JP2021531634A - 駆動回路及び関連ランプ - Google Patents

Abstract

本開示の実施形態は、駆動回路と、前記駆動回路を有するランプとを提供する。前記駆動回路は、主電源に接続される入力と、ＬＥＤ負荷に接続される出力と、前記ＬＥＤ負荷と並列に接続される出力コンデンサと、前記出力に接続されるＬＥＤ駆動電流源であって、照明モードにおいて、前記入力における前記主電源を、前記出力における電流であって、前記電流が、前記ＬＥＤ負荷を流れ、前記出力コンデンサを充電するような電流に変換するよう構成されるＬＥＤ駆動電流源と、スタンバイモードを有効にするためにスタンバイ信号を受信し、前記スタンバイモードにおいて、前記出力における出力電圧が、前記ＬＥＤ負荷のターンオン電圧よりも低く、且つ予め設定された最低電圧よりも高くなり得るように、前記出力コンデンサを直線的に充電するよう前記主電源を制御するよう構成される制御回路とを有する。前記駆動回路では、前記スタンバイモードからの最小発光レベルまでの遅延を減らすことが有利であり、それと同時に、前記主電源を介して前記出力コンデンサを直線的に充電することによって、より低い電力損失が実現され得る。

Description

本開示の実施形態は、広くは、ＬＥＤランプのための駆動回路と、前記駆動回路を有するＬＥＤランプに関する。

ＬＥＤの軽負荷及び負温度の特性により、ＬＥＤ負荷を駆動するためには、一般的に、ＬＥＤ負荷専用の駆動回路が必要とされる。

一般に、ＬＥＤ負荷のためには、スイッチモード駆動及びリニア駆動という２つの駆動方式がある。スイッチモード駆動は、優れた電流制御精度と、高い全体的な効率とを提供する。例として、CN104427721Bは、ＬＥＤが点灯されていないスタンバイ状態においてマイクロコンピュータに電力を供給することが可能なＬＥＤ駆動回路を提供するスイッチモードＬＥＤ駆動回路を開示しており、前記ＬＥＤ駆動回路は、スタンバイ信号の入力に応じて、定電圧制御信号を介してＬＥＤを点灯させるために必要とされる電圧よりも低い出力電圧を出力することが可能である。

リニア駆動は、シンプルな構造と低コストとを含む利点を持つ、最もシンプルで直接的な駆動方法である。ＬＥＤ負荷のためのよく使用されるリニア駆動回路は、一般的に、ローサイド駆動であり、より高い力率を達成するために、ＬＥＤ負荷と並列のコンデンサは、一般的に、大きい。更に、このリニア駆動方式においては、一般的に、補助負荷回路専用のＶＤＤ電源が、ダイオード及びコンデンサを介して主電源出力に接続される必要がある。

本開示の目的のうちの１つは、少なくとも、先行技術の駆動回路に存在する課題、即ち、例えば、リニア駆動回路又はスイッチングモード電源駆動回路のスタンバイモードから最小発光レベルまでの長い遅延を解決することである。好ましくは、それは、前記リニア駆動回路の高いスタンバイ時消費電力という課題を解決することもできる。

本発明の基本的な考え方は、スタンバイモードから照明モードに切り替えるときに、ＬＥＤを点灯させるよう出力コンデンサが素早く充電されることができるように、スタンバイモードの下で、前記ＬＥＤのターンオン電圧よりも低いが、最低電圧よりも高い、前記出力コンデンサの電圧を可能にするよう、リニア電源が主電源から前記出力コンデンサを直接充電するというものである。本明細書において使用される「直接」という単語は、前記コンデンサが、高周波スイッチングモード電源を介して主電源に接続されるのではなく、リニアドライバを介して主電源に接続され、その周波数で主電源によって充電されることを意味することは理解されるべきである。

本願の第１態様によれば、それは、駆動回路を提供する。前記駆動回路は、主電源に接続される入力と、ＬＥＤ負荷に接続される出力と、前記ＬＥＤ負荷と並列に接続される出力コンデンサ（Ｃ１）と、前記出力に接続されるＬＥＤ駆動電流源であって、照明モードにおいて、前記入力における前記主電源を、前記出力における電流であって、前記電流が、前記ＬＥＤ負荷を流れ、前記出力コンデンサ（Ｃ１）を充電するような電流に変換するよう構成されるＬＥＤ駆動電流源と、スタンバイモードを有効にするためにスタンバイ信号を受信し、前記スタンバイモードにおいて、前記出力コンデンサ（Ｃ１）を直線的に充電するよう前記主電源を制御するよう構成される制御回路とを有し、前記出力における出力電圧は、前記ＬＥＤ負荷のターンオン電圧よりも低く、且つ予め設定された最低電圧よりも高い。

第１態様においては、前記出力の前記出力電圧は、前記ＬＥＤ負荷の前記ターンオン電圧よりも低く、且つ予め設定された最低電圧よりも高く制御され、これは、前記スタンバイモードから最小発光レベルに切り替わるときに、前記出力コンデンサを前記ＬＥＤの前記ターンオン電圧まで素早く充電することを可能にする。これは、前記スタンバイモードから前記最小発光レベルへの切り替えの遅延を大幅に低減する。この原理の適用は、前記駆動回路が、前記主電源を介して、直接、前記出力コンデンサを直線的に充電する場合に新規性を有する。

幾つかの実施形態においては、前記ＬＥＤ駆動電流源は、前記照明モードにおいて、制御されたインピーダンスで、前記入力における前記主電源を、前記出力における電流であって、前記電流が、前記ＬＥＤ負荷を流れ、前記出力コンデンサを充電するような電流に変換する線形電流源を有する。実施形態においては、線形電流源は、ＬＥＤのための駆動電流源であり、その一方で、前記スタンバイモードにおいては（ＬＥＤが点灯を停止する場合には）別個に前記出力コンデンサを充電する。前記ＬＥＤ駆動回路が前記スタンバイモードにあるとき、前記制御回路は、前記主電源の振幅が前記出力における前記出力電圧に等しい場合には、前記出力コンデンサを充電するよう動作するよう前記線形電流源を有効にし、そうでない場合には、オフになるよう前記線形電流源を制御するよう構成される。 実施形態においては、前記線形電流源におけるスイッチ要素は、ゼロ以下の電圧降下時に動作し、前記電圧降下が高いときに動作を停止することができ、それにより、前記ＬＥＤ駆動回路のスタンバイ時消費電力を大幅に低減する。

幾つかの実施形態においては、前記線形電流源は、ＰＮＰトランジスタを有し、前記ＰＮＰトランジスタのエミッはが、整流器ブリッジの正の出力に接続され、前記ＰＮＰトランジスタのコレクタは、前記駆動回路の正の出力に接続される。幾つかの実施形態では、前記ＰＮＰトランジスタを用いることで、前記駆動回路のコストが大幅に低減され得る。

幾つかの実施形態においては、前記線形電流源は、ＮＰＮトランジスタを更に有し、前記ＮＰＮトランジスタのコレクタは、前記ＰＮＰトランジスタのベースに接続され、前記ＮＰＮトランジスタのエミッタは、前記整流器ブリッジの負の出力に接続され、前記ＮＰＮトランジスタのベースは、前記制御回路に接続される。実施形態においては、前記ＮＰＮトランジスタは、前記ＰＮＰトランジスタとカスケード接続して線形電流源として使用されることができ、それにより、前記駆動回路のコストを効果的に低減する。

他の実施形態においては、前記ＬＥＤ駆動電流源は、スイッチングモード電源を有し、前記駆動回路は、前記スイッチングモード電源とは異なるスタンバイ線形電流源を更に有する。 前記照明モードにおいては、前記スイッチングモード電源は、前記入力における前記主電源を、前記出力における電流であって、前記電流が、前記ＬＥＤ負荷を流れ、前記出力コンデンサを充電するような電流に変換し、前記スタンバイ線形電流源は、オフにされ、前記スタンバイモードにおいては、前記スイッチングモード電源は、オフにされ、前記スタンバイ線形電流源は、前記出力コンデンサを前記入力に接続し、前記出力コンデンサと前記スイッチングモード電源とが切り離され、前記スタンバイ線形電流源は、前記出力コンデンサを直線的に充電するよう前記主電源を制御する。

この実施形態は、ＡＣ／ＤＣ ＰＦＣコンバータなどの、ＬＥＤを供給するよく使用されるスイッチングモード電源が、スタンバイモード下で、前記出力コンデンサを充電することなく、無効化される代替的な実施形態を提供し、これは、前記スイッチングモード電源の損失を低減する。 前記出力コンデンサの電圧は、異なる線形電流源によって、直接、前記主電源に従って維持され、より低いコスト及び消費電力をもたらす。

更に、前記出力コンデンサの陽極は、正電圧を供給する前記入力に接続され、陰極は、前記スタンバイ線形電源の電流端子に接続され、前記スタンバイ線形電源の他方の電流端子は、負電圧を供給する前記入力に接続される。これは、前記回路全体にわたって前記出力コンデンサと前記スタンバイ線形電源との間の接続を供給する。

更に、前記スイッチングモード電源は、バックコンバータ、ブーストコンバータ、バックブーストコンバータ又はフライバックコンバータを有し、その入力は、前記入力に接続され、その出力は、前記出力コンデンサに接続される。本発明の概念は、他のタイプのスイッチング電源にも適用可能であることは理解されるだろう。

更に、前記駆動回路は、前記出力コンデンサにおける電圧を検出するための電圧検出回路を更に有し、前記スタンバイ線形電源は、前記出力コンデンサにおける電圧がＬＥＤ負荷の前記ターンオン電圧よりも高いときに、オフにされ、前記スタンバイ線形電源は、前記出力コンデンサにおける電圧が前記最低電圧よりも低いときに、有効にされる。この実施形態は、前記出力コンデンサの充電時の電力損失を最小限にし、スタンバイ効率を向上させることができる。

前記電圧検出回路は、前記出力コンデンサの陰極に接続されるツェナーダイオードを有し、前記ツェナーダイオードは、逆バイアスされ、前記スタンバイ線形電源の制御電極に接続され、前記スタンバイ線形電源の前記電流端子は、前記入力において充電抵抗器を介して前記出力コンデンサと直列に接続される。この実施形態は、複数の基本的な電子的構成要素から構成される電圧検出回路が提供し、これは、複雑なマイクロコントローラ、集積比較器などを必要とせず、それ故、低コスト化が実現される。

幾つかの実施形態においては、前記駆動回路は、前記駆動回路の正の出力における電圧に応じて動作し、ユーザの入力に基づいてスタンバイ信号又は調光信号を生成するよう構成される補助負荷回路を更に有する。幾つかの実施形態においては、前記駆動回路の前記正の出力における前記電圧が、前記補助負荷回路のＶＤＤ供給電圧として直接使用されることができ、前記出力電圧が、追加回路なしに、前記主電源から直接前記ＶＤＤ供給電圧を生成するために再利用される。これは、前記補助負荷回路の電源構造をよりコンパクトにする。

幾つかの実施形態においては、前記補助負荷回路は、電源回路と、無線周波数回路とを有し、前記電源回路は、前記出力電圧から供給電圧を生成し、前記無線周波数回路は、前記電源回路から前記供給電圧を受け取り、前記スタンバイ信号又は前記調光信号を前記制御回路に送信するよう構成される。これらの実施形態においては、前記ＲＦ回路は、より低い消費電力で動作させ続けられることができ、前記ＲＦ回路は、前記ユーザから遠隔制御信号を受信することができ、これは、前記駆動回路の制御手段をより豊富にすることができ、これは、インテリジェントホーム設計に有利である。

幾つかの実施形態においては、前記駆動回路は、前記ＬＥＤ負荷と直列に接続され、前記ＬＥＤ負荷を流れる電流を検知するよう構成される電流検知デバイスを更に有する。これらの実施形態においては、前記駆動回路は、それによって、検知電流信号に基づいて前記ＬＥＤ負荷の光出力のための定電流制御を実行することができる。

幾つかの実施形態においては、前記整流器ブリッジの正の出力は、前記制御回路に電力を供給し、同時に、前記整流器ブリッジの前記正の出力における電圧振幅の変化を検出するために、検知抵抗器を介して前記制御回路に接続される。

幾つかの実施形態においては、前記駆動回路の正の出力は、前記駆動回路の前記正の出力における前記出力電圧を検出するために、前記制御回路に電気的に接続される。これらの実施形態においては、前記制御回路は、前記スタンバイモードにおいて前記出力における一定の電圧出力が達成され得るように、前記駆動回路の前記出力における電圧変化をモニタすることができる。

本願の第２態様によれば、上記の第１態様の実施形態において記載されている駆動回路を有するランプが提供される。

図において、同様の／同じ参照符号は、一般に、様々な図を通して同様の／同じパーツを指す。図面は、本発明の原理の説明を強調するために、必ずしも縮尺通りではない。
先行技術においてよく使用されるリニア駆動回路の概略図を示す。 本発明の実施形態によるリニア駆動回路の概略図を示す。 本発明の別の実施形態によるスイッチングモード電源及び線形電源を含む回路を示す。

以下では、図面を参照して本開示の様々な実施形態について詳細に説明する。実施形態の１つ以上の例が、図によって示されている。例は、本開示の説明のために示されているものであり、本発明を限定することを目的とするものではない。例えば、或る実施形態の一部として図示又は記載されている特徴は、更なる実施形態を作成するために別の実施形態において使用されてもよい。これらの又は他の修正及び変更は、本開示の趣旨及び範囲内に含まれるよう意図されている。

本開示のリニア駆動回路の利点をより明確に理解するために、先行技術における一般的なリニア駆動回路の構造をまず以下に説明する。

図１は、先行技術においてよく使用されるリニア駆動回路の概略図を示している。図１において示されているように、例示的なリニア駆動回路１００'は、入力１１'、１２'と、出力２１'、２２'とを含み、入力１１'、１２'は、主電源１０'に接続され、出力２１'、２２'は、整流器ブリッジ２０'を介してＬＥＤ負荷７０'に電力を供給する。

例として、図１においては、ＬＥＤ負荷７０'は、直列の３つのＬＥＤを含む。しかしながら、他の実施形態においては、ＬＥＤ負荷７０'は、直列に又は並列に、より多い又はより少ないＬＥＤを含んでもよい。

リニア駆動回路１００'は、整流されたＤＣ出力を生成するために入力１１'，１２'から受け取った主電源を整流するための４つのダイオードＤ１'乃至Ｄ４'を含む整流器ブリッジ２０'を更に含んでもよい。

ＬＥＤ負荷７０'への入力を平滑化するために、ＬＥＤ負荷７０'と並列に出力コンデンサＣ１'が接続される。 更に、制御回路３０'が、抵抗器Ｒ１'を介して整流器ブリッジ２０'の正の出力に接続され、それによって、制御回路３０'に電力を供給する。

リニア駆動回路１００'は、補助負荷回路８０'を更に含んでもよい。補助負荷回路８０'は、補助負荷回路８０'にＶｄｄ電源を供給するために、ダイオードＤ５'、抵抗器Ｒ２'及びコンデンサＣ２'を介して整流器ブリッジ２０'の正の出力に接続され得る。補助負荷回路８０'は、ユーザの入力に基づいて、制御回路３０'への、スタンバイ信号又は調光信号などの動作信号を生成することができ、スタンバイ信号は、ＬＥＤ負荷が発光するのをやめさせるために使用されることができ、調光信号は、所望の特性の光を出力するようＬＥＤ負荷を調光するために使用されることができる。幾つかの実施形態においては、調光信号は、調光信号のデューティサイクルがゼロである場合にスタンバイ信号として使用されることができる。

幾つかの実施形態においては、補助負荷回路８０'は、スイッチングモード電源回路８１'と、無線周波数回路８２'とを含んでもよく、スイッチングモード電源回路８１'は、無線周波数回路８２'に電力を供給するために使用されてもよく、無線周波数回路８２'は、ユーザの入力（例えば、遠隔制御信号）に基づいて、スタンバイ信号又は調光信号などの動作信号を制御回路３０'に送信するために使用されてもよく、制御回路３０'は、少なくともスタンバイ信号又は調光信号に基づいて線形電流源６０'に制御信号を送信することができ、それによって、線形電流源６０'のオン及びオフを制御する。

幾つかの実施形態においては、線形電流源６０'は、２つのローサイドスイッチ要素委Ｑ１'及びＱ２'のカスケード接続によって形成されてもよく、線形電流源６０'の一方の側部は、ＬＥＤ負荷７０'を通る電流を制御するためにＬＥＤ負荷７０'の負の端子に接続され、他方の側部は、電流検知抵抗器Ｒ３'を介して整流器ブリッジ２０'の負の出力に接続される。電流検知抵抗器Ｒ３'と線形電流源６０'との間のノードは、ＬＥＤ負荷７０'を流れる電流を検知する制御回路に結合され、検知電流信号は、制御回路３０'にフィードバックされる。

図１においては、ほんの一例として、２つのローサイドスイッチ要素Ｑ１'、Ｑ２'は、両方とも、ＮＰＮトランジスタであり、Ｑ１'のベースは、制御回路３０'によって出力される制御信号によって制御され、Ｑ１'のエミッタは、Ｑ２'のベースに接続され、Ｑ１'のコレクタは、Ｑ２'のコレクタに接続され、Ｑ２'のコレクタは、電流検知抵抗器Ｒ３'に接続される。

動作状態において、駆動回路１００'は、補助負荷回路８０'によって生成される（スタンバイ信号又は調光信号などの）動作信号に基づいて、通常動作モード、スタンバイモード、又はシャットダウンモードに移行し得る。

通常動作モードにおいては、制御回路３０'は、補助負荷回路８０'からの変調信号（例えば、調光信号）と、電流検知抵抗器Ｒ３'からの電流フィードバック信号とに基づいて、ＬＥＤ負荷７０'の調光制御を実現するようスイッチ要素Ｑ１'のためのスイッチ制御信号を生成し得る。

スタンバイモードにおいては、制御回路３０'は、スタンバイ信号に応じて２つのローサイドスイッチ要素Ｑ１'、Ｑ２'をオフにするよう構成される。スタンバイモードにおいては、ＬＥＤ負荷７０'は、発光を停止する。

実生活においては、しばしば、スタンバイモードからＬＥＤ負荷７０'の最小発光レベルへ切り替える必要がある。しかしながら、上記のスタンバイモードからＬＥＤ負荷７０'の最小発光レベルへの切り替えがユーザから要求される場合、上記の駆動回路１００'には幾つかの問題があり得る。

具体的には、高い電力を達成するためには、コンデンサＣ１は、一般に、大きい必要がある。駆動回路１００'が長時間スタンバイモードにある場合には、コンデンサＣ１は、一般に、漏れ電流の存在により完全に放電される。結果として、上記のスタンバイモードからＬＥＤ負荷７０'の最小発光レベルに切り替えるとき、コンデンサＣ１は、線形電流源６０'の機能により、ＬＥＤ負荷７０'によって必要とされるターンオン電圧まで充電されるのにかなりの長時間を要し得る。即ち、上記の駆動回路１００'の場合には、上記のスタンバイモードからＬＥＤ負荷７０'の最小発光レベルへの切り替えが、相対的に長い遅延を必要とする場合があり、これは非常に望ましくない。他方で、上記の遅延を短くするためには、駆動回路１００'は、スタンバイモード中、コンデンサＣ１への充電電流を維持するために、スイッチング要素Ｑ２'を動作中に保つ必要があるが、これは、スタンバイ時消費電力の増大をもたらす。これも望ましくない。

従って、本開示の目的は、リニア駆動回路のコストを増加させずに、上記の駆動回路１００'の技術的な課題を解決することが可能なリニア駆動回路を提供することである。

図２は、本発明の実施形態によるリニア駆動回路１００の概略図を示している。上記のリニア駆動回路１００'と同様に、リニア駆動回路１００も、入力１１及び１２と、出力２１及び２２とを含み、入力１１、１２は、主電源１０に接続され、出力２１、２２は、整流器ブリッジ２０を介してＬＥＤ負荷７０に電力を供給する。

ほんの一例として、図２において示されているＬＥＤ負荷７０も、直列の３つのＬＥＤを含む。しかしながら、他の実施形態においては、ＬＥＤ負荷７０は、直列に又は並列に、より多い又はより少ないＬＥＤを含み得る。

同様に、ＬＥＤ負荷７０への入力を平滑化するために、ＬＥＤ負荷７０と並列に出力コンデンサＣ１が接続される。更に、制御回路３０も、制御回路３０に電力を供給するために、抵抗器Ｒ１'を介して整流器ブリッジ２０の正の出力に結合される。

しかしながら、図１の駆動回路１００'とは異なり、駆動回路１００は、ハイサイド線形電流源６０を含み、前記ハイサイド線形電流源６０の一方の側部は、整流器ブリッジ２０の正の出力に接続され、前記ハイサイド線形電流源６０の他方の側部は、ＬＥＤ負荷７０の正の端子に接続される。更に、線形電流源構成要素６０は、制御回路３０にも接続され、故に、線形電流源構成要素６０は、制御回路３０によって制御され得る。線形電流源構成要素６０の機能は、可変インピーダンスを介して線形電流源構成要素６０の出力電流を制御することである。

ほんの一例として、幾つかの実施形態においては、線形電流源構成要素６０は、２つのバイポーラトランジスタスイッチ素子Ｑ１及びＱ２によって形成される増幅器であってもよく、Ｑ１は、ＮＰＮトランジスタであってもよく、Ｑ２は、ＰＮＰトランジスタであってもよく、Ｑ２のエミッタは、整流器ブリッジ２０の正の出力に接続され、Ｑ２のコレクタは、駆動回路１００の正の出力２１に接続され、Ｑ２のベースは、Ｑ１のコレクタに接続され、Ｑ１のベースは、制御回路３０に接続され、Ｑ１のエミッタは、整流器ブリッジ２０の負の出力に接続される。それ故、制御回路３０によって、トランジスタスイッチ要素Ｑ１のベース電流が制御されることができ、それによって、トランジスタスイッチ要素Ｑ１のコレクタ-エミッタ電流が制御され、それによって、トランジスタＱ２のベース電流が制御され、最終的に、トランジスタスイッチ要素Ｑ２のコレクタ-エミッタ電流が制御される。例えば、リニアモードの下で動作される場合、トランジスタＱ２のコレクタ-エミッタ電流は、ベース電流のβ倍である。これらの実施形態においては、トランジスタスイッチ要素の使用が、リニア駆動回路のコストを効果的に削減し得る。しかしながら、他の実施形態においては、他の線形電流源が採用されてもよいことは理解されるべきである。例えば、ＭＯＳＦＥＴが、バイポーラ接合トランジスタに代わるよう使用され得る。

更に、駆動回路１００は、電流検知デバイスを更に含んでもよい。図２の例においては、電流検知デバイスは、ＬＥＤ負荷を流れる電流を検知するためにＬＥＤ負荷７０と直列に接続される電流検知抵抗器Ｒ３を含んでもよく、検知電流信号は、制御回路３０にフィードバックされる。通常動作モードにおいては、制御回路３０は、フィードバックされる検知電流信号に応じて、ＬＥＤを流れる電流を制御することができる。

幾つかの実施形態においては、制御回路３０は、リニア制御回路であってもよく、これは、駆動回路のコストを削減し得る。

幾つかの実施形態においては、制御回路３０は、更に、駆動回路の出力２１における電圧をモニタするように、電気接続線３２を介して駆動回路の出力に接続され得る。コンデンサＣ１は、ＬＥＤ負荷７０と並列にあり、コンデンサＣ１の負の端子は、抵抗器Ｒ３を介して接地されることから、スタンバイモードにおいては、検出される駆動回路の出力２１（又はコンデンサＣ１の正の端子）における電圧Ｖ２は、その場合、Ｃ１の両端の電圧と等しいとみなされ得ることは理解されるだろう。

幾つかの実施形態においては、リニア駆動回路１００も、補助負荷回路８０を含み得る。補助負荷回路８０の例として、補助負荷回路８０は、例えば、電源回路８１と、無線周波数回路８２とを含んでもよく、電源回路８１は、無線周波数回路８２に電力を供給するために使用されてもよい。電源回路８１は、とりわけ、スイッチングモードの電源回路、例えば、バックコンバータ回路である。他の例においては、電源回路８１は、ＬＤＯ（Ｌｏｗ ＤｒｏｐＯｕｔ）回路などのような更なる線形回路であってもよい。無線周波数回路８２は、ユーザの入力（例えば、遠隔制御信号）に応じて、スタンバイ信号又は調光信号などの動作信号を制御回路３０に送信するために使用され得る。特定の無線周波数信号は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＷｉＦｉ又はＺｉｇｂｅｅなどを使用して送信され得る。スタンバイ信号の機能は、ＬＥＤ負荷が発光するのをやめさせ、駆動回路をスタンバイモードにすることを可能にするためのものであり、調光信号は、ＬＥＤの通常／照明モードにおいて所望の特性の光を出力するようＬＥＤ負荷を調光するためのものである。上記の説明においては、スタンバイ信号と調光信号とが区別されているが、幾つかの実施形態においては、調光信号は、調光信号のデューティサイクルがゼロである場合は、スタンバイ信号としても使用されることができることは理解されるだろうことに留意されたい。

しかしながら、図１における補助負荷回路８０'とは異なり、補助負荷回路８０は、全くダイオード要素又は容量性要素を介さずに、駆動回路１００の正の出力２１に直接接続されてもよく、正の出力２１における電圧に応じて動作する。補助負荷回路８０のこの接続の理由は、補助負荷回路８０が、補助負荷回路８０専用の容量性要素を必要としないように、補助負荷回路８０が、容量性要素Ｃ１を共用することができるからである。

本開示の実施形態による駆動回路１００の動作原理を以下に説明する。

通常動作モードにおいては、制御回路３０は、線形電流源構成要素６０のスイッチ要素Ｑ１及びＱ２をオンにし、通常動作電流が、ＬＥＤ負荷７０を流れることができ、それによって、ＬＥＤ負荷７０が発光することを可能にする。このとき、コンデンサＣ１の両端の電圧は、ＬＥＤ負荷７０のターンオン電圧以上に維持される。電流検知抵抗器Ｒ３は、ＬＥＤ負荷７０を流れる電流を検知することができ、検知電流信号は制御回路３０にフィードバックされる。従って、制御回路は、線形電流源構成要素６０が、ＬＥＤ負荷７０の一定の光出力を達成するように、可変インピーダンスを介して出力電流を調節することができるように、検知電流信号に基づいて線形電流源構成要素６０を制御することができる。

通常動作モードにおいては、制御回路３０は、更に、ＬＥＤ負荷７０を調光するように、補助負荷回路８０からの調光信号に基づいて線形電流源構成要素６０から引き出される電流を制御してもよい。

この通常動作モードにおいては、電源回路８１も、線形電流源構成要素６０の出力から電力を引き出す。線形電流源６０の制御は、ＬＥＤ電流の検知に基づいていることから、電源回路８１は、線形電流源６０からＬＥＤへの定電流の供給には影響を及ぼさない。

しかしながら、制御回路３０が、補助負荷回路８０からスタンバイ信号を受信すると、制御回路３０は、駆動回路１００をスタンバイモードに移行するよう制御する。

スタンバイモードにおいては、制御回路３０は、まず、線形電流源６０をオフにし、又はそのインピーダンスを増大させて入力電流を減少させ、結果として、コンデンサＣ１の電圧がＬＥＤ負荷７０のターンオン電圧未満に低下し、次いで、ＬＥＤ負荷７０が全く発光しなくなることをもたらす。

前述のように、先行技術の駆動回路１００'の場合、駆動回路１００'が、長時間、このスタンバイモードのままである場合には、コンデンサＣ１の両端の電圧は、相対的に低い電圧まで（又は０までさえ）放電される可能性があり、スタンバイモードからＬＥＤ負荷の最小発光レベルへの切り替えが、（「遅延」としても知られている）かなり長い起動時間を要するという問題を引き起こす。この問題を防止するために、本開示における制御回路３０は、スタンバイモードにおいて、出力２１における出力電圧が、ＬＥＤ負荷７０のターンオン電圧よりも低いが、設定された最低電圧よりも高くなるように、線形電流源６０のインピーダンスを制御するよう構成される。

単なる例として、幾つかの実施形態においては、最低電圧は、ＬＥＤ負荷７０のターンオン電圧の５０％乃至９０％の範囲内にあるよう、例えば、６０％、７０％又は８０％であるよう予め設定されてもよい。他の実施形態においては、最低電圧は、５０％未満であってもよく、又は９０％よりもわずかに高くてもよい。それ故、最低電圧は選択可能であり、これは、駆動回路のスタンバイ時消費電力を調節することを可能にする。

上記のように、駆動回路１００の出力２１における所望の出力電圧を達成するために、接続線３２は、出力電圧を検知し、それに応じて、出力電圧が所望の範囲内になるように線形電流源６０のインピーダンスを制御することができる。

幾つかの好ましい実施形態においては、線形電流源６０の損失を減らすよう、線形電流源６０の電圧降下は、より低い値に制御されるべきである。制御回路３０は、抵抗器Ｒ１を介して検出される整流器ブリッジ２０の正の出力における整流された主電源からの周期的な電圧振幅Ｖ１と、電気接続線３２を介して得られる駆動回路の出力２１（又はコンデンサＣ１の正の端子）における電圧Ｖ２とを比較し、電圧振幅Ｖ１が出力電圧Ｖ２と等しい場合にのみ、線形電流源は、動作するよう制御され、そうでなければ、線形電流源はオフにされる。これらの実施形態においては、制御回路３０は、周期的な電圧振幅Ｖ１が出力電圧Ｖ２に等しいときにのみ動作するので、線形電圧源６０のスイッチング要素Ｑ２は、ゼロ電圧降下又は低い電圧で作動されることができ、これは、スタンバイモードにおける消費電力を著しく削減する。本明細書における「等しい」という単語は、入力電圧が出力コンデンサＣ１を充電することを可能にするために、電圧振幅Ｖ１が出力電圧Ｖ２よりもわずかに大きく、線形電流源６０に印加されるそれらの間の電圧差が、小さい、例えば、２０Ｖ未満であるというシナリオをカバーする。

幾つかの他の実施形態においては、スタンバイモードにおいては、制御回路３０は、前記出力における電圧Ｖ２が予め設定された最低電圧以下に低下したことが検出される場合にのみ、線形電流源６０がコンデンサＣ１を充電するように、線形電流源６０を作動させてもよく、それによって、駆動回路の出力２１における電圧Ｖ２が予め設定された最低電圧よりも高くなることを可能にする。その場合、線形電流源６０は、駆動回路の出力２１における電圧Ｖ２がＬＥＤ負荷７０のターンオン電圧以上にならないように、所定の時間後にオフにされることができ、それによって、ＬＥＤ負荷７０を点灯されることなくスタンバイ状態に保つ。これらの実施形態においては、線形電流源６０のスイッチ要素Ｑ２は、依然として、小さな電圧降下で作動されることができ、これは、スタンバイモードにおける消費電力を著しく削減する。

更に他の代替的な実施形態においては、スタンバイモードにおいては、制御回路３０は、抵抗器Ｒ１を介して検出される整流器ブリッジ２０の正の出力における電圧振幅Ｖ１が予め設定された最低電圧に等しい場合にのみ、コンデンサＣ１を充電するように動作するよう線形電流源を制御してもよく、そうでなければ、線形電流源は、オフにされるよう制御される。 これらの実施形態においては、同様に、線形電流源６０のスイッチング要素Ｑ２もまた、小さな電圧降下で作動されることができ、これもまた、スタンバイモードにおける消費電力を著しく削減する。この場合には、駆動回路の出力２１（又はコンデンサＣ１の正の端子）における電圧Ｖ２を検出するための電気的接続線３２は省かれ得ることに留意されたい。

上記のスタンバイモードにおける動作状態の説明を通して、制御回路３０は、ｈｉｃｃｕｐ／ｂｕｒｓｔと同様の方法で線形電流源６０を繰り返しオン及びオフにすることができ、駆動回路の出力２１における電圧Ｖ２は、実質的に絶え間なく、ＬＥＤ負荷７０のターンオン電圧よりも低く、予め設定された最低電圧よりも高く保たれる。換言すれば、スタンバイモードにおいては、駆動回路の出力２１における電圧Ｖ２は、実質的に定電圧状態にあり得る。

更に、本開示の駆動回路１００は、以下の有益な効果を有し得ることは理解されるだろう。

第１に、スタンバイモードにおいて、駆動回路１００の出力２１における電圧Ｖ２が、実質的に、ＬＥＤ負荷７のターンオン電圧よりもわずかに低い一定の電圧に保たれ得る。 ユーザがスタンバイモードからＬＥＤ負荷の最小発光レベルに切り替えるとき、コンデンサＣ１の両端の電圧は、線形電流源６０がオンされた後、すぐに、ＬＥＤ負荷７０のターンオン電圧に到達することができ、それによって、ＬＥＤ負荷７０の最小発光レベルを実現する。それ故、先行技術の駆動回路１００'と比較して、スタンバイモードからＬＥＤ負荷の最小発光レベルに切り替えるための遅延が大幅に短縮され、これは、リニア駆動回路の性能を著しく向上させる。

第２に、スタンバイモードにおいて、線形電流源６０のスイッチ要素Ｑ２は、小さな電圧降下で、電圧降下がゼロであっても、動作されることができ、これもまた、駆動回路のスタンバイ時消費電力を著しく削減する。

第３に、スタンバイモードにおいて、上記の駆動回路１００の出力における実質的に一定の電圧Ｖ２は、明らかに、補助負荷回路のためのＶＤＤ電源として非常に適しており、これは、回路を簡素化し、コストを削減するのに役立つ。

第４に、補助負荷回路８０は、駆動回路１００の出力に直接接続され、これは、補助負荷回路８０が、ＬＥＤ負荷７０のキャパシタンスＣ１を共用することを可能にする。それ故、先行技術の駆動回路１００'と比較して、ダイオードＤ５'、抵抗器Ｒ２'及びコンデンサＣ２'が除去される。これは、明らかに、更に、回路を簡素化し、コストを削減する。

上記の実施形態においては、スタンバイ中、線形電源は、主電源から直接出力コンデンサを充電するために使用され、照明中、線形回路は、依然として使用される。以下に説明する他の実施形態においては、当業界においてよく見られるスイッチングモード電源と共に使用される場合、線形電源は、照明モード中、スイッチングモード電源によってオフにされることができ、スイッチングモード電源自体は、スタンバイ中、オフにされることができ、それによって、極端に低い出力電力でのスイッチングモード電源の低効率を回避するが、スイッチングモード電源とは異なる専用のスタンバイ線形電源が、主電源から直接、出力コンデンサを直線的に充電することを可能にする。

具体的には、図３を参照すると、駆動回路が主電源３８に結合されている。駆動回路は、整流器ブリッジ３２と、スイッチングモード電源３４と、出力コンデンサＣ１と、スタンバイ線形電流源３６とを含む。スイッチングモード電源３４は、図における接続において示されているような、スイッチＳ１と、インダクタＬと、フリーホイールダイオードＤとを含むバックコンバータである。他のタイプのスイッチ電源／コンバータも適用可能であることは理解されるだろう。

駆動回路は、スイッチングモード電源３４とは異なるリニアトランジスタＱ２を本質的に含むスタンバイ線形電流源３６も含む。

照明モードにおいて、スイッチングモード電源３４は、その入力における主電源を、その出力における電流であって、前記電流が、ＬＥＤ負荷７０を流れ、出力コンデンサＣ１を充電するような電流に変換し、スタンバイ線形電流源３６は、オフにされる。

スタンバイモードにおいて、スイッチングモード電源３４は、例えばスイッチＳ１をオフにすることによって、オフにされる。 スタンバイ線形電流源３６は、出力コンデンサＣ１を入力に接続し、出力コンデンサＣ１は、スイッチングモード電源３４から切り離され（スイッチＳ１がオフにされていることから、スイッチングモード電源は、もはや出力コンデンサＣ１を充電するよう動作されず）、スタンバイ線形電流源３６は、出力コンデンサＣ１を直線的に充電するよう主電源を制御する。

具体的には、出力コンデンサＣ１は、正の電圧を供給する前記入力に接続される陽極と、スタンバイ線形電源のトランジスタＱ２の電流端子に接続される陰極とを有する。スタンバイ線形電源のトランジスタＱ２の別の電流端子は、負の電圧を供給する前記入力に結合される。

スタンバイ線形電流源の動作は、出力コンデンサＣ１の電圧を検出するよう構成される電圧検出回路によって実現される。（スイッチングモード電源が動作していることを意味する）出力コンデンサＣ１の電圧がＬＥＤ負荷のターンオン電圧よりも高い場合には、スタンバイ線形電源３６はオフにされ、トランジスタＱ２はオフにされ、（スタンバイ状態に入ることを意味する）出力コンデンサＣ１の電圧が最低電圧よりも低い場合には、スタンバイ線形電源３６は有効にされる。スイッチングモード電源３４の動作は、図示されていないマイクロコントローラによって制御され得る。

より具体的には、電圧検出回路は、出力コンデンサＣ１の陰極に接続されるツェナーダイオードＸ１を含み、ツェナーダイオードＸ１は、逆バイアスされ、スタンバイ線形電源３４のトランジスタＱ２の制御電極／ベースに接続され、スタンバイ線形電源３４のトランジスタＱ２のコレクタ及びエミッタは、充電抵抗器Ｒ２を介して出力コンデンサＣ１と直列に前記入力に接続される。

出力コンデンサＣ１の電圧が、最小値よりも低いときは、ツェナーダイオードＸ１における分圧が、大きくなり、ツェナーダイオードＸ１を降伏（break down）し、トランジスタＱ２のベースが高い電圧を受け取り、従って、トランジスタＱ２がオンにされ、従って、主電源が、コンデンサＣ１が最小値以上に充電されるまで、整流器ブリッジ３２、コンデンサＣ１、抵抗器Ｒ２及びトランジスタＱ２を介してコンデンサＣ１を充電する。 その後、ツェナーダイオードＸ１はオフにされ、コンデンサＣ１が、最小値未満まで、コンデンサＣ１によって電力を供給される他の補助モジュールによって放電されるまで、又はコンデンサＣ１自身によって若しくは抵抗器Ｒ１を介してゆっくりと放電されるまで、充電は中断され、次いで、上記のプロセスが繰り返される。

図面及び上述の説明において本発明が詳細に説明及び図示されている。図面及び説明は、説明及び例示のためのものとみなされるべきであり、限定しようとするものとみなされるべきではない。本発明は、開示されている実施形態に限定されない。当業者は、図面、明細及び添付の特許請求の範囲を研究することによって、開示されている実施形態に対する他の変形を、理解し、実施することができる。

特許請求の範囲において、「有する」という単語は、他の要素を除外せず、単数形表記は、複数性を除外しない。単一の要素又は他のユニットが、特許請求の範囲において記載されている様々なアイテムの機能を果たしてもよい。単に、或る特定の手段が、相互に異なる実施形態又は従属請求項において挙げられているという事実は、これらの手段の組み合わせは有利になるようには使用されることができないことを示すものではない。本願の保護の範囲は、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することのない、様々な実施形態又は従属請求項において挙げられている様々な特徴の如何なる可能な組み合わせもカバーする。

特許請求の範囲における如何なる参照符号も、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims (13)

1. 主電源に接続される入力と、
   ＬＥＤ負荷に接続される出力と、
   前記ＬＥＤ負荷と並列に接続される出力コンデンサと、
   前記出力に接続されるＬＥＤ駆動電流源であって、照明モードにおいて、前記入力における前記主電源を、前記ＬＥＤ負荷を流れ、前記出力コンデンサを充電するための、前記出力における電流に変換するよう構成されるＬＥＤ駆動電流源と、
   スタンバイモードを有効にするためにスタンバイ信号を受信し、前記スタンバイモードにおいて、前記出力における出力電圧が、前記ＬＥＤ負荷のターンオン電圧よりも低く、且つ予め設定された最低電圧よりも高くなり得るように、前記出力コンデンサを直線的に充電するよう前記主電源を制御するよう構成される制御回路とを有する駆動回路。
2. 前記ＬＥＤ駆動電流源が、前記照明モードにおいて、制御されたインピーダンスで、前記入力における前記主電源を、前記出力における電流であって、前記電流が、前記ＬＥＤ負荷を流れ、前記出力コンデンサを充電するような電流に変換する線形電流源を有し、
   前記ＬＥＤ駆動回路が前記スタンバイモードにあるとき、前記制御回路が、前記主電源の振幅が前記出力における出力電圧に等しいことに応答して、前記出力コンデンサを充電するよう前記線形電流源を動作させ、前記主電源の振幅が前記出力における出力電圧に等しくないことに応答して、オフになるよう前記線形電流源を制御するよう構成される請求項１に記載の駆動回路。
3. 前記線形電流源が、ＰＮＰトランジスタを有し、前記ＰＮＰトランジスタのエミッタが、整流器ブリッジの正の出力に接続され、前記ＰＮＰトランジスタのコレクタが、前記駆動回路の正の出力に接続される請求項１に記載の駆動回路。
4. 前記線形電流源が、ＮＰＮトランジスタを更に有し、前記ＮＰＮトランジスタのコレクタが、前記ＰＮＰトランジスタのベースに接続され、前記ＮＰＮトランジスタのエミッタが、前記整流器ブリッジの負の出力に接続され、前記ＮＰＮトランジスタのベースが、前記制御回路に接続される請求項３に記載の駆動回路。
5. 前記ＬＥＤ駆動電流源が、スイッチングモード電源を有し、
   前記駆動回路が、前記スイッチングモード電源とは異なるスタンバイ線形電流源を更に有し、
   前記照明モードにおいて、前記スイッチングモード電源が、前記入力における前記主電源を、前記ＬＥＤ負荷を流れ、前記出力コンデンサを充電するための、前記出力における電流に変換するよう構成され、前記スタンバイ線形電流源が、オフにされるよう構成され、
   前記スタンバイモードにおいて、前記スイッチングモード電源が、オフにされるよう構成され、前記スタンバイ線形電流源が、前記出力コンデンサを前記入力に接続するように構成され、前記出力コンデンサと前記スイッチングモード電源とが切り離され、前記スタンバイ線形電流源が、前記出力コンデンサを直線的に充電するよう前記主電源を制御するよう構成される請求項１に記載の駆動回路。
6. 前記出力コンデンサの陽極が、正電圧を供給する前記入力に接続され、前記出力コンデンサの陰極が、前記スタンバイ線形電源の電流端子に接続され、前記スタンバイ線形電源の他方の電流端子が、負電圧を供給する前記入力に接続され、
   前記スイッチングモード電源が、バックコンバータ、ブーストコンバータ、バックブーストコンバータ又はフライバックコンバータを有し、その入力が、前記入力に接続され、その出力が、前記出力コンデンサに接続され、
   前記駆動回路が、前記出力コンデンサにおける電圧を検出するための電圧検出回路を更に有し、前記スタンバイ線形電源が、前記出力コンデンサの電圧が前記ＬＥＤ負荷の前記ターンオン電圧よりも高いことに応答して、オフにされるよう構成され、前記スタンバイ線形電源が、前記出力コンデンサにおける電圧が前記最低電圧よりも低いことに応答して、有効にされるよう構成される請求項５に記載の駆動回路。
7. 前記電圧検出回路が、前記出力コンデンサの陰極に接続されるツェナーダイオードを有し、前記ツェナーダイオードが、更に、逆バイアスされ、前記スタンバイ線形電源の制御電極に接続され、前記スタンバイ線形電源の前記電流端子が、充電抵抗器を介して前記出力コンデンサと直列に前記入力に接続される請求項６に記載の電圧検出回路。
8. 前記駆動回路の正の出力に接続され、ユーザの入力に基づいてスタンバイ信号又は調光信号を生成するよう構成される補助負荷回路を更に有する請求項１又は２に記載の駆動回路。
9. 前記補助負荷回路が、電源回路と、無線周波数回路とを有し、
   前記電源回路が、スタンバイモード又は非スタンバイモードにおいて、前記出力から電力を引き出し、供給電圧を生成するよう構成され、
   前記無線周波数回路が、前記電源回路から前記供給電圧を受け取り、前記スタンバイ信号又は前記調光信号を前記制御回路に送信するよう構成される請求項５に記載の駆動回路。
10. 前記ＬＥＤ負荷と直列に接続され、前記ＬＥＤ負荷を流れる電流を検知するよう構成される電流検知デバイスを更に有する請求項１に記載の駆動回路。
11. 前記整流器ブリッジの正の出力が、前記制御回路に電力を供給するために検知抵抗器を介して前記制御回路に接続され、前記整流器ブリッジの前記正の出力における電圧振幅の変化が同時に検出される請求項３に記載の駆動回路。
12. 前記駆動回路の正の出力が、前記駆動回路の前記正の出力における前記出力電圧を検出するために電気的接続線を介して前記制御回路に接続される請求項１に記載の駆動回路。
13. 請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の駆動回路を有するランプ。

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