JP2017520893A

JP2017520893A - 照明機器

Info

Publication number: JP2017520893A
Application number: JP2017501645A
Authority: JP
Inventors: ハイミンタオ
Original assignee: Signify Holding BV
Current assignee: Signify Holding BV
Priority date: 2014-07-17
Filing date: 2015-07-15
Publication date: 2017-07-27
Anticipated expiration: 2035-07-15
Also published as: EP3170369A2; US20170202064A1; JP6646645B2; WO2016008943A2; WO2016008943A3; EP3170369B1; US10225895B2; CN106576407A; CN106576407B

Abstract

光源を駆動するためのデバイスは、様々なモードで動作可能なドライバと、デバイスに供給された入力電圧の値の検出に応じて、様々なモードのうちの１つにドライバを移行するコントローラとを、含む。このようなデバイスは、単独で並びに直列及び並列の組合せで使用できる。入力電圧の値が閾値より小さい／大きい場合、第１／第２のモードが選択される。第１のモードはプリセットモードであり、第２のモードはフィードバックモードである。光源とドライバとの組み合わせは、プリセットモードにおいて一定の抵抗負荷動作を示し得る。デバイスは、プリセットモードにおいて一定の導通時間で動作され、フィードバックモードにおいて光源から得られたフィードバック情報に応じて動作されるスイッチを含み得る。ドライバは、起動時の時間間隔の間、非アクティブに保たれ得る。

Description

本発明は、光源を駆動するためのデバイスに関する。本発明は更に、デバイスを含むランプ、及びドライバを制御する方法に関する。そのようなデバイスの例は、ドライバである。そのようなランプの例は、レトロフィット管である。

国際公開第２０１０／０６９９８３号Ａ１には、蛍光灯をレトロフィットするための発光ダイオードシステムが開示され、その１３ページの９‐１２行目に、そのようなランプの２つ以上が直列の組み合わせで使用される際に問題が発生する可能性があることが開示される。

本発明の目的は、改善されたデバイスを提供することである。本発明の更なる目的は、ランプ及び改善された方法を提供することである。

第１の態様によれば、光源を駆動するためのデバイスであって、当該デバイスは、
光源を駆動するためのドライバであって、ドライバは第１のモード及び第２のモードを含む様々なモードで動作可能であり、第１のモードはプリセットモードであり、第２のモードはフィードバックモードである、ドライバと、
コントローラであって、
コントローラは、第１のモード及び第２のモードにおいてドライバを動作し、
コントローラは、入力電圧の値が閾値よりも小さい場合にドライバが第１のモードで動作され、入力電圧の値が閾値よりも大きい場合にドライバが第２のモードで動作されるように、デバイスに供給される入力電圧の値の検出に応答するコントローラと、
を含む、デバイスが提供される。

ドライバは光源を駆動する。ドライバは様々なモードで動作可能である。入力電圧はデバイスに供給される。コントローラは、入力電圧の値を検出し、検出結果に応じてドライバを様々なモードのうちの１つに移行する。

直列の組み合わせの２つ以上のデバイスが全く同一の電源に結合されている場合、従来技術の状況では、２つ以上のデバイスのドライバが互いに反応し始める可能性がある。これにより、デバイスのうちの１つが点灯し、もう１つが消灯又はオフのままであり得る。

入力電圧の値の検出を導入したことにより、デバイスは、直列の組み合わせ（入力電圧のより低い値）に配置されていることと、単独で又は並列の組み合わせ（入力電圧のより高い値）で使用されていることとを、区別でき、ドライバに適したモードを選択することによって、様々な状況に反応できる。

結果として、デバイス（ランプを含む）を設置する者が状況を確認する必要なしに、デバイスは、単独で、直列の組み合わせで、又は並列の組み合わせで、使用されることができる。これは大きな改善である。

デバイスの実施形態は、第１のモード及び第２のモードを含む様々なモードによって画定され、入力電圧の値が閾値よりも小さい場合にドライバを第１のモードに移行し、入力電圧の値が閾値よりも大きい場合にドライバを第２のモードに移行する。第１のモードは、直列の組み合わせで使用されるデバイスに適し、第２のモードは、単独で又は並列の組み合わせで使用されるデバイスに適する。

デバイスの実施形態は、プリセットモードを含む第１のモード、及び、フィードバックモードを含む第２のモードによって画定される。直列の組み合わせでは、デバイスのドライバが互いに反応し始める可能性があるため、光源からのフィードバック情報を使用することなく、第１のモードはプリセットモードであるべきである。第２のモードは、光源からのフィードバック情報が使用されるフィードバックモードであり得る。

デバイスの実施形態は、実質的に一定の抵抗負荷動作を示すプリセットモードにおける光源とドライバとの組み合わせによって画定される。直列の組み合わせにおいて、光源と組み合わせた実質的に一定の抵抗負荷動作を示すドライバは、安定のままであり、互いに反応しない。

デバイスの実施形態は、プリセットモードにおいて一定の導通時間で動作され、フィードバックモードにおいて光源から得られたフィードバック情報に応じて動作されるスイッチを含むドライバによって画定される。ドライバのスイッチが一定の導通時間で動作される場合、ドライバと光源との組み合わせは、実質的に一定の抵抗負荷動作を示す。

デバイスの実施形態は、起動時の時間間隔の間、ドライバを非アクティブ状態に保つコントローラによって画定される。起動時に、ドライバを、非アクティブ状態に保つことで、入力電圧の値がより良く決定される。

デバイスの実施形態は、
交流電圧を直流電圧に整流するための整流回路
を更に含み、入力電圧の値が直流電圧の値であるデバイスによって画定される。電源は、整流回路を介して直流電圧に整流できる交流電圧を、（おそらくは）電磁バラストを介して供給し得る。

デバイスの実施形態は、入力電圧の値を閾値と比較し、比較結果に応じて比較結果を画定する第１の制御信号を生成する、比較回路を含むコントローラによって画定される。比較回路は、入力電圧の値を検出するための、低コストで簡単でロバストな解決策である。

デバイスの実施形態は、起動時からドライバが非活動状態に保たれる間の時間間隔を画定する第２の制御信号を入力電圧の存在に応じて生成するトリガ回路を含むコントローラによって画定される。トリガ回路は、起動時にドライバが非アクティブ状態に保たれる時間間隔を画定するための低コストで簡単でロバストな解決策である。

第２の態様によれば、上記のようなデバイスを含むランプが提供される。ランプは、光源を更に含み得る。第１のモードにおいて、ランプは別のランプと直列の組み合わせで使用されるのに適し、第２のモードにおいて、ランプは単独で又は別のランプと並列に使用されるのに適する。

ランプの実施形態は、発光ダイオード回路を含む光源によって画定される。発光ダイオード回路は、種類及び組み合わせに関わらず、１つ以上の発光ダイオードを含む。

デバイスの実施形態は、レトロフィット管の形式であるランプによって画定される。

第３の態様によれば、光源を駆動するためのドライバを制御する方法であって、ドライバは第１のモード及び第２のモードを含む様々なモードで動作可能であり、当該方法は、ドライバに供給される入力電圧の値の検出に応じて、ドライバを第１又は第２のモードに移行するステップを含み、入力電圧の値が閾値よりも小さい場合にドライバが第１のモードに移行され、入力電圧の値が閾値よりも大きい場合にドライバが第２のモードに移行され、第１のモードはプリセットモードを含み、第２のモードはフィードバックモードを含む、方法が提供される。

基本的な考え方は、ドライバのモードを決定するために入力電圧の値が使用されることである。

改善されたデバイスを提供するための問題が解決された。更なる利点は、デバイスまたはランプを設置している人が接続の種類をチェックする必要がないという事実に加えて、デバイスが低コストで簡単でロバストであることである。

本発明の、これらの態様及び他の態様は、以下に説明する実施形態を参照して明らかになる。

従来技術の状況を示す。デバイスの実施形態を示す。特性を示す。バラストを介して供給される２つの直列ランプを示す。バラストのない２つの直列ランプを示す。バラストのない、１つのランプ及び２つの並列ランプを示す。代替案を示す。フローチャートを示す。

図１において、従来技術の状況が示される。デバイス１は、ドライバ２及び整流回路４を含む。整流回路４の入力部は、オプションのＥＭＩフィルタ６（電磁干渉フィルタ）の出力部に結合される。整流回路４の出力部は、ドライバ２の入力部に結合される。ドライバ２の出力部は、光源５の端子に結合される。

ドライバ２は、光源５からのフィードバック情報を担持するフィードバック信号を受信するための第１の入力部２２を有するインタフェース２１を含む。このフィードバック情報は、例えば、光源５（の一部）を通って流れる電流の振幅の値を画定し得、又は、例えば、光源５（の一部）から来る光の強度の値を画定し得る。インタフェース２１は、このフィードバック情報から、コンバータ２５‐２８が動作される導通時間におけるドライバ２のスイッチの導通時間の値を導出／算出する。代替的に、インタフェース２１は、例えば他の種類のコンバータが使用される場合の、デューティーサイクルの値、又は周波数の値、又は送達されるピーク電流の値、又は送達される電力量の値等を、このフィードバック情報から導出／算出する。

インターフェース２１の出力部は、ここではトランジスタの形式のスイッチ２５の制御電極に結合される。このスイッチ２５は、導通時間（オンタイム）中に導通し、非導通時間（オフタイム）中に導通しない。デューティーサイクルは、導通時間と非導通時間との組み合わせによって画定される。スイッチ２５の第１の主電極は、インダクタ２７を介してドライバ２の第１の入力部及び第１の出力部に結合され、スイッチ２５の第２の主電極は、ドライバ２の第２の入力部に結合される。スイッチ２５の第１の主電極は、ダイオード２６を介してドライバ２の第２の出力部に更に結合される。ドライバ２の第１の出力部と第２の出力部との間には、キャパシタ２８が存在する。部品２５‐２８は、昇降圧コンバータを形成するが、他の種類のコンバータは除外されない。

インターフェース２１は、パラメータ情報を担持するパラメータ信号を受信するための第２の入力部２３と、オンオフ情報を担持するオンオフ信号を受信するための第３の入力部２４とを更に含む。

ドライバ２は、様々なモードで動作されることができる。例えばプリセットモード等の第１のモードでは、ドライバ２は、例えば、導通時間の固定値、又はデューティーサイクルの固定値、又は周波数の固定値、又は送達されるピーク電流の固定値、又は送達される電力量の固定値等といったパラメータ情報に応じて動作され、フィードバック情報は無視される。例えばフィードバックモード等の第２のモードでは、パラメータ情報は無視され、フィードバック情報がドライバ２を動作させるために使用される。そのため、この図１において、ドライバ２はフィードバックモードで動作される。

図４乃至図６に示されるように、ドライバと光源とをそれぞれ含む２つ以上のランプが互いに直列、全く同一の電源に結合される場合、両方のドライバが互いに反応し始めるという問題が生じる可能性がある。この問題を解決するために、図２に示されるように、コントローラを追加することで、デバイスが改善された。

図２において、デバイス１の実施形態が示される。明確にするために、オプションのＥＭＩフィルタ６及び光源５は省略されている。デバイス１は、すでに図１に示されたドライバ２を含み、整流回路４とドライバ２との間に配置されたコントローラ３を更に含む。コントローラ３は、整流回路４の第１の出力部に結合された第１の入力部と、整流回路４によって供給される直流電圧の値を第１の閾値と比較し、比較結果に応じて比較結果を画定する第１の制御信号を生成する、第１のソース３６に結合された第２の入力部とを有する、比較回路３１を含む。第１の制御信号は、例えば、第１のスイッチ３４と第２のスイッチ３５とを制御するために使用される。

整流回路４によって供給される直流電圧の値が、第１のソース３６によって提供される第１の閾値よりも小さい場合、デバイス１は図４に示されるような直列の組み合わせの（おそらく）一部を形成する。その場合、ドライバ２はプリセットモードで動作されるべきであり、第２のスイッチ３５は導通モードに移行され、例えばジェネレータ３３によって生成されたパラメータ信号は、インタフェース２１の第２の入力部２３に提供される。同時に、第１のスイッチ３４は非導通モードに移行され、フィードバック信号はインタフェース２１の第１の入力部２２に到達できない。

整流回路４によって供給される直流電圧の値が、第１のソース３６によって提供される第１の閾値よりも大きい場合、デバイス１は（おそらく）単独で使用されるか、並列の組み合わせの（おそらく）一部を形成する。その場合、ドライバ２はフィードバックモードで動作されることができ、第１のスイッチ３４は導通モードに移行され、フィードバック信号はインタフェース２１の第１の入力部２２に提供される。同時に、第２のスイッチ３５は非導通モードに移行され、例えばジェネレータ３３によって生成されたパラメータ信号は、インタフェース２１の第２の入力部２３に到達できない。

整流回路４によって供給される直流電圧の値が、第１のソース３６によって提供される第１の閾値に等しい場合、両方のオプションのうちの１つが選択される。スイッチ３４及び３５を使用する代わりに、入力部２２及び２３をアクティブ化及び非アクティブ化するか、フィードバック信号及びパラメータ信号をアクティブ化及び非アクティブ化することが可能である。

コントローラ３は、整流回路４によって供給される直流電圧の存在に応じて、ドライバ２が非アクティブ状態に保たれる間の起動からの時間間隔を画定する第２の制御信号を生成するためのトリガ回路３２を更に含む。そのうえ、トリガ回路３２は、例えば、直列抵抗キャパシタネットワークの電圧値と、第２のソース３７によって提供される第２の閾値とを比較し、直列抵抗キャパシタネットワークのキャパシタ両端の電圧が第２の閾値を超えると直ちにオン信号を生成する。したがって、比較を行い、ドライバ２のためのモードを選択する時間を比較回路３１に与えるために、起動時に、ドライバ２は、例えば１００ｍｓｅｃ、２００ｍｓｅｃ又は５００ｍｓｅｃ等のような時間間隔の間、非アクティブに保たれる。

トリガ回路３２の代替として、インタフェース２１の第３の入力部２４に供給されるオフ信号を生成するためのジェネレータが起動時に使用され、準備が整うと直ちに比較回路３１は、インタフェース２１の第３の入力部２４に供給されるオン信号を提供しオフ信号を無効にしてもよいる。

したがって、デバイス１は、光源５を駆動するためのドライバ２を含み、ドライバ２は様々なモードで動作可能であり、（おそらくは）電磁バラストを介してデバイス１に供給される入力電圧の値の検出に応じて、ドライバ２を様々なモードのうちの１つに移行するコントローラ３を含む。様々なモードは、例えば、第１のモード及び第２のモードを含み得る。入力電圧の値が閾値よりも小さい場合には、ドライバ２は第１のモードに移行され得る。入力電圧の値が閾値よりも大きい場合には、ドライバ２は第２のモードに移行され得る。第１のモードは、プリセットモードを含み得、第２のモードはフィードバックモードを含み得る。

デバイス１は、交流電圧を直流電圧に整流するための整流回路４を更に含み得る。その場合、入力電圧の値は、直流電圧の値であり得る。しかし、代替的に、例えば、ドライバ２が内蔵の整流回路を有する場合、又はドライバ２が交流電圧に対応可能である場合は、整流回路４が省略され得る。同様に、コントローラ３は内蔵の整流回路を有し得るか、又はコントローラ３は交流電圧に対応可能であり得る。

図３において、実質的に一定の抵抗負荷動作（点線）及び実質的に一定の電力負荷動作（実線）を示す場合の、ドライバ２と発光ダイオード回路を含む光源５との組み合わせの特性（横軸ボルト、縦軸アンペア）が示される。明らかに、直列の組み合わせの２つ以上のランプにおいて、実質的に一定の抵抗負荷動作が好まれる。この動作は、フィードバック情報を無視する一方、導通時間の固定値でドライバ２を動作させることによって実現される。１つのランプだけが使用される場合、又は２つ以上のランプが並列の組み合わせで使用される場合、実質的に一定の電力負荷動作、又は実質的に一定の電流負荷動作が好まれる。この動作は、フィードバック情報に応じてドライバ２を動作させることによって実現される。

図４において、バラストを介して供給される２つの直列ランプが示される。第１のランプは、図１乃至図３について説明したように、第１のＥＭＩフィルタ６と、第１のデバイス１と、第１の光源５とを含み、第２のランプは、第１のものと一致して、第２のＥＭＩフィルタ１６と、第２のデバイス１１と、第２の光源１５とを含む。両方のランプは互いに直列に結合され、直列の組み合わせは、電磁バラスト７を介して、主電源等の電源８に結合される。

図５において、バラストのない、２つの直列ランプが示される。第１のランプは、図１乃至図３について説明したように、第１のＥＭＩフィルタ６と、第１のデバイス１と、第１の光源５とを含み、第２のランプは、第１のものと一致して、第２のＥＭＩフィルタ１６と、第２のデバイス１１と、第２の光源１５とを含む。両方のランプは互いに直列に結合され、直列の組み合わせは、電磁バラストが存在しない状態で、主電源等の電源８に結合される。代替的には、そのような電磁バラストが追加され得る。

図６において、バラストのない１つのランプ／２つの並列ランプが示される。第１のランプは、図１乃至図３について説明したように、第１のＥＭＩフィルタ６と、第１のデバイス１と、第１の光源５とを含み、第２のランプは、第１のものと一致して、第２のＥＭＩフィルタ１６と、第２のデバイス１１と、第２の光源１５とを含む。第２のランプが存在しない場合、第１のランプは、電磁バラストが存在しない状態で、主電源等の電源８に結合される。代替的には、そのような電磁バラストが追加され得る。両方のランプが存在する場合、それらは互いに並列に結合され、並列結合は、電磁バラストが存在しない状態で、主電源等の電源８に結合される。代替的には、そのような電磁バラストが追加され得る。

図７において、代替的な解決策が示される。ローパスフィルタ４３は、光源５を通って流れる電流の値等、光源５からフィードバック信号を受信し、それをローパスフィルタリングする。ジェネレータ４１は基準値を生成し、減算器４２は基準値からフィルタリングされた値を減算し、差分値を補償器４４に供給する。補償器４４は、補償された差分値を、第３のスイッチ４６の第１の主接点に供給する。この補償された差分値は、フィードバックモードにおいて使用される。第３のスイッチ４６の第２の主接点は、ジェネレータ４５からプリセットモードにおいて使用される導通時間の固定値を受信する。検出器４７は、（おそらくは）電磁バラストを介してデバイスに供給される入力電圧の値の検出に応じて第３のスイッチ４６を制御する。変調器４８は、補償された差分値又は固定値を用いてパルス幅変調信号を算出し、駆動回路４９は、このパルス幅変調信号を、スイッチ２５の制御電極に向かう駆動信号に変換する。

図７において、部品４５〜４７は、コントローラ３の一部を形成し得、部品４８及び４９は、部品４１〜４４が例えば外部部品であると共に、ドライバ２の部品を形成し得る。代替的には、部品４５及び４７がコントローラ３の一部を形成すると共に、部品４１〜４４、４６、４８及び４９は、ドライバ２の一部を形成し得る。代替的には、他の全ての部品がドライバ２の一部を形成すると共に、部品４７のみがコントローラ３の一部を形成し得る。代替的には、コントローラ３全体がドライバ２の一部を形成し得る。コントローラ３及びインタフェース２１は、部分的に又は完全に統合され得る。

図８において、フローチャートが示され、以下のブロックが以下の意味を有する。

ブロック５１：開始。
ブロック５２：ドライバを非アクティブ化する。
ブロック５３：入力電圧の値を検出する。
ブロック５４：入力電圧の値を閾値と比較する。大きい場合はブロック５５に進み、小さい場合はブロック５９に進む。
ブロック５５：ドライバのフィードバックモードを選択する。
ブロック５６：ドライバをアクティブ化する。
ブロック５７：光源を通って流れる電流の値に応じて、導通時間の値を決定する。
ブロック５８：終了、動作中の１つのランプ又は並列ランプ。
ブロック５９：ドライバのプリセットモードを選択する。
ブロック６０：ドライバをアクティブ化する。
ブロック６１：導通時間の固定値を選択する。
ブロック６２：終了、動作中の直列ランプ。

第１及び第２の要素は、間にある第３の要素なしで直接的に結合されることができ、第３の要素を介して間接的に結合できる。入力電圧の値及び直流電圧の値は、平均値、二乗平均平方根値、ピーク値又はその他の値であり得る。

要約すると、光源５を駆動するデバイス１は、様々なモードで動作可能なドライバ２と、デバイス１に供給される入力電圧の値の検出に応じて、ドライバ２を様々なモードの１つに移行するコントローラ３とを含む。このようなデバイス１は、単独で並びに直列及び並列の組合せで使用できる。入力電圧の値が閾値より小さい／大きい場合には、第１／第２のモードが選択される。第１のモードはプリセットモードであり、第２のモードはフィードバックモードである。光源５とドライバ２との組み合わせは、プリセットモードにおいて一定の抵抗負荷動作を示し得る。デバイス２は、プリセットモードにおいて、一定の導通時間で動作され、フィードバックモードにおいて、光源５から得られたフィードバック情報に応じて動作するスイッチ２５を含み得る。ドライバ２は、起動時の時間間隔の間、非アクティブに保たれ得る。

本発明は、図面及び前述の説明において詳細に例示され説明されたが、斯様な例示及び説明は、例示的又は典型的であると考えられるべきであり、限定と考えられるべきではなく、本発明は、開示された実施形態に限定されない。当業者によって、特許請求された発明を実施するにあたり、図面、明細書、及び添付の請求項の研究から、開示された実施形態の他のバリエーションが理解され達成されることができる。請求項で、「含む」の文言は他の要素又はステップを除外するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数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記載されているという単なる事実は、これらの手段の組合せを有利に使用できないことを意味するわけではない。請求項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。

Claims

光源を駆動するためのデバイスであって、前記デバイスは、
前記光源を駆動するためのドライバであって、前記ドライバは第１のモード及び第２のモードを含む様々なモードで動作可能であり、前記第１のモードはプリセットモードであり、前記第２のモードはフィードバックモードである、前記ドライバと、
コントローラであって、
前記コントローラは、前記第１のモード及び前記第２のモードにおいて前記ドライバを動作し、
前記コントローラは、入力電圧の値が閾値よりも小さい場合に前記ドライバが前記第１のモードで動作され、前記入力電圧の値が閾値よりも大きい場合に前記ドライバが前記第２のモードで動作されるように、前記デバイスに供給される前記入力電圧の値の検出に応答する前記コントローラと、
を含む、デバイス。
前記ドライバが、前記プリセットモードにおいて一定の導通時間で動作され、前記フィードバックモードにおいて前記光源から得られたフィードバック情報によって動作されるスイッチを含む、請求項１に記載のデバイス。
前記コントローラが、起動時の時間間隔の間、前記ドライバを非アクティブ状態に保つ、請求項１に記載のデバイス。
前記デバイスは、前記入力電圧の値が直流電圧の値であり、交流電圧を直流電圧に整流するための整流回路を、更に含む、請求項１に記載のデバイス。
前記コントローラが、前記入力電圧の値を閾値と比較し、比較結果に応じて前記比較結果を定義する第１の制御信号を生成する、比較回路を含む、請求項１に記載のデバイス。
前記コントローラは、前記ドライバが非活動状態に保たれる起動時からの時間間隔を定義する第２の制御信号を前記入力電圧の存在に応じて生成するトリガ回路を含む、請求項１に記載のデバイス。
光源を含み、請求項１に記載のデバイスを更に含む、ランプ。
別のランプと直列の組み合わせの場合に前記第１のモードで動作し、単独の場合又は別のランプと並列の組み合わせの場合に前記第２のモードで動作する、請求項７に記載のランプ。
前記光源及び前記ドライバが、プリセットモードにおいて実質的に一定の抵抗負荷動作を示す、請求項７に記載のランプ。
前記光源が発光ダイオード回路を含む、請求項７に記載のランプ。
前記ランプがレトロフィット管の形式である、請求項１０に記載のランプ。
光源を駆動するためのドライバを制御するための方法であって、前記ドライバは第１のモード及び第２のモードを含む様々なモードで動作可能であり、前記方法は、
前記ドライバに供給される入力電圧の値の検出に応じて、前記ドライバを前記第１又は前記第２のモードに移行するステップを含み、前記入力電圧の値が閾値よりも小さい場合に前記ドライバが前記第１のモードに移行され、前記入力電圧の値が閾値よりも大きい場合に前記ドライバが前記第２のモードに移行され、前記第１のモードはプリセットモードを含み、前記第２のモードはフィードバックモードを含む、方法。