荷状態を生成する。この負荷状態は共振回路のためのハーフブリッジドライブのハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチ（ＨＳＤ、ＬＳＤ）のオン時間を重ねることにより達成される。この負荷状態の間に引き出される電流は、最初はサイクルの残りで引き出される電流の大きさの２〜３倍であり、この電流はサイクルの残りで引き出される電流への負荷状態の期間に徐々に減少する。

図５において、第３のモードが、安定した、例えばトライアックのような前縁の減光スイッチを使用して例示される。
このモードでは、電源アダプタは減光スイッチがオンである期間の全体において、電灯が電流を引き出すことを可能にする。

加えて、図４には示されていないが、電源アダプタはまた、減光スイッチのトライアックのラッチを容易にするため、トライアックが点火する時、例えばおよそ３００μｓの所定の期間の負荷状態を生成する。この負荷状態は共振回路のためのハーフブリッジドライブのハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチ（ＨＳＤ、ＬＳＤ）のオン時間を重ねることにより達成される。この負荷状態の間に引き出される電流は、最初はサイクルの残りで引き出される電流の大きさの２〜３倍であり、この電流は負荷状態の期間にサイクルの残りで引き出される電流へと徐々に減少する。

図６において、第４のモードが後縁の減光スイッチを使用して示される。
このモードでは、電源アダプタは減光スイッチがオンである期間の全体において、電灯が電流を引き出すことを可能にする。
加えて、電源アダプタは十分に短い期間に減光スイッチを放電させるため、減光スイッチがオフされた時により大きな電流を引き出す。これはより大きな電流が電灯より引き出される、共振回路の第２の共振周波数を所定の期間用いる。しかしそれは、例えば共振回路のハーフブリッジドライブのハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチ（ＨＳＤ、ＬＳＤ）のオン時間を重ねることにより負荷状態を生成する。

Ｑ１ ・・・ハイサイドスイッチ、
Ｑ２ ・・・ローサイドスイッチ、
Ｌ１、Ｌ２、Ｃ１ ・・・ＬＣＬ直並列共振回路。

Claims (32)

1. 交流電源に接続される入力と、
   負荷に接続される出力と、
   前記負荷を駆動するのに適した前記出力に電力供給する前記入力に結合され、互いに高調波ではない２つ以上の共振周波数を有する共振回路と、
   前記交流電源から引き出される電流を選択し、前記２つ以上の共振周波数のそれぞれにおいて、又は前記２つ以上の共振周波数の近傍において、前記共振回路を駆動するコントローラと、
   を備える電源アダプタ。
2. インダクタまたはコンデンサである要素を備え、
   前記２つ以上の共振周波数は、前記要素を切り替えることにより設定される請求項１に記載の電源アダプタ。
3. 前記共振回路は、前記要素を切り替えないで前記２つ以上の共振周波数の１つを選択し、
   前記共振回路が選択した共振数波数において、又はその近傍で前記共振回路を駆動する請求項２に記載の電源アダプタ。
4. 前記コントローラは、交流サイクル内の前記２つ以上の共振周波数の複数において、又はその近傍で前記共振回路を駆動する請求項１から３の何れか一項に記載の電源アダプタ。
5. 前記コントローラは、前記コントローラの選択されたモードにおいて、交流サイクル内の前記２つ以上の共振周波数の複数において、又はその近傍で前記共振回路を駆動する請求項４に記載の電源アダプタ。
6. 前記コントローラは、前記交流電源の電力削減装置を検知し、前記交流電源から引き出される電流を決定する所定の電流プロファイルを選択する請求項１から５の何れか一項に記載の電源アダプタ。
7. 前縁の減光スイッチを備え、
   前記減光スイッチがオンされる時間の電流を引き出す電流プロファイルを有する請求項６に記載の電源アダプタ。
8. 前記交流電源の半サイクルの中間部の所定の期間に電流を引き出す電流プロファイルを有する請求項６又は７に記載の電源アダプタ。
9. 前記交流電源の半サイクルの中間部は、ゼロ交差から分離し、前記電力削減装置のスイッチが安定する電圧に設定されている請求項８に記載の電源アダプタ。
10. 引き出された前記電流は、安定した減光スイッチの電流プロファイルで引き出される電流より高い請求項８又は９に記載の電源アダプタ。
11. 前記コントローラは、所定の入力電圧において負荷と共に変化する電流を供給する前記共振回路の共振周波数を、所定の期間、用いる請求項１０に記載の電源アダプタ。
12. 前記所定の期間は、安定した減光スイッチの電流プロファイルにおける電流が引き出される期間より短い期間である請求項１１に記載の電源アダプタ。
13. 前記安定した減光スイッチの電流プロファイルは、電流が半サイクル又は全サイクルに亘って同じに設定されている請求項１２に記載の電源アダプタ。
14. 前縁の減光スイッチと共に使用する電流プロファイルを有する請求項６から１３の何れか一項に記載の電源アダプタ。
15. 共振波形を監視し、共振波形の変化を検知する請求項１４に記載の電源アダプタ。
16. 前記電力削減装置のスイッチが所定の期間点火されるときに、負荷状態を生成する請求項６から１５の何れか一項に記載の電源アダプタ。
17. 前記負荷状態は、前記共振回路のためのハーフブリッジドライブのハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチのオン時間が重ねられる請求項１６に記載の電源アダプタ。
18. 前記負荷状態のときに引き出される電流は、半サイクル又は全サイクルの電流よりも大きい請求項１６又は１７に記載の電源アダプタ。
19. 前記負荷状態のときに引き出される電流は、前記負荷状態の期間が増加するに伴い減少する請求項１８に記載の電源アダプタ。
20. 電力削減装置のスイッチがオンされる時間の電流の電流プロファイルを有する請求項１から１９の何れか一項に記載の電源アダプタ。
21. 後縁の減光スイッチを備え、
    前記後縁の減光スイッチが放電し、前記後縁の減光スイッチがオフされた時により大きな電流が引き出す電流プロファイルを有する請求項１から２０の何れか一項に記載の電源アダプタ。
22. 前記コントローラは、所定の期間、所定の入力電圧において負荷と共に変化する電流を与え、前記後縁の減光スイッチがオフされた時により電流が前記負荷により引き出される前記共振回路の共振周波数を用いる請求項２１に記載の電源アダプタ。
23. 前記共振回路は、ハーフブリッジドライブのハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチを有し、
    前記後縁の減光スイッチがオフされたとき、前記ハイサイドスイッチ及び前記ローサイドスイッチのオン時間を重ねることにより負荷状態を生成する請求項２１に記載の電源アダプタ。
24. 前記交流電源の電力削減装置のスイッチの点火後の最初の期間の後、電流の引き出しを停止し、前縁の減光スイッチがオフになる電流プロファイルを有する請求項６から２３の何れか一項に記載の電源アダプタ。
25. 前縁の減光スイッチがオフとなるとき、前記出力に電力供給する１つ以上のエネルギー保存装置が突入電流によって充電される請求項２４に記載の電源アダプタ。
26. 前記出力への電力の供給は、前記前縁の減光スイッチがオフからオンに戻るまで継続される請求項２５に記載の電源アダプタ。
27. 電力削減装置を含む交流電源に接続される入力と、
    負荷に接続される出力と、
    前記入力に結合され、前記電力削減装置のスイッチが切られる期間に前記出力に電力を供給するエネルギー保存装置と、
    前記負荷を駆動するのに適した前記出力に電力供給し、前記入力に結合される共振回路と、
    前記電力削減装置のスイッチの作動を検知し、前記交流電源から引き出される電流を減少させて前記スイッチを切るコントローラと、
    を備える電源アダプタ。
28. 前記負荷は光源である、請求項１から２７の何れか一項に記載の電源アダプタ。
29. 前記負荷は固体光源である、請求項１から２８の何れか一項に記載の電源アダプタ。
30. 前記共振回路は、前記入力の電圧を変化させる一定の電流入力を維持できる共振周波数を有する請求項１から２９の何れか一項に記載の電源アダプタ。
31. 前記共振回路はＬＣＬ直並列共振回路である請求項１から３０の何れか一項に記載の電源アダプタ。
32. 主電源に直接接続される照明ユニットであって、
    電力削減装置を含む交流電源に接続される入力と、
    負荷に接続される出力と、
    前記入力に結合され、前記電力削減装置のスイッチが切られる期間に前記出力に電力を供給するエネルギー保存装置と、
    前記負荷を駆動するのに適した前記出力に電力供給し、前記入力に結合された共振回路と、
    前記電力削減装置のスイッチの作動を検知し、前記交流電源から引き出される電流を減少させて前記スイッチを切るコントローラと、
    を有する電源アダプタと、
    １つ以上の非固体光源と、
    を備える照明ユニット。

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