JP3235157U - Led直管ランプ - Google Patents
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Abstract
【課題】安全認証規格の条件を満たす、LED直管ランプを提供する。【解決手段】LED照明システムは、LED直管ランプ500と、ランプソケットと、取付検出モジュール2520とを備える。LED直管ランプは、光を放出するために、2つのそれぞれの端部において外部駆動信号を受信するように構成される。ランプソケットは、LED直管ランプを固定するように構成され、外部駆動信号を送信するための信号線Lを備える。取付検出モジュールは、ランプソケット内に配置され、LED直管ランプがランプソケット上に取り付けられる場合、信号線を介してLED直管ランプの電力ループに電気的に直列に接続するように構成される。取付検出モジュールは、LED直管ランプが正しく取り付けられているかどうかを判定するために、信号線上の信号を検出する。【選択図】図9A
Description
本開示の実施形態は、発光ダイオード(light emitting diode(LED))照明の特徴に関する。より詳細には、開示された実施形態は、LED直管ランプに対する様々な改良について述べる。
LED照明技術は急速に発展しており、従来の白熱照明や蛍光照明に取って代わりつつある。不活性ガスや水銀の充填を必要とする直管形蛍光ランプと比べ、LED直管ランプは水銀を使用しない。よって、かつては電球形蛍光ランプ(compact fluorescent light bulbs(CFLs))や直管形蛍光ランプといった従来の照明装置が主流であった家庭や職場において用いられる様々な入手可能な照明システムの中で、LED直管ランプが非常に望ましい照明の選択肢となってきたとしても驚くにはあたらない。LED直管ランプの利点としては、耐久性や耐用年数の向上、エネルギー消費量の大幅な削減が挙げられる。従って、あらゆる要素を考慮すると、LED直管ランプは概して費用効率の高い照明の選択肢といえるだろう。
典型的なLED直管ランプは、ランプ管と、ランプ管内に配置され、複数の光源を搭載した回路基板と、ランプ管の両端に設けられ、電源を付するエンドキャップとを備え、電源からの電気が回路基板を通じて複数の光源に送られる。しかしながら、既存のLED直管ランプにはいくつかの欠点がある。例えば、典型的な回路基板は硬質であるため、ランプ管が部分的に破断もしくは破損した場合でも、ランプ管全体としての直管構成を維持することができるが、直管構成が維持されるため、LED直管ランプがまだ使用可能であるかのような間違った印象をユーザに与えてしまうこととなり、LED直管ランプに手で触れたり、取付けようとした場合、ユーザが感電される恐れがある。
一般に、従来のLED直管ランプの回路設計は、関連認証規格適合に向けた適切な解決策を提供していない。例えば、蛍光ランプは通常電子部品を含まないため、アンダーライターズ・ラボラトリーズ(Underwriters Laboratories(UL))が提供する照明機器のための電磁波障害(electromagnetic interference(EMI))規格や安全規格に基づく認証を得ることは実に簡単である。しかしながら、LED直管ランプには相当数の電子部品が含まれているため、それらの電子部品のレイアウト(構造)による影響を考慮することが重要であり、その結果、上記のような規格に適合させることが難しくなっている。
さらに、LEDの駆動には直流駆動信号を用いるが、蛍光ランプ用の駆動信号は、交流送電線により提供される低周波かつ低電圧の交流信号、安定器により提供される高周波かつ高電圧の交流信号、又は非常照明用バッテリーにより提供される直流信号もある。こういった信号の電圧や周波数スペクトルは種類によってかなり違いがあるため、LED直管ランプに必要な直流駆動信号を生成するために、単に整流を行うだけでは、従来の蛍光ランプの駆動システムにLED直管ランプを適合させることができない可能性がある。
現在、従来の蛍光照明装置の代替品として用いられているLED直管ランプは、二種類に大別されることができる。一つは、例えばT−LEDランプといった安定器互換型のLED直管ランプであり、照明装置の回路を全く変更せずに直管形蛍光ランプから直接取り替えられる。もう一つは、安定器バイパス型LED直管ランプであり、回路上に従来の安定器を省略し、商用電源をLED直管ランプに直接接続するものである。後者のLED直管ランプは、新しい駆動回路やLED直管ランプを備えた新しい設備環境に適している。
安定器互換型のLED直管ランプは「A型」LED直管ランプとも呼ばれ、ランプ駆動回路を備えた安定器バイパス型LED直管ランプは「B型」LED直管ランプとも呼ばれる。従来技術では、B型LED直管ランプがデュアルエンド電源構造を有し、その一方のエンドキャップはランプソケットに挿入されているが、他方は挿入されていない場合、B型LED直管ランプに対応するランプソケットは安定器を通過せずに商用電力を直接受け取るように構成されているため、ランプソケットに挿入されていない方のエンドキャップの金属部分又は導電部分に触れた場合、ユーザが感電状態に陥る可能性がある。加えて、安定器から提供される電圧の周波数が商用電力/交流本線から直接提供される電圧よりもはるかに高いため、B型LED直管ランプにおいて漏れ電流が発生するとき、表皮効果が発生し、従って、漏れ電流による人体に対する悪影響はない。
安定器互換型のLED直管ランプは「A型」LED直管ランプとも呼ばれ、ランプ駆動回路を備えた安定器バイパス型LED直管ランプは「B型」LED直管ランプとも呼ばれる。従来技術では、B型LED直管ランプがデュアルエンド電源構造を有し、その一方のエンドキャップはランプソケットに挿入されているが、他方は挿入されていない場合、B型LED直管ランプに対応するランプソケットは安定器を通過せずに商用電力を直接受け取るように構成されているため、ランプソケットに挿入されていない方のエンドキャップの金属部分又は導電部分に触れた場合、ユーザが感電状態に陥る可能性がある。加えて、安定器から提供される電圧の周波数が商用電力/交流本線から直接提供される電圧よりもはるかに高いため、B型LED直管ランプにおいて漏れ電流が発生するとき、表皮効果が発生し、従って、漏れ電流による人体に対する悪影響はない。
従って、B型LED直管ランプはA型に比べて感電/電気的障害のリスクが高いため、B型LED直管ランプは、安全認証規格(例えば、UL、CE、GS)の厳しい要件を満たすために、漏れ電流を非常に低くする必要がある。
上記の技術的問題により、多くの周知の国際的な照明及びLEDランプ製造元であっても、デュアルエンド電源構造を備えた安定器バイパス型/B型LEDチューバランプの開発の難所で立ち往生している。GE Lighting corporationを例として、2014年7月8日に発行された「Considering LED tubes」を題とする販売資料、及び2016年10月21日に発行された「Dollars&Sense:Type−B LED Tubes」を題とする販売資料によると、GE Lighting corporationは、B型LED直管ランプにおいて発生する感電の危険性の欠点を克服することはできないと繰り返し断言しており、したがって、GE
Lighting corporationは製品のさらなる商業化及び販売の検討を行わない。
Lighting corporationは製品のさらなる商業化及び販売の検討を行わない。
従来技術では、エンドキャップ上に感電を防止するための機械構造を配置する解決策が提案されている。当該感電保護設計では、感電保護を達成するように、ユーザが直管ランプを取り付けるときに、機械構成要素の相互作用/シフトによって外部電源と直管ランプの内部回路との間の接続を切断又は確立することができる。
特に注意しなければならないのは、本開示は、特許が請求されている考案及び未だされていない考案を含めて1以上の考案を実際には含み得るものである。これらの含まれ得る考案を本明細書の作成段階においてむやみに区別することによる混乱を避けるため、本明細書中では、これらの含まれ得る複数の考案をまとめて「(本)考案」という。
この「考案の概要」の項では様々な実施形態の概要を示しており、その際「本考案」と関連付けて実施形態の説明をする場合があるが、「本考案」という用語は、請求の如何を問わず現在開示されているある特定の実施形態の説明に用いられ、必ずしも可能な実施形態をすべて網羅的に説明するものではなく、むしろある特定の実施形態を総括したものにすぎない。以下に「本考案」の様々な態様として説明する実施形態のいくつかは、様々な形に組み合わせてLED直管ランプ又はその一部を形成することができる。
本開示は、新規なLED直管ランプとその様々な態様を提供する。
ある特定の実施形態によれば、LED照明システムは、LED直管ランプと、ランプソケットと、取付検出モジュールとを備える。前記LED直管ランプは、光を放出するために、2つのそれぞれの端部において外部駆動信号を受信するように構成される。前記ランプソケットは、前記LED直管ランプを固定するように構成され、前記外部駆動信号を送信するための信号線を備える。前記取付検出モジュールは、前記ランプソケット内に配置され、前記LED直管ランプが前記ランプソケット上に取り付けられる場合、前記信号線を介して前記LED直管ランプの電力ループに電気的に直列に接続するように構成される。前記取付検出モジュールは、前記LED直管ランプが正しく取り付けられているかどうかを判定するために、前記信号線上の信号を検出する。
ある特定の実施形態によれば、前記取付検出モジュールは、複数のサンプリング期間中に前記信号をサンプリングし、前記サンプリング期間の各々は1マイクロ秒〜1ミリ秒である。
ある特定の実施形態によれば、前記ランプソケットは、基部と2つの接続ソケットとを含む。前記基部は、前記信号線が内部に配置されており、固定物への取付に適合させた。前記接続ソケットは、前記基部のそれぞれの端部に配置され、前記LED直管ランプの導体ピンに対応するスロットを有する。前記LED直管ランプが前記ランプソケットに取り付けられる場合、前記導体ピンが前記スロットに挿入されて、前記取付検出モジュールを介して前記外部駆動信号を受信するために前記電力ループを前記信号線に電気的に接続する。
ある特定の実施形態によれば、前記取付検出モジュールは前記基部の内側に配置される。
ある特定の実施形態によれば、前記取付検出モジュールは、少なくとも1つの前記接続ソケットの内側に配置される。
ある特定の実施形態によれば、前記取付モジュールを備える前記接続ソケットは、前記基部上に取り外し可能に配置される。
ある特定の実施形態によれば、前記取付検出モジュールは、スイッチ回路と、検出パルス生成回路と、検出判定回路と、制御回路とを備える。前記スイッチは、信号線上に直列に配置される。前記検出パルス生成回路は、パルス信号を生成するように構成される。前記検出判定回路は、前記信号線上の信号を検出し、検出結果信号を生成するように構成される。前記制御回路は、前記スイッチ回路、前記検出パルス生成回路及び前記検出判定回路に電気的に接続され、前記パルス信号及び前記検出結果信号に応じて前記スイッチ回路のスイッチング状態を制御するように構成される。
ある特定の実施形態によれば、前記検出パルス生成回路は、前記外部駆動信号の電圧が基準電圧レベルを超えるかどうか、及び判定結果に応じて前記パルス信号を出力するかどうかを判定する。
ある特定の実施形態によれば、前記判定結果が前記外部駆動信号の前記電圧が上昇して前記基準電圧を超えることを示す場合、前記パルス生成回路がパルス信号を出力する。
ある特定の実施形態によれば、前記判定結果が前記外部駆動信号の前記電圧が下降して前記基準電圧を超えることを示す場合、前記パルス生成回路がパルス信号を出力する。
ある特定の実施形態によれば、前記判定結果が前記外部駆動信号の前記電圧が前記基準電圧を超えることを示す場合、前記パルス生成回路が遅延持続時間後に前記パルス信号を出力する。
本開示は、新規なLED直管ランプを提供する。以下の実施形態において、図面を参照しながら、本開示について説明する。本明細書中において、以下の本考案の様々な実施形態の説明は、図示及び例示のみの目的で提示される。よって、すべてを網羅的に説明するものでもなく、開示された精密な形態に限定されるものでもない。これらの例示的な実施形態は単に「例」であって、本明細書中における詳細な説明を必要としない様々な実施や変形が可能である。なお、本開示は代替例についても詳細な説明を行っているが、すべての代替例を網羅しているわけではないことを強調しておく。さらに、様々な例について詳細な点まで整合性があるからといって、そのような詳細な点まで説明する必要があると解釈すべきではない。本明細書中において説明される特徴すべてについて可能な変形例をすべて挙げることは非現実的である。請求項の文言は、本考案の要件を確定する際に参照すべきである。
図面においては、わかりやすくするために、各部品の大きさや相対的な大きさが誇張化されている場合がある。全体を通して、同様の要素には同様の番号が付されている。
本明細書中において用いられる用語は、特定の実施形態を説明するためだけに用いられており、本考案を限定するものではない。本明細書中において用いられる単数形「a」「an」「the」は、本文中に明確な特段の指示がない限り、複数形も同様に含むものとする。本明細書中において用いられる「及び/又は(and/or)」という用語は、列挙された関連項目の1つ以上の任意かつすべての組み合わせを含み、「/」と略記する場合がある。
当然のことながら、本明細書中では、第1、第2、第3などの用語が様々な要素、部品、領域、層、又はステップの説明に用いられるが、これらの要素、部品、領域、層、及び/又はステップは、これらの用語に限定されるものではない。本文中に特段の指示がない限り、これらの用語は、例えば命名規則として、ある要素、部品、領域、層又はステップを、別の要素、部品、領域、又はステップと区別するために用いられているにすぎない。よって、以下の本明細書のある段落で論じられた第1要素、第1部品、第1領域、第1層又は第1ステップは、本考案の教示から逸脱しない範囲で、本明細書中の別の段落又は請求項では、第2要素、第2部品、第2領域、第2層又は第2ステップと呼ばれる場合もある。また、場合によっては、たとえ本明細書中において「第1」、「第2」などの語を用いた説明がなされていない用語であっても、請求項では異なる請求要素を互いに区別するために「第1」又は「第2」と呼ぶ場合がある。
さらに、当然ながら、本明細書中において「備える」、「含む(comprises)及び/又は(comprising)」、又は「有する」、「包含(includes)及び/又は(including)」という用語は、所定の特徴、領域、整数、ステップ、動作、要素及び/又は部品の存在を明記するものであるが、その他の1つ以上の特徴、領域、整数、ステップ、動作、要素、部品及び/又はグループの存在又は追加を排除するものではない。
当然ながら、ある要素が別の要素に、又は別の要素「上(on)」に「接続(connected)」又は「連結(coupled)」されていると述べている場合、ある要素は別の要素に、又は別の要素上に直接接続又は連結されてもよいし、介在要素が存在していてもよい。一方、ある要素が別の要素に「直接接続(directly connected)」又は「直接連結(directly coupled)」されていると書いてある場合、介在要素は存在しない。要素間の関係を説明するのに用いられるその他の単語も同様に解釈されるべきである(例えば、「との間で(between)」と「との間で直接(directly between)」や「隣接する(adjacent)」と「直接隣接する(directly adjacent)」など)。しかしながら、本明細書中において用いられる「接触(contact)」という用語は、本文中に特段の指示がない限り、直接接続(つまり接触)を指す。
理想的な模式図により平面図及び/又は断面図を参照しながら、本明細書中において述べる実施形態について説明する。つまり、製造技術及び/又は製造上の許容範囲によっては、これら例示的な図面を修正してもよい。従って、開示された実施形態は図に示されたものに限定されず、製造工程に基づいて形成された構成への修正も含む。従って、図面に例示された領域は模式的な性質のもので、図面に示された領域の形状は、本考案の態様により限定されない要素の領域の特定の形状を例示する場合がある。
図面に示すように、ある要素又は特徴と他の要素又は特徴との関係をわかりやすく説明するために、本明細書において「の下に(beneath)」「より下に(below)」「より低い(lower)」「の上方に(above)」「より上の(upper)」などの空間的な相対関係を表す用語を用いる場合がある。当然ながら、空間的な相対関係を表す用語は、図面に描かれた向きだけでなく、使用又は動作中に変化する装置の様々な向きも包含するものである。例えば、図面中の装置の上下を反転させると、他の要素又は特徴「の下に(beneath)」又は「より下に(below)」と説明された要素が、他の要素又は特徴「の上方(above)」を向くことになる。よって、「より下に(below)」という語は、上下両方の向きを包含し得る。装置は別の向きをとる(90度回転する、又はそれ以外の様々な向きをとる)場合もあり、本明細書中において用いられる空間的な相対関係を説明する用語の解釈も場合によって変わる。
向き、レイアウト、位置、形状、大きさ、量、その他測定物について述べる場合に本明細書中において用いられる「同じ(same)」「等しい(equal)」「平面の(planar)」「同一平面の(coplanar)」といった用語は、必ずしも全く同一の向き、レイアウト、位置、形状、大きさ、量、その他測定物を意味するものではなく、例えば製造工程により起こりうる許容差の範囲内で、ほぼ同一の向き、レイアウト、位置、形状、大きさ、量、その他測定物を包含するものである。「実質的に(substantially)」という用語は、本文中又はその他記載中に特段の指示がない限り、上記の意味を強調するために本明細書中において用いられる場合がある。例えば、「実質的に同じ(substantially the same)」、「実質的に等しい(substantially equal)」、又は「実質的に平面の(substantially planar)」と説明される項目は、全く同じ、等しい、又は平面であってもよいし、例えば製造工程により起こりうる許容差の範囲内で、「同じ」、「等しい」、又は「平面の」であってもよい。
「約、およそ(about)」「略、ほぼ(approximately)」といった用語は、相対関係がわずかに変化する、及び/又は特定の要素の向き、機能性、又は構造を実質的に変えないように変化する大きさ、向き、又はレイアウトを表す場合がある。例えば、「約0.1から約1」の範囲は、特に、多少の誤差があってもこの範囲と同じ効果を維持できるのであれば、0.1プラスマイナス0%〜5%の誤差から1プラスマイナス0%〜5%の誤差の範囲を包含してもよい。
本明細書で使用される「トランジスタ」などの用語は、例えば、N型金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)、P型MOSFET、GaN FET、SiC FETなどの任意の適切なタイプの電界効果トランジスタ(FET)、バイポーラジャンクショントランジスタ(BJT)、ダーリントンBJT、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ(HBT)などを含み得る。
特段の定義がない場合、本明細書中において用いられるすべての用語(専門用語や科学用語を含む)は、本開示が属する技術分野における当業者により一般的に理解されるのと同じ意味を有している。さらに、当然のことながら、一般的に用いられる辞書に定義されているような用語は、関連技術及び/又は本願の文脈中での意味と整合性のある意味を有するものと解釈されるべきであり、本明細書中において明記されない限り、理想化された意味や過度に形式的な意味に解釈されることはない。
本明細書中において、「電気的に接続された(electrically connected)」と記載されている項目は、ある項目から別の項目に電気信号を通すことができるように構成されている。従って、電気絶縁性の受動部品(例えば、プリント回路基板のプリプレグ層、2つの装置を接続する電気絶縁性接着剤、電気絶縁性アンダーフィル又はモールド層など)に物理的に接続された導電性受動部品(例えば、ワイヤー、パッド、内部電線など)は、電気的に接続されているものとは言えない。さらに、項目が互いに「直接電気的に接続された(directly electrically connected)」とは、例えば、ワイヤ、パッド、内部電線、抵抗などの1つ以上の受動素子を通じて電気的に接続されている。このように、直接電気的に接続された部品には、トランジスタやダイオードといった能動素子又はコンデンサを通じて電気的に接続された部品は含まれない。直接電気的に接続された要素は、直接物理的に接続され、かつ直接電気的に接続されていてもよい。
熱的に接続された、又は熱的に連通したと説明される部品は、その部品間の経路を辿って第1部品から第2部品に熱を伝達できるように配置されている。単に2つの部品が同一装置又は同一基板の一部であるからといって、熱的に接続されるものではない。一般に、熱伝導性のある部品であって、他の熱伝導性又は発熱性部品に直接接続された(又は、介在する熱伝導性部品を通じてそのような部品と接続されたか、実質的に熱の伝達が可能になるようごく近くに置かれた)部品のことを、そのような部品に熱的に接続された、又は熱的に連通したと記載する。一方、2つの部品間の熱伝達を実質的に妨げる材料、又は付随的な熱伝達のみ可能にする材料である断熱材を間に挟持した2つの部品は、互いに熱的に接続した、又は熱的に連通したとは記載しない。「熱伝導性の(heat−conductive)又は(thermally−conductive)」という用語は、付随的な熱伝導をもたらす材料には適用されないが、一般的に熱伝導性がよいとされる材料、熱伝達に有用性があるとされる材料、又はそのような材料と同様の熱伝導性を有する部品を指すものである。
各実施形態は、機能ブロック、ユニット及び/又はモジュールの形で記載及び図示されてもよい。当業者であれば、このようなブロック、ユニット及び/又はモジュールが、半導体ベースの作製技法やその他製造技術を用いて形成され得る論理回路、個別部品、アナログ回路、ハードワイヤード回路、メモリ素子、配線接続などといった電子(又は光学)回路によって物理的に実施されることがわかるだろう。マイクロプロセッサや同様のもので実施されるブロック、ユニット及び/又はモジュールの場合、ソフトウェア(例えばマイクロコード)を使ってプログラミングすることにより、本明細書中において述べるような様々な機能を行ってもよいし、ファームウェア及び/又はソフトウェアによって任意に駆動されてもよい。あるいは、各ブロック、ユニット及び/又はモジュールを専用のハードウェアで実施してもよいし、なんらかの機能を行う専用ハードウェアと、その他の機能を行うプロセッサ(例えば、1つ以上のプログラムされたマイクロプロセッサと関連回路)との組み合わせとして実施してもよい。また、各実施形態の各ブロック、ユニット及び/又はモジュールを、2つ以上の相互作用する離散ブロック、ユニット及び/又はモジュールに物理的に分割してもよい。さらに、様々な実施形態のブロック、ユニット及び/又はモジュールを物理的に組み合わせて、より複雑なブロック、ユニット及び/又はモジュールにしてもよい。
本願中の用語が、本願が優先権を主張する別の出願で用いられている用語、又は本願もしくは本願が優先権を主張する別の出願中において言及することにより組み込まれる用語と矛盾する場合は、本願において用いられるか定義される用語に基づく構成が適用されるものとする。
注意しなければならないのは、本開示の考案の特徴を明確に例示するために、本開示の様々な実施形態の以下の説明が本明細書において説明されるものである。しかしながら、様々な実施形態が単独でのみ実施され得ることは意図されていない。むしろ、様々な異なる実施形態が最終製品でともに使用されることができ、また使用されることが意図されており、様々な方法で組み合わされて様々な最終製品を達成することができることが考えられる。従って、当業者は、考えられる実施形態をともに組み合わせるか、又は、設計要件に従って異なる実施形態間で構成要素/モジュールを交換することができる。本明細書において教示される実施形態は、以下の実施例で説明される形態に限定されず、様々な実施形態間のあらゆる可能な置換及び構成が含まれる。
図1Aは、いくつかの典型的な実施形態に係る、LEDライトストリップと、電源モジュールとを含むLED直管ランプを概略的に示す平断面図である。図1Aを参照すると、LED直管ランプは、LEDライトストリップ2と、電源5を含むことができ、電源5はモジュール化された要素とすることができ、すなわち、電源5を単一の電源回路に統合することができ、又は複数の独立した電源回路に統合することができる。例えば、一実施形態において、電源5は、ランプ管の一端のエンドキャップの1つに配置された単一ユニット(すなわち、電源5のすべての構成要素が単一の本体/キャリアに配置される)であり得る。別の実施形態において、電源5は、ランプ管のそれぞれの端部の異なるエンドキャップに配置された2つの別個のユニット(すなわち、電源5の構成要素が2つの部分に分割される)であり得る。
図1Aの実施形態において、電源5は、例えば1つのモジュール(以下、電源モジュール5と呼ぶ)に統合されるものとして示され、ランプ管の軸方向cydに平行するエンドキャップ内に配置される。より具体的には、ランプ管の軸が指す方向を参照するランプ管の軸方向cydは、エンドキャップの端壁に垂直する。電源モジュール5を軸方向cydに平行に配置するということは、電源モジュールの電子部品を有する回路基板が軸方向cydに平行することを意味する。従って、回路基板の法線方向は軸方向cydに垂直する。ある特定の実施形態において、電源モジュール5は、軸方向cydが通る位置、(図面に関して)軸平面/軸方向cydの上方の位置、又は軸平面/軸方向cydよりも下の位置に配置することができる。本考案は上記態様に限定されない。
図1Bは、いくつかの典型的な実施形態に係る、LEDライトストリップと、電源モジュールとを含むLED直管ランプを概略的に示す別の平断面図である。図1Bを参照すると、図1Aの実施形態と図1Bの実施形態との相違点は、図1Bに示す電源モジュール5がランプ管の軸方向cydに垂直するエンドキャップ内に配置されている点である。例えば、電源モジュール5は、エンドキャップの端壁に平行するように配置される。図1Bは、電子部品がランプ管の内部に面する側に配置されるものを示しているが、本考案は当該様式に限定されない。ある特定の実施形態において、電子部品は、対応するエンドキャップの端壁に面する側に配置されることができる。これらの構成の下では、少なくとも1つの開口部がエンドキャップの端壁内に形成され得るため、電子部品の熱放散効果が開口部を通して改善され得る。
また、電源モジュール5がエンドキャップ内に垂直するように配置されているため、図1Cに示すように、電源モジュール5を複数の別個の回路基板にさらに分割することができるように、エンドキャップ内のスペースを増やすことができる。図1Cは、いくつかの典型的な実施形態に係る、LEDライトストリップと、電源モジュールとを含むLED直管ランプを概略的に示すさらに別の平断面図である。図1Bの実施形態と図1Cの実施形態との相違点は、電源5が2つの電源モジュール5a及び5bによって形成されている点である。電源モジュール5a及び5bは、軸方向cydに垂直するエンドキャップ内に配置され、エンドキャップの端壁に向かって、軸方向cydに沿って配置される。具体的には、電源モジュール5a及び5bは、それぞれ独立した回路基板を有する。回路基板は、全体の電源回路トポロジが図1A又は図1Bに示した実施形態と類似になるように、1つ又は複数の電気接続手段を介して互いに接続されている。図1Cの構成によれば、エンドキャップ内の空間をより効果的に利用することができ、その結果、回路レイアウト空間を増やすことができる。いくつかのある特定の実施形態において、より多くの熱を生成する電子部品(例えば、コンデンサ及びインダクタ)は、エンドキャップ上の開口部を通して電子部品の放熱効果を高めるために、端壁に近い電源モジュール5b上に配置することができる。
ある特定の実施形態において、電源モジュール5a及び5bの回路基板は、ディスク形状構造(図示せず)として設計されることができる。ディスク形状回路基板は、同じエンドキャップ上に同じ軸に沿って配置されている。例えば、回路基板の最大外径はエンドキャップの内径よりわずかに小さくすることができ、ディスク平面の法線方向はエンドキャップの半径方向と実質的に平行し、その結果、ディスク形状回路基板はエンドキャップの空間内に配置されることができる。ある特定の実施形態において、少なくとも直流−直流変換回路及び変換制御IC(すなわち、点灯制御回路)が、電源モジュール5aのディスク形状回路基板上に配置され、少なくともヒューズ、EMIモジュール、整流回路及び取付検出モジュールが、電源モジュール5bのディスク形状回路基板上に配置されている。電源モジュール5bのディスク形状回路基板は、(電源モジュール5a及びLED直管ランプの他の構成要素に対して)エンドキャップの側壁の近くに配置され、エンドキャップ上で導体ピンに電気的に接続される。電源モジュール5a及び5bのディスク形状回路基板は、互いに電気的に接続されている。電源モジュール5aのディスク形状回路基板は、LEDライトストリップ2に電気的に接続されている。
ある特定の実施形態において、電源モジュール5a及び5bを円筒形エンドキャップ内に垂直するように配置し、レイアウト面積を最大化するために、電源モジュール5a及び5bの回路基板は八角形構造を採用することができる。ただし、他の形状を使用することもできる。
電源モジュール5aと5bとの間の接続手段について、別個の電源モジュール5aと5bを、例えば、雄プラグと雌プラグとを通じて、又はリードを接合することによって、互いに接続することができる。電源モジュール5aと5bを接続するようにリードを使用する場合、リードの外層を絶縁スリーブによって包み、電気絶縁保護として機能させることができる。加えて、電源モジュール5a及び5bは、リベット又は半田ペーストを介して接続することもでき、ワイヤによってともに接合することもできる。
図1A〜図1Cを参照すると、LED直管ランプはLEDライトストリップ2を備えることができる。ある特定の実施形態において、LEDライトストリップ2は、例えば柔軟性のある屈曲性回路シートから形成されてもよい。さらに以下に記載するように、屈曲性回路シートは、屈曲性回路基板と記載されることもある。LEDライトストリップ2、及び例えば屈曲性回路シートは、また、フレキシブル又は非硬質テープもしくはリボンなどのフレキシブルストリップであってもよい。この屈曲性回路シートの両端は、LED直管ランプのランプ管の渡り部内を通り抜けて電源5に接続されてもよい。いくつかの実施形態において、屈曲性回路シートの両端は、LED直管ランプの一方のエンドキャップ内の電源に接続されてもよい。例えば、LED直管ランプの両端は、屈曲性回路シートの一部がランプ管から離れる方向に曲がってランプ管が細くなる渡り部を通り抜けるように、かつ屈曲性回路シートがLED直管ランプの一方のエンドキャップ内の電源の一部と上下に重なり合うように接続されてもよい。
本明細書中に記載される電源は、電力を供給してLED直管ランプのLEDモジュールを動作させるために、受けた電圧に基づいて電力を変換又は生成する回路を備えてもよい。電源は、電源5に関連付けて記載されているが、別の呼び方として、電力変換モジュールもしくは回路、又は電源モジュールと呼んでもよい。電力変換モジュールもしくは回路、又は電源モジュールは、交流送電線又は安定器等の外部からの(1つ以上の)信号由来の電力をLEDモジュールに供給又は提供してもよい。例えば、電源5は、交流線電圧を直流電圧に変換して、電力をLEDやLEDモジュールに供給する回路を指してもよい。電源5は、電力を変換及び/又は生成するために、その上に搭載された1つ又は複数の電力構成要素を含むことができる。
図2は、いくつかの典型的な実施形態に係るLED直管ランプの2つのエンドキャップの間に配置されたリードを示すブロック図である。
図2を参照すると、いくつかの実施形態において、LED直管ランプは、ランプ管(図2には示さない)と、エンドキャップ(図2には示さない)と、ライトストリップ2と、ランプ管の両端にそれぞれ設けられている短尺回路基板253(右端短尺回路基板253及び左端短尺回路基板253とも呼ばれる)と、誘導素子526とを含む。ランプ管の両端には、外部駆動信号を受信するための少なくとも1つの導体ピン又は外部接続端子があってもよい。エンドキャップは、ランプ管の両端にそれぞれ配置され、図2のランプ管の左右端にそれぞれ位置するように示されている短尺回路基板253(の少なくとも部分的な電子部品)が、それぞれエンドキャップ内に配置され得る。短尺回路基板は、例えば、図1に示され、図1に関連して説明されているような硬質回路基板、及び本明細書において説明される他の様々な硬質回路基板であってもよい。例えば、これらの回路基板は、ライトストリップ2上のLED光源を点灯するために使用される電力を生成及び/又は変換するための1つ又は複数の電源構成要素を搭載することができる。ライトストリップ2は、ランプ管内に配置され、LEDユニット632を有するLEDモジュールを含む。
8フィート42WのLED直管ランプなどのLED直管ランプの場合、LED直管ランプの両端間のデュアルエンド電源を受け取るために、2つの(部分)電源回路(それぞれ電力定格が例えば21W、17.5W、又は12.5W)が通常、それぞれランプ管の2つのエンドキャップ内に配置され、ランプ管の2つのエンドキャップの間(例えば、ランプ管のそれぞれのエンドキャップにおける2つの導体ピン又は外部接続端子間)に配置され、ライトストリップの両側に配置された電源回路に接続されている、入力信号線としてのリード(通常、リードライン(lead Line)、ニュートラル(Neutral)及びグランド(Ground)と呼ばれる)が必要になる場合がある。リードライン(「活線」としても知られている)及び/又はリードニュートラル(「ニュートラルワイヤ」としても知られている)は、電源から外部駆動信号を受信及び送信するために、例えば、屈曲性回路シート又はフレキシブル回路基板を含むことができるライトストリップに沿って配置されることができる。当該リードラインは、ランプ管内のLEDユニットの正極及び負極にそれぞれ接続されている、通常LED+及びLED−と呼ばれる2本のリードとは異なる。当該リードラインは、LED直管ランプのそれぞれの接地端子の間に配置されるリードグランド(「アース線」とも呼ばれる)とも異なる。リードラインは通常、ライトストリップに沿って配置されるため、また、互いに近接しているためにリードラインとリードLED+との間に(1つ以上の)寄生容量(例えば、約200pF)が生じ得るため、リードLED+を通過する一部の高周波信号(LEDモジュールに電力を供給するための信号の意図した周波数範囲ではない)は、(1つ以上の)寄生容量を通じてリードラインに反射され、次いで、望ましくないEMI効果としてリード線において検出され得る。望ましくないEMI効果は、LED直管ランプの電力伝送の品質を低下又は劣化させる恐れがある。
再び図2を参照すると、いくつかの実施形態において、右及び左の短尺回路基板253は、ライトストリップ2に電気的に接続されている。いくつかの実施形態において、短尺回路基板253とライトストリップ2との間の電気接続(半田付け又は(1つ以上の)接合パッドなどによる)は、第1端子(「L」によって示される)と、第2端子(「+」又は「LED+」によって示される)と、第3端子(「−」又は「LED−」によって示される)と、第4端子(「GND」又は「グランド」によって示される)とを含むことができる。ライトストリップ2は、ランプ管の一方のエンドキャップ付近で右端短尺回路基板253に隣接するライトストリップ2の第1端に第1〜第4端子を含み、ランプ管の他方のエンドキャップ付近で左端短尺回路基板253に隣接するライトストリップ2の、第1端と反対する第2端に第1〜第4端子を含む。また、右端短尺回路基板253は、ライトストリップ2の第1端においてライトストリップ2の第1〜第4端子にそれぞれ接続するための第1〜第4端子をも含む。また、左端短尺回路基板253は、ライトストリップ2の第2端においてライトストリップ2の第1〜第4端子にそれぞれ接続するための第1〜第4端子をも含む。例えば、第1端子Lは、ランプ管の両端のそれぞれの少なくとも1つのピンの両方を接続するためのリード(通常、ライン又はニュートラルと呼ばれる)を接続するために利用され、第2端子LED+は、短尺回路基板253の各々を、ライトストリップ2に含まれるLEDモジュールのLEDユニット632の正極に接続するために利用される。第3端子LED−は、各短尺回路基板253の各々を、ライトストリップ2に含まれるLEDモジュールのLEDユニット632の負極に接続するために利用される。第4端子GNDは、基準電位に接続するために利用される。好ましくは、かつ典型的には、基準電位はグランドの電位として定義される。従って、第4端子は、LED直管ランプの電源モジュールを接地する目的として利用される。
リードラインとリードLED+との間の(1つ以上の)寄生容量によって引き起こされる上記の望ましくないEMI効果に対処するために、リードグランド内に配置される誘導素子526は、上記の高周波信号が通過するLED+とグランドリードとの間の完全な回路の形成を阻害することによって、EMI効果を低減又は防止する役割を果たす。これは、当該高周波では誘導素子526が開回路のように振る舞うためである。完全な回路は誘導素子526によって防止又は阻害される場合、リードLED+上で高周波信号が防止され、従って、リードラインに反射されないので、望ましくないEMI効果が防止される。いくつかの実施形態において、誘導素子526は、それぞれランプ管の両端の右端及び左端短尺回路基板253の第4端子のうちの2つの間に接続される。いくつかの実施形態において、誘導要素526は、それぞれランプ管の両端にある2つの第1端子(「L」)の間でライトストリップ2に沿って配置されるリード(「ライン」)の上述のEMI効果を排除又は低減する機能を達成可能なチョークインダクタ又はデュアルインラインパッケージインダクタなどのインダクタを含むことができる。従って、当該機能により、LED直管ランプの電源の信号伝送(リード「L」、「LED+」、及び「LED−」を通じた伝送を含む)、従ってLED直管ランプの品質を改善することができる。従って、誘導素子526を備えるLED直管ランプは、リード「L」又は「ライン」のEMI効果を効果的に低減することができる。加えて、そのようなLED直管ランプ又はLED照明器具は、LED直管ランプがランプソケットに適切に取り付けられているかどうか、又は、外部インピーダンスがLED直管ランプに電気的に接続されているかどうかを検出するために、図9A及び図9Bを参照して以下に説明する取付検出回路又はモジュールをさらに備えることができる。
図3Aは、ある特定の実施形態に係る電源モジュールを含むLED直管ランプを備えるシステムのブロック図である。図3Aを参照すると、交流(AC)電源508は交流供給信号を供給するのに用いられ、例えば定格電圧100〜277V、定格周波数50Hz又は60Hzの交流送電線であってもよい。LED直管ランプ500は、外部駆動信号として交流供給信号を受信し、従って発光するように駆動される。本実施形態においては、LED直管ランプ500は、交流供給信号を受信するのに用いられる2つの導体ピン501及び502(外部接続端子と呼ぶことができる)を有する一方のエンドキャップにおいて電力の供給を受けるといった駆動環境にある。
上述したシングルエンド電源の適用に対する代替形態として、LED直管ランプは、2つの導体ピンをそれぞれ有する両側のエンドキャップで電力の供給を受けてもよい。これらの導体ピンは、交流供給信号を同時に受信するようランプ駆動回路に連結されている。LED直管ランプが2つのエンドキャップを有し、各エンドキャップが2つの導体ピンを有する構造の下で、LED直管ランプは、各エンドキャップ内の1つのピンによって、又は、各エンドキャップ内の2つのピンによって交流供給信号を受信するように設計されることができる。
各エンドキャップの1つのピンによって交流供給信号を受信する電源モジュールの回路構成の一例として、いくつかの典型的な実施形態に係るLED直管ランプのための例示的な電源モジュールのブロック図を示す、図3B及び図3Cを参照することができる(以下「デュアルエンドシングルピン構成」と呼ぶ)。図4Bを参照すると、LED直管ランプ500の各エンドキャップは、交流供給信号を受信するための導体ピンを1つだけ有する場合もある。例えば、LED直管ランプの両端に電気を通すためには、各エンドキャップにおいて2つの導体ピンを有する必要はない。図3Aと比較して、図3Bの導体ピン501と502は、LED直管ランプ500の両エンドキャップにおいて同様に構成されており、交流電源508は上述したものと同じである。図3Cを参照すると、導体ピン501及び502は、図3Bのものと同様に構成されている。図3Bの実施形態と図3Cの実施形態との相違点は、図3Cに示されるLED直管ランプ500が、各エンドキャップ上に2つの導体ピン503及び504をさらに有する点である。導体ピン503及び504は、電力供給信号又はLED直管ランプの動作上の必要となる他の信号を受信することが可能であり、関連する実施形態を以下に説明する。
各エンドキャップ内の2つのピンによって交流供給信号を受信する電源モジュールの回路構成については、いくつかの典型的な実施形態に係るLED直管ランプのための例示的な電源モジュールのブロック図を示す、図3Dを参照することができる(以下「デュアルエンドデュアルピン構成」を参照した)。図3A及び図3Bと比較して、本実施形態はピン503及び504をさらに含み、ランプ管の一方のエンドキャップはピン501及び503を有し、ランプ管の他方のエンドキャップはピン502及び504を有する。デュアルエンドデュアルピン構成の下では、同じエンドキャップ上の両方のピンを互いに内部接続することができ、例えば、ピン501は左エンドキャップ上のピン503に接続され、及び/又は、ピン502は右エンドキャップ上のピン504に接続される。従って、ピン501及び503は、交流電源508の活線への接続に使用されることができ、ピン502及び504は、交流電源508の中性線への接続に使用されることができる。従って、直管ランプ内の電源モジュールは、受信した信号の整流及びフィルタリングを実行することができる。交流供給信号が各エンドキャップ上の2つのピンに提供される場合、同じ側のピンが活線及び中性線のいずれかから交流供給信号を受信することができる。
図4Aは、一実施形態に係るLEDランプのブロック図である。図4Aを参照すると、LEDランプの電源モジュールは、整流回路510と、フィルタ回路520とを備え、さらにLED照明モジュール530のいくつかの部分を備えてもよい。整流回路510は2つのピン501と502に連結され、外部からの駆動信号を受信し、整流することにより、2つの整流出力端子511と512から整流信号を出力する。いくつかの実施形態において、外部駆動信号は、図3A〜図3Dを参照して説明した交流供給信号であってもよい。いくつかの実施形態において、外部駆動信号は直流信号であってもよく、その場合もLED直管ランプを変更しなくてもよい。フィルタ回路520は、整流信号をフィルタリングしてフィルタ信号を生成するために整流回路に連結されている。例えば、フィルタ回路520は整流回路出力端子511と512に連結され、整流信号を受信してフィルタリングすることにより、2つの出力端子521と522からフィルタ信号を出力する。駆動回路1530及びLEDモジュール50を含むLED照明モジュール530は、フィルタ回路520に連結され、光を発するためにフィルタリングした信号を受信する。例えば、LED照明モジュール530は、フィルタリングした信号を受信し、その結果、駆動出力端子531及び532を介して、LED照明モジュール530内のLEDモジュール50及び当該モジュールのLEDユニット(図示されない)を駆動して発光させるために、フィルタ出力端子521及び522に連結された回路を含むことができる。いくつかの実施形態において、発光するように駆動されるLEDモジュール50は、定格ルーメンの少なくとも50パーセントに達するLEDモジュールのルーメンを参照することができる。当該動作の詳細については、いくつかのある特定の実施形態に従って以下に説明する。
図4Bは、いくつかの典型的な実施形態に係る例示的なLEDランプのブロック図である。図4Bを参照すると、LEDランプの電源モジュールは、図4Aに示すシングルエンド電源構成又は図3B〜図3Dに示すデュアルエンド電源構成に利用されることができる、第1整流回路510と、フィルタ回路520と、LED照明モジュール530と、第2整流回路540とを含む。第1整流回路510は、ピン501及び502によって送信される外部駆動信号を受信し、次いで整流するために、ピン501及び502に連結され、第2整流回路540は、ピン503及び504によって送信される外部駆動信号を受信し、次いで整流するために、ピン503及び504に連結される。電源モジュールの第1整流回路510及び第2整流回路540は、整流信号を2つの整流回路出力端子511及び512においてまとめて出力する。フィルタ回路520は整流回路出力端子511及び512に連結され、整流後の信号を受信し、フィルタリングすることにより、2つのフィルタ出力端子からフィルタリングした信号を出力する。LED照明モジュール530は、フィルタリングした信号を受信し、その結果、駆動出力端子531及び532を介して、LEDモジュール50及び当該モジュールのLEDユニット(図示されない)を駆動して発光させるために、フィルタ出力端子521及び522に連結される。
図4Cは、いくつかの典型的な実施形態に係る例示的なLEDランプのブロック図である。図4Cを参照すると、LED直管ランプの電源モジュールは、図3Aに示すシングルエンド電源構成又は図3B〜図3Dに示すデュアルエンド電源構成に利用することもできる、整流回路510と、フィルタ回路520と、LED照明モジュール530の一部とを含む。図4Cに示す実施形態と図4Bに示す実施形態との相違点は、整流回路510が、ピン501〜503にそれぞれ連結される3つの入力端子を有する点である。整流回路510は、ピン501〜503から受信される信号を整流し、ピン504は、フローティング状態に設定されるか、又はピン503に接続されることができる。従って、本実施形態において、第2整流回路540を省略することができる。残りの回路は、図4Bに示されている実施形態と実質的に同じように動作するため、本明細書では詳細な説明は繰り返さない。
これらの図面の実施形態においては、2つの整流出力端子511及び512と、2つのフィルタ出力端子521及び522とがあるが、実際には、整流回路510、フィルタ回路520、及びLED照明モジュール530間を連結するポート又は端子の数は、回路又は装置間の信号を送信する必要性に応じて1つでも複数でもよい。
加えて、図4Aで述べたLEDランプの電源モジュールと、以下に述べるLEDランプの電源モジュールの実施形態とはそれぞれ図4A及び4BのLED直管ランプ500で用いられてもよいし、その代わりに、電力を伝えるために用いられる2つの導体ピンを有する他のあらゆる種類のLED照明構造、例えば電球形LED照明、パーソナルエリア照明(personal area lights(PAL))、(PL−S、PL−D、PL−T、PL−L等の)基部の種類が異なる差込み式LEDランプなどで用いられてもよい。さらに、本考案を国際公開第2016/045631号に開示された構造と組み合わせて電球形LED照明に対して実施することにより、感電保護効果が高まるかもしれない。
図5Aは、一実施形態に係る整流回路の模式図である。図5Aを参照すると、整流回路610、すなわちブリッジ整流器は、受信した信号を全波整流するように構成された4つの整流ダイオード611、612、613、614を備える。ダイオード611は、出力端子512に接続されたアノードとピン502に接続されたカソードとを有する。ダイオード612は、出力端子512に接続されたアノードとピン501に接続されたカソードとを有する。ダイオード613は、ピン502に接続されたアノードと出力端子511に接続されたカソードとを有する。ダイオード614は、ピン501に接続されたアノードと出力端子511に接続されたカソードとを有する。
ピン501と502が交流供給信号を受信するとき、整流回路610は以下の動作を行う。接続された交流供給信号の正の半周期中、交流供給信号がピン501、ダイオード614、出力端子511に順に入力された後、出力端子512、ダイオード611、ピン502を順に通過して出力される。接続された交流供給信号の負の半周期中、交流供給信号がピン502、ダイオード613、及び出力端子511に順に入力された後、出力端子512、ダイオード612、及びピン501を順に通過して出力される。従って、接続された交流供給信号の全周期中、整流回路610によって生成された整流信号の正極は出力端子511に、整流信号の負極は出力端子512に保持されている。従って、整流回路610により生成又は出力された整流信号は全波整流信号である。
ピン501と502が直流電源に連結されて直流信号を受信する場合は、整流回路610は以下の動作を行う。ピン501が直流電源の正極端に、ピン502が直流電源の負極端に連結されるとき、直流信号がピン501、ダイオード614、出力端子511に順に入力された後、出力端子512、ダイオード611、ピン502を順に通過して出力される。ピン501が直流電源の負極端に、ピン502が直流電源の正極端に連結されるとき、直流信号がピン502、ダイオード613、出力端子511に順に入力された後、出力端子512、ダイオード612、ピン501を順に通過して出力される。従って、たとえ直流信号の電気的極性がピン501と502との間で変わるとしても、整流回路610によって生成された整流信号の正極はそのまま出力端子511に、整流信号の負極はそのまま出力端子512に保持されている。
従って、本実施形態における整流回路610は、受信した入力信号が交流信号であるか直流信号であるかに関わらず、適切な整流信号を出力又は生成することができる。
図5Bは、一実施形態に係る整流回路の模式図である。図5Bを参照すると、整流回路710は、受信した信号を半波整流するように構成された2つの整流ダイオード711及び712を備える。整流ダイオード711は、ピン502に接続されたアノードと整流出力端子511に接続されたカソードとを有する。整流ダイオード712は、整流出力端子511に接続されたアノードとピン501に接続されたカソードとを有する。整流出力端子512は、実際の用途に応じて省略されるか、又は、グランドに接続されることができる。整流回路710の詳細な動作については後述する。
接続された交流供給信号の正の半周期中、ピン501を介して入力される交流供給信号の信号レベルは、ピン502を介して入力される交流供給信号の信号レベルよりも大きい。当該時点において、整流ダイオード711と712の両方は、逆バイアスされていることにより遮断され、従って、整流回路710は整流信号の出力を停止する。接続された交流供給信号の負の半周期中、ピン501を介して入力される交流供給信号の信号レベルは、ピン502を介して入力される交流供給信号の信号レベルよりも小さい。当該時点において、整流ダイオード711と712の両方は、順方向にバイアスされていることにより導通しており、従って、交流供給信号はピン502、整流ダイオード711、及び整流出力端子511を順に通って入力され、後に整流出力端子512又はLED直管ランプの別の回路もしくはグランドを通じて出力される。従って、整流回路710により生成又は出力された整流信号は半波整流信号である。
注意しなければならないのは、図5A及び図5Bに示すピン501及び502をそれぞれピン503及び504に変更した場合、整流回路610及び710は、図4Bに示す整流回路540とみなされることができる。より具体的には、典型的な一実施形態において、図5Aに示される全波整流回路610が図4Bに示されるデュアルエンド直管ランプに適用される場合、整流回路510及び540の構成は図5Cに示されるものである。図5Cは、一実施形態に係る整流回路の模式図である。
図5Cを参照すると、整流回路640は、ブリッジ整流回路である整流回路610と同じ構成を有する。整流回路610は、図5Aに示される実施形態と同じ構成を有する、4つの整流ダイオード611〜614を備える。整流回路640は、4つの整流ダイオード641〜644を備え、受信した信号に対して全波整流を実行するように構成される。整流ダイオード641は、整流出力端子512に連結されたアノードと、ピン504に連結されたカソードとを有する。整流ダイオード642は、整流出力端子512に連結されたアノードと、ピン503に連結されたカソードとを有する。整流ダイオード643は、ピン502に連結されたアノードと、整流出力端子511に連結されたカソードとを有する。整流ダイオード644は、ピン503に連結されたアノードと、整流出力端子511に連結されたカソードとを有する。
本実施形態において、整流回路610と640は互いに対応するように構成され、整流回路610と640との相違点は、整流回路610(図4Bに示す整流回路510として使用することができる)の入力端子がピン501及び502に連結されているが、整流回路640(図4Bに示す整流回路540として使用することができる)の入力端子はピン503及び504に連結されている点である。従って、本実施形態は、デュアルエンドデュアルピン回路構成を実現するために、2つの全波整流回路を含む構造を提供する。
いくつかの実施形態において、図5Cの例に示される整流回路では、回路構成はデュアルエンドデュアルピン構成として配置されているが、外部駆動信号は各エンドキャップ上の両方のピンを通じて提供されることに限定されない。図5Cに示す構成の下では、交流供給信号が単一のエンドキャップ上の両方のピンを通じて提供されるか、又は、各エンドキャップ上の信号ピンを通じて供給されるかにかかわらず、図5Cに示す整流回路は受信信号を正しく整流し、LED直管ランプを点灯するための整流信号を生成することができる。詳細な動作については、後述する。
交流供給信号が単一のエンドキャップ上の両方のピンを通じて提供される場合、交流供給信号はピン501及び502、又はピン503及び504に印加されることができる。交流供給信号がピン501及び502に印加されるとき、整流回路610は、図5Aの実施形態に示される動作に基づいて交流供給信号の全波整流を実行し、整流回路640は動作しない。反対に、外部駆動信号がピン503及び504に印加されるとき、整流回路640は、図5Aの実施形態に示される動作に基づいて交流供給信号の全波整流を実行し、整流回路610は動作しない。
交流供給信号が各エンドキャップ上の単一のピンを通じて提供される場合、交流供給信号はピン501及び504、又はピン502及び503に印加されることができる。例えば、各エンドキャップのデュアルピンは標準のソケット構成に基づいて配置することができ、その結果、交流供給信号はピン501及び504又はピン502及び503のいずれかに印加されるが、ピン501及び503又はピン502及び504には印加されない(例えば、各エンドキャップ上のピンの物理的位置決めに基づく)。
交流供給信号の正の半周期(例えば、ピン501の電圧がピン504の電圧よりも高い)中に交流供給信号がピン501及び504に印加されるとき、交流供給信号がピン501、ダイオード614、及び出力端子511に順に入力された後、出力端子512、ダイオード641、及びピン504を順に通過して出力される。当該様式では、出力端子511は出力端子512よりも高い電圧のままである。交流供給信号の正の半周期(例えば、ピン504の電圧がピン501の電圧よりも高い)中、交流供給信号がピン504、ダイオード643、及び出力端子511に順に入力された後、出力端子512、ダイオード612、及びピン501を順に通過して出力される。当該様式では、出力端子511は出力端子512よりも依然として高い電圧のままである。従って、交流供給信号の全周期中、整流信号の正極は出力端子511にあるままであり、整流信号の負極は出力端子512にあるままである。従って、整流回路610のダイオード612及び614、ならびに整流回路640のダイオード641及び643は、交流供給信号に対して全波整流を実行するように構成され、従ってダイオード612、614、641、及び643によって生成又は出力される整流信号は全波整流信号である。
他方、交流供給信号の正の半周期(例えば、ピン502の電圧がピン503の電圧よりも高い)中に交流供給信号がピン502及び503に印加されるとき、交流供給信号がピン502、ダイオード613、及び出力端子511に順に入力された後、出力端子512、ダイオード642、及びピン503を通過して出力される。交流供給信号の負の半周期(例えば、ピン503の電圧がピン502の電圧よりも高い)中、交流供給信号がピン503、ダイオード644、及び出力端子511に順に入力された後、出力端子512、ダイオード611、及びピン502を順に通過して出力される。従って、交流供給信号の全周期中、整流信号の正極は出力端子511にあるままであり、整流信号の負極は出力端子512にあるままである。従って、整流回路610のダイオード611及び613、ならびに整流回路640のダイオード642及び644は、交流供給信号に対して全波整流を実行するように構成され、従ってダイオード611、613、642、及び644によって生成又は出力される整流信号は全波整流信号である。
交流供給信号が各エンドキャップ上の2つのピンを通じて提供される場合、整流回路610及び640の各々の動作は、図5Aに示される実施形態を参照することができ、本明細書では繰り返さない。整流回路610及び640により生成された整流信号は、出力端子511及び512に重畳された後、後段回路に出力される。
典型的な一実施形態において、図4Cに示されている整流回路510は、図5Dに示されている構成によって実施することができる。図5Dは、一実施形態に係る整流回路の模式図である。図5Dを参照すると、整流回路910は、図5Aに示される実施形態のように構成されている、ダイオード911〜914を備える。本実施形態において、整流回路910は、整流ダイオード915及び916をさらに備える。ダイオード915は、整流出力端子512に連結されたアノードと、ピン503に連結されたカソードとを有する。ダイオード916は、ピン503に連結されたアノードと、整流出力端子511に連結されたカソードとを有する。本実施形態において、ピン504はフロート状態に設定されている。
具体的には、整流回路910は、3セットのブリッジアームを含む整流回路とみなされることができ、各ブリッジアームは入力信号受信端子を提供する。例えば、ダイオード911及び913は、ピン502上で信号を受信するための第1ブリッジアームを構成し、ダイオード912及び914は、ピン501上で信号を受信するための第2ブリッジアームを構成し、ダイオード915及び916は、ピン503で信号を受信するための第3のブリッジアームを構成する。図5Dに示される整流回路910によれば、活線及び中性線がそれぞれ2つのブリッジアームによって受け取られる限り、全波整流を実行することができる。従って、図5Dに示す構成の下では、交流供給信号が単一のエンドキャップ上の両方のピンに提供されるか、各エンドキャップ上の単一のピンに提供されるか、又は、各エンドキャップ上の両方のピンに提供されるなど、どのような電源構成でも、整流回路910は、整流信号を正しく生成するように互換性がある。以下、本実施形態の詳細な動作について説明する。
交流供給信号が単一のエンドキャップ上の両方のピンを通じて提供される場合、交流供給信号はピン501及び502に印加されることができる。ダイオード911〜914は、図5Aの実施形態に示される動作に基づいて交流供給信号に対して全波整流を実行し、ダイオード915及び916は動作しない。
交流供給信号が各エンドキャップ上の単一のピンを通じて提供される場合、交流供給信号はピン501及び503、又はピン502及び503に印加されることができる。交流供給信号の正の半周期(例えば、ピン501上の信号がピン503上の信号よりも高い電圧を有するとき)中に交流供給信号がピン501及び503に印加されるとき、交流供給信号がピン501、ダイオード914、及び出力端子511に順に入力された後、出力端子512、ダイオード915、及びピン503を順に通過して出力される。交流供給信号の負の半周期(例えば、ピン503上の信号がピン501上の信号よりも高い電圧を有するとき)中、交流供給信号がピン503、ダイオード916、及び出力端子511に順に入力された後、出力端子512、ダイオード912、及びピン501を順に通過して出力される。従って、交流供給信号の全周期中、整流信号の正極は出力端子511にあるままであり、整流信号の負極は出力端子512にあるままである。従って、整流回路910のダイオード912、914、915及び916は、交流供給信号に対して全波整流を実行するように構成され、従ってダイオード912、914、915及び916によって生成又は出力される整流信号は全波整流信号である。
他方、交流供給信号の正の半周期(例えば、ピン502上の信号がピン503上の信号よりも高い電圧を有するとき)中に交流供給信号がピン502及び503に印加されるとき、交流供給信号がピン502、ダイオード913、及び出力端子511に順に入力された後、出力端子512、ダイオード915、及びピン503を通過して出力される。交流供給信号の負の半周期(例えば、ピン503上の信号がピン502上の信号よりも高い電圧を有するとき)中、交流供給信号がピン503、ダイオード916、及び出力端子511に順に入力された後、出力端子512、ダイオード911、及びピン502を順に通過して出力される。従って、交流供給信号の全周期中、整流信号の正極は出力端子511にあるままであり、整流信号の負極は出力端子512にあるままである。従って、整流回路910のダイオード911、913、915及び916は、交流供給信号に対して全波整流を実行するように構成され、従ってダイオード911、913、915及び916によって生成又は出力される整流信号は全波整流信号である。
交流供給信号が各エンドキャップ上の2つのピンを通じて提供される場合、ダイオード911〜914の動作は、図5Aに示される実施形態を参照することができ、本明細書では繰り返さない。また、ピン503の信号極性がピン501と同じである場合、ダイオード915及び916の動作は、ダイオード912及び914(すなわち、第1ブリッジアーム)の動作と類似である。他方、ピン503の信号極性がピン502の信号極性と同じである場合、ダイオード915及び916の動作は、ダイオード912及び914(すなわち、第2ブリッジアーム)と類似である。
上記の実施形態によれば、図5C及び5Dに示される整流回路は、単一のエンドキャップ上の両方のピン、各エンドキャップ上の単一のピン、及び各エンドキャップ上の両方のピンを通じて交流供給信号を受信するために互換性があり、その結果、LED直管ランプの適用の互換性が向上する。当該様式において、LED直管ランプは、以下のすべての状況において、すなわち、LED直管ランプが単一のエンドキャップ上の2つのピンの両方を通じて交流供給信号を受信するように接続されている(例えば、ソケットに連結されている)場合、LED直管ランプが各エンドキャップ上の2つのピンの両方を通じて交流供給信号を受信するように接続されている(例えば、ソケットに連結されている)場合、及び、LED直管ランプが各エンドキャップ上の単一のピンを通じて交流供給信号を受信するように接続されている(例えば、ソケットに連結されている)場合に、交流供給信号を整流するように配置された整流回路を含むことができる。加えて、実際の回路レイアウトシナリオの態様に基づいて、図5Dに示す実施形態において、対応するピンを接続するために3つの電源パッドのみが必要であり、その結果、3パッド構成の製造工程は4電源パッド構成よりも容易であるため、工程歩留まりを大幅に向上することができる。
図6Aは、一実施形態に係るフィルタ回路のブロック図である。整流回路510が図6Aに示されているが、この図は整流回路510と他の部品との接続を説明するためのものであって、フィルタ回路520が整流回路510を含むことを意図しない。図6Aを参照すると、フィルタ回路520は、整流回路510からの整流信号を受信し、当該信号のリップルをフィルタリングして除外するために、2つの整流出力端子511、512に連結されているフィルタユニット523を備える。従って、フィルタリングした信号の波形は整流信号の波形より滑らかである。フィルタ回路520はさらに、整流回路と対応するピンとの間、例えば、整流回路510とピン501、整流回路510とピン502、整流回路540とピン503、及び/又は整流回路540とピン504との間に連結された別のフィルタユニット524を備えてもよい。フィルタユニット524は、特定周波数のフィルタリング、例えば外部駆動信号の特定周波数の除去に用いられる。本実施形態において、フィルタユニット524は整流回路510とピン501との間に連結されている。フィルタ回路520はさらに、電磁妨害(electromagnetic interference(EMI))を削減又は除去するために、ピン501及び502のいずれかと整流回路510のダイオードのいずれかとの間、又はピン503及び504のいずれかと整流回路540のダイオードのいずれかとの間に連結された別のフィルタユニット525を備えてもよい。本実施形態において、フィルタユニット525はピン501と、整流回路510のダイオードの1つ(図6Aには示されていない)との間に連結されている。フィルタユニット524及び525は実際の使用状況によって存在してもよいし、省略してもよいため、図6Aにおいては点線で描かれている。
図6Bは、一実施形態に係るフィルタユニットの模式図である。図6Bを参照すると、フィルタユニット623は、出力端子511及びフィルタ出力端子521に連結された一端と、出力端子512及びフィルタ出力端子522に連結された他端とを有するコンデンサ625を備え、出力端子511及び512からの整流信号を低域通過フィルタリングするように構成されており、それにより整流信号の高周波成分をフィルタリングして除去して、フィルタ出力端子521及び522からフィルタ信号を出力する。
図6Cは、一実施形態に係るフィルタユニットの模式図である。図6Cを参照すると、フィルタユニット723は、コンデンサ725、インダクタ726、及びコンデンサ727を含むpi型フィルタ回路を備える。周知のとおり、pi型フィルタはその形状や構造が記号「π」に似ている。コンデンサ725は、出力端子511に接続され、かつインダクタ726を介してフィルタ出力端子521に連結された一端を有するとともに、出力端子512及びフィルタ出力端子522に接続された他端を有している。インダクタ726は、出力端子511とフィルタ出力端子521との間に連結されている。コンデンサ727は、フィルタ出力端子521に接続され、かつインダクタ726を介して出力端子511に連結された一端を有するとともに、出力端子512及びフィルタ出力端子522に接続された他端を有している。
出力端子511と512との間及びフィルタ出力端子521と522との間に見られるように、図6Bのフィルタユニット623と比べて、フィルタユニット723はさらにインダクタ726とコンデンサ727とを有しており、これらはコンデンサ725と同様に低域通過フィルタリングの機能を実行する。従って、図6Bのフィルタユニット623と比べて、本実施形態のフィルタユニット723は、高周波成分をフィルタリングして除去してより滑らかな波形のフィルタ信号を出力する能力が高い。
上記の実施形態のインダクタ726のインダクタンス値は、例えばいくつかの実施形態においては、およそ10nH〜10mHの範囲の値が選択される。上記の実施形態のコンデンサ625、725、727の容量値は、例えばいくつかの実施形態においては、およそ100pF〜1uFの範囲の値が選択される。
図6Dは、本開示の一実施形態に係るフィルタ回路の回路図である。図6Dを参照すると、図6Dの実施形態は図6Aの実施形態と類似しているが、主な相違点は図6Dのフィルタ回路が負電圧クリッピングユニット528を含む点である。負電圧クリッピングユニット528は、フィルタユニット523に連結され、負電圧に起因する後段の駆動回路内のコントローラ又は集積回路に対する損傷を防止するために、フィルタユニット523の起こり得る共振に起因する可能性がある負電圧(又は他の効果)をクリップ、制限、又は防止するように構成される。具体的には、フィルタユニット523は、典型的には、抵抗、コンデンサ、インダクタ、又は当該素子の任意の組み合わせによって形成される回路を備え、キャパシタンス及びインダクタンスの特性に起因して、フィルタユニット523は、共振点において特定の周波数又は当該周波数付近の純粋な抵抗品質を示す。共振点では、フィルタユニット523によって受信される信号が増幅及び出力されるため、信号変動の現象がフィルタユニット523の出力端子において観察される。フィルタユニット523の出力の負の振幅のレベルがグランドレベルよりも低くなるほどに、信号変動の大きさが過剰であるとき、フィルタ出力端子521及び522において負電圧が発生する可能性があり、当該負電圧は後段の回路に印加され、後段の回路に損傷のリスクを課す。
図6Dの本実施形態において、負電圧クリッピングユニット528は、負電圧が生じるとき、エネルギー放出ループを伝導して、負電圧に起因する逆電流がエネルギー放出ループを通じて放出されて送電線に戻るように構成することができ、その結果、後段の回路に逆電流が流れるのを防止する。図6Eは、本開示の一実施形態に係るフィルタユニット723及び負電圧クリッピングユニットの回路図である。図6Eを参照すると、本実施形態において、負電圧クリッピングユニットはダイオード728によって実施されるが、本考案は当該態様に限定されない。フィルタユニット723の共振が発生しない場合、第1フィルタ出力端子521は第2フィルタ出力端子522の電圧レベルよりも高い電圧レベルを有し、その結果、電流が流れることを防止するためにダイオード728は遮断される。他方、フィルタユニット723の共振が生じて負電圧を引き起こす場合、第2フィルタ出力端子522は第1フィルタ出力端子521よりも高い電圧レベルを有し、ダイオード728を、当該ダイオードにわたる順方向バイアス電圧により導通させ、当該状態は次いで、負電圧に起因する逆電流を放出して、第1フィルタ出力端子521に戻す。
再び図4Aを参照すると、LEDランプの電源モジュールは、整流回路510と、フィルタ回路520とを備え、LED照明モジュール530のいくつかの部分をさらに備えてもよい。本実施形態におけるLED照明モジュール530は、駆動回路1530とLEDモジュール50とを備える。駆動回路1530はDC−DCコンバータ回路を備え、フィルタ出力端子521及び522に連結されてフィルタ信号を受信した後、駆動出力端子531及び532においてフィルタ信号をランプ駆動信号に変換するための電力変換を行う。LED照明モジュール50は駆動出力端子531及び532に連結され、発光するためのランプ駆動信号を受信する。いくつかの実施形態において、LEDモジュール50の電流は、目標電流値で安定されている。
図7Aを参照すると、LEDモジュール50の正端子は、第1フィルタ出力端子521に接続された状態から第1駆動出力端子531に接続された状態に変更され、LEDモジュール50の負端子は、第2フィルタ出力端子522に接続された状態から第2駆動出力端子532に接続された状態に変更される。
いくつかの実施形態において、LEDモジュール50の正端子(すなわち、LEDユニ
ット632の正電極又は列内の最初のLED631のアノード)に接続された第1駆動出力端子1521は、駆動回路1530の直流電力出力端子であり、及びLEDモジュール50の負端子(すなわち、LEDユニット632の負電極又は列内の最後のLED631のカソード)に接続された第2駆動出力端子532は、駆動回路1530のグランド端子/基準端子である。従って、一実施形態において、LEDモジュール50は、駆動回路1530の直流電力出力端子とグランド/基準端子との間に連結される。
ット632の正電極又は列内の最初のLED631のアノード)に接続された第1駆動出力端子1521は、駆動回路1530の直流電力出力端子であり、及びLEDモジュール50の負端子(すなわち、LEDユニット632の負電極又は列内の最後のLED631のカソード)に接続された第2駆動出力端子532は、駆動回路1530のグランド端子/基準端子である。従って、一実施形態において、LEDモジュール50は、駆動回路1530の直流電力出力端子とグランド/基準端子との間に連結される。
いくつかの実施形態において、第1駆動出力端子531及び第2駆動出力端子532の一方は駆動回路1530の直流電力出力端子であり、第1駆動出力端子531及び第2駆動出力端子532の他方は駆動回路1530の直流電力入力端子である。当該様式において、LEDモジュール50は、駆動回路1530の直流電力入力端子と直流電力出力端子との間に連結される。
注意しなければならないのは、上述のLEDモジュール50の接続の実施形態は、直管ランプで利用されることに限定されない。接続の実施形態は、LED電球、LEDフィラメントランプ、組み込みLEDランプなど、電気幹線/商用電力(すなわち、安定器を通過しない交流電力)によって直接給電される任意の種類のLEDランプに適用することができる。本考案は当該特定の例に限定されない。
図7Aは、一実施形態に係る駆動回路のブロック図である。図7Aを参照すると、駆動回路は、コントローラ1531と、LEDモジュールを駆動して発光させるための、電流源に基づく電力変換用の変換回路1532とを備える。変換回路1532は、スイッチ回路1535(電力スイッチとしても知られる)と、エネルギー蓄積回路1538とを含む。また、変換回路1532は、フィルタ出力端子521及び522に連結されてフィルタ信号を受信し、コントローラ1531の制御の下で、LEDモジュールを駆動するために、駆動出力端子531及び532においてフィルタ信号をランプ駆動信号に変換する。コントローラ1531の制御の下で、変換回路1532から出力されたランプ駆動信号が安定した電力を提供することにより、LEDモジュールは安定した光を発することができる。
駆動回路1530の動作は、図7B〜図7Eに示される信号波形に基づいてさらに説明される。図7B〜図7Eは、いくつかの典型的な実施形態に係る例示的な駆動回路の信号波形図であり、図7B及び図7Cは、駆動回路1530が連続導通モード(CCM)において動作するときの信号波形及び制御条件を示し、図7D及び図8Fは、駆動回路1530が不連続導通モード(DCM)において動作するときの信号波形及び制御条件を示す。信号波形図では、横軸は時間(記号「t」によって表される)を表し、縦軸は電圧又は電流値(信号のタイプに依存する)を表する。
コントローラ1531は、例えば、点灯制御信号Slcを生成し、電流検出信号Sdetに基づいて点灯制御信号Slcのデューティ比を調整することができる定電流コントローラとすることができ、その結果、スイッチ回路1535が点灯制御信号Slcに応答してオン又はオフにされる。エネルギー貯蔵回路1538は、スイッチ回路1535のオン/オフ状態に応じて繰り返し充放電され、その結果、LEDモジュール50が受け取た駆動電流ILEDを所定の電流値Ipredに安定的に維持することができる。いくつかの実施形態において、点灯制御信号Slcは、固定の信号周期Tlc及び信号振幅を有してもよく、Ton1、Ton2、及びTon3などの各信号周期Tlcのパルスオン期間(パルス幅としても知られる)は制御要件に応じて調整可能である。本実施形態において、点灯制御信号Slcのデューティ比は、パルスオン期間と信号周期Tlcとの比を表す。例えば、パルスオン期間Ton1が信号周期Tlcの40%である場合、第1信号周期Tlcの下での点灯制御信号Slcのデューティ比は0.4である。
加えて、電流検出信号の信号レベルは、LEDモジュール50を流れる電流の大きさを表すか、又はスイッチ回路1535を流れる電流の大きさを表すことができ、本考案は当該態様に限定されない。
図7A及び図7Bを参照すると、図7Bは、駆動電流ILEDが所定の電流値Ipredよりも小さいときの複数の信号周期Tlc中の駆動回路1530の信号波形変化を示す。具体的には、第1信号周期Tlcでは、点灯制御信号Slcの高レベル電圧に応じて、パルスオン期間Ton1中にスイッチ回路1535がオンにされる。一方、変換回路1532は、第1フィルタ出力端子521及び第2フィルタ出力端子522から受け取られる入力電力に従って駆動電流ILEDをLEDモジュール50に提供し、さらに、オンにされたスイッチ回路1535を介してエネルギー貯蔵回路1538を充電し、その結果、エネルギー蓄積回路1538を流れる電流ILは漸進的に増加する。このようにして、パルスオン期間Ton1の間、エネルギー蓄積回路1538は、第1フィルタ出力端子521及び第2フィルタ出力端子522から受け取られる入力電力に応答して充電される。
パルスオン期間Ton1の後、スイッチ回路1535は、点灯制御信号Slcの低レベル電圧に応答してオフにされる。スイッチ回路1535の遮断期間中、第1フィルタ出力端子521及び第2フィルタ出力端子522から出力される入力電力はLEDモジュール50に提供されず、駆動電流ILEDはエネルギー貯蔵回路1538によって支配される(すなわち、駆動電流ILEDは、エネルギー蓄積回路1538によって放電により生成される)。遮断期間中にエネルギー蓄積回路1538が放電するため、電流ILは漸進的に減少する。従って、点灯制御信号Slcが低レベル(すなわち、点灯制御信号Slcの無効期間)であっても、駆動回路1530は、エネルギー蓄積回路1538を放電することによりLEDモジュール50に電力を連続的に供給する。本実施形態において、スイッチ回路1535がオン又はオフかにかかわらず、駆動回路1530は安定した駆動電流ILEDをLEDモジュール50に連続的に提供し、駆動電流ILEDの電流値は第1信号周期TLc中、I1である。
第1信号周期Tlcの下で、コントローラ1531は、駆動電流ILEDの電流値I1が所定の電流値Ipredよりも小さいと判定し、その結果、第2信号周期TLcに入るとき、点灯制御信号Slcのパルスオン期間がTon2に調整される。パルスオン期間Ton2の長さは、パルスオン期間Ton1に単位期間t1を加えた長さに等しい。
第2信号周期Tlcの下で、スイッチ回路1535及びエネルギー蓄積回路1538の動作は、第1信号周期Tlcの下での動作と類似である。第1信号周期Tlcと第2信号周期Tlcとの間の動作の相違点は、パルスオン期間Ton2がパルスオン期間Ton1よりも長いため、エネルギー蓄積回路1538が比較的長い充電時間及び短い放電時間を有する点である。従って、第2信号周期Tlcにおける駆動電流ILEDの平均電流値は、所定の電流値Ipredによりも近い電流値I2まで増加する。
同様に、駆動電流ILEDの電流値I2が依然として所定の電流値Ipredよりも小さいため、制御部1531は、第3信号周期Tlcの下で、点灯制御信号Slcのパルスオン期間をTon3にさらに調整し、パルスオン期間Ton3の長さは、パルスオン期間Ton2の長さに単位期間t1を加えたものに等しい。第3信号周期Ton3の下で、スイッチ回路1535及びエネルギー蓄積回路1538の動作は、第1信号周期及び第2信号周期Tlcの下での動作と類似である。パルスオン期間Ton1及びTon2に比べてパルスオン期間Ton3がさらに増加するため、駆動電流ILEDの電流値はI3まで増加し、実質的に所定の電流値Ipredに達する。駆動電流ILEDの電流値I3が所定の電流値Ipredに達しているため、コントローラ1531は、第3信号周期TLcの後も同じデューティ比を維持し、その結果、駆動電流ILEDを所定の電流値Ipredに実質的に維持することができる。
本明細書では、駆動回路1530の例として単段DC−DCコンバータ回路を取り上げているが、本明細書において開示される本考案は、開示された単段DC−DCコンバータ回路の使用に限定されない。例えば、駆動回路1530は、代わりに、力率補正回路とDC−DCコンバータとから構成される2段駆動回路を備えてもよい。従って、LED光源を駆動するために使用できる任意の適切な電力変換回路構造を本考案に適用することができる。
加えて、上述の電力変換動作の実施形態は、本開示の考案の特徴を示しており、当該動作は、直管ランプでの使用に限定されない。電力変換動作の実施形態は、例えば、LED電球、LEDフィラメントランプ、及び組み込みLEDランプなど、電気幹線/商用電力(すなわち、安定器を通過しない交流電力)によって直接給電される任意の種類のLEDランプに適用することができる。本明細書において教示される実施形態は、当該具体例に限定されず、また、上記の実施例で説明される形態に限定されず、様々な実施形態間のあらゆる可能な置換及び構成が含まれる。
図7Fは、本開示の一実施形態に係る駆動回路の模式図である。図7Fを参照すると、本実施形態における駆動回路1630は、コントローラ1631と変換回路とを有する降圧DC−DCコンバータ回路を備える。変換回路は、インダクタ1632と、電流の「フリーホイーリング(freewheeling)」用のダイオード1633と、コンデンサ1634と、スイッチ1635とを備える。駆動回路1630は、フィルタ出力端子521と522に連結されてフィルタ信号を受信し、そしてフィルタ信号を駆動出力端子531と532との間に接続されたLEDモジュールを駆動するためのランプ駆動信号に変換する。
本実施形態において、スイッチ1635は、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)を備え、フリーホイーリングダイオード1633のアノードに連結された第1端子と、フィルタ出力端子522に連結された第2端子と、スイッチ1635の第1端子と第2端子との間の電流伝導又は電流遮断の制御に用いられるコントローラ1631に連結された制御端子とを有する。駆動出力端子531はフィルタ出力端子521に接続され、駆動出力端子1522はインダクタ1632の一端に接続され、インダクタ1632の他端は、スイッチ1635の第1端子に接続される。コンデンサ1634は駆動出力端子531と532との間に連結されて、駆動出力端子531と532との間の電圧を安定させる。フリーホイーリングダイオード1633は、駆動出力端子531に接続されたカソードを有している。
次に、駆動回路1630の例示的な動作について述べる。
コントローラ1631は、電流検出信号S535及び/又は電流検出信号S531に従って、スイッチ1635をオン(導通状態)又はオフ(遮断状態)にするタイミングを決定するように構成されている。例えば、いくつかの実施形態において、コントローラ1631は、ランプ駆動信号の大きさ(size or magnitude)を調整するために、スイッチ1635のオンとオフとのデューティ比を制御するように構成されている。電流検出信号S535は、スイッチ1635を流れる電流の大きさを表す。電流検出信号S531は、駆動出力端子531と532との間に連結されたLEDモジュールを流れる電流の大きさを表す。コントローラ1631は、例えば、電流検出信号S531又はS535に基づいて検出された電流の大きさに基づき、スイッチ1635のオンとオフとのデューティ比を制御してもよい。このように、電流の大きさが閾値より大きい場合、スイッチをより長い時間オフ(遮断状態)にしてもよく、電流の大きさが閾値未満の場合、スイッチをより長い時間オン(導通状態)にしてもよい。電流検出信号S535又は電流検出信号S531のいずれかに従って、コントローラ1631は、変換回路により変換された電力の大きさに関する情報を得ることができる。スイッチ1635がオンに切り替わるとき、フィルタ信号の電流がフィルタ出力端子521を通じて入力され、コンデンサ1634、駆動出力端子531、LEDモジュール、インダクタ1632、スイッチ1635を流れた後、フィルタ出力端子522から出力される。このように電流が流れている間、コンデンサ1634とインダクタ1632はエネルギーの蓄積を行う。一方、スイッチ1635がオフに切り替わるとき、フリーホイーリングダイオード1633から駆動出力端子531に電流が流れ、LEDモジュールを発光させ続けることによって、コンデンサ1634とインダクタ1632は、蓄積されたエネルギーの放出を行う。
いくつかの実施形態において、コンデンサ1634は任意の要素であり、省略してもよいため、図7Fにおいて点線で描かれている。いくつかの適用環境において、インダクタを流れる電流の瞬間的な変化に抵抗するインダクタ生来の特性を利用して、LEDモジュールを流れる電流を安定化させ、コンデンサ1634を省略するという効果を達成してもよい。
上述したように、駆動回路1630は、電流検出信号S535及び/又は電流検出信号S531に従って、スイッチ1635をオン(導通状態)又はオフ(遮断状態)にするタイミングを決定するように構成されているため、駆動回路1630はLEDモジュールの安定的な電流を維持することができる。従って、白、赤、青、緑といったいくつかのLEDモジュールについて、色温度が電流とともに変化しない。例えば、LEDは様々な照明条件下でも同じ色温度を保持することができる。いくつかの実施形態において、エネルギー蓄積回路の役割を果たすインダクタ1632は、スイッチ1635が遮断されると蓄積した電力を放出するため、LEDモジュールが同じ色温度を保ちながら発光を続けることができるように、LEDモジュールを流れる電圧/電流は所定の電圧/電流レベルより高く維持される。このように、スイッチ1635が再び導通したとき、LEDモジュールを流れる電圧/電流が最小値から最大値になるように調節する必要がなくなる。従って、LEDモジュールのちらつきの問題を回避することができ、照明全体を向上させ、最低導通期間をさらに短くし、駆動周波数をさらに高くすることができる。
図7Gは、本開示の一実施形態に係る駆動回路の模式図である。図7Gを参照すると、本実施形態における駆動回路1730は、コントローラ1731とコンバータ回路とを有する昇圧DC−DCコンバータ回路を備える。コンバータ回路は、インダクタ1732、電流の「フリーホイーリング」用のダイオード1733、コンデンサ1734、及びスイッチ1735を備える。駆動回路1730は、フィルタ出力端子521と522からフィルタ信号を受信し、駆動出力端子531と532との間に連結されたLEDモジュールを駆動するためのランプ駆動信号に変換するように構成されている。
インダクタ1732は、フィルタ出力端子521に接続された一端と、フリーホイーリングダイオード1733のアノード及びスイッチ1735の第1端子に接続された他端とを有しており、スイッチ1735は、フィルタ出力端子522と駆動出力端子1522とに接続された第2端子を有している。フリーホイーリングダイオード1733は、駆動出力端子1521に接続されたカソードを有している。また、コンデンサ1734は、駆動出力端子531と532との間に連結されている。
コントローラ1731は、スイッチ1735の制御端子に連結され、電流検出信号S535及び/又は電流検出信号S531に従って、スイッチ1735をオン(導通状態)又はオフ(遮断状態)にするタイミングを決定するように構成されている。スイッチ1735がオンに切り替わるとき、フィルタ信号の電流がフィルタ出力端子521を通じて入力され、インダクタ1732及びスイッチ1735を流れた後、フィルタ出力端子522から出力される。このように電流が流れている間、インダクタ1732を流れる電流は時間とともに増加し、インダクタ1732はエネルギー蓄積状態になり、一方コンデンサ1734はエネルギー放出状態に入り、LEDモジュールを発光させ続けることができる。一方、スイッチ1735がオフになると、インダクタ1732を流れる電流が時間とともに減少するのに伴い、インダクタ1732はエネルギー放出状態に入る。この状態で、インダクタ1732を流れる電流は、次にフリーホイーリングダイオード1733、コンデンサ1734、LEDモジュールを流れ、コンデンサ1734はエネルギー蓄積状態に入る。
いくつかの実施形態において、コンデンサ1734は任意選択の要素であり、省略してもよいため、図7Gにおいて点線として描かれている。コンデンサ1734が省略され、スイッチ1735がオンのとき、インダクタ1732の電流はLEDモジュールを流れず、LEDモジュールを発光させない。しかし、スイッチ1735がオフに切り替えられるとき、インダクタ1732の電流はフリーホイーリングダイオード1733を流れてLEDモジュールに到達し、LEDモジュールを発光させる。従って、LEDモジュールが発光するタイミングとLEDモジュールを流れる電流の大きさを制御することにより、LEDモジュールの平均輝度を規定値より高い状態に安定させることができるため、安定した光を発する効果を達成することもできる。
本開示のいくつかの実施形態によれば、スイッチ1735を流れる電流の大きさを検出するために、スイッチ1735と第2フィルタ出力端子522との間に検出抵抗(図示されない)を配置することができる。スイッチ1735が導通するとき、検出抵抗を流れる電流により検出抵抗の2つの端子間に電圧差が生じるため、コントローラ1731を制御するために電流検出信号S535を使用又は送信することは、検出抵抗の電圧、すなわち、検出抵抗の2つの端子間の電圧差に基づいて行うことができる。ただし、LED直管ランプの電源がオンになった瞬間、又は落雷によって打たれた瞬間に、例えば、スイッチ1735の回路ループ上に比較的大きい電流(10A以上)が発生し、検出抵抗及びコントローラ1731を損傷する可能性がある。従って、いくつかの実施形態において、駆動回路1730は、検出抵抗に接続されたクランプ構成要素をさらに備えることができる。クランプ構成要素は、検出抵抗を流れる電流又は検出抵抗にわたる電圧差が閾値を超えるとき、検出抵抗を流れる電流を制限するように、検出抵抗の回路ループ上でクランプ動作を実行する。いくつかの実施形態において、クランプ構成要素は、例えば、直列に接続された複数のダイオードを備えてもよく、ダイオード列は、検出抵抗と並列に接続される。そのような構成では、スイッチ1735の回路ループ上で大きい電流が発生すると、検出抵抗にわたる電圧を特定の電圧レベルに制限するように、検出抵抗と並列のダイオード列が電流を迅速に導通する。例えば、ダイオード列が5個のダイオードを含む場合、ダイオードの順方向バイアス電圧は約0.7Vであるため、ダイオード列は検出抵抗にわたる電圧を約3.5Vにクランプすることができる。
上述したように、駆動回路1730に含まれるコントローラ1731は、スイッチ1735の制御端子に連結され、電流検出信号S535及び/又は電流検出信号S531に従って、スイッチ1735をオン(導通状態)又はオフ(遮断状態)にするタイミングを決定するように構成されているため、駆動回路1730はLEDモジュール内の安定的な電流を維持することができる。従って、白、赤、青、緑といったいくつかのLEDモジュールについて、色温度が電流とともに変化し得ない。例えば、LEDは様々な照明条件の下でも同じ色温度を保持することができる。いくつかの実施形態において、エネルギー蓄積回路として作用するインダクタ1732は、スイッチ1735が遮断されると蓄積した電力を放出するため、LEDモジュールが同じ色温度を保ちながら発光を続けることができるよう、LEDモジュールを流れる電圧/電流は所定の電圧/電流レベルより高く維持される。このように、スイッチ1735が再び導通したとき、LEDモジュールを流れる電圧/電流が最小値から最大値になるように調節する必要がなくなる。従って、LEDモジュールのちらつきの問題を回避することができ、照明全体を向上させ、最低導通期間をさらに短くし、駆動周波数をさらに高くすることができる。
図7Hは、本開示の典型的な一実施形態に係る駆動回路の模式図である。図7Hを参照すると、本実施形態における駆動回路1830は、コントローラ1831と変換回路とを有する降圧DC−DCコンバータ回路を備える。変換回路は、インダクタ1832と、電流の「フリーホイーリング」用のダイオード1833と、コンデンサ1834と、スイッチ1835とを備える。駆動回路1830は、フィルタ出力端子521と522に連結されてフィルタ信号を受信し、駆動出力端子531と532との間に接続されたLEDモジュールを駆動するためのランプ駆動信号に変換する。
スイッチ1835は、フィルタ出力端子521に連結された第1端子と、フリーホイーリングダイオード1833のカソードに連結された第2端子と、コントローラ1831に連結された制御端子とを有し、スイッチ1835の第1端子と第2端子との間の電流伝導又は電流遮断を制御するためのコントローラ1831から制御信号を受信する。フリーホイーリングダイオード1833のアノードは、フィルタ出力端子522と駆動出力端子1522とに接続されている。インダクタ1832は、スイッチ1835の第2端子に接続された一端と、駆動出力端子531に接続された他端とを有する。コンデンサ1834は駆動出力端子531と532との間に連結されて、駆動出力端子531と532との間の電圧を安定させる。
コントローラ1831は、電流検出信号S535及び/又は電流検出信号S531に従って、スイッチ1835をオン(導通状態)又はオフ(遮断状態)にするタイミングを制御するように構成されている。スイッチ1835がオンに切り替わるとき、フィルタ信号の電流がフィルタ出力端子521を通じて入力され、スイッチ1835、インダクタ1832、駆動出力端子531及び532を流れた後、フィルタ出力端子522から出力される。このように電流が流れている間、インダクタ1832を流れる電流とコンデンサ1834の電圧の両方が時間とともに上昇するため、インダクタ1832とコンデンサ1834はエネルギー蓄積状態になる。一方、スイッチ1835がオフに切り替えられるとき、インダクタ1832はエネルギー放出状態になるため、インダクタ1832を流れる電流は時間とともに低下する。この場合、インダクタ1832を流れる電流は、駆動出力端子531及び532ならびにフリーホイーリングダイオード1833を循環してインダクタ1832に戻る。
いくつかの実施形態において、コンデンサ1834は任意選択の要素であり、省略してもよいため、図7Hにおいて点線として描かれている。コンデンサ1834が省略されるとき、スイッチ1835がオンであろうとオフであろうと、インダクタ1832を流れる電流は駆動出力端子531及び532を流れてLEDモジュールを駆動して発光を継続させる。
上述したように、駆動回路1830に含まれるコントローラ1831は、電流検出信号S535及び/又は電流検出信号S531に従って、スイッチ1835をオン(導通状態)又はオフ(遮断状態)にするタイミングを制御するように構成されているため、駆動回路1830はLEDモジュール内の安定的な電流を維持することができる。従って、白、赤、青、緑といったいくつかのLEDモジュールについて、色温度が電流とともに変化し得ない。例えば、LEDは様々な照明条件下でも同じ色温度を保持することができる。いくつかの実施形態において、エネルギー蓄積回路として作用するインダクタ1832は、スイッチ1835が遮断されるとき、蓄積した電力を放出するため、LEDモジュールが同じ色温度を保ちながら発光を続けることができるように、LEDモジュールを流れる電圧/電流は所定の電圧/電流レベルより高く維持される。このように、スイッチ1835が再び導通したとき、LEDモジュールを流れる電圧/電流が最小値から最大値になるように調節する必要がなくなる。従って、LEDモジュールのちらつきの問題を回避することができ、照明全体を向上させ、最低導通期間をさらに短くし、駆動周波数をさらに高くすることができる。
図7Iは、本開示の典型的な一実施形態に係る駆動回路の模式図である。図7Iを参照すると、本実施形態における駆動回路1930は、コントローラ1931と変換回路とを有する降圧DC−DCコンバータ回路を備える。変換回路は、インダクタ1932と、電流の「フリーホイーリング」用のダイオード1933と、コンデンサ1934と、スイッチ1935とを備える。駆動回路1930は、フィルタ出力端子521と522に連結されてフィルタ信号を受信し、駆動出力端子531と532との間に接続されたLEDモジュールを駆動するためのランプ駆動信号に変換する。
インダクタ1932は、フィルタ出力端子521及び駆動出力端子1522に接続された一端と、スイッチ1935の第1端部に接続された他端とを有している。スイッチ1935は、フィルタ出力端子522に接続された第2端部と、コントローラ1931に接続された制御端子とを有し、スイッチ1935の電流伝導又は電流遮断を制御するためのコントローラ1931から制御信号を受信する。フリーホイールダイオード1933は、インダクタ1932とスイッチ1935とを接続するノードに連結されたアノードと、駆動出力端子531に連結されたカソードとを有する。コンデンサ1934は、駆動出力端子531と532とに連結されて、駆動出力端子531と532との間に連結されたLEDモジュールの駆動を安定させる。
コントローラ1931は、電流検出信号S531及び/又は電流検出信号S535に従って、スイッチ1935をオン(導通状態)又はオフ(遮断状態)にするタイミングを制御するように構成されている。スイッチ1935がオンに切り替わるとき、電流がフィルタ出力端子521を通じて入力され、インダクタ1932及びスイッチ1935を流れた後、フィルタ出力端子522から出力される。このように電流が流れている間、インダクタ1932を流れる電流は時間とともに増加するため、インダクタ1932はエネルギー蓄積状態になる。しかし、コンデンサ1934の電圧は時間とともに低下するため、コンデンサ1934はエネルギー放出状態になり、LEDモジュールの発光を継続させる。一方、スイッチ1935がオフに切り替わるとき、インダクタ1932はエネルギー放出状態になり、その電流は時間とともに低下する。この場合、インダクタ1932を流れる電流は、フリーホイーリングダイオード1933、ならびに駆動出力端子531及び532を循環してインダクタ1932に戻る。この循環の間、コンデンサ1934はエネルギー蓄積状態になり、その電圧は時間とともに上昇する。
いくつかの実施形態において、コンデンサ1934は任意選択の要素であり、省略してもよいため、図8Fにおいて点線として描かれている。コンデンサ1934が省略され、スイッチ1935がオンに切り替わるとき、インダクタ1932を流れる電流は駆動出力端子531及び532を流れないため、LEDモジュールを発光させることはない。一方、スイッチ1935がオフに切り替わるとき、インダクタ1932を流れる電流は、フリーホイーリングダイオード1933の後LEDモジュールを流れ、LEDモジュールを発光させる。従って、LEDモジュールが発光するタイミングとLEDモジュールを流れる電流の大きさを制御することにより、LEDモジュールの平均輝度を規定値より高い状態に安定させることができるため、安定した光を発する効果を達成することもできる。
上述したように、駆動回路1930に含まれるコントローラ1931は、電流検出信号S535及び/又は電流検出信号S531に従って、スイッチ1935をオン(導通状態)又はオフ(遮断状態)にするタイミングを制御するように構成されているため、駆動回路1930はLEDモジュール内の安定的な電流を維持することができる。従って、白、赤、青、緑といったいくつかのLEDモジュールについて、色温度が電流とともに変化し得ない。例えば、LEDは様々な照明条件下でも同じ色温度を保持することができる。いくつかの実施形態において、エネルギー蓄積回路として作用するインダクタ1932は、スイッチ1935が遮断されるとき、蓄積した電力を放出するため、LEDモジュールが同じ色温度を保ちながら発光を続けることができるように、LEDモジュールを流れる電圧/電流は所定の電圧/電流レベルより高く維持される。このように、スイッチ1935が再び導通したとき、LEDモジュールを流れる電圧/電流が最小値から最大値になるように調節する必要がなくなる。従って、LEDモジュールのちらつきの問題を回避することができ、照明全体を向上させ、最低導通期間をさらに短くし、駆動周波数をさらに高くすることができる。
図8Aは、典型的な一実施形態に係るLED直管ランプの電源モジュールのブロック図である。図8Aを参照すると、一実施形態によれば、図8AのLED直管ランプは、整流回路510と、フィルタ回路520と、LED照明モジュール530と、補助電源モジュール2710とを備える。本実施形態のLED照明モジュール530は、LEDモジュールのみ、又は駆動回路とLEDモジュールの両方を備えることができ、本考案はいずれの方法にも限定されない。いくつかの実施形態によれば、図8Aの補助電源モジュール2710は、外部駆動信号を受信し、外部駆動信号に基づいて充放電動作を実行するために、ピン501とピン502との間に接続される。
いくつかの実施形態において、補助電源モジュール2710の動作は、オフライン無停電電源装置(オフラインUPS)と比較することができる。通常、交流電源(例えば、電気幹線、商用電力、又は送電網)が外部駆動信号をLED直管ランプに供給するとき、外部駆動信号は、補助電源モジュール2710を充電しながら整流回路510に供給される。交流電源が不安定又は異常になると、補助電源モジュール2710は、交流電源が正常な電力供給を回復するまで、交流電源の代わりに整流回路510に電力を供給する。従って、補助電源モジュール2710は、交流電源が不安定又は異常である場合、電源プロセスに代わって介入する補助電源モジュール2710によってバックアップ方式で動作することができる。ここで、補助電源モジュール2710によって供給される電力は、交流電力又は直流電力であり得る。
いくつかの実施形態において、交流電源が不安定又は異常である場合、交流電源と整流回路510との間の電流経路は遮断される。例えば、不安定な交流電源は、閾値を超える外部駆動信号の電圧変動、電流変動、及び周波数変動のうちの少なくとも1つから生じ得る。異常な交流電源は、外部駆動信号の電圧、電流、及び周波数の少なくとも1つが通常の動作範囲よりも低いか又は高いことによって引き起こされ得る。
いくつかの実施形態によれば、補助電源モジュール2710は、エネルギー貯蔵ユニット及び電圧検出回路を備える。電圧検出回路は、外部駆動信号を検出し、検出結果に応じて、エネルギー蓄積ユニットが整流回路510の入力端子に補助電力を供給するかどうかを判定する。外部駆動信号が提供を停止するか、外部駆動信号の交流信号レベルが不十分な場合、補助電源モジュール2710のエネルギー貯蔵ユニットは補助電力を提供し、その結果、LED照明モジュール530は補助電源モジュール2710によって提供される補助電力に基づいて発光し続ける。いくつかの実施形態において、補助電力を提供するためのエネルギー貯蔵ユニットは、バッテリ又はスーパーコンデンサなどのエネルギー貯蔵アセンブリによって実施され得る。しかしながら、補助電源モジュール2710のエネルギー貯蔵アセンブリは、上記の典型的な実施形態に限定されず、他のエネルギー貯蔵アセンブリが考えられる。
図8Bは、本開示のいくつかの実施形態に係るオフラインUPSモードで動作する補助電源モジュール2710の例示的な構成を示している。図8Bを参照すると、補助電源モジュール2710は、充電ユニット2712と、補助電源ユニット2714とを備える。充電ユニット2712は、外部交流電源EPに連結された入力端子と、補助電源ユニット2714の入力端子に連結された出力端子とを有する。いくつかの実施形態によれば、補助電源モジュール2710は、それぞれ外部交流電源EP、補助電源ユニット2714の出力端子、及び整流回路510の入力端子に接続された端子を有するスイッチユニット2730をさらに備える。動作中では、外部交流電源EPによる電力供給の状態に応じて、スイッチユニット2730は、外部交流電源EP及び整流回路510を通過する回路ループを選択的に導通するか、又は、補助電源モジュール2710及び整流回路510を通過する回路ループを導通するように構成される。補助電源ユニット2714は、一実施形態によれば、充電ユニット2712の出力端子に連結された入力端子と、スイッチユニット2730を介して外部交流電源EPと整流回路510との間の電力ループに連結された出力端子とを有する。具体的には、外部交流電源EPが正常に動作する場合、外部交流電源EPによって供給される電力は、スイッチユニット2730を介して外部駆動信号Sedとして整流回路510の入力端子に提供される、すなわち、スイッチユニット2730は、外部交流電源EPを整流回路510に接続する状態に切り替えられる。一方、充電ユニット2712は、外部交流電源EPから供給される電力に基づいて補助電源ユニット2714を充電するが、外部駆動信号Sedが電力ループ上で正しく送信されるため、補助電源部2714は整流回路510に電力を出力しない。外部交流電源EPが不安定又は異常である場合、補助電源ユニット2714は、スイッチユニット2730を介して、外部駆動信号Sedとしての役割を果たす補助電力を整流回路510に供給し始める、すなわち、スイッチユニット2730は、補助電源ユニット2714の出力端子を整流回路510に接続する状態に切り替えられる。
図8Cは、典型的な一実施形態に係るLED直管ランプの電源モジュールのブロック図である。図8Cを参照すると、本実施形態のLED直管ランプは、図8Cの整流回路510と、フィルタ回路520と、LED照明モジュール530と、補助電源モジュール2710’とを含む。図8Aに示される実施形態と比較して、補助電源モジュール2710’の入力端子Pi1及びPi2は、外部駆動信号を受信し、外部駆動信号に基づいて充放電動作を実行し、次いで、出力端子Po1及びPo2から生成される補助電力を整流回路510に供給するように構成される。LED直管ランプの構造の観点から、補助電源モジュール2710’の入力端子Pi1及びPi2又は出力端子Po1及びPo2は、LED直管ランプのピンに接続される。LED直管ランプのピン501及び502が補助電源モジュール2710’の入力端子Pi1及びPi2に接続されている場合、当該条件は、補助電源モジュール2710’がLED直管ランプの内部に配置され、ピン501及び502を通じて外部駆動信号を受信することを意味する。他方、LED直管ランプのピン501及び502が補助電源モジュール2710’の出力端子Po1及びPo2に接続されている場合、当該条件は、補助電源モジュール2710’がLED直管ランプの外部に配置され、ピン501及び502を通じて補助電力を整流回路に出力することを意味する。補助電源モジュールの詳細な構造は、以下の実施形態でさらに説明される。
いくつかの実施形態において、補助電源モジュール2710’の動作は、オンライン無停電電源装置(オンラインUPS)と類似であり得る。オンラインUPS動作の下では、外部交流電源は、整流回路510に直接電力を供給するのではなく、補助電源モジュール2710’を通じて電力を供給する。従って、外部交流電源をLED直管ランプから分離することができ、補助電源モジュール2710’は電源供給プロセス全体に介入し、その結果、整流回路510に供給される電力は不安定又は異常な交流電源の影響を受けない。
図8Dは、本考案のいくつかの実施形態に係るオンラインUPSモードで動作する補助電源モジュール2710’の例示的な構成を示している。図8Dを参照すると、補助電源モジュール2710’は、充電ユニット2712’と、補助電源ユニット2714’とを備える。充電ユニット2712’は、外部交流電源EPに連結された入力端子と、補助電源ユニット2714’の第1入力端子に連結された出力端子とを有する。補助電源ユニット2714’は、外部交流電源EPに連結された第2入力端子と、整流回路510に連結された出力端子とをさらに有する。具体的には、外部交流電源EPが正常に動作している場合、補助電源ユニット2714’は、外部交流電源EPによって供給される電力に基づいて電力変換を実施し、従って、外部駆動信号Sedを整流回路510に供給する。一方、充電ユニット2712’は、補助電源ユニット2714’のエネルギー貯蔵ユニットを充電する。外部交流電源EPが不安定又は異常である場合、補助電源ユニット2714’は、エネルギー貯蔵ユニットに貯蔵されている電力に基づいて電力変換を実施し、従って、外部駆動信号Sedを整流回路510に供給する。注意しなければならないのは、本明細書において説明される電力変換は、整流、フィルタリング、昇圧変換、降圧変換、又は上記の動作の合理的な組み合わせであり得る。本考案は上記態様に限定されない。
いくつかの実施形態において、補助電源モジュール2710’の動作は、ラインインタラクティブUPSと同様であり得る。ラインインタラクティブUPSモード下の補助電源モジュール2710’の基本動作は、オフラインUPSモード下の補助電源モジュール2710と類似しており、ラインインタラクティブUPSモードとオフラインUPSモードとの相違点は、補助2710’が昇圧及び降圧補償回路を有し、いつでも外部交流電源の電力供給状態を監視することができる点である。従って、補助電源モジュール2710’は、外部交流電源が理想的でない場合(例えば、外部駆動信号が不安定であるが、変動が閾値を超えない場合)、電源にバッテリを使用する頻度を減らすように、LED直管ランプの電源モジュールへの電力出力を修正することができる。
図8Eは、本考案のいくつかの実施形態に係るラインインタラクティブモードで動作する補助電源モジュール2710’の例示的な構成を示している。図8Eを参照すると、補助電源モジュール2710’は、充電ユニット2712’と、補助電源ユニット2714’と、スイッチユニット2716’とを備える。充電ユニット2712’は、外部交流電源EPに連結された入力端子を有する。スイッチユニット2716’は、補助電源ユニット2714’の出力端子と整流回路510の入力端子との間に連結され、スイッチユニット2716’は、外部交流電源EPの電力供給状態に応じて、外部交流電源EPと整流回路510との間の経路、又は、補助交流電源ユニット2714’と整流回路510との間の経路に電流を選択的に導通することができる。詳細には、外部交流電源が正常である場合、スイッチユニット2716’は、外部交流電源EPと整流回路510との間の経路に電流を導通し、補助電源ユニット2714’と整流回路510との間の経路を遮断するように切り替えられる。従って、外部交流電源が正常である場合、外部交流電源EPは、外部駆動信号Sedとみなされる電力を、スイッチユニット2716’を介して整流回路510の入力端子に提供する。一方、充電ユニット2712’は、外部交流電源EPに基づいて補助電源ユニット2714’を充電する。外部交流電源が不安定又は異常である場合、スイッチユニット2716’は、補助電源ユニット2714’と整流回路510との間の経路に電流を導通し、交流電源EPと整流回路510との間の経路を遮断するように切り替えられる。補助電源ユニット2714’は、外部駆動信号Sedとみなされる電力を整流回路510に供給し始める。
補助電源モジュールの実施形態において、補助電源ユニット2714/2714’によって提供される補助電力は、交流又は直流のいずれかであり得る。補助電力が交流で提供される場合、補助電源ユニット2714/2714’は、例えば、エネルギー貯蔵ユニット及びDC−ACコンバータを備える。補助電力が直流で提供される場合、補助電源ユニット2714/2714’は、例えば、エネルギー貯蔵ユニット及びDC−DCコンバータを備えるか、又は、単にエネルギー貯蔵ユニットを備え、本考案は当該態様に限定されず、他のエネルギー貯蔵ユニットが考えられる。いくつかの実施形態において、エネルギー貯蔵ユニットは、バッテリのセットであり得る。いくつかの実施形態において、DC−DCコンバータは、昇圧コンバータ、降圧コンバータ又は降圧昇圧コンバータであり得る。エネルギー貯蔵ユニットは、例えば、複数のバッテリから構成されるバッテリモジュールであってもよい。DC−DCコンバータは、例えば、降圧、昇圧、又は降圧昇圧コンバータのタイプであってもよい。また、補助電源モジュール2710/2710’は、図8A〜図8Eに示されていない電圧検出回路をさらに備える。電圧検出回路は、LED直管ランプが通常の照明モードで動作する(すなわち、外部交流電源EPから供給される)か、又は、緊急照明モードで動作する(すなわち、補助電源モジュール2710/2710’によって供給される)かを決定するために、外部交流電源EPの動作状態を検出し、検出結果に応じて、スイッチユニット2730/2716’又は補助電源ユニット2714’を制御するための信号を生成するように構成される。当該実施形態において、スイッチユニット2730/2716’は、三端子スイッチ又は相補関係を有する2つの相補型スイッチによって実装されてもよい。相補型スイッチを使用する場合、相補型スイッチのうちの1つを外部交流電源EPの電力ループ上に直列接続し、相補型スイッチのもう1つを補助電源モジュール2710/2710’の電力ループ上に直列接続することができ、2つの相補型スイッチは、一方のスイッチが導通しているときに他方のスイッチが遮断されるように制御される。
典型的な一実施形態において、スイッチユニット2730/2716’は、リレーによって実装される。リレーは、2モードスイッチと同様に動作する。機能的には、LED直管ランプが通常の照明モードで動作している場合(すなわち、外部交流電源EPから提供される電気が外部駆動信号としてLED直管ランプに正常に入力される)、リレーが引き込まれ、その結果、LED直管ランプの電源モジュールは補助電源モジュール2710/2710’に電気的に接続されない。他方、交流電力線が異常で、外部交流電源EPとして電力を供給することができない場合、リレー内の磁力が消失し、その結果、リレーがデフォルト位置へと解放され、LED直管ランプの電源モジュールが、リレーを通じて補助電源モジュール2710/2710’に電気的に接続され、従って、補助電源モジュール2710/2710’が電源として使用される。
いくつかの実施形態によれば、照明システム全体の観点から、通常の照明機会において使用される場合、補助電源モジュール2710/2710’は電力を提供するようにアクティブではなく、LED照明モジュール530は交流電力線によって供給され、交流電力線は、補助電源モジュール2710/2710’のバッテリモジュールを充電することもできる。他方、緊急照明機会において使用される場合、バッテリモジュールの電圧が、昇圧型DC−DCコンバータにより、LED照明モジュール530が発光するために動作するのに必要なレベルまで増加する。いくつかの実施形態において、昇圧後の電圧レベルは通常又は一般に昇圧前のバッテリモジュールの約4〜10倍であり、いくつかの実施形態において昇圧前のバッテリモジュールの4〜6倍である。本実施形態において、LED照明モジュール530が動作するために必要な電圧レベルは40〜80Vの範囲内であり、好ましくは55〜75Vの範囲内である。本明細書における1つの開示される実施形態において、電圧レベルとして60Vが選択されるが、電圧レベルは他の実施形態において他の値であってもよい。
一実施形態において、バッテリモジュールは、バッテリから電解質が漏れるリスクを低減するために、単一の円筒形バッテリ又は金属シェルにパッケージされた電池を備えるか、又は当該要素によって実装される。
一実施形態において、バッテリは、例えば直列に接続された2つのセルを備えるパッケージ化されたバッテリモジュールとしてモジュール化することができ、複数のバッテリモジュールを順に(例えば、直列又は並列に)電気的に接続し、維持の複雑さを軽減するために、ランプ器具内部に配置することができる。例えば、バッテリモジュールの1つ又は一部が損傷するか又は不良である場合、損傷した各バッテリモジュールは、複数のバッテリモジュールのすべてを交換する必要なしに容易に交換することができる。本開示のいくつかの実施形態において、バッテリモジュールは、バッテリモジュールが当該モジュールの電池を順に収容してバッテリモジュールの2つの端子に正極及び負極を形成するために、内径が各電池の外径よりわずかに長い円筒形状を有するように設計されてもよい。いくつかの実施形態において、電気的に直列に接続されたバッテリモジュールの電圧は、例えば、36Vよりも低くなるように設計されてもよい。いくつかの実施形態において、バッテリモジュールは、当該モジュールの電池がバッテリモジュール内に堅固に係合するために、幅が各電池の外径よりわずかに長い直方体形状を有するように設計されており、バッテリモジュールは、電池を容易に差し込み、引き抜くためのスナップフィット構造又は他の構造を有するように設計されてもよい。しかしながら、他のいくつかの実施形態において、バッテリモジュールは長方形のような、直方体以外の形状を有してもよいことが当業者には理解される。
一実施形態において、充電ユニット2712/2712’は、例えば、主にバッテリモジュールの電池の過充電及び過放電を防止するためのバッテリモジュールの知的な管理及び維持のために、バッテリモジュールの管理に使用されるバッテリ管理システム(BMS)である。BMSは、電池の使用寿命を延長し、電池の状態を監視する。
BMSは、外部モジュール又は回路を接続することが可能なポートを有するように設計することができ、バッテリモジュールの定期検査中にポートを介して電池に関連する情報/データを読み取り又はアクセスすることができる。バッテリモジュールの異常な状態が検出された場合、異常なバッテリモジュールを交換することができる。
他の実施形態において、バッテリモジュールが保持することができる電池の数は、2より多く、3、4、10、20、30、又は別の数などでもよく、バッテリモジュール内の電池は、実際の適用状況に応じて、直列に接続されるか、又は、一部が直列に接続され一部が並列に接続されるように設計することができる。リチウム電池が使用されるいくつかの実施形態において、単一のリチウム電池の定格電圧は約3.7Vである。いくつかの実施形態において、バッテリモジュールの電池の数を減らして、バッテリユニットの電圧を約36V未満に維持することができる。
当該実施形態において使用されるリレーは、例えば、主に鉄心、(1つ以上の)コイル、電機子、及び接点又はリードを含む磁気リレーである。リレーの動作原理は以下のとおりであってもよい、すなわち、コイルの両端に電力が印加されると、コイルに電流が流れて電磁力が発生し、電機子が作動して、ばねによって提供される力を克服し、鉄心に引き付けられる。電機子の動きにより、接点の1つが接点の固定常開接点に接続される。停電中又は電流がオフになるとき、電磁力が消失するため、電機子はばねによって提供される反力によって弛緩位置に戻り、可動接点を接点の固定常閉接点に接続する。スイッチングの当該異なる動作により、リレーを通じた電流導通及び遮断を実現することができる。リレーの常開接点及び常閉接点は、リレーのコイルが消勢されたときに開状態にある固定接点が常開接点と呼ばれ、リレーのコイルが消勢されたときに閉状態にある固定接点が常閉接点と呼ばれるように定義することができる。
典型的な一実施形態において、外部駆動信号によって供給されるLEDモジュールの輝度は、補助電源モジュールによって供給されるLEDモジュールの輝度とは異なる。従って、ユーザは、LEDモジュールの輝度が変化したことを観察するとき、外部電力に異常があることに気付くことができ、従って、ユーザは可能な限り早期に問題を排除することができる。このように、補助電源モジュール2710の動作は、外部駆動信号が正常に提供されているかどうかの指標と考えることができ、外部駆動信号が異常になると、補助電源モジュール2710は、通常の外部駆動信号のものとは異なる出力電力を有する補助電力を提供する。例えば、いくつかの実施形態において、外部駆動信号によって点灯されるとき、LEDモジュールの輝度は1600〜2000lmであり、補助電力によって点灯しているときのLEDモジュールの輝度は200〜250lmである。補助電源ジュール2710の観点から、LEDモジュールの輝度を200〜250lmに到達させるために、補助電源モジュール2710の出力電力は、例えば、1ワット〜5ワットであるが、本考案は、当該態様に限定されない。加えて、補助電源モジュール2710のエネルギー貯蔵ユニットの電気容量は、例えば1.5〜7.5Wh(ワット時)以上であり得、その結果、LEDモジュールは補助電力に基づいて、200〜250lm未満で90分にわたって点灯することができる。しかしながら、本考案は上記態様に限定されない。
図8Fは、典型的な一実施形態に係るLED直管ランプ内に配置された補助電源モジュールの概略構造を示す。一実施形態において、加えて又は代替形態として、補助電源モジュール2710/2710’はランプ管1に配置される。別の実施形態において、補助電源モジュール2710/2170’はエンドキャップ3内に配置される。説明をより明確にするために、補助電源モジュール2710が、次の段落において補助電源モジュール2710及び2710’を代表するものとして選択され、図には2710のみが示されている。補助電源モジュール2710がエンドキャップ3内に配置されるとき、いくつかの実施形態において、補助電源モジュール2710は、ピン501及び502に提供される外部駆動信号を受信するように、エンドキャップ3の内部配線を介して対応するピン501及び502に接続する。補助電源モジュールをランプ管1内に配置する構造と比較して、補助電源モジュール2710は、ランプ管1のそれぞれの端部に接続されるエンドキャップ3内に配置されるため、補助電源モジュール2710はLEDモジュールから遠く離れて配置することができる。従って、LEDモジュールの動作及び照明は、補助電源モジュール2710の充電又は放電によって生成される熱の影響を受けない。いくつかの実施形態において、補助電源モジュール2710及びLED直管ランプの電源モジュールは同じエンドキャップ内に配置され、他の実施形態において、補助電源モジュール2710及び電源モジュールは、ランプ管のそれぞれの端部上の異なるエンドキャップに配置される。補助電源モジュール2710及びLED直管ランプの電源モジュールがそれぞれ異なるエンドキャップ内に配置される実施形態において、各モジュールは回路レイアウトのためにより多くの面積を有し得る。
図8Gを参照すると、一実施形態によれば、補助電源モジュール2710は、LED直管ランプのランプソケット1_LH内に配置される。一実施形態において、ランプソケット1_LHは、基部101_LHと、接続ソケット102_LHとを備える。基部101_LHは、その内部に信号線が配置されており、壁又は天井などの固定物へのロック/取付に適合されている。接続ソケット102_LHは、LED直管ランプ上のピン(例えば、ピン501及び502)に対応するスロットを有し、スロットは、対応する電力線に電気的に接続される。図8Gに示される実施形態において、接続ソケット102_LH及び基部101_LHは、一体部品から形成される。別の実施形態において、接続ソケット102_LHは、基部101_LH上に取り外し可能に配置される。特定のランプソケット1_LHの配置が当該実施形態の1つに限定されず、他の配置も考えられることが当業者には理解される。
いくつかの実施形態において、LED直管ランプがランプソケット1_LHに取り付けられるとき、両方のエンドキャップ3上のピンがそれぞれ対応する接続ソケット102_LHのスロットに挿入され、従って、外部駆動信号をLED直管ランプの対応するピンに提供するために、電力線をLED直管ランプに接続することができる。左エンドキャップ3の構成を一例として、ピン501及び502が接続ソケット102_LHのスロットに挿入されるとき、図8Aに示す接続構成を実装するように、補助電源モジュール2710はスロットを介してピン501及び502に電気的に接続される。
補助電源モジュール2710をエンドキャップ3内に配置する実施形態と比較して、典型的な一実施形態において接続ソケットを取り外し可能な構成として設計することができるため、接続ソケット102_LH及び補助電源モジュール2710をモジュールとして統合することができる。当該構成では、補助電源モジュール2710に障害があるか、補助電源モジュール2710内のエネルギー貯蔵ユニットの寿命が尽きた場合、LED直管ランプ全体を交換する代わりに、モジュール化された接続ソケット102_LHを交換することにより、新しい補助電源モジュールを交換して使用することができる。従って、補助電源モジュールの熱効果を低減することに加えて、補助電源モジュールがモジュール化された設計には、補助電源モジュールの交換をより容易にするという追加の利点がある。従って、補助電源モジュールに問題が発生したときにLED直管ランプ全体を交換する必要がなくなるため、LED直管ランプの耐久性及びコスト削減は明らかである。加えて、いくつかの実施形態において、補助電源モジュール2710は、基部101_LHの内側に配置される。他の実施形態において、補助電源モジュール2710は、基部101_LHの外側に配置される。基部101_LHに対する補助電源モジュール2710の特定の配置は、本開示に記載されるものに限定されず、他の配置も考えられることが理解される。
要約すると、補助電源モジュール2710の構造的構成は、以下の2つのタイプに分けることができる。すなわち、(1)補助電源モジュールが、LED直管ランプに統合されているタイプ、及び(2)補助電源モジュール2710がLED直管ランプから独立して配置されているタイプである。補助電源モジュール2710をLED直管ランプから独立して配置する構成では、補助電源モジュール2710がオフラインUPSモードにおいて動作する場合、補助電源モジュール2710と外部交流電源とは、異なるピンを通じて又は少なくとも1本のピンを共有することを通じて、LED直管ランプに電力を提供することができる。他方、補助電源モジュール2710がオンラインUPSモード又はラインインタラクティブモードにおいて動作する場合、外部交流電源は、LED直管ランプのピンに直接ではなく、補助電源モジュール2710を通じて電力を提供する。補助電源モジュールをLED直管ランプから独立して配置する詳細な構成(以下、独立補助電源モジュール)については、下記にさらに説明する。
注意しなければならないのは、ランプとランプソケットとの組み合わせは、照明器具、ランプ器具、照明設備又は照明灯とみなされることができる。例えば、本開示におけるランプソケットは、家屋、共同住宅などに関する固定、取付、又は付加のための、ならびに、ランプへの電力の保持及び提供のための照明器具の一部とみなされることができる。加えて、接続ソケット102_LHは、照明器具のトゥームストーンソケットとして説明することができる。
図8Hは、典型的な一実施形態に係るLED照明システムのブロック図である。図8Hを参照すると、LED照明システムは、LED直管ランプ500と、補助電源モジュール2810とを備える。LED直管ランプ500は、整流回路510及び540と、フィルタ回路520と、LED照明モジュール530とを備える。いくつかの実施形態において、LED照明モジュール530は、駆動回路(選択的)と、LEDモジュールとを備える。整流回路510及び540は、それぞれ、図5Aに示される全波整流器610又は図5Bに示される半波整流器710によって実装することができ、整流回路510の2つの入力端子はピン501及び502に連結され、整流回路540の2つの入力端子はピン503及び504に連結される。
図8Hに示される実施形態において、LED直管ランプ500は、例えばデュアルエンド電源構造として構成される。外部交流電源EPは、LED直管ランプ500のそれぞれのエンドキャップ上のピン501及び502に連結され、補助電源モジュール2810は、LED直管ランプ500のそれぞれのエンドキャップ上のピン503及び504に連結される。本実施形態において、外部交流電源EP及び補助電源モジュール2810は、異なる対のピンを介してLED直管ランプ500に電力を提供する。本実施形態は、例えばデュアルエンド電源構造において示されているが、本考案は当該態様に限定されない。別の実施形態において、外部交流電源EPは、ランプ管の一方の側のエンドキャップ上のピン501及び503を通じて電力を提供することができ(すなわち、シングルエンド電源構造)、補助電源モジュール2810は、ランプ管の反対側のエンドキャップ上のピン502及び504を通じて電力を供給することができる。従って、LED直管ランプ500がシングルエンド電源構造において構成されているか又はデュアルエンド電源構造において構成されているかにかかわらず、元のLED直管ランプの未使用のピン(例えば、図8Hに示される503及び504)は、補助電源を受け入れるためインターフェースであり、その結果、緊急照明機能をLED直管ランプ500内に組み込むことができる。
図8Iは、別の典型的な実施形態に係るLED照明システムのブロック図である。図8Iを参照すると、LED照明システムは、LED直管ランプ500’と、補助電源モジュール2910とを備える。LED直管ランプ500’は、整流回路510と、フィルタ回路520と、LED照明モジュール530とを備える。LED照明モジュール530は、一実施形態によれば、駆動回路(選択的)と、LEDモジュールとを備える。整流回路510は、図5D〜図5Fに示すように3つのブリッジアームを有する整流回路910によって実装することができ、整流回路510はピン501に連結された第1信号入力端子P1と、ピン502及び補助電源モジュール2910に連結された第2信号入力端子P2と、補助電源モジュール2910に連結された第3入力端子P3とを有する。
本実施形態において、LED直管ランプ500’は、例えばデュアルエンド電源構造として構成される。外部交流電源EPは、LED直管ランプ500のそれぞれのエンドキャップ上のピン501及び502に連結される。図8Iに示される本実施形態と図8Hに示される実施形態との相違点は、ピン503に連結されることに加えて、補助電源モジュール2910がさらに、外部交流電源EPとピン502を共有する点である。図8Iの構成では、外部交流電源EPは、ピン501及び502を通じて整流回路510の信号入力端子P1及びP2に電力を提供し、補助電源モジュール2910は、ピン502及び503を通じて整流回路510の信号入力端子P2及びP3に電力を提供する。詳細には、ピン501及び502に接続されたリードがそれぞれ活線(「(L)」によって示される)及び中性線(「(N)」によって示される)」として構成される場合、補助電源モジュール2910はリード(N)を外部交流電源EPと共有し、外部交流電源EPとは異なる活線として電力を伝送するためのリードを有する。このように、信号入力端子P2は、外部交流電源EPと補助電源モジュール2910との間の共通端子である。
動作中では、外部交流電源が正常に動作するとき、整流回路510は、外部交流電源EPに基づいてLED照明モジュール530に電力を提供するように、信号入力端子P1及びP2に対応するブリッジアームによって全波整流を実行する。しかし、外部交流電源が不安定又は異常があるとき、整流回路510は、補助電源モジュール2910によって提供される補助電力に基づいてLED照明モジュールに電力を提供するように、信号入力端子P2及びP3に対応するブリッジアームによって全波整流を実行する。
加えて、LED直管ランプは、ピン502を共有することにより補助電源モジュール2910によって提供される補助電力を受け取るため、未使用のピン(例えば、ピン504)は、他の制御機能の信号入力インターフェースとして使用されることができる。当該他の制御機能は、調光機能、通信機能、又は感知機能であり得るが、本考案は当該態様に限定されない。未使用のピン504を通じて調光機能を組み込む実施形態については、下記にさらに説明する。
図8Jは、また別の典型的な実施形態に係るLED照明システムのブロック図である。図8Jを参照すると、LED照明システムは、LED直管ランプ500’と、補助電源モジュール2910とを備える。LED直管ランプ500’は、整流回路510と、フィルタ回路520と、駆動回路1530と、LEDモジュール50とを備える。本実施形態の構成は、図8Iに示す実施形態と類似である。図8Jの実施形態と図8Iの実施形態との間の相違点は、図8Jに示されるように、LED直管ランプ500’のピン504が、調光制御回路550にさらに連結されている点であり、調光制御回路550はピン504を通じて駆動回路1530に連結され、その結果、駆動回路1530は、調光制御回路550から受信した調光信号に従って、LEDモジュール50に供給される駆動電流の大きさを調整することができる。従って、LEDモジュール50の輝度及び/又は色温度は、調光信号に応じて変えることができる。
例えば、調光制御回路550は、可変インピーダンス構成要素(例えば、可変抵抗、可変コンデンサ又は可変インダクタ)と、信号変換回路とを備える回路によって実装することができる。可変インピーダンス構成要素のインピーダンスは、調光制御回路550がインピーダンスに対応する信号レベルを有する調光信号を生成するように、ユーザによって調節することができる。駆動回路1530の信号形成に適合するように調光信号の信号形成(例えば、信号レベル、周波数又は位相)を変換した後、変換された調光信号は駆動回路1530に送信され、その結果、駆動回路1530は、変換された調光信号に基づいて駆動電流の大きさを調整する。いくつかの実施形態において、LEDモジュール50の輝度は、ランプ駆動信号の周波数又は基準レベルを調節することにより調整することができる。いくつかの実施形態において、LEDモジュール50の色温度は、赤色LEDユニットの輝度を調節することにより調整することができる。
注意しなければならないのは、図8F及び図8Gに示されるような構造的構成を利用することにより、補助電源モジュール2810/2910は、図8F及び図8Gの実施形態において説明されるものと類似の利益及び利点を得ることができる。加えて、補助電力及び調光信号を受信するためにダミーピン(すなわち、図8H〜図8Jに示されるピン503及び504などの外部駆動信号を受信するために使用されないピン)が使用されるが、本考案は当該態様に限定されない。いくつかの実施形態において、ダミーピンは、機能を実行するためにダミーピンに接続された回路を対応して配置することにより、遠隔制御信号の受信又は検知信号の出力などの他の機能に使用することができる。例えば、LED直管ランプ内のダミーピンは、ある特定の機能を実行するための信号入力/出力インターフェース向けに構成することができる。
上記の補助電源モジュールの応用形態では、補助電源ユニット(2714又は2714’など)の回路は、開ループ制御下にあるように設計されている、すなわち、例えば、補助電源ユニットは、負荷状態を示すフィードバック信号を参照することなく出力電圧を生成する。当該事例において、負荷が開回路状態にあるとき、補助電源モジュールの出力電圧が増加し続けて、補助電源モジュールが損傷する。当該問題に対処するために、本開示は、図8K及び図14Oに示すように、開回路保護を有する補助電源モジュールのいくつかの回路(ブロック)実施形態を提示する。
図8Kは、一実施形態に係る補助電源モジュールの回路図である。図8Kを参照すると、本実施形態において、補助電源モジュール4510は、変圧器と、サンプリングモジュール4518と、制御モジュール5511と、供給電圧Vccを提供するためのエネルギー貯蔵ユニット4511とを備える。図8Bも参照して、補助電源モジュール4510では、変圧器は一次巻線L1と、二次巻線L2とを含む。二次巻線L2の端子は、スイッチユニット2730に電気的に接続され、従って、LED直管ランプの一端(又は整流回路510の(1つ以上の)入力端子)に電気的に接続され、二次巻線L2の他方の端子は、LED直管ランプの他端に電気的に接続される。サンプリングモジュール4518は、二次側で二次巻線L2とともに巻かれた補助巻線L3を備える。二次巻線L2の電圧が、補助巻線L3によってサンプリングされる。サンプリングされた電圧が設定された閾値を超える場合、サンプリングされた電圧は制御モジュール5511にフィードバックされ、次いで、制御モジュール5511はサンプリングされた電圧に基づいて一次巻線L1に電気的に接続されたスイッチ4512のスイッチング周波数を変調する。スイッチ装置4512のスイッチング周波数を変調する当該方法は、次いで二次側の出力電圧を制御し、その結果、開回路保護を実現する。
具体的には、変圧器は、一次側ユニットと、二次側ユニットとを備える。一次側ユニットは、エネルギー貯蔵ユニット4511と、一次巻線L1と、スイッチ4512とを備える。エネルギー蓄積ユニット4511の正極は一次巻線L1のドット付き端子に電気的に接続され、エネルギー蓄積ユニット4511の負極はグランド端子に電気的に接続されている。一次巻線L1のドットなし端子は、スイッチ4512(MOSFETなど)のドレイン端子に電気的に接続されている。スイッチ4512のゲート端子は制御モジュール5511に電気的に接続され、スイッチ4512のソース端子はグランド端子に接続されている。二次側ユニットは、二次巻線L2と、ダイオード4514と、コンデンサ4513とを備える。二次巻線L2のドットなし端子はダイオード4514のアノードに電気的に接続され、二次巻線L2のドット付き端子はコンデンサ4513の一端に電気的に接続されている。ダイオード4514のカソードは、コンデンサ4513の他端に電気的に接続されている。コンデンサ4513の2つの端部は、補助電源出力端子V1及びV2(図8Hの補助電源モジュール2810の2つの端子、又は図8I及び図8Jの補助電源モジュール2910の2つの端子に対応する)とみなされることができる。
サンプリングモジュール4518は、補助巻線L3と、ダイオード4515と、コンデンサ4516と、抵抗4517とを備える。補助巻線L3のドットなし端子はダイオード4515のアノードに電気的に接続され、補助巻線L3のドット付き端子はコンデンサ4516と抵抗4517とを接続する第1共通端部に電気的に接続されている。ダイオード4515のカソードは、コンデンサ4516と抵抗4517とを接続する別の共通端部(図8Kにおいて「A」とマークされている)に電気的に接続されている。また、コンデンサ4516及び抵抗4517は、ノードAを介して制御モジュール5511に電気的に接続されている。
制御モジュール5511は、コントローラ5512と、ダイオード5513と、コンデンサ5514、5515、及び5517と、抵抗5516、5518、及び5519とを備える。コントローラ5512のグランドピンGTは、グランド端子GNDに接地されている。コントローラ5512の出力ピンOUTは、スイッチ4512のゲート端子に電気的に接続されている。コントローラ5512のトリガーピンTRIGは、抵抗5516の一端(「B」とマークされている)に電気的に接続されている。コントローラ5512の放電ピンDISは、抵抗5516の他端に電気的に接続されている。コントローラ5512のリセットピンRSTは、コンデンサ5514の一端に電気的に接続され、コンデンサ5514の他端はグランド端子GNDに接続されている。コントローラ5512の定電圧ピンCVは、コンデンサ5515の一端に電気的に接続され、コンデンサ5515の他端はグランド端子GNDに接続されている。コントローラ5512の放電端子DISは、抵抗5516を通じてコンデンサ5517の一端に連結され、コンデンサ5517の他端はグランド端子GNDに接続されている。コントローラ5512の電源ピンVCは、供給電圧Vccを受け取り、抵抗5518の一端に電気的に接続され、抵抗5518の他端は、ノードBに電気的に接続されている。ダイオード5513のアノードはノードAに電気的に接続され、ダイオード5513のカソードは抵抗5519の一端に電気的に接続され、抵抗5519の他端はノードBに電気的に接続されている。
以下は、図8Kの回路実施形態の動作の説明である。補助電源モジュール4510が正常な状態にあるとき、補助電源モジュール4510の出力端子V1とV2との間の出力電圧は低く、通常は特定の値、例えば100Vよりも低い。本実施形態において、出力端子V1とV2との間の出力電圧は、60V〜80Vの範囲内にある。当該時点において、グランド端子GNDに対して、サンプリングモジュール4518のノードAでサンプリングされる電圧は低く、その結果、小さい電流が、抵抗5519を通じて流れ、無視されることができる。補助電源モジュール4510が異常な状態にあるとき、補助電源モジュール4510の出力端子V1とV2との間の出力電圧は比較的高く、例えば300Vを超え、従って、サンプリングモジュール4518のノードAにおいてサンプリングされる電圧は比較的高く、その結果、比較的大きい電流が抵抗5519を通じて流れる。抵抗5519を通じて流れる比較的大きい電流は、コンデンサ5517の放電時間を増加させ、コンデンサ5517の充電時間は変わらず、これは、スイッチ4512のデューティ比を調整して遮断時間を増加させることに相当する。変圧器の出力側に関して、デューティ比の調整により出力エネルギーが小さくなるため、出力電圧は増加し続けることなく、開回路保護の目的が達成される。
本実施形態において、コントローラ5512のトリガー端子TRIGは、抵抗5516を通じてコントローラ5512の放電端子DISに電気的に接続され、ノードBの電圧が範囲(1/3)*Vcc〜(2/3)*Vcc(「*」は乗算を示す)内にあるとき、放電端子DISがトリガーされる。補助電源モジュール4510が正常な状態にある場合、すなわち当該モジュールの出力電圧が設定された閾値を超えていない場合、ノードAにおいてサンプリングされる電圧は(1/3)*Vccより低くなり得る。補助電源モジュール4510が異常な状態にある場合、ノードAにおいてサンプリングされる電圧は(1/2)*Vcc以上になり得る。
本実施形態において、正常な状態の間、コントローラ5512の放電ピンDISがトリガーされるとき、補助電源モジュール4510は通常どおりに電力を供給する。放電ピンDIS及び出力ピンOUTにおける電圧の波形を図8Mに示す。図8Mは、補助電源モジュール4510が正常な状態にあるときの、時間軸に沿った放電ピンDISにおける充放電波形及び出力端子OUTにおける電圧波形を示す。図8Mに示すように、放電ピンDISがトリガーされるとき、すなわち、コントローラ5512が放電段階にある(コンデンサ5517を放電するための)とき、低電圧が出力ピンOUTにおいて出力される。放電ピンDISがトリガーされないとき、すなわち、コントローラ5512が充電段階にある(コンデンサ5517を充電するための)とき、高電圧が出力ピンOUTにおいて出力される。従って、出力ピンOUTにおいて出力される高電圧レベル及び低電圧レベルは、それぞれスイッチ4512の電流導通及び遮断を制御するために使用される。他方、補助電源モジュール4510が異常な状態にあるときの、時間軸に沿った放電ピンDISにおける充放電波形及び出力端子OUTにおける電圧波形が、図8Nに示される。図8M及び図8Nから、補助電源モジュール4510が正常状態にあるか又は異常状態にあるかに関係なく、コンデンサ5517が充電される期間に相当する、放電ピンDISがトリガーされない期間は、2つの事例について同じであることは明らかである。また、補助電源モジュール4510が異常状態にあるとき、ノードBから放電ピンDISに流れる電流があり、その結果、コンデンサ5517の放電時間が延長されるため、より小さい又は比較的小さい出力エネルギーが、変圧器又は補助電源モジュール4510の出力側に生じ、従って、出力電圧は増加し続けることなく、開回路保護の目的が達成される。
本実施形態において、制御モジュール5512として、又は制御モジュール5512を構成するように選択することができる例は、例えばスイッチ4512の遮断期間を制御するための555タイマICなどの時間による調整機能を備えたチップである。また、本実施形態は、複雑な制御方式を使用することなく、放電時間の延長を達成するために抵抗及びコンデンサを使用することによって実施することができる。また、本実施形態における供給電圧Vccの電圧範囲は、4.5V〜16Vである。
上記の実施形態の回路を使用することにより、補助電源モジュール4510の開回路出力電圧は、回路内のパラメータに適切な値を選択することによって決定することができる300Vなどの特定の値以下に制限することができる。
注意しなければならないのは、上記の実施形態の回路では、抵抗、コンデンサ、ダイオード、又はMOSFET(スイッチ4512とする)などの関連する図に描かれている各電気的要素又は構成要素は、本実施形態を実施するために関連する規則に従って実際に使用及び接続され得る任意の複数の当該要素の代表又は均等物であるように意図されている。
図8Lは、一実施形態に係る補助電源モジュールの回路図である。図8Lを参照すると、図8Lの実施形態と図8Kの実施形態との間の相違点は、図8Lの実施形態のサンプリングモジュールが光カプラによって実装される点である。補助電源モジュール6510は、変圧器と、サンプリングモジュールと、制御モジュール5511と、供給電圧Vccを提供するためのエネルギー貯蔵ユニット4511とを備える。変圧器は、一次巻線L1と、二次巻線L2を備える。スイッチ4512を備えた一次巻線L1の構成は、上述の実施形態と同じである。二次巻線L2のドット付き端子はダイオード4514のアノードに電気的に接続され、二次巻線L2のドットなし端子はコンデンサ4513の一端に電気的に接続されている。ダイオード4514のカソードは、コンデンサ4513の他端に電気的に接続されている。また、コンデンサ4513の両端は、補助電源出力端子V1及びV2とみなされることができる。
サンプリングモジュールは、少なくとも1つのフォトダイオードを有する光カプラ6513を備え、フォトダイオードのアノードはダイオード4514のカソード及びコンデンサ4513の一端に電気的に接続され、フォトダイオードのカソードは抵抗6511の一端に電気的に接続される。抵抗6511の他端は、クランプ構成要素6512の一端に電気的に接続されており、クランプ構成要素の他端は、コンデンサ4513の他端に電気的に接続されている。光カプラ6513内のバイポーラジャンクショントランジスタは、抵抗5518の2つの端部にそれぞれ電気的に接続されたコレクタ及びエミッタを有する。
制御モジュール5511は、コントローラ5512と、コンデンサ5514、5515、及び5517と、抵抗5516及び5518とを備える。コントローラ5512の電源ピンVCは、光カプラ6513内のバイポーラジャンクショントランジスタのコレクタに電気的に接続されている。コントローラ5512の放電ピンDISは、抵抗5516の一端に電気的に接続され、抵抗5516の他端は、光カプラ6513内のバイポーラジャンクショントランジスタのコレクタに電気的に接続されている。コントローラ5512のサンプルピンTHRSは、光カプラ6513内のバイポーラジャンクショントランジスタのエミッタに電気的に接続され、かつコンデンサ5517の一端に接続され、コンデンサ5517の他端はグランド端子GNDに電気的に接続される。コントローラ5512のグランドピンGTは、グランド端子GNDに接地されている。コントローラ5512のリセットピンRSTは、コンデンサ5514の一端に電気的に接続され、コンデンサ5514の他端はグランド端子GNDに接続されている。コントローラ5512の定電圧ピンCVは、コンデンサ5515の一端に電気的に接続され、コンデンサ5515の他端はグランド端子GNDに接続されている。コントローラ5512のトリガーピンTRIGは、サンプルピンTHRSに電気的に接続されている。また、コントローラ5512の出力ピンOUTは、スイッチ4512のゲート端子に電気的に接続されている。
以下は、図8Lの回路実施形態の動作の説明である。補助電源モジュール6510が正常な状態にあるとき、補助電源モジュール6510の出力端子V1とV2との間の出力電圧はクランプ構成要素6512のクランプ電圧よりも低いため、抵抗6511を流れる電流I1は小さく、無視されることができる。また、光カプラ6513内のバイポーラジャンクショントランジスタのコレクタ及びエミッタを流れる電流I2も小さい。
負荷が開回路状態にある場合、補助電源モジュール6510の出力端子V1とV2との間の出力電圧が増加し、出力電圧がクランプ構成要素6512の閾値電圧値を超えるとき、クランプ構成要素6512を導通し、抵抗6511を流れる電流I1を増加させる。次いで、電流I1の増加により、光カプラ6513のフォトダイオードが点灯し、光カプラ6513内のバイポーラジャンクショントランジスタのコレクタ及びエミッタを流れる電流I2が比例して増加する。電流I2の増加は、抵抗5516を通じたコンデンサ5517の放電を補償し、コンデンサ5517の放電時間を延長し、その結果、スイッチ4512の遮断時間を延長する(すなわち、スイッチ4512のデューティ比を低減する)。変圧器の出力側に関して、デューティ比の当該低減又は調整により出力エネルギーが小さくなるため、出力電圧は増加し続けることなく、開回路保護の目的が達成される。
補助電源モジュール6510の本実施形態において、クランプ構成要素6512は、例えば、バリスタ、過渡電圧抑制ダイオード(TVSダイオード)、もしくはツェナー・ダイオードなどの電圧調整ダイオードであってもよく、又は当該要素を備えてもよい。クランプ構成要素6512のトリガー閾値は、100〜400Vの範囲内であり得、好ましくは150〜350Vの範囲内である。本明細書におけるいくつかの典型的な実施形態において、トリガー閾値として300Vが選択される。
補助電源モジュール6510の一実施形態において、抵抗6511は主に電流を制限するように動作し、当該抵抗の抵抗は20k〜1Mオームの範囲内(「M」は百万を表す)であり、好ましくは20k〜500kオームの範囲内である。本明細書において開示されるいくつかの実施形態において、抵抗6511の抵抗として50kオームが選択される。また、抵抗5518は主に電流を制限するように動作し、その抵抗は1k〜100kオームの範囲内であり得、好ましくは5k〜50kオームの範囲内である。本明細書において開示される実施形態において、抵抗5518の抵抗として6kオームが選択される。補助電源モジュール6510の本実施形態において、コンデンサ5517の容量値は、1nF〜1000nFの範囲内であり得、好ましくは1nF〜100nFの範囲内である。本明細書において開示されるいくつかの実施形態において、コンデンサ5517の容量値として2.2nFが選択される。コンデンサ5515の容量値は、1nF〜1pFの範囲内であり得、好ましくは5nF〜50nFの範囲内である。本明細書において開示されるいくつかの実施形態において、コンデンサ5515の容量値として10nFが選択される。また、コンデンサ4513の容量値は、1μF〜100μFの範囲内であり得、好ましくは1μF〜10μFの範囲内である。本明細書において開示されるいくつかの実施形態において、コンデンサ4513の容量値として4.7μFが選択される。図8Lに関連して上述した構成要素の特定の値は、一実施形態において組み合わせることができ、又は、値のいくつかは、上記の特定の値とは異なる値を有する他の構成要素とともに使用することができる。
図8K及び図8Lの実施形態において、補助電源モジュール4510/6510のエネルギー蓄積ユニット4511は、例えば、バッテリ又はスーパーコンデンサを含んでもよい。上記の実施形態において、補助電源モジュール4510/6510による直流電源は、LED直管ランプが通常の照明モードにおいて動作するときにコンデンサ5517を充電するようにBMSによって管理されてもよい。あるいは、コンデンサ5517は、LED直管ランプが通常の照明モードで動作するときに、BMSを用いずに充電されてもよい。補助電源モジュール4510/6510の構成要素のパラメータの適切な値を選択することにより、例えば300mAを超えない小電流を使用して、補助電源モジュール4510/6510を充電することができる。
図8K及び図8Lの補助電源モジュール4510/6510実施形態を使用する利点は、比較的単純な回路トポロジを有することを含み、専用の集積回路チップを実装する必要はなく、開回路保護の実装に使用される構成要素は比較的少なく、従って、補助電源モジュールの信頼性を向上させることができる。補助電源モジュール4510/6510のトポロジは、漏れ電流のリスクを減らすように、絶縁回路構造によって実装されることができる。
要約すると、図8K及び図8Lの補助電源モジュール4510/6510実施形態を使用する原理は、サンプリングモジュール4518を使用するなどして出力電圧(又は電流)をサンプリングし、電圧/電流サンプルが所定の閾値を超える場合、コントローラ5512の放電端子DIS/THRSを通る放電の時間を延長することにより、スイッチ4512の遮断期間を延長し、その結果、スイッチ4512のデューティ比を変調することである。制御モジュール5512の放電端子DIS/THRSの動作電圧は、(1/3)*Vcc〜(2/3)*Vccの範囲内にあり、コンデンサ5517の各充電時間はほぼ同じであるが、放電時間が延長される。従って、デューティ比の当該調整により出力エネルギーが小さくなるため、出力電圧は増加し続けることなく、開回路保護の目的が達成される。
図8Mは、補助電源モジュールが正常な状態において動作しているときの、制御モジュール5511のOUT端子における電圧及びDIS/THRS端子における電圧の対応する波形を含む時間図を示している。図8Nは、補助電源モジュールが異常な状態において動作しているときの(負荷が開回路状態にあるときなど)、制御モジュール5511のOUT端子における電圧及びDIS/THRS端子における電圧の対応する波形を含む時間図を示している。DIS/THRS端子がトリガーされていない(従って、コンデンサ5517が充電されている)間は、OUT端子の電圧は最初は高レベルである。DIS/THRS端子がトリガーされると(従って、コンデンサ5517が放電している)、OUT端子の電圧は低下して低レベルになる。従って、OUT端子の電圧の波形又は信号は、スイッチ4512の電流導通及び遮断を制御するために使用される。
図9Aを参照すると、いくつかの典型的な実施形態に係る電源モジュールを含むLED直管ランプのブロック図が示されている。図4Aに示されるLEDランプと比較して、図9AのLED直管ランプは、整流回路510、フィルタ回路520、及びLED照明モジュール530を備え、さらに取付検出モジュール2520(感電保護モジュールとしても知られる)を備える。当該実施形態において、LED直管ランプ500は、例えば、外部交流電源EPによって提供される外部駆動信号を直接受信するように構成され、外部駆動信号は信号線(「L」としてマークされる)及び中立線(「N」としてマークされる)を通じて、LED直管ランプ500の両端にある2つのピン501及び502に入力される。実際の適用では、LED直管ランプ500は、図9Aに示されるように、やはりランプの2つの端部に2つの追加のピン503及び504をさらに備えてもよい。4つのピン501〜504を有するLED直管ランプ500の構造の下では、設計需要に応じて、LED直管ランプ500の一端上に配置されているエンドキャップ上の2つのピン(ピン501及び503、又はピン502及び504など)が、電気的に接続されてもよく、又は、相互に電気的に独立していてもよいが、本考案は2つの異なる事例のいずれにも限定されない。
取付検出モジュール2520は取付検出端子2521を介して整流回路510に連結され、取付検出端子2522を介してフィルタ回路520に連結される。従って、取付検出モジュール2520は、LED直管ランプ500の電力ループに直列に連結される。取付検出モジュール2520は、取付検出端子2521及び2522を通過する信号(すなわち、電力ループを通過する信号)を検出し、検出結果に基づいて、LED直管ランプを通過するLED駆動信号(例えば外部駆動信号)を遮断するかどうか決定する。取付検出モジュール2520は、取付検出端子2521及び2522を通過する信号を検出するステップ及びLED駆動信号を遮断すべきかどうか判定するステップを行うように構成された回路を備えているため、取付検出回路、又はより一般的に検出回路もしくは遮断回路と呼んでもよい。LED直管ランプがランプソケット又はホルダにまだ取付けられていないとき、又は適切に取付けられていないか、部分的にしか取付けられていない(例えば、片方はランプソケットに接続されているが、もう一方はまだ接続されていない)といった場合、取付検出モジュール2520は、所定の電流よりも小さい電流(又は電流値)を検出して、高インピーダンスの取付検出端子2521及び2522を信号が通過していると判定する。当該事例では、ある特定の実施形態において、取付検出回路2520は、LED直管ランプの動作を停止させるか、又は、電力ループを流れる電流を5MIU未満に制限するために遮断状態にあり、5MIUは、ある特定の周波数における5mAを指し得、ULなどの安全認証規格において定義されているB型LED直管ランプの要件である。このようにして、取付検出回路2520が遮断状態にあるとき、電力ループを流れる電流が制限されるため、LEDモジュールは発光することができない。
「MIU」の単位は、アメリカ規格協会(ANSI)C101−1992によって定義されている。さもなければ、取付検出モジュール2520は、LED直管ランプがすでにランプソケット又はホルダに取付けられていると判定し(例えば、取付検出モジュール2520が所定の電流以上の電流を検出し、低インピーダンスの取付検出端子2521及び2522を信号が通過していると判定する場合)、導通状態/電流制限状態を維持して、LED直管ランプを正常に動作させる。このように、取付検出回路2520が導通状態にあるとき、電力ループを流れる電流が制限されないため、LEDモジュールは発光することが可能である。
例えば、いくつかの実施形態において、取付検出端子2521及び2522を通過する電流が特定の規定取付時電流(又は電流値)以上であるとき、すなわちLED照明モジュール530に供給される電流が特定の規定動作電流以上であることを示すとき、取付検出モジュール2520は導通して、LED直管ランプを導通状態で動作させる。例えば、特定の電流値以上の電流は、LED直管ランプがランプソケット又はホルダに正しく取付けられていることを示してもよい。取付検出端子2521及び2522を通過する電流が特定の規定取付時電流(又は電流値)よりも小さいとき、つまりLED照明モジュール530に供給される電流が特定の規定動作電流未満であることを示すとき、LED直管ランプがランプソケットもしくはホルダに取付けられていない、又は適切に接続されていないとの判定に基づいて、取付検出モジュール2520は電流を遮断して、LED直管ランプを非導通状態にさせる。ある特定の実施形態において、取付検出モジュール2520は、インピーダンスの検出に基づいて導通か又は遮断かを決定し、LED直管ランプを導通状態で動作させるか又は非導通状態にする。導通状態で動作するLED直管ランプとは、LED光源を発光させるのに十分な電流がLEDモジュールを流れているLED直管ランプのことを指してもよい。遮断状態で動作するLED直管ランプとは、LED光源が発光するほど十分な電流がLEDモジュールを流れていない、又は全く電流が流れていないLED直管ランプのことを指してもよい。従って、ランプソケットもしくはホルダに正しく取付けられていないLED直管ランプの導電部分に触れることに起因した感電の発生を効率的に回避することができる。
より正確には、外部交流電源がLED直管ランプ500に印加されるとき、電流は一方のエンドキャップ(例えば、左エンドキャップ)のピンから他方のエンドキャップ(例えば、右エンドキャップ)のピンに流れ、LEDモジュールの第1端子(例えば、正端子)に直列に接続されたリード及び構成要素、LEDモジュール、LEDモジュールの第2端子(例えば、負端子)に直列に接続されたリード及び構成要素を順に通過する。電流が流れるピン、リード、構成要素、及びLEDモジュールが電力ループを形成する。
なお、デュアルエンド電源構造の下では、LED直管ランプのそれぞれの端部の間に電力ループが形成されるため、感電の問題が発生する。
図9Bを参照すると、他のある特定の実施形態に係る電源モジュールを備えるLED直管ランプのブロック図について説明する。図9Aに示されるLED直管ランプと比較して、図9Bの当該実施形態における取付検出モジュール2520は、LED直管ランプ500の外部にあるように配置され、外部交流電源EPの電力ループに接続され、例えば、ランプソケット内に配置される。LED直管ランプ500のピンの少なくとも1つが外部交流電源EPに電気的に接続されるとき、取付検出モジュール2520は、対応するピン501を通じてLED直管ランプ500の電力ループに直列に接続され、その結果、取付検出モジュール2520は、図9Aを参照して上述した実施形態の取付検出の方法により、LED直管ランプ500がランプソケットに正しく/適切に接続されているか、又はユーザに感電の危険があるかを検出することができる。
別の実施形態において、図9A及び図9Bの実施形態の電源モジュールの構造を統合することができる。例えば、複数の取付検出モジュール2520は、LED直管ランプの照明システム内に配置されてもよく、取付検出モジュール2520の少なくとも1つは、LED直管ランプの内部電力ループ上に配置されてもよく、取付検出モジュール2520の少なくとも別の1つは、LED直管ランプの外部にあるように配置されてもよく、例えばランプソケット内に配置されてもよい。当該外部取付検出モジュール2520は、LED直管ランプのエンドキャップ上のピンを通じてLED直管ランプの内部電力ループに電気的に接続して、偶発的な感電に起因する保護効果を向上させることができる。
注意しなければならないのは、図9Aの取付検出モジュール2520の図示の位置は、取付検出モジュール2520内のスイッチ回路(以下に記載する2580/2680/2780/2880/3080など)の可能な位置又は図示の位置に従って決定される例示的な位置に過ぎず、従って、取付検出モジュール2520を示す図は、取付検出モジュール2520を図9Aと同じ位置に配置する必要があること、又は、取付検出モジュール2520が、(1つ以上の)他の回路(整流回路510、フィルタ回路520、又はLED照明モジュール530など)に接続するために2つの接続端子(図9Aに示すような)しか有しないことを意味するものではない。さらに、取付検出モジュール2520又は当該モジュールのスイッチ回路を整流回路510とフィルタ回路520との間に配置することは、典型的な一実施形態に過ぎない。いくつかの実施形態において、感電を防止する機能は、電力ループのオン及び遮断状態を制御することが可能である位置にスイッチ回路を配置することによって実施することができる。例えば、スイッチ回路は、駆動回路(1530)とLEDモジュール(50)との間に配置されてもよいが、本考案は当該態様に限定されない。
図10Aを参照して、いくつかの特定の実施形態に係る取付検出モジュールのブロック図について説明する。取付検出モジュールは、スイッチ回路2580、検出パルス生成モジュール2540、検出結果ラッチ回路2560、及び検出判定回路2570を含んでいる。これらの回路又はモジュールのうちいくつかは、互いに区別するために、命名規則として、第1、第2、第3回路等と呼んでもよい。
検出判定回路2570は、取付検出端子2522及び(スイッチ回路連結端子2581及びスイッチ回路2580を介して)取付検出端子2521に連結され、そして取付検出端子2521と2522との間の信号を検出する。検出判定回路2570は検出結果端子2571を介して検出結果ラッチ回路2560にも連結されて、検出結果ラッチ回路2560に検出結果信号を送信する。検出判定回路2570は、端子2521及び2522を流れる電流を検出するように(例えば、電流が特定の電流値より大きいか小さいかを検出するように)構成されてもよい。
検出パルス生成モジュール2540は、パルス信号出力端子2541を介して検出結果ラッチ回路2560に連結され、パルス信号を生成し、検出結果ラッチ回路2560に検出結果をラッチ(保持)するタイミングを通知する。例えば、検出パルス生成モジュール2540は、検出結果ラッチ回路2560等のラッチ回路を、LED直管ランプの導通状態又は遮断状態のいずれかに対応する状態にして維持する信号を生成するように構成された回路でもよい。検出結果ラッチ回路2560は、検出結果信号(又は検出結果信号及びパルス信号)に従って検出結果を保持し、検出結果ラッチ端子2561を介して検出結果ラッチ回路2560に連結されたスイッチ回路2580に、検出結果を送信又は提供する。スイッチ回路2580は、その検出結果に従って、取付検出端子2521と2522との間の導通又は遮断状態を制御する。
図10Bを参照して、いくつかのある特定の実施形態に係る検出パルス生成モジュールのブロック図について説明する。検出パルス生成モジュール2640は、複数のコンデンサ2642、2645、2646、複数の抵抗2643、2647、2648、2つのバッファ2644、2651、インバータ2650、ダイオード2649、及びORゲートOG1を備える回路であってもよい。コンデンサ2642は第1コンデンサ2642と呼んでもよく、コンデンサ2645は第2コンデンサ2645と呼んでもよく、コンデンサ2646は第3コンデンサ2646と呼んでもよい。抵抗2643は第1抵抗2643と呼んでもよく、抵抗2647は第2抵抗2647と呼んでもよく、抵抗2648は第3抵抗2648と呼んでもよい。バッファ2644は第1バッファ2644と呼んでもよく、バッファ2651は第2バッファ2651と呼んでもよい。ダイオード2649は第1ダイオード2649と呼ばれる場合があり、ORゲートOG1は第1ORゲートOG1と呼ばれる場合がある。使用又は動作時には、コンデンサ2642と抵抗2643とは、本実施形態において、一般に高論理レベル電圧と定義されるVCC等の駆動電圧(例えば駆動電圧源であって、電源のノードであってもよい)と、接地電位等の基準電圧(又は電位)との間で直列接続される。コンデンサ2642と抵抗2643との接続ノードは、バッファ2644の入力端子に連結される。例示的な本実施形態において、バッファ2644は、バッファ2644の入力端子と出力端子との間に直列接続された2つのインバータを備える。抵抗2647は、例えばVCC等の駆動電圧とインバータ2650の入力端子との間に連結される。本実施形態において、抵抗2648は、バッファ2651の入力端子と接地電位等の基準電圧との間に連結される。ダイオード2649のアノードは接地され、ダイオード2649のカソードはバッファ2651の入力端子に連結される。コンデンサ2645及び2646の第1端部はまとめてバッファ2644の出力端子に連結され、コンデンサ2645及び2646の反対側の端部はそれぞれ、インバータ2650の入力端子及びバッファ2651の入力端子に連結される。例示的な本実施形態において、バッファ2651は、バッファ2651の入力端子と出力端子との間に直列接続された2つのインバータを備える。インバータ2650の出力端子とバッファ2651の出力端子は、ORゲートOG1の2つの入力端子に連結される。ある特定の実施形態によれば、本明細書中において言及した「高論理レベル」や「低論理レベル」の電圧(又は電位)というのはすべて、回路中の別の電圧(又は電位)又は特定の基準電圧(又は電位)を基準としており、「ロジックハイの論理レベル」や「ロジックローの論理レベル」と言ってもよい。
図19Aは、典型的な一実施形態に係る例示的な電源モジュールの信号波形図である。取付検出動作は、図19Aに従ってさらに説明され、図19Aは、LED直管ランプの一方のエンドキャップがランプソケットに挿入され、他方のエンドキャップが人体に電気的に連結されるとき、又は、LED直管ランプの両方のエンドキャップが(例えば、タイミングtsにおいて)ランプソケットに挿入されるとき、LED直管ランプが導通状態となる例を示す。このとき、取付検出モジュール(例えば、図9Aに示された取付検出モジュール2520)は検出段階DTMに入る。コンデンサ2642と抵抗2643の接続ノード上の電圧は、最初は高く(駆動電圧VCCに等しい)、時間とともに減少して最後にはゼロになる。バッファ2644の入力端子は、コンデンサ2642と抵抗2643の接続ノードに連結されるため、最初にバッファ2644は高論理レベル信号を出力し、コンデンサ2642と抵抗2643との接続ノード上の電圧が低論理トリガー論理レベルまで低下すると、低論理レベル信号の出力に転じる。その結果、バッファ2644は、入力パルス信号を生成した後、低論理レベルのままに保持する(入力パルス信号の出力を停止する)ように構成される。入力パルス信号の幅は、コンデンサ2642の容量値と抵抗2643の抵抗値により定められる1つの(初期設定)期間としてもよい。
次に、バッファ2644が初期設定期間パルス信号を生成する動作について以下に述べる。コンデンサ2645の第1端部の電圧と抵抗2647の第1端部の電圧とは、駆動電圧VCCに等しいため、コンデンサ2645と抵抗2647との接続ノード上の電圧も高論理レベルである。抵抗2648の第1端部は接地され、コンデンサ2646の第1端部はバッファ2644からの入力パルス信号を受信するため、コンデンサ2646及びレジスタ2648の接続ノードは、最初は高論理レベル電圧を有しているが、時間とともにこの電圧はゼロまで低下する(その間、コンデンサが保持する電圧は駆動電圧VCCと等しいか、又は駆動電圧VCCに近づく)。従って、最初にインバータ2650は低論理レベル信号を出力し、バッファ2651は高論理レベル信号を出力し、よってORゲートOG1は、パルス信号出力端子2541から高論理レベル信号(第1パルス信号DP1)を出力する。当該瞬間において、(図10Aに示された)検出結果ラッチ回路2560は、(図10Aに示された)検出判定回路2570から受信した検出結果信号Sdrとパルス信号出力端子2541で生成されたパルス信号とに従って、第1時間の間、検出結果を保持する。当該初期パルス期間中、図10Aに示されるように、検出パルス生成モジュール2540は高論理レベル信号を出力し、その結果、検出結果ラッチ回路2560は当該高論理レベル信号の結果を出力する。
コンデンサ2646と抵抗2648との接続ノードの電圧が低論理トリガー論理レベルまで低下すると、バッファ2651は、低論理レベル信号の出力に切り替え、ORゲートOG1にパルス信号出力端子2541から低論理レベル信号を出力させる(すなわち、第1パルス信号DP1の出力を停止する)。ORゲートOG1から出力される第1パルス信号DP1の幅は、コンデンサ2646の容量値と抵抗2648の抵抗値によって決められる。
バッファ2644がパルス信号の出力を停止した後の動作について以下に述べる。例えば、当該動作は、LED動作モードDRMから始まってもよい。コンデンサ2646は駆動電圧VCCとほぼ同等の電圧を保持するため、バッファ2644がその出力を高論理レベル信号から低論理レベル信号に瞬時に変更したとき、コンデンサ2642と抵抗2648との接続ノード上の電圧はゼロ未満であるが、ダイオード2649が速やかにコンデンサ2646を充電することによりゼロまで引き上げられる。従って、バッファ2651は引き続き低論理レベル信号を出力する。
いくつかの実施形態において、バッファ2644がその出力を瞬時に高論理レベル信号から低論理信号に変更したとき、コンデンサ2645の一端の電圧も駆動電圧VCCからゼロへと即座に変化する。これにより、コンデンサ2645と抵抗2647との接続ノードは低論理レベル信号を有することになる。当該瞬間において、インバータ2650の出力は高論理レベル信号に変化して、ORゲートに、パルス信号出力端子2541から高論理レベル信号(第2パルス信号DP2)を出力させる。図10Aに示された検出結果ラッチ回路2560は、(図10Aに示された)検出判定回路2570から受信した検出結果信号Sdrとパルス信号出力端子2541で生成されたパルス信号とに従って、第2時間の間に、検出結果を保持する。次に、駆動電圧VCCは、抵抗2647を経由してコンデンサ2645を充電して、コンデンサ2645と抵抗2647との接続ノード上の電圧を時間とともに駆動電圧VCCまで上昇させる。コンデンサ2645と抵抗2647との接続ノード上の電圧が高論理トリガー論理レベルに達するまで上昇するとき、インバータ2650は再び低論理レベル信号を出力して、ORゲートOG1に第2パルス信号DP2の出力を停止させる。第2パルス信号DP2の幅は、コンデンサ2645の容量値と抵抗2647の抵抗値により決められる。
上述したように、ある特定の実施形態において、検出パルス生成モジュール2640は、検出モードDTMにおいて、第1パルス信号DP1、第2パルス信号DP2という2つの高論理レベルパルス信号を生成する。これらのパルス信号はパルス信号出力端子2541から出力される。さらに、第1パルス信号と第2パルス信号DP2との間には規定の時間の間隔TIV(例えば、これらのパルス信号が高論理レベルを有する場合、低論理レベルとなる逆の論理信号)がある。図10Bに示す回路を使用して検出パルス生成モジュール2640を実装する実施形態において、規定の時間は、コンデンサ2642の容量値及び抵抗2643の抵抗値によって決定される。デジタル回路を使用して検出パルス生成モジュール2640を実装する他の実施形態において、設定間隔TIVの調整は、各実施形態のデジタル回路の信号周波数もしくは周期又は他の調整可能な(1つ以上の)パラメータを設定することにより実施することができる。
検出モードDTMからLED動作モードDRMに入ると、検出パルス生成モジュール2640はもはやパルス信号を生成せず、パルス信号出力端子2541を低論理レベル電位に保つ。上述したように、LED動作モードDRMは検出モードに続く段階(すなわち、第2パルス信号DP2が終了した後の時間)である。LED直管ランプが、例えばランプソケットに設けられた電源に少なくとも部分的に接続されるとき、LED動作モードDRMが発生する。例えば、LED直管ランプの片側だけなどLED直管ランプの一部が片方のランプソケットに適切に接続されたときや、LED直管ランプの一部が人間のような高インピーダンスに接続されたとき、及び/又はLED直管ランプの一部が反対側のランプソケットに適切に接続されなかったとき(例えば、位置ずれによりソケット内の金属接点がLED直管ランプの金属接点と接触しない場合)に、LED動作モードDRMが発生してもよい。LED直管ランプ全体がランプソケットに適切に接続された場合にLED動作モードDRMが発生してもよい。
図10Cを参照して、いくつかのある特定の実施形態に係る検出判定回路について説明する。例示的な検出判定回路2670はコンパレータ2671と抵抗2672とを備える。コンパレータ2671は第1コンパレータ2671と呼んでもよく、抵抗2672は第5抵抗2672と呼んでもよい。コンパレータ2671の負極入力端子は基準論理レベル信号(又は基準電圧)Vrefを受信し、コンパレータ2671の正極入力端子は抵抗2672を介して接地され、スイッチ回路連結端子2581にも連結される。図10A及び図10Cを参照すると、取付検出端子2521からスイッチ回路2580に流入する信号は、スイッチ回路連結端子2581から抵抗2672に出力される。抵抗2672を通過する信号の電流が一定レベル(例えば、取付用の規定電流(例えば2A)以上)に達し、これにより抵抗2672上の電圧が基準電圧Vrefより高くなると(2つのエンドキャップがランプソケットに挿入された場合を指す)、コンパレータ2671は高論理レベル検出結果信号Sdrを生成し、検出結果端子2571に出力する。例えば、LED直管ランプが正しくランプソケットに取付けられるとき、コンパレータ2671は検出結果端子2571から高論理レベル検出結果信号Sdrを出力する。一方、抵抗2672を流れる電流が不十分で、抵抗2672上の電圧を基準電圧Vrefより高くすることができない場合(ランプソケットに一方のエンドキャップのみが挿入された場合を指す)、コンパレータ2671は低論理レベル検出結果信号Sdrを生成して検出結果端子2571に出力する。従って、いくつかの実施形態において、LED直管ランプがランプソケットに正しく取付けられていない場合、又は一方のエンドキャップはランプソケットに挿入されているが、他方のエンドキャップは人体などの物体により接地されている場合、電流が小さすぎるから、コンパレータ2671は高論理レベル検出結果信号Sdrを検出結果端子2571に出力することができなくなる。
図10Dを参照して、本考案のいくつかの実施形態に係る模式的な検出結果ラッチ回路について説明する。検出結果ラッチ回路2660は、Dフリップフロップ2661、抵抗2662、及びORゲート2663を備える。Dフリップフロップ2661は第1Dフリップフロップ2661と呼んでもよく、抵抗2662は第4抵抗2662と呼んでもよく、ORゲート2663は第2ORゲート2663と呼んでもよい。Dフリップフロップ2661は、検出結果端子2571に連結したCLK入力端子と、駆動電圧VCCに連結したD入力端子とを有している。まず検出結果端子2571が低論理レベル検出結果信号Sdrを出力するとき、最初にDフリップフロップ2661は低論理レベル信号をQ出力端子から出力するが、検出結果端子2571が高論理レベル検出結果信号Sdrを出力するとき、Dフリップフロップ2661はQ出力端子から高論理レベル信号を出力する。抵抗2662は、Dフリップフロップ2661のQ出力端子と接地電位のような基準電圧との間に連結されている。ORゲート2663が第1パルス信号DP1又は第2パルス信号DP2をパルス信号出力端子2541から受信する、又はDフリップフロップ2661のQ出力端子から高論理レベル信号を受信するとき、ORゲート2663は検出結果ラッチ端子2561から高論理レベル検出結果ラッチ信号を出力する。検出モードDTMにおいてのみ、検出パルス生成モジュール2640は第1パルス信号DP1及び第2パルス信号DP2を出力して、ORゲート2663に高論理レベル検出結果ラッチ信号を出力させ、これにより、Dフリップフロップ2661は、例えば検出モードDTM後のLED動作モードDRMを含む残りの時間、検出結果ラッチ信号を高論理レベルとするか低論理レベルとするか決める。従って、検出結果端子2571が高論理レベル検出結果信号Sdrを有していないとき、Dフリップフロップ2661はQ出力端子で低論理レベル信号を保持することにより、検出モードDTMにおいて検出結果ラッチ端子2561にも低論理レベル検出結果ラッチ信号を保持させる。一方、一旦検出結果端子2571が高論理レベル検出結果信号Sdrを有すると、Dフリップフロップ2661は、(例えばVCCに基づいて)、Q出力端子から高論理レベル信号を出力して保持する。このように、検出結果ラッチ端子2561は、LED動作モードDRMにおいても同様に高論理レベル検出結果ラッチ信号を保持する。
図10Eを参照して、いくつかの実施形態に係る模式的なスイッチ回路について説明する。スイッチ回路2680は、高電流/高電力の処理能力があり、スイッチ回路に好適なパワートランジスタとして、バイポーラジャンクショントランジスタ(BJT)等のトランジスタを備える。BJT2681は第1トランジスタ2681と呼んでもよい。BJT2681は、取付検出端子2521に連結されたコレクタ、検出結果ラッチ端子2561に連結されたベース、及びスイッチ回路連結端子2581に連結されたエミッタを有している。検出パルス生成モジュール2640が第1パルス信号DP1及び第2パルス信号DP2を生成するとき、BJT2681は過渡導通状態になる。これにより、検出判定回路2670は、検出結果ラッチ信号を高論理レベルとするか低論理レベルとするか決定するための検出を行うことができる。検出結果ラッチ回路2660が検出結果ラッチ端子2561において高論理レベル検出結果ラッチ信号を出力するとき、当該状況は、LED直管ランプがランプソケットに正しく取り付けられていることを意味し、その結果、BJT2681は導通状態にあって、取付検出端子2521及び2522を導通状態にする(すなわち、電力ループを導通させる)。一方、電源モジュール内の駆動回路(図示されない)は、電力ループから受け取られる電圧に応答して動作を開始し、電力スイッチ(図示されない)の導通状態を制御するための点灯制御信号Slcを生成することにより、駆動電流を生成してLEDモジュールを点灯することができる。一方、検出結果ラッチ回路2660が低論理レベル検出結果ラッチ信号を検出結果ラッチ端子2561から出力させ、検出パルス生成モジュール2640からの出力が低論理レベルの場合、BJT2681は遮断又はブロック状態になり、取付検出端子2521及び2522を遮断又はブロック状態にする。当該事例において、電源モジュールの駆動回路は始動されず、結果、点灯制御信号Slcは生成されない。
外部駆動信号Sedは交流信号であるため、検出判定回路2670が検出するときの外部駆動信号の論理レベルがちょうどゼロ付近であることに起因する検出エラーを避けるために、検出パルス生成モジュール2640は第1パルス信号DP1及び第2パルス信号DP2を生成して、検出判定回路2670に検出を2回行わせる。これにより、1回の検出では外部駆動信号の論理レベルがちょうどゼロ付近になってしまう問題を回避できる。場合によっては、第1パルス信号DP1と第2パルス信号DP2との生成の時間差は、外部駆動信号Sedの半周期Tの倍数ではない。例えば、この時間差は、外部駆動信号Sedの180度の位相差の倍数に一致しない。このように、第1パルス信号DP1及び第2パルス信号DP2の一方が生成され、外部駆動信号Sedが不都合ながらゼロ付近であるとき、他方のパルス信号が生成されるときにも外部駆動信号Sedが再びゼロ付近になることは回避することができる。
第1パルス信号DP1の生成と第2パルス信号DP2の生成との時間差、例えば、両信号生成の規定時間間隔TIVは、以下の式により表すことができる。
TIV=(X+Y)(T/2)
ここで、Tは外部駆動信号Sedの周期を表し、Xは自然数であり、0<Y<1を満たし、いくつかの実施形態において、Yは0.05〜0.95の範囲内であり、またいくつかの実施形態において、Yは0.15〜0.85の範囲内である。
本開示の関連分野の当業者は、上記の実施形態の説明に従って、取付検出を実行するために2つのパルス又はパルス信号を生成する方法は、検出パルス生成モジュールが動作する方法の典型的な一実施形態にすぎないこと、及び、実際には、検出パルス生成モジュールは、取付検出を実行するために少なくとも1つ又は2つのパルス信号を生成するように構成され得るが、本考案は当該異なる数のいずれにも限定されないことを理解することができる。
さらに、駆動電圧VCCの論理レベルが小さすぎることにより起こる、検出モードDTMに入る取付検出モジュールの判定ミスを回避するために、駆動電圧VCCが規定の論理レベルに達する、又は規定の論理レベルより高くなるとき、第1パルス信号DP1が生成されるように設定することができる。例えば、いくつかの実施形態において、論理レベルが不十分であることにより起こる取付検出モジュールの判断ミスを防止するため、駆動電圧VCCが十分に高い論理レベルに達してから検出判定回路2670が作動する。
上述した例によると、LED直管ランプの一方のエンドキャップをランプソケットに挿入し、他方のエンドキャップはフロートにある、又は人体もしくはその他接地物に電気的に連結したとき、高インピーダンスのため、検出判定回路は低論理レベル検出結果信号Sdrを出力する。検出結果ラッチ回路は、検出パルス生成モジュールのパルス信号に基づいて低論理レベル検出結果信号Sdrを保持することにより、その信号を低論理レベル検出結果ラッチ信号として、その論理値を変えずにLED動作モードDRMにおいても検出結果を保持する。このように、スイッチ回路は、継続的な導通ではなく、遮断もしくはブロック状態を保持する。さらに、感電状態を防止することができるとともに、安全規格の要件も満たすことができる。他方、LED直管ランプの2つのエンドキャップがランプソケットに正しく挿入されるとき(例えば、タイミングtdにおいて)、LED直管ランプ自体の回路のインピーダンスは小さいため、検出判定回路は、高論理レベル検出結果信号Sdrを出力する。検出結果ラッチ回路は、検出パルス生成モジュールのパルス信号に基づいて高論理レベル検出結果信号Sdrを保持することにより、その信号を高論理レベル検出結果ラッチ信号として、LED動作モードDRMにおいても検出結果を保持する。こうしてスイッチ回路は導通を維持して、LED動作モードDRMにおいてLED直管ランプを正常に作動させる。
いくつかの実施形態において、LED直管ランプの一方のエンドキャップをランプソケットに挿入し、他方のエンドキャップはフロートにある、又は人体に電気的に連結したとき、検出判定回路は低論理レベル検出結果信号Sdrを検出結果ラッチ回路に出力し、次いで、検出パルス生成モジュールは低論理レベル信号を検出結果ラッチ回路に出力して、検出結果ラッチ回路に低論理レベル検出結果ラッチ信号を出力させ、スイッチ回路を遮断又はブロック状態にする。このように、スイッチ回路のブロックにより、取付検出端子、例えば、第1及び第2取付検出端子をブロック状態にする。その結果、LED直管ランプは非導通又はブロック状態になる。
しかしながら、いくつかの実施形態において、LED直管ランプの2つのエンドキャップがランプソケットに正しく挿入されるとき、検出判定回路は高論理レベル検出結果信号Sdrを検出結果ラッチ回路に出力し、検出結果ラッチ回路に高論理レベル検出結果ラッチ信号を出力させ、スイッチ回路を導通状態にする。このように、スイッチ回路の導通により、取付検出端子、例えば、第1及び第2取付検出端子を導通状態にする。その結果、LED直管ランプは導通状態で動作する。
よって、取付検出モジュールの動作に従って、LED直管ランプの少なくとも一方の端部がランプソケットに接続するとき、第1回路は、それぞれパルス幅を有する2つのパルスを、間隔をあけて生成して出力する。第1回路は、スイッチとして機能するトランジスタ(例えばBJTトランジスタ)のベースにパルスを出力するよう構成された上記の様々な要素を備えてもよい。LED直管ランプが適切にランプソケットに接続されているかどうか検出するための検出モードDTMの間にパルスが発生する。パルス発生のタイミングは、高論理レベルから低論理レベル、又は低論理レベルから高論理レベルに変化する第1回路の様々な部分のタイミングに基づいて制御してもよい。
パルスのタイミングは次のように決められ、すなわち、検出モードDTMの間、LED直管ランプがランプソケットに適切に接続されていれば(例えば、LED直管ランプの両端がランプソケットの導電端子に正しく接続されていれば)、外部駆動信号からの交流電流が非ゼロレベルであるとき、少なくとも1つのパルス信号が発生する。例えば、交流供給信号の半周期とは異なる間隔TIVでパルス信号が発生する場合がある。例えば、パルス信号のそれぞれの開始点同士もしくは中間点同士、又は第1パルス信号DP1の終わりから第2パルス信号DP2の始まりまでの時間を、交流供給信号の半周期とは異なる時間量(例えば、交流供給信号の半周期の倍数の0.05%から0.95%の間でもよい)で隔ててもよい。交流供給信号が非ゼロレベルのときに発生するパルスの期間中に、非ゼロレベルの交流供給信号を受信するスイッチをオンに切り替え、LED直管ランプがランプソケットに適切に接続されたままである限りスイッチもオン状態から変わらないように、ラッチ回路に状態を変化させる。例えば、スイッチは、第1回路から各パルスが出力されるとき、オンになるように構成されてもよい。ラッチ回路は、スイッチがオンで、スイッチから出力された電流が閾値より大きい、つまり照明ソケットに適切に接続されていることを示すときのみ状態を変化させるように構成されてもよい。その結果、LED直管ランプは導通状態で動作する。
従って、ユーザによるLED直管ランプの取付プロセスでは、LED直管ランプの電源を入れると(LED直管ランプが点灯しているかどうかに関係なく)、LED直管ランプの取付検出モジュールが、電力ループを連続的に導通させる前に取付状態又は感電の発生を検出するためのパルスを生成し、その結果、LED直管ランプが正しく取り付けられていること、又はユーザが触れていないことを確認した後、LEDモジュールを駆動するために駆動電流が電力ループを通じて導通される。従って、LED直管ランプは、最初のパルスが生成されるまで点灯しない、すなわち、電力ループが導通しないか、又は、電力ループ上の電流が5mA/MIU未満に制限される。実際の適用では、LED直管ランプの電源が投入されてから第1パルスが生成されるまでの期間は、実質的に100ms以上である。例えば、本実施形態の取付検出モジュールを備えたLED直管ランプは、取り付けられて電源が投入されてから少なくとも100ms後まで発光しない。いくつかの実施形態において、取付検出モジュールは、取付状態が正しいかどうかを判定する前、又はユーザがLED直管ランプに触れていないと判定する前にパルスを連続的に生成するため、第1パルスが生成された後にLED直管ランプが点灯しない場合、LED直管ランプは少なくとも間隔TIV後(すなわち、第2パルスが生成された後)に点灯する。この例では、LED直管ランプが100ms後に点灯しない場合、LED直管ランプはまた、少なくとも100+TIVms以内も発光しない。なお、「LED直管ランプの電源を投入する」という当該表現は、電力ループに電圧差を生成するように、LED直管ランプの電力ループがグランドレベルに電気的に接続された状態で、外部電源(交流電力線など)がLED直管ランプに印加されることを指す。電源が投入されたLED直管ランプが適切に/正しく取り付けられているということは、外部電源がLED直管ランプに印加され、LED直管ランプがランプ器具のグランド線を介してグランドレベルに電気的に接続されていることを意味する。また、電源が投入されたLED直管ランプが不適切に/誤って取り付けられているということは、外部電源がLED直管ランプに印加され、LED直管ランプがランプ器具のグランド線だけでなく、インピーダンスを有する人体又は他の物体をも通じてグランドレベルに電気的に接続されていること、すなわち、不適切に/誤って取り付けられた状態で、インピーダンスを有する予期しない物体又は身体が電力ループ内の電流経路上に直列に接続されてしまっていることを意味する。
注意しなければならないのは、LED直管ランプの電源が投入されているということは、外部駆動信号がLED直管ランプの少なくとも1つのピンに印加されており、LED直管ランプに電流を流していることを指し、電流は駆動電流又は漏れ電流であり得る。
他方、LED直管ランプの外部駆動信号がゼロに近い電流レベル、又は特定の閾値より低いレベルのときに両パルスが発生する場合、ラッチ回路の状態は変化せず、スイッチは2つのパルスの期間中のみオンであり、両パルス終了後かつ検出モード終了後はオフのままで変わらない。例えば、スイッチから出力される電流が閾値より小さければ、ラッチ回路は現在の状態を維持するように構成され得る。このように、LED直管ランプは非導通状態を維持することにより、LED直管の一部が電源に接続されていたとしても、感電を防止する。
なお、ある特定の実施形態によれば、検出パルス生成モジュールにより生成されるパルス信号のパルス幅は、1μs〜1msであり、LED直管ランプが瞬間的に導通したとき、スイッチ回路を短時間導通状態にするのに用いられる。典型的な一実施形態において、パルス信号のパルス幅は10μs〜1msである。別の典型的な実施形態において、パルス信号のパルス幅は10μs〜30μsである。別の典型的な実施形態において、パルス信号DP1/DP2のパルス幅は200μs〜400μsのより広い範囲内にある。別の典型的な実施形態において、パルス信号DP1/DP2のパルス幅は、20μs、35μs、又は45μsの±15%の範囲内にある。また、別の典型的な実施形態において、パルス信号DP1/DP2のパルス幅は、300μsの±15%の範囲内にある。
いくつかの実施形態によれば、パルス又はパルス信号は、信号の連続的な期間において電圧又は電流の信号の急激な変化が瞬間的に発生すること、すなわち、短期間で信号が突然急激に変化し、次いで急速に変動前の初期値に戻ることを意味する。従って、パルス信号は、低レベルから高レベルに変化もしくは遷移し、短時間の後に高レベルから低レベルに戻るか、又は、高レベルから低レベルに変化もしくは遷移し、次いで高レベルに戻る電圧あるいは電流の信号であり得るが、本考案は当該選択のいずれにも限定されない。「信号の変化が瞬間的に発生する」という表現は、ユニットとしてのLED直管ランプが動作状態を変更するのに十分ではない期間に相当し、当該期間中、瞬間的な信号変化が、触れている人体に感電の危険を引き起こす可能性は低い。例えば、パルス信号DP1/DP2を使用してスイッチ回路2580/2680を導通させる場合、スイッチ回路2580/2680の導通期間はLEDモジュールを点灯させないほど非常に短く、電力ループ上の実効電流が定格電流上限(5MIU)を超えることがないほど、非常に短い。また、「信号の急激な変化」とは、パルス信号を受信する電気要素がその信号に応答し、要素の動作状態を変更するのに十分なパルス又はパルス信号の変化の程度を指す。例えば、スイッチ回路2580/2680がパルス信号DP1/DP2を受信するとき、スイッチ回路2580/2680は、パルス信号DP1/DP2の信号レベルの切り替えに応答して導通し又は遮断される。
いくつかの実施形態において、パルス電流は、検出及び判定のための検出判定回路を通過するように生成される。このパルスは短時間であって長時間ではないため、感電状態は発生しない。さらに、LED動作モードDRM(例えば、LED動作モードDRMは、検出モードDTMの後の期間であって、LED直管ランプの一部がまだ電源に接続されている期間である)の間、検出結果ラッチ回路も検出結果を保持しているため、回路状態の変化に合わせて事前に保存してあった検出結果を変化させることはない。こうして、検出結果の変化により生じる事態を回避することができる。いくつかの実施形態において、スイッチ回路等の取付検出モジュール、検出パルス生成モジュール、検出結果ラッチ回路、及び検出判定回路は、回路コスト及びレイアウト空間の削減のため、チップに組み込んでから回路内に埋め込むことも可能である。
加えて、検出パルス生成モジュール2640は、例えば2つのパルス信号DP1及びDP2を生成するが、本考案の検出パルス生成モジュール2540は当該態様に限定されない。検出パルス生成モジュール2540は、単一のパルス又は複数のパルス(2つ以上のパルス)を生成することができる回路である。
1つのパルス又はパルス信号のみを生成する検出パルス生成モジュール2540の実施形態について、(内部電源を有する)(1つ以上の)能動電気素子と組み合わせてRC回路を使用する単純な回路構成を使用して、1つのみのパルスの生成/送出を実施することができる。例えば、いくつかの実施形態において、検出パルス生成モジュール2640は、単にコンデンサ2642と、抵抗2643と、バッファ2644とを備える。当該構成では、検出パルス生成モジュールは単一のパルス信号DP1のみを生成することができる。
複数のパルス信号を生成する検出パルス生成モジュール2540の一実施形態では、いくつかの実施形態において、検出パルス生成モジュール2640は、リセット回路(図示されない)をさらに備える。リセット回路は、第1パルス信号DP1及び/又は第2パルス信号DP2が生成された後、検出パルス生成モジュール2640内の回路の動作状態をリセットすることができ、その結果、検出パルス生成モジュール2640は、しばらくしてから再び第1パルス信号DP1及び/又は第2パルス信号DP2を生成することができる。固定期間TIVの間隔をおいて複数のパルス信号を生成することは、例えば、20msから2sごとに(すなわち、20ms≦TIV≦2s)パルス信号を生成することであり得る。一実施形態において、固定期間TIVは500ms〜2sである。別の実施形態において、固定期間TIVは、75msの±15%の範囲内にある。また別の実施形態において、固定期間TIVは、45msの±15%の範囲内にある。また別の実施形態において、固定期間TIVは、30msの±15%の範囲内にある。また、ランダムな期間TIVの間隔をおいて複数のパルス信号を生成することは、例えば、2つごとの連続する、生成されるパルス信号の間のランダムな期間TIVとして、0.5s〜2sの範囲のランダム値を選択することによって実行され得る。
特に、検出パルス生成モジュール2540が取付検出を実行するためのパルス信号を生成するための時間及び頻度は、検出電流に触れるか、又は曝露される通常の人体に対する、検出段階下の検出電流の影響を考慮して設定又は調整することができる。一般に、人体を流れる検出電流の大きさ及び持続時間が関連する規格の制限要件に適合する限り、人体を流れる検出電流は人体に感電の危険を知覚又は経験させず、人体の安全を危険に曝さない。感電の危険を回避するために、関連する規格の制限要件に適合するように、検出電流の大きさと持続時間とは逆相関にある必要がある。すなわち、人体を流れる検出電流が人体の安全を危険に曝さないという要件の下では、検出電流の大きさが大きいほど、人体を流れる検出電流の持続時間は短くなる必要があり、逆に、検出電流の大きさが非常に小さい場合、人体に流れる検出電流は持続時間が相当に長くても、人体の安全性を危険に曝すことがなく、又は危険に曝す可能性が低い。従って、実際には、人体に流れる検出電流が人体の安全を危険に曝すかどうかは、人体が受け取る電荷の量のみによって決定されるのではなく、検出電流から人体に印加されるか、又は人体が受け取る単位時間あたりの電荷量もしくは電力に基づいてあるいは電荷量もしくは電力によって決定される。
いくつかの実施形態において、検出パルス生成モジュール2540は、検出電流が接触する人体に感電を引き起こすことを防止するために、特定の検出期間中に、かつ取付検出のためにパルス信号の生成を停止する期間外のみで、取付検出を実行するためのパルス又はパルスグループを生成するように構成される。図19Dは、いくつかの実施形態に係る検出電流の信号波形図であり、横軸は時間軸(tによって示される)であり、縦軸は検出電流の値(Iによって示される)を表す。図19Dを参照すると、検出段階内において、検出パルス生成モジュール2540は、LED直管ランプの検出経路又は電力ループを導通させるために、特定の検出期間中に取付検出を実行するためのパルス信号を生成し、各パルスのパルス幅及び2つの連続するパルス間の間隔がどのように設定されるかの詳細は、本開示の他の記載されている関連する実施形態が参照されたい。検出経路又は電力ループが導通しているため、LED直管ランプの電源モジュールへの入力電流を測定することによって値を得ることができる検出経路又は電力ループの検出電流Iinは、パルス信号の各々が生成されるタイミングに対応して生成される電流パルスIdpを含み、検出判定回路2570は、電流パルスIdpの値を測定することにより、LED直管ランプがランプソケットに正しく/適切に取り付けられているかどうかを判定する。図19Dに示す検出期間Twの後、検出パルス生成モジュール2540は、取付検出のためのパルス信号の生成を停止して、検出経路又は電力ループを遮断状態にする。検出電流Iinを時間軸に沿って広く見ると、検出パルス生成モジュール2540は、検出期間TWの間に電流パルスのグループDPgを生成し、電流パルスのグループDPgを使用して取付検出を実行することによって、LED直管ランプがランプソケットに正しく/適切に取り付けられているかどうかを判定する。言い換えると、図19Dの実施形態において、検出パルス生成モジュール2540は、検出期間TWの間にのみ電流パルスIdpを生成し、検出期間TWは、0.5s〜2sの範囲内で設定され得、すべて秒単位の0.51、0.52、0.53、0.60、0.61、0.62、...、1.97、1.98、1.99、2など、0.5s〜2sの間の、かつ0.5s及び2sを含む、すべての2桁の十進数を含むが、本考案は当該範囲の実施形態に限定されない。また、検出期間TWを適切に選択することにより、電流パルスのグループDPgを使用して取付検出を実行しても、検出電流によって、接触する人体を危険に曝す過剰な電力が生成されないため、感電保護を実現することができることに留意されたい。
回路設計に関して、検出パルス生成モジュール2540が検出期間Twの間にのみ検出電流パルスIdpを生成する方法は、様々な異なる回路実施形態によって実施することができる。例えば、一実施形態において、検出パルス生成モジュール2540は、タイミング回路(本明細書には示さない)とともにパルス生成回路(図10B又は図11Bに示されている)によって実装され、タイミング回路は、周期を検出すると、パルス生成回路に(1つ以上の)パルスの生成を停止させるための信号を出力する。別の実施形態において、検出パルス生成モジュール2540は、遮蔽/絶縁回路(本明細書には示さない)とともにパルス生成モジュール(図10B又は図11Bに示されている)によって実装され、遮蔽/絶縁回路は、所定の時間の後に、検出パルス生成モジュールの出力端子(の電圧)をグランドに引くなど、いくつかの方法のいずれかによって、(1つ以上の)検出パルスを遮蔽するか、又は、(1つ以上の)検出パルスがパルス生成回路によって生成もしくは出力されないように構成することができる。遮蔽/絶縁回路を備えた構成では、遮蔽/絶縁回路は、パルス生成回路の元の回路設計を変更する必要なく、RC回路などの単純な回路によって実装することができる。
いくつかの実施形態において、検出パルス生成モジュール2540は、検出電流が接触する人体に感電を引き起こすことを防止するために、間隔をおいて取付検出を実行するためのパルス又はパルスグループを生成するように構成され、当該間隔の各々は、2つの連続するパルスの間で、安全値以上に設定される。図19Eは、いくつかの典型的な実施形態に係る検出電流の信号波形図である。図19Eを参照すると、検出段階内で、検出パルス生成モジュール2540は、LED直管ランプの検出経路又は電力ループを導通させるために、間隔をおいて取付検出を実行するためのパルスを生成し、当該間隔の各々は、2つの連続するパルスの間で、1秒のような特定の安全値よりも大きいプリセットの時間間隔TIV(「s」は秒を示す)において設定され、各パルスのパルス幅がどのように設定されるかの詳細は、本明細書の他の箇所における他の記載されている関連する実施形態が参照されたい。検出経路又は電力ループが導通しているため、LED直管ランプの電源モジュールへの入力電流を測定することによって値を得ることができる検出経路又は電力ループの検出電流Iinは、パルス信号の各々が生成されるタイミングに対応して生成される電流パルスIdpを含み、検出判定回路2570は、電流パルスIdpの値を測定することにより、LED直管ランプがランプソケットに正しく/適切に取り付けられているかどうかを判定する。
いくつかの実施形態において、検出パルス生成モジュール2540は、検出電流が接触する人体に感電を引き起こすことを防止するために、間隔をおいて取付検出を実行するためのパルスグループを生成するように構成することができ、当該間隔の各々は、2つの連続するパルスグループの間で、安全値以上に設定される。図19Fは、いくつかの典型的な実施形態に係る検出電流の信号波形図である。図19Fを参照すると、検出段階内で、検出パルス生成モジュール2540は、検出経路/電力ループを導通するように、第1検出期間Tw中にパルス又はパルス信号を生成する。第1パルスグループDPg1を形成するために、パルス信号の各々が生成される時間に対応してそれぞれ生成される複数の電流パルスIdpを含む、検出経路又は電力ループ上の検出電流Iinが生成される。検出パルス生成モジュール2540は、検出期間Twが終了した後、プリセットの時間間隔TIV(例えば、1秒)の間、パルスの出力を停止し、次の検出期間Twに入った後に再びパルスを送信する。
第2及び第3検出期間Twの間の動作は、第1検出期間Twの動作と類似であり、従って、第2及び第3検出期間の間に生成される検出電流Iinは、それぞれ第2パルスグループDPg2及び第3パルスグループを形成し、検出判定回路3130は、パルスグループDPg1、DPg2及びDPg3の電流値を検出することにより、LED直管ランプがランプソケットに適切に接続されているかどうかを判定する。
注意しなければならないのは、実際には、電流パルスIdpの電流の大きさは、検出経路又は電力ループ上のインピーダンス(例えば、抵抗)に関連するか、又は依存している。従って、検出パルス生成モジュール2540を設計するとき、出力検出パルスのフォーマットは、採用された選択肢及び検出経路又は電力ループの構成に従って設計されてもよい。
図16Fは、別の実施形態による取付検出モジュールの回路ブロック図である。図16Fの取付検出モジュールは、一般に、図10Aの実施形態のものと類似であるため、スイッチ回路2580と、検出パルス生成モジュール2540と、検出結果ラッチ回路2560と、検出判定回路2570とを備え、主な相違点は、図16Fの取付検出モジュールが、外部駆動信号が補助電源モジュールによって提供される直流信号であるかどうかを判定するように構成された緊急制御モジュール2590をさらに備え、その結果、検出結果ラッチ回路2560は、LED直管ランプに補助電源が入力されている環境又は機会においてLED直管ランプが使用されるときに、取付検出モジュールの誤動作又は誤判定を回避するために、判定結果に応じてスイッチ回路2580の制御を調整することができる。図16Fの(1つ以上の)回路及び(1つ以上の)モジュールの構造及び動作は、図10Aの対応する(1つ以上の)回路及び(1つ以上の)モジュールの構造及び動作と類似又は対応しているため、ここでは再度説明しない。
具体的には、緊急制御モジュール2590は、経路2591を介して検出結果ラッチ回路2560に接続され、LED直管ランプによって受信されている外部駆動信号が直流信号であるかどうかを判定するように構成される。外部駆動信号が直流信号であると緊急制御モジュール2590が判定した場合、緊急制御モジュール2590は、緊急状態を示す第1状態信号を検出結果ラッチ回路2560に出力し、又は、外部駆動信号が直流信号ではないと緊急制御モジュール2590が判定した場合、緊急制御モジュール2590は、非緊急状態を示す第2状態信号を検出結果ラッチ回路2560に出力する。検出結果ラッチ回路2560が第1状態信号を受信するとき、検出パルス生成モジュール2540の出力及び検出判定回路2570の出力に関係なく、検出結果ラッチ回路2560は、次いで、スイッチ回路2580を導通又はオン状態に維持し、当該状態は、緊急照明モードにあるということができる。他方、検出結果ラッチ回路2560が第2状態信号を受信するとき、検出結果ラッチ回路2560は、通常のメカニズムに従って動作して、パルス信号及び検出結果信号に基づいてスイッチ回路2580の導通及び遮断を制御する。
次に、緊急制御モジュール2590を含む取付検出モジュールの詳細な動作メカニズムを、図25Bを参照してさらに説明する。図25Bは、典型的な一実施形態に係る、緊急制御モジュール2590を使用する取付検出モジュールの制御方法のステップのフローチャートである。図16Fと図25Bの両方を参照すると、LED直管ランプの電源モジュールが外部駆動信号を受信するとき、緊急制御モジュール2590は、電力線上の電圧を検出し(ステップS201)、次いで、電力線上の検出電圧が第1期間にわたって第1電圧レベルを上回ったままかどうかを判定する(ステップS202)ように動作し、第1期間は例えば75msであってもよく、第1電圧レベルは110V又は120Vのような、100V〜140Vの範囲内の任意のレベルであってもよい。例えば、ステップS202の一実施形態において、緊急制御モジュール2590は、電力線上の検出電圧が75ms超にわたって110V又は120Vを上回ったままであるかどうかを判定する。
ステップS202における緊急制御モジュール2590による判定が肯定的である場合、当該結果は受信した外部駆動信号が直流信号であることを意味し、取付検出モジュール2520は緊急モードに入り、検出結果ラッチ回路2560に、例えば導通状態である第1構成状態において動作するようにスイッチ回路2580に指示させる(ステップS203)。他方、ステップS202における緊急制御モジュール2590による判定が否定的である場合、当該結果は、受信された外部駆動信号が直流信号ではなく交流信号であることを意味し、取付検出モジュール2520は検出モードに入り、検出結果ラッチ回路2560に、パルス又はパルス信号をスイッチ回路2580に出力することにより、LED直管ランプの取付状態を判定させる。取付検出モード下の緊急制御モジュール2590を備える取付検出モジュール2520の動作の詳細な説明については、上記で提示された図25Aの実施形態の説明を参照されたい。
他方、緊急モードでは、スイッチ回路2580を第1構成において動作したままに維持することに加えて、緊急制御モジュール2590は、バス電圧(すなわち、電源モジュールの電力線上の電圧)が上昇して第2電圧レベルを超えるかどうかをさらに判定する(ステップS204)。緊急制御モジュール2590が、バス電圧が第2電圧レベルを超えるほど上昇していないと判定した場合、当該判定はLED直管ランプが緊急モードのままであることを指し、スイッチ回路2580は第1構成において動作し続ける。緊急制御モジュール2590が、バス電圧が第1電圧レベルから第2電圧レベルを超えるほど上昇していると判定した場合、当該判定は電源モジュールによって受信される外部駆動信号が直流信号から交流信号に変化する(例えば、交流電力線が回復した)ことを指し、緊急制御モジュール2590は、検出モードに入るように取付検出モジュール2520を制御する。従って、第2電圧レベルは、第1電圧レベルよりも高いが277V未満の任意の電圧レベルであり得る。例えば、第1電圧レベルが110Vである場合、第2電圧レベルは120Vであり得る。言い換えれば、ステップS204のいくつかの実施形態によれば、緊急制御モジュール2590は、バス電圧が120Vを超える立ち上がりエッジを有するかどうかを判定し、判定結果が肯定的である場合に検出モードに入る。
いくつかの実施形態において、パルス信号DP1/DP2を生成するためのタイミングは、外部駆動信号/交流供給信号をサンプリングすることにより決定することができ、パルス信号DP1/DP2のパルス幅は固定されるように設計される。例えば、検出パルス生成モジュールは、サンプリング回路と、パルス生成回路とを備える。サンプリング回路は、外部駆動信号の交流電圧が上昇又は下降して基準電圧を超えるとき、パルス生成回路にパルス生成信号を出力し、その結果、パルス生成回路は、パルス生成信号を受信するとき、パルス信号を出力する。いくつかの実施形態において、検出パルス生成モジュールにより生成されるパルス信号のパルス幅は、1μs〜1msであり、LED直管ランプが瞬間的に導通したとき、スイッチ回路を短時間導通状態にするのに用いられる。典型的な一実施形態において、パルス信号のパルス幅は10μs〜1msである。典型的な一実施形態において、パルス信号のパルス幅は10μs〜30μsである。別の典型的な実施形態において、パルス信号DP1/DP2のパルス幅は200μs〜400μsのより広い範囲内にある。別の典型的な実施形態において、パルス信号DP1/DP2のパルス幅は、20μs、35μs、又は45μsの±15%の範囲内にある。別の典型的な実施形態において、パルス信号DP1/DP2のパルス幅は、300μsの±15%の範囲内にある。別の典型的な実施形態において、パルス信号のパルス幅は20μsである。
上記例において述べたように、いくつかの実施形態において、LED直管ランプは、2つのパルス信号、すなわち、第1時間に出力される第1パルス信号DP1と、第1時間の後の第2時間に出力される第2パルス信号DP2とを出力するように構成されたパルス生成回路と、LED駆動信号を受信し、スイッチのオンとオフとを制御する上記2つのパルス信号を受信するように構成されたスイッチとを有する取付検出回路を備える。取付検出回路は、検出モードDTMの間、2つのパルス信号それぞれの期間中、LED直管ランプがランプソケットに適切に接続されているかどうか検出するように構成されていてもよい。2つのパルス信号いずれかの期間中に、LED直管ランプがランプソケットに適切に接続されていることが検出されなければ、スイッチは検出モードDTM後もオフ状態のままでもよい。2つのパルス信号の少なくとも一方の期間中に、LED直管ランプがランプソケットに適切に接続されていることが検出されれば、スイッチは検出モードDTM後もオン状態のままでもよい。2つのパルス信号は、LED駆動信号の半周期の倍数とは異なる時間を隔てるように、かつ少なくとも一方のパルス信号はLED駆動信号が実質的にゼロの電流値を有する時に発生しないように、発生させてもよい。注意しなければならないのは、2つのパルス信号を生成するための回路について述べたが、本開示はそのような回路に限定されるものではない。例えば、回路は、複数のパルス信号が発生し、そのうちの少なくとも2つの信号がLED駆動信号の半周期の倍数とは異なる時間を隔てて発生するように、かつ複数のパルス信号の少なくとも1つはLED駆動信号が実質的にゼロの電流値を有する時に発生しないように実施されてもよい。
図11Aを参照して、典型的な一実施形態に係る取付検出モジュールについて説明する。取付検出モジュールは、検出パルス生成モジュール2740と、検出結果ラッチ回路2760と、スイッチ回路2780と、検出判定回路2770とを備える。
図19Bは、典型的な一実施形態に係る例示的な電源モジュールの信号波形図である。取付検出動作は、図19Bに従ってさらに説明される。検出パルス生成モジュール2740は、パス2741を介して検出結果ラッチ回路2760に連結(例えば、電気的に接続)され、少なくとも1つのパルス信号DPを有する制御信号Scを生成するように構成されている。本明細書中におけるパスは、2つの部品、回路、もしくはモジュールを接続する導電線を含んでもよいし、又はそれぞれの部品、回路、もしくはモジュールに接続された導電線の両端部を含んでもよい。検出結果ラッチ回路2760は、パス2761を介してスイッチ回路2780に連結(例えば、電気的に接続)され、検出パルス生成モジュール2740からの制御信号Scを受信及び出力するように構成されている。スイッチ回路2780は、LED直管ランプの電力ループの一端(例えば第1取付検出端子2521)及び検出判定回路2770に連結(例えば、電気的に接続)され、検出結果ラッチ回路2760から出力された制御信号Scを受信するように構成され、当該制御信号Scを受信している間に導通する(又はオンになる)ことにより、LED直管ランプの電力ループを導通状態にするように構成されている。検出判定回路2770はスイッチ回路2780、LED直管の電力ループの他端(例えば第2取付検出端子2522)、及び検出結果ラッチ回路2760に連結(例えば、電気的に接続)され、スイッチ回路2780と電力ループが導通状態にあるとき、電力ループ上の少なくとも1つのサンプル信号Sspを検出することにより、LED直管ランプとランプソケットとの取付状態を判定するように構成されている。本実施形態の電力ループは、取付検出モジュールの検出経路とみなされることができる。さらに検出判定回路2770は、次の制御のために、(1つ以上の)検出結果を検出結果ラッチ回路2760に送信するように構成されている。いくつかの実施形態において、検出パルス生成モジュール2740はさらに、検出結果ラッチ回路2760の出力に連結(例えば、電気的に接続)され、(1つ以上の)パルス信号DPの時間を制御する。
いくつかの実施形態において、第1パス2781の一端は、検出判定回路2770の第1ノードに連結され、第1パス2781の他端は、スイッチ回路2780の第1ノードに連結される。いくつかの実施形態において、検出判定回路2770の第2ノードは、電源ループの第2取付検出端子2522に連結され、スイッチ回路2780の第2ノードは、電源ループの第1取付検出端子2521に連結される。いくつかの実施形態において、第2パス2771の一端は、検出判定回路2770の第3ノードに連結され、第2パス2771の他端は、検出結果ラッチ回路2760の第1ノードに連結され、第3パス2741の一端は、検出結果ラッチ回路2760の第2ノードに連結され、第3パス2741の他端は、検出パルス生成回路2740の第1ノードに連結されている。いくつかの実施形態において、第4パス2761の一端は、スイッチ回路2780の第3ノードに連結され、第4パス2761の他端は、検出結果ラッチ回路2760の第3ノードに連結されている。いくつかの実施形態において、第4パス2761は、検出パルス生成回路2740の第2ノードにも連結されている。
いくつかの実施形態において、検出判定回路2770は、第1パス2781及びスイッチ回路2780を経由して第1取付検出端子2521と第2取付検出端子2522との間の信号を検出するように構成されている。例えば、上記構成により、検出判定回路2770は、第1取付検出端子2521及び第2取付検出端子2522を流れる電流が所定の電流値よりも小さいか大きいかを検出及び判定し、第2パス2771を介して検出結果信号Sdrを検出結果ラッチ回路2760に送信又は提供することができる。
いくつかの実施形態において、一般にパルス生成回路とも呼ばれる検出パルス生成回路2740は、検出結果ラッチ回路2760を経由してパルス信号DPを生成することにより、パルス信号期間中、スイッチ回路2780を導通状態のままに維持する。例えば、検出パルス生成回路2740によって生成されるパルス信号DPは、検出パルス生成回路2740に連結されたスイッチ回路2780をオンにするように制御する。スイッチ回路2780の導通状態を維持する結果として、取付検出端子2521と2522との間のLED直管ランプの電力ループも導通状態に維持される。検出判定回路2770は、電力ループ上のサンプル信号Sspを検出して、検出結果に基づいて信号を生成し、検出結果ラッチ回路2760が検出判定回路2770から受信した検出結果をラッチ(保持)するタイミングを検出結果ラッチ回路2760に伝える。例えば、検出判定回路2770は、検出結果ラッチ回路2760等のラッチ回路を、LED直管ランプのために、導通状態(例えば、「オン」状態)及び遮断状態の一方に対応する状態にして維持させる信号を生成するように構成された回路でもよい。検出結果ラッチ回路2760は、検出結果信号Sdr(又は検出結果信号Sdr及びパルス信号DP1/DP2)に従って検出結果を保持し、第4パス2761を介して検出結果ラッチ回路2760の第3ノードに連結されたスイッチ回路2780に、検出結果を送信又は提供する。スイッチ回路2780は、スイッチ回路2780の第3ノードを介して検出結果ラッチ回路から送信された検出結果を受信し、検出結果に従って、取付検出端子2521及び2522間の導通又は遮断状態を制御する。例えば、検出判定回路2770が、パルス信号DP中にLED直管ランプがランプソケットに適切に取り付けられていないことを検出する場合、パルス信号DPは、LED直管ランプの電力ループを開かせるためにオフ状態のままになるようにスイッチ回路2780を制御し、検出判定回路2770が、パルス信号DP中にLED直管ランプがランプソケットに適切に取り付けられていることを検出する場合、パルス信号DPは、LED直管ランプの電力ループに導通状態を維持させるために、導通状態のままになるようにスイッチ回路2780を制御する。
検出パルス生成モジュール2740(又は回路)、検出結果ラッチ回路2760、スイッチ回路2780、及び検出判定回路2770の詳細な回路構成と全体的な動作について以下に述べる。
図11Bを参照して、典型的な一実施形態に係る検出パルス生成モジュールについて説明する。検出パルス生成モジュール2740は、抵抗2742(第6抵抗と呼んでもよい)と、コンデンサ2743(第4コンデンサと呼んでもよい)と、シュミット・トリガー2744と、抵抗2745(第7抵抗と呼んでもよい)と、トランジスタ2746(第2トランジスタと呼んでもよい)と、抵抗2747(第8抵抗と呼んでもよい)とを備える。
いくつかの実施形態において、抵抗2742の一端は駆動信号、例えばVCCに接続され、抵抗2742の他端はコンデンサ2743の一端に接続される。コンデンサ2743の他端は接地ノードに接続される。いくつかの実施形態において、シュミット・トリガー2744は、入力端と出力端とを有し、入力端は抵抗2742とコンデンサ2743との接続ノードに接続され、出力端は第3パス2741を介して検出結果ラッチ回路2760に接続されている(図11A)。いくつかの実施形態において、抵抗2745の一端は抵抗2742とコンデンサ2743との接続ノードに接続され、抵抗2745の他端はトランジスタ2746のコレクタに接続される。トランジスタ2746のエミッタは接地ノードに接続される。いくつかの実施形態において、抵抗2747の一端はトランジスタ2746のベースに接続され、抵抗2747の他端は第4パス2761を介して検出結果ラッチ回路2760(図11A)及びスイッチ回路2780(図11A)に接続される。ある特定の実施形態において、検出パルス生成モジュール2740は、アノード及びカソードを有するツェナー・ダイオード2748をさらに備え、アノードはグランドに至るコンデンサ2743の他端に接続され、カソードはコンデンサ2743の端部(抵抗2742とコンデンサ2743との接続ノード)に接続される。図10B及び図11Bの実施形態における検出パルス生成モジュール2640及び2740は、一例に過ぎず、実際には、検出パルス生成回路の特定の動作は、図21の実施形態における構成された機能モジュールに基づいて実施されてもよく、従って、図21を参照して以下で詳細に説明する。
図11Dを参照して、典型的な一実施形態に係る検出結果ラッチ回路について説明する。検出結果ラッチ回路2760は、データ入力端D、クロック入力端CLK、及び出力端Qを有し、データ入力端Dが上記の駆動信号(例えばVCC)に接続され、クロック入力端CLKが検出判定回路2770(図11A)に接続されたDフリップフロップ2762(第2Dフリップフロップと呼んでもよい)と、第1入力端、第2入力端、及び出力端を有し、第1入力端がシュミット・トリガー2744(図11B)の出力端に接続され、第2入力端がDフリップフロップ2762の出力端Qに接続され、ORゲート2763の出力端が抵抗2747(図11B)の他端とスイッチ回路2780(図11A)に接続されたORゲート2763(第3ORゲートと呼んでもよい)とを備える。
図11Eを参照して、典型的な一実施形態に係るスイッチ回路について説明する。スイッチ回路2780は、ベースと、コレクタと、エミッタとを有し、ベースは第4パス2761(図11D)を介してORゲート2763の出力に接続され、コレクタは第1取付検出端子2521等の電力ループの一端に接続され、エミッタは検出判定回路2770(図11A)に接続されたトランジスタ2782(第3トランジスタと呼んでもよい)を備える。いくつかの実施形態において、トランジスタ2782は、例えばMOSFETのような他の同等の電子部品と入れ替えてもよい。
図11Cを参照して、典型的な一実施形態に係る検出判定回路について説明する。検出判定回路2770は、一端がトランジスタ2782(図11E)のエミッタに接続され、他端が第2取付検出端子2522等の電力ループの他端に接続されている、抵抗2774(第9抵抗と呼んでもよい)と、アノード及びカソードを有し、アノードは抵抗2744の接地ノードに接続されていない一端に接続されたダイオード2775(第2ダイオードと呼んでもよい)と、第1入力端、第2入力端、及び出力端を有するコンパレータ2772(第2コンパレータと呼んでもよい)と、第1入力端と、第2入力端と、出力端とを有するコンパレータ2773(第3コンパレータと呼んでもよい)と、抵抗2776(第10抵抗と呼んでもよい)と、抵抗2777(第11抵抗と呼んでもよい)と、コンデンサ2778(第5コンデンサと呼んでもよい)とを備える。
いくつかの実施形態において、コンパレータ2772の第1入力端は、規定の信号、例えば、基準電圧Vref=1.3Vに接続されるが、基準電圧値はこれに限定されず、コンパレータ2772の第2入力端はダイオード2775のカソードに接続され、コンパレータ2772の出力端はDフリップフロップ2762(図11D)のクロック入力端に接続される。いくつかの実施形態において、コンパレータ2773の第1入力端はダイオード2775のカソードに接続され、コンパレータ2773の第2入力端は、別の規定の信号、例えば基準電圧Vref=0.3Vに接続されるが、基準電圧値はこれに限定されず、コンパレータ2773の出力端はDフリップフロップ2762(図11D)のクロック入力端に接続される。いくつかの実施形態において、抵抗2776の一端は上記の駆動信号(例えばVCC)に接続され、抵抗2776の他端はコンパレータ2772の第2入力端に接続され、抵抗2777の一端は接地ノードに接続されず、抵抗2777の他端は接地ノードに接続される。いくつかの実施形態において、コンデンサ2778は、抵抗2777に並列に接続される。ある特定の実施形態において、ダイオード2775、コンパレータ2773、抵抗2776、2777、及びコンデンサ2778を省略してもよく、ダイオード2775を省略した場合、コンパレータ2772の第2入力端は抵抗2774の端部(例えば、抵抗2774の接地ノードに接続されていない端部)に直接接続されてもよい。ある特定の実施形態において、抵抗2774は、約0.1ohmから約5ohmの範囲の抵抗値に相当する電力消費を考慮して、並列接続された2つの抵抗を備えてもよい。
いくつかの実施形態において、回路レイアウトスペースを削減し、それによる回路製造コストを削減するために、取付検出モジュールのいくつかの部分を集積回路(IC)に組み込んでもよい。例えば、検出パルス生成モジュール2740のシュミット・トリガー2744、検出結果ラッチ回路2760、ならびに検出判定回路2770の2つのコンパレータ2772及び2773をICに組み込んでもよいが、本開示はそれに限定されない。
いくつかの典型的な実施形態に従って、取付検出モジュールの動作についてさらに詳しく述べる。典型的な一実施形態において、コンデンサ電圧は変化せず、LED直管の電力ループが導通状態になる前の電力ループ内のコンデンサの電圧はゼロで、コンデンサの過渡応答は短絡状態を有しているように見えてもよく、LED直管ランプがランプソケットに正しく取付けられているとき、過渡応答においてLED直管ランプの電力ループはより小さい限流抵抗及びより大きいピーク電流を有してもよく、LED直管ランプがランプソケットに正しく取付けられていないとき、過渡応答においてLED直管ランプの電力ループはより大きい限流抵抗及びより小さいピーク電流を有してもよい。本実施形態においては、UL規格を満たして、LED直管ランプの漏れ電流が5MIU(測定指標単位(Measurement Indication Unit))未満となるようにしてもよく、単位「MIU」はによって定義される。以下の表は、LED直管ランプが正常に作動している場合(例えば、LED直管ランプの2つのエンドキャップが正しくランプソケットに取付けられているとき)と、LED直管ランプがランプソケットに正しく取付けられていないとき(例えば、LED直管ランプの一方のエンドキャップはランプソケットに取付けられているが、他方のエンドキャップは人体に触れているとき)との電流の比較を示している。
上記表に示された分母部分において、RfuseはLED直管ランプのヒューズの抵抗を表している。例えば、最小過渡電流ipk_minを計算する際のRfuseの抵抗値として10オームを使用することができ、最大過渡電流ipk_maxを計算する際のRfuseの抵抗値として510オームを使用することができる(追加の500オームが、過渡応答における人体の導電抵抗をエミュレートするために使用される)が、本開示は当該抵抗値に限定されない。分子部分において、二乗平均平方根電圧(Vmax=Vrms*1.414=305*1.414)からの最大電圧が、最大過渡電流ipk_max及び最小電圧差の計算に使用され、例えば、50V(ただし本開示は当該値に限定されない)が、最小過渡電流ipk_minの計算に使用される。従って、LED直管ランプがランプソケットに正しく取付けられ(例えば、LED直管ランプの2つのエンドキャップがランプソケットに正しく取付けられ)、正常に作動するとき、最小過渡電流は5Aである。しかし、LED直管ランプがランプソケットに正しく取付けられていないとき(例えば、一方のエンドキャップはランプソケットに取付けられているが、他方は人体に触れているとき)、最大過渡電流は845mAにすぎない。従って、開示された実施形態のある特定の例においては、過渡応答を経てフィルタ回路のコンデンサ等のLED電源ループ内のコンデンサを流れる電流を用いて、LED直管ランプとランプソケットとの取付状態を検出して判定する。例えば、このような実施形態では、LED直管ランプがランプソケットに正しく取付けられているかどうか検出してもよい。開示された実施形態のある特定の例はさらに、ランプソケットに正しく取付けられていないLED直管ランプの導電部分に触れたユーザを感電から守るためのメカニズムを提供する。上記の実施形態を用いて、開示された考案のある特定の態様について説明したが、本開示はこれら実施形態に限定されない。
さらに、再び図11Aを参照すると、いくつかの実施形態において、ある期間(例えば、パルス信号の周期を判定するのに利用される期間)後にLED直管ランプをランプソケットに取付けようとするとき、検出パルス生成モジュール2740は、第1低レベル電圧から上昇した第1高レベル電圧を、パス2741(第3パスともいう)を通じて検出結果ラッチ回路2760に出力する。検出結果ラッチ回路2760は第1高レベル電圧を受信した後、パス2761(第4パスともいう)を通じて、スイッチ回路2780と検出パルス生成モジュール2740とに第2高レベル電圧を同時に出力する。いくつかの実施形態において、スイッチ回路2780が第2高レベル電圧を受信するとき、スイッチ回路2780は導通することによりLED直管ランプの電力ループも導通状態にする。例示的な本実施形態において、電源ループは少なくとも第1取付検出端子2521と、スイッチ回路2780と、パス2781(第5パスともいう)と、検出判定回路2770と、第2取付検出端子2522とを含む。一方、検出パルス生成モジュール2740は検出結果ラッチ回路2760から第2高レベル電圧を受信し、ある期間(例えば、パルス信号の幅(もしくは期間)を判定するのに利用される期間)後、第1高レベル電圧からの出力は第1低レベル電圧まで下がる(第1低レベル電圧の第1時間、第1高レベル電圧、及び第1低レベル電圧の第2時間が第1パルス信号DP1を形成する)。いくつかの実施形態において、LED直管ランプの電力ループが導通状態のとき、検出判定回路2770は、電力ループ上の電圧信号等の第1サンプル信号を検出する。第1サンプル信号が基準電圧等の規定の信号より大きいか又は等しいとき、取付検出モジュールは、上述した開示された実施形態の適用原理に従って、LED直管ランプがランプソケットに正しく取付けられていると判定する。従って、取付検出モジュールに含まれる検出判定回路2770は、パス2771(第2パスともいう)を通じて検出結果ラッチ回路2760に第3高レベル電圧(第1高レベル信号ともいう)を出力する。検出結果ラッチ回路2760は第3高レベル電圧(第1高レベル信号ともいう)を受信し、スイッチ回路2780へ第2高レベル電圧(第2高レベル信号ともいう)を出力し続ける。スイッチ回路2780は第2高レベル電圧(第2高レベル信号ともいう)を受信し、導通状態を維持することにより電力ループを導通状態のままに維持する。電力ループが導通状態のままの間、検出パルス生成モジュール2740はパルス信号をまったく生成しない。
しかしながら、いくつかの実施形態において、第1サンプル信号が規定の信号より小さいとき、上述のある特定の典型的な実施形態によれば、取付検出モジュールは、LED直管ランプがランプソケットに正しく取付けられていないと判定する。従って、検出判定回路2770は、第3低レベル電圧(第1低レベル信号ともいう)を検出結果ラッチ回路2760に出力する。検出結果ラッチ回路2760は第3低レベル電圧(第1低レベル信号ともいう)を受信し、スイッチ回路2780に第2低レベル(第2低レベル信号ともいう)を出力し続ける。スイッチ回路2780は第2低レベル電圧(第2低レベル信号ともいう)を受信し、ブロック状態を維持することにより電源ループを開状態のままに維持する。従って、ランプソケットに正しく取付けられていないLED直管ランプの導電部分に触れることによって起こる感電を十分回避することができる。
いくつかの実施形態において、LED直管ランプの電力ループはある期間(パルス信号DPの幅(もしくは期間)又は制御信号Scのパルスオン期間を表す期間)開状態のままのとき、検出パルス生成モジュール2740は、第1低レベル電圧から上昇した第1高レベル電圧を、パス2741を通じて検出結果ラッチ回路2760に再度出力する。検出結果ラッチ回路2760は第1高レベル電圧を受信した後、第2高レベル電圧をスイッチ回路2780と検出パルス生成モジュール2740とに同時に出力する。いくつかの実施形態において、スイッチ回路2780が第2高レベル電圧を受信するとき、スイッチ回路2780は再び導通して、LED直管ランプの電力ループも導通状態にする(典型的な本実施形態において、電力ループは少なくとも、第1取付検出端子2521と、スイッチ回路2780と、パス2781と、検出判定回路2770と、第2取付検出端子2522とを備える)。一方、検出パルス生成モジュール2740は検出結果ラッチ回路2760から第2高レベル電圧を受信し、ある期間(例えば、パルス信号DPの幅(もしくは期間)を判定するのに利用される期間)後、第1高レベル電圧からの出力は第1低レベル電圧まで低下する(第1低レベル電圧の第3時間、第1高レベル電圧の第2時間、及び第1低レベル電圧の第4時間が第2パルス信号DP2を形成する)。いくつかの実施形態において、LED直管ランプの電力ループが再び導通状態になるとき、検出判定回路2770も、電力ループ上の電圧信号等の第2サンプル信号SP2を再び検出する。第2サンプル信号SP2が規定の信号(例えば、基準電圧Vref)と同じか又はより大きいとき、上述のある特定の典型的な実施形態により、取付検出モジュールは、LED直管ランプがランプソケットに正しく取付けられていると判定する。従って、検出判定回路2770は、第3高レベル電圧(第1高レベル信号ともいう)を、パス2771を通じて検出結果ラッチ回路2760に出力する。検出結果ラッチ回路2760は第3高レベル電圧(第1高レベル信号ともいう)を受信し、スイッチ回路2780へ第2高レベル電圧(第2高レベル信号ともいう)を出力し続ける。スイッチ回路2780は第2高レベル電圧(第2高レベル信号ともいう)を受信し、導通状態を維持することにより電力ループを導通状態のままに維持する。電力ループが導通状態のままの間、検出パルス生成モジュール2740はパルス信号をまったく生成しない。
いくつかの実施形態において、第2サンプル信号SP2が規定の信号よりも小さいとき、上述のある特定の典型的な実施形態により、取付検出モジュールは、LED直管ランプがランプソケットに正しく取付けられていないと判定する。従って、検出判定回路2770は、第3低レベル電圧(第1低レベル信号ともいう)を検出結果ラッチ回路2760に出力する。検出結果ラッチ回路2760は第3低レベル電圧(第1低レベル信号ともいう)を受信し、スイッチ回路2780へ第2低レベル電圧(第2低レベル信号ともいう)を出力し続ける。スイッチ回路2780は第2低レベル電圧(第2低レベル信号ともいう)を受信し、ブロック状態を維持することにより電源ループを開状態のままに維持する。上述の開示によれば、パルス幅(すなわち、パルスオン時間)及びパルス周期は、検出モードDTM中に検出パルス生成モジュール2740によって提供されるパルス信号によって支配され、制御信号の信号レベルは、検出モードDTMの後に検出判定回路2770によって提供される検出結果信号Sdrに従って決定される。
図19Bの実施形態によれば、第1パルス信号DP1に基づいて生成される第1サンプル信号SP1及び第2パルス信号DP2に基づいて生成される第2サンプル信号SP2の信号レベルは基準電圧Vrefよりも小さいため、スイッチ回路2780は遮断されたままに維持され、駆動回路(図示されない)は、タイミングts〜td(すなわち、検出モードDTM)の間、有効な電力変換を実行しない。有効な電力変換とは、LEDモジュールを駆動して発光させるのに十分な電力を生成することを指す。検出判定回路2770は、第3パルス信号DP3のパルスオン期間中に基準電圧Vrefよりも大きい第3サンプル信号SP3に従って、LED直管ランプが正しく取り付けられているか、又はユーザによって触れられていないことを示す検出結果を生成し、その結果、スイッチ回路2780は、検出結果ラッチ回路2760によって出力される高レベル電圧に応答して導通状態に維持され、従って、電力ループも導通状態に維持される。電力ループが導通した後、電源モジュールの駆動回路が電力ループ上の電圧に基づいて、電力スイッチ(図示せず)の導通状態を制御するための点灯制御信号Slcを生成するように、動作を開始する。
次に、図11B〜図11Cを同時に参照すると、いくつかの実施形態において、LED直管ランプをランプソケットに取付けようとするとき、コンデンサ2743は、抵抗2742を通じて、駆動信号VCC、例えばVccにより充電される。そして、コンデンサ2743の電圧がシュミット・トリガー2744を起動するのに十分なレベルまで上昇するとき、シュミット・トリガー2744は、初期状態における第1低レベル電圧から上昇した第1高レベル電圧をORゲート2763の入力端に出力する。ORゲート2763がシュミット・トリガー2744から第1高レベル電圧を受け取った後、ORゲート2763は第2高レベル電圧をトランジスタ2782のベース及び抵抗2747に出力する。トランジスタ2782のベースがORゲート2763から第2高レベル電圧を受信するとき、トランジスタ2782のコレクタとエミッタが導通状態になり、さらにLED直管ランプの電力ループ(典型的な本実施形態において、電力ループは少なくとも第1取付検出端子2521と、トランジスタ2782と、抵抗2744と、第2取付検出端子2522とを備える)も同様に導通状態にする。一方、トランジスタ2746のベースが抵抗2747を通じてORゲート2763から第2高レベル電圧を受信するとき、トランジスタ2746のコレクタとエミッタが導通状態になって接地され、抵抗2745を通じてコンデンサ2743の電圧を放電して接地させる。いくつかの実施形態において、コンデンサ2743の電圧がシュミット・トリガー2744を起動するのに十分なレベルではないとき、シュミット・トリガー2744は、第1高レベル電圧から低下した第1低レベル電圧を出力する(第1時間における第1低レベル電圧の第1インスタンス、それに続く第1高レベル電圧、それに続く第2時間における第1低レベル電圧の第2インスタンスが第1パルス信号DP1を形成する)。LED直管ランプの電源ループが導通状態のとき、過渡応答により、フィルタ回路のコンデンサ等、電源ループのコンデンサを通過する電流が、トランジスタ2782及び抵抗2774を流れ、抵抗2774の電圧信号を形成する。電圧信号は、コンパレータ2772によって基準電圧と比較される。基準電圧は、例えば1.3Vであるが、それに限定されない。電圧信号が基準電圧以上のとき、コンパレータ2772は、第3高レベル電圧をDフリップフロップ2762のクロック入力端CLKに出力する。一方、Dフリップフロップ2762のデータ入力端Dは駆動信号VCCに接続されているため、Dフリップフロップ2762は(出力端Qより)高レベル電圧をORゲート2763のもう一方の入力端に出力する。これにより、ORゲート2763は、第2高レベル電圧をトランジスタ2787のベースに出力し続けることになり、結果として、トランジスタ2782とLED直管ランプの電源ループとは導通状態のままとなる。加えて、ORゲート2763が第2高レベル電圧を出力し続けることにより、トランジスタ2746が導通して接地されるため、コンデンサ2743はシュミット・トリガー2744を起動させるのに十分な電圧まで達することができない。
しかしながら、抵抗2774の電圧信号が基準電圧未満のとき、コンパレータ2772は、第3高レベル電圧をDフリップフロップ2762のクロック入力端CLKに出力する。一方、Dフリップフロップ2762の初期出力は低レベル電圧(例えばゼロ電圧)であるため、Dフリップフロップ2762は(出力端Qから)低レベル電圧をORゲート2763の他方の入力端に出力する。さらに、ORゲート2763の入力端によって接続されたシュミット・トリガー2744も第1低レベル電圧の出力を取り戻し、こうしてORゲート2763はトランジスタ2782のベースへの第2低レベル電圧の出力を続けることになり、結果として、トランジスタ2782はブロック状態(又はオフ状態)のままに、LED直管ランプの電源ループは開状態のままになる。さらに、ORゲート2763が第2低レベル電圧を出力し続けることにより、トランジスタ2764はブロック状態(又はオフ状態)のままになるため、次の(パルス信号)検出のために、コンデンサ2743は抵抗2742を通じて駆動信号VCCにより再び充電される。
いくつかの実施形態において、パルス信号の周期(又は間隔TIV)は、抵抗2742とコンデンサ2743の値により決められる。場合によっては、パルス信号の周期は、約3ミリ秒から約500ミリ秒の範囲の値を含んでもよく、約20ミリ秒から約50ミリ秒の範囲でもよい。場合によっては、パルス信号の周期は、約500ミリ秒〜約2000ミリ秒の範囲の値を含む場合がある。いくつかの実施形態において、パルス信号の幅(又は期間)は、抵抗2745とコンデンサ2745の値により決められる。場合によっては、パルス信号の幅は、約1マイクロ秒から約100マイクロ秒の範囲の値を含んでもよく、約10マイクロ秒から約20マイクロ秒の範囲でもよい。図11B及び図11Cの実施形態において、(1つ以上の)パルス信号を生成するメカニズム及び印加される検出電流の対応する状態の説明は、ある特定の実施形態によれば、図19D〜図22Fの実施形態の説明を参照して確認することができ、従って、ここでは再び提示されない。
ツェナー・ダイオード2748は保護機能を提供するが、場合によっては省略してもよい。場合によっては、電力消費を考慮して、抵抗2744は並列接続された2つの抵抗を備えてもよく、その等価抵抗は、約0.1ohmから約5ohmの範囲の値を含んでもよい。抵抗2776と2777は分圧機能を提供するため、コンパレータ2773の入力は基準電圧よりも大きくなる。基準電圧の値は例えば0.3Vであるが、これに限定されない。コンデンサ2778は調整及びフィルタリング機能を提供する。ダイオード2775は信号の送信を一方の方向に制限する。さらに、典型的な実施形態により開示された取付検出モジュールは、デュアルエンド電源を備えた他のタイプのLED照明器具、例えば、外部駆動信号として商用電源を直接使用するLEDランプに適合させてもよい。しかしながら、本考案は上記の例示的な実施形態に限定されない。
図11A〜図11Cに示す実施形態に基づいて、図10Aの取付検出モジュールと比較して、図11Aに示す取付検出モジュールは、パルスの終了を判定するか、又は、制御信号を検出パルス生成モジュール2740にフィードバックすることによってパルス信号をリセットする基準に、検出結果ラッチ回路2760によって出力される制御信号を使用する。パルスオン時間は、検出パルス生成モジュール2740によってのみ決定されるのではないため、検出パルス生成モジュールの回路設計を簡素化することができる。図10Bに示される検出パルス生成モジュールと比較して、図11Bに示される検出パルス生成モジュールの構成要素の数は、検出パルス生成モジュール2640よりも少なく、従って、検出パルス生成モジュール2740は、より低い電力消費を有し得、統合設計により適し得る。
図12Aを参照すると、典型的な一実施形態に係る取付検出モジュールのブロック図が示されている。取付検出モジュール2520は、パルス生成補助回路2840と、統合制御モジュール2860と、スイッチ回路2880と、検出判定補助回路2870とを備える。本実施形態の取付検出モジュールの動作は、図11A〜図11Cの実施形態と類似であり、従って、本実施形態の信号波形は、図19Bに示す実施形態を参照することができる。統合制御モジュール2860は、2つの入力端子IN1及びIN2ならびに出力端子OTなどの少なくとも3つのピンを備える。パルス生成補助回路2840は、統合制御モジュール2860の入力端子IN1及び出力端子OTに接続され、制御信号の生成について統合制御モジュール2860を支援するように構成される。検出判定補助回路2870は、統合制御モジュール2860の入力端子IN2及びスイッチ回路2880に接続され、スイッチ回路2880及びLED電力ループが導通しているとき、LED電力ループを通過する信号に関連するサンプル信号を統合制御モジュール2860の入力端子IN2に送信するように構成され、その結果、統合制御モジュール2860は、サンプル信号に従ってLED直管ランプとランプソケットとの間の取付状態を決定することができる。例えば、サンプル信号は、パルス信号のパルスオン期間(例えば、パルス信号の立ち上がり部分)中に電力ループを通過する電気信号に基づくことができる。スイッチ回路2880は、LED電力ループの一端と検出判定補助回路2870との間に接続され、統合制御モジュール2860によって出力される制御信号を受信するように構成され、LED電力ループは、制御信号の有効期間(すなわち、パルスオン期間)の間に、導通している。
具体的には、検出モードDTMでは、統合制御モジュール2860は、少なくとも1つのパルスを有する制御信号を出力することにより、入力端子IN1から受信される信号に従って、スイッチ回路2880を一時的に導通させる。検出モードDTMの間に、統合制御モジュール2860は、LED直管ランプがランプソケットに適切に接続されているかどうかを検出し、入力端子IN2上の信号に従って検出結果をラッチすることができる。検出結果は、検出モードDTMの後にスイッチ回路2880に導通させるかどうかの(すなわち、LEDモジュールに電力を提供するかどうかを決定する)基礎とみなされる。以下、本実施形態の詳細な回路構成及び動作について説明する。
図12Bを参照すると、いくつかの典型的な実施形態に係る統合制御モジュールの内部回路図が示されている。統合制御モジュールは、パルス生成ユニット2862と、検出結果ラッチユニット2863と、検出ユニット2864とを備える。パルス生成ユニット2862は、入力端子IN1からパルス生成補助回路2840によって提供される信号を受信し、当該信号に応じて、パルス信号を生成する。生成されたパルス信号は、検出結果ラッチユニット2863に提供される。典型的な一実施形態において、パルス生成ユニット2862は、シュミット・トリガー(図示せず、図11Bに示される2744などのシュミット・トリガーを使用することができる)によって実装することができる。上述の典型的な実施形態によれば、シュミット・トリガーは、統合制御モジュール2860の入力端子IN1に連結された入力端と、(例えば、検出結果ラッチユニット2863を通じて)統合制御モジュール2860の出力端子OTに連結された出力端子とを有する。注意しなければならないのは、パルス生成ユニット2862は、シュミット・トリガーによって実装されることに限定されず、少なくとも1つのパルスを有するパルス信号を生成する機能を実施することができる任意のアナログ/デジタル回路が、いくつかの開示された実施形態において利用され得る。
検出結果ラッチユニット2863は、パルス生成ユニット2862及び検出ユニット2864に接続されている。検出モードDTM中、検出結果ラッチユニット2863は、パルス生成ユニット2862によって生成されるパルス信号を、制御信号として出力端子OTに出力する。一方、検出結果ラッチユニット2863は、検出ユニット2864から提供される検出結果信号Sdrをさらに記憶し、検出モードDTMの後に、記憶した検出結果信号Sdrを出力端子OTに出力して、LED直管ランプの取付状態に応じて、スイッチ回路2880に導通させるかどうかを判定する。典型的な一実施形態において、検出ラッチユニット2863は、Dフリップフロップ及びORゲートによって構成される回路構造によって実装することができる(図示せず、例えば、図11Dに示すDフリップフロップ2762及びORゲート2763を使用することができる)。上述の典型的な実施形態によれば、Dフリップフロップは、駆動電圧VCCに接続されたデータ入力端と、検出ユニット2864に接続されたクロック入力端と、出力端とを有する。ORゲートは、パルス生成ユニット2862に接続された第1入力端と、Dフリップフロップの出力端に接続された第2入力端と、出力端子OTに接続された出力端とを有する。なお、検出結果ラッチユニット2863は、上述の回路構造によって実施されることに限定されず、スイッチ回路のスイッチングを制御する制御信号をラッチして出力する機能を実施することができる任意のアナログ/デジタル回路を、本考案において利用することができる。
検出ユニット2864は、検出結果ラッチユニット2863に連結されている。検出ユニット2864は、入力端子IN2から検出判定補助回路2870によって提供される信号を受信し、当該信号に応じて、LED直管ランプの取付状態を示す検出結果信号Sdrを生成し、生成される検出結果信号Sdrは、検出結果ラッチユニット2863に提供される。典型的な一実施形態において、検出ユニット2864は、コンパレータ(図示せず、例えば、図11Cに示されるコンパレータ2772であり得る)によって実装され得る。上述した典型的な実施形態によれば、コンパレータは、設定信号を受信する第1入力端と、入力端子IN2に接続された第2入力端と、検出結果ラッチユニット2863に接続された出力端とを有する。注意しなければならないのは、検出ユニット2864は、コンパレータによって実装されることに限定されず、入力端子IN2上の信号に基づいて取付状態を判定する機能を実施することができる任意のアナログ/デジタル回路が、いくつかの開示された実施形態において利用され得る。
図12Cを参照すると、いくつかの典型的な実施形態に係るパルス生成補助回路の回路図が示されている。パルス生成補助回路2840は、抵抗2842、2844、及び2846と、コンデンサ2843と、トランジスタ2845とを備える。抵抗2842は、駆動電圧(例えば、VCC)に接続された端部を有する。コンデンサ2843は、抵抗2842のもう一方の端部に接続された端部と、グランドに接続されたもう一方の端部とを有する。抵抗2844の一端は、抵抗2842及びコンデンサ2843の接続ノードに接続されている。トランジスタ2845は、ベースと、抵抗2844のもう一方の端部に接続されたコレクタと、グランドに接続されたエミッタとを有する。抵抗2846は、トランジスタ2845のベースに接続された端部と、パス2841を介して統合制御モジュール2860の出力端子OT及びスイッチ回路2880の制御端子に接続されたもう一方の端部とを有する。パルス生成補助回路2840は、ツェナー・ダイオード2847をさらに備える。ツェナー・ダイオード2847は、コンデンサ2843のもう一方の端部及びグランドに接続されたアノードと、コンデンサ2843及び抵抗2842を接続する端部に接続されたカソードとを有する。
図12Dを参照すると、いくつかの典型的な実施形態に係る検出判定補助回路の回路図が示されている。検出判定補助回路2870は、抵抗2872、2873、及び2874と、コンデンサ2875と、ダイオード2876とを備える。抵抗2872は、スイッチ回路2880に接続された端部と、LED電力ループのもう一方の端部(例えば、第2取付検出端子2522)に接続されたもう一方の端部とを有する。抵抗2873は、駆動電圧(例えば、VCC)に接続された端部を有する。抵抗2874は、パス2871を介して抵抗2873のもう一方の端部及び統合制御モジュール2860の入力端子IN2に接続された端部と、グランドに接続されているもう一方の端部とを有する。コンデンサ2875は、抵抗2874に並列に接続されている。ダイオード2876は、抵抗2872の上記端部に接続されたアノードと、抵抗2873及び2874の接続ノードに接続されたカソードとを有する。典型的な一実施形態において、抵抗2873及び2874、コンデンサ2875、及びダイオード2876を省略することができる。ダイオード2876が省略される場合、抵抗2872の一端は、パス2871を介して統合制御モジュール2860の入力端子IN2に直接的に接続される。別の典型的な一実施形態において、抵抗2872は、電力の考慮に基づいて2つの並列抵抗によって実装することができ、各抵抗の等価抵抗は0.1オーム〜5オームとすることができる。
図12Eを参照すると、いくつかの典型的な実施形態に係るスイッチ回路の回路図が示されている。スイッチ回路2880は、トランジスタ2882を備える。トランジスタ2882は、パス2861を介して統合制御モジュール2860の出力端子OTに接続されたベースと、LED電力ループの一端(例えば、第1取付検出端子2521)に接続されたコレクタと、検出判定補助回路に接続されたエミッタとを有する。いくつかの実施形態において、トランジスタ2882は、例えばMOSFETのような他の同等の電子部品と入れ替えてもよい。
注意しなければならないのは、本実施形態の取付検出モジュールは、上記実施形態と同じ取付検出原理を利用している。例えば、コンデンサ電圧は変化せず、LED直管の電力ループが導通状態になる前の電力ループ内のコンデンサの電圧はゼロで、コンデンサの過渡応答は短絡状態を有しているように見えてもよく、LED直管ランプがランプソケットに正しく取付けられているとき、過渡応答においてLED直管ランプの電力ループはより小さい限流抵抗及びより大きいピーク電流を有してもよく、LED直管ランプがランプソケットに正しく取付けられていないとき、過渡応答においてLED直管ランプの電力ループはより大きい限流抵抗及びより小さいピーク電流を有してもよい。本実施形態においては、UL規格を満たすことにより、LED直管ランプの漏れ電流が5MIU未満となるようにしてもよい。例えば、本実施形態は、ピーク電流の過渡応答を検出することにより、LED直管ランプがランプソケットに正しく/適切に接続されているかどうかを判定することができる。従って、正しい取付状態及び誤った取付状態の下での過渡電流の詳細な動作は、前述の実施形態を参照することによって確認することができ、ここでは繰り返さない。以下の開示は、図12A〜図12Eに示される取付検出モジュールの回路動作全体の説明に焦点を当てる。
再び図12Aを参照すると、LED直管ランプがランプソケットに取り付けられているとき、LED直管ランプの少なくとも1つのエンドキャップに電力が提供される場合、駆動電圧が取付検出モジュール2520内のモジュール/回路に提供され得る。パルス生成補助回路2840は、駆動電圧に応じて充電を開始する。パルス生成補助回路2840の出力電圧(以下「第1出力電圧」と称する)は、ある期間(例えば、パルス信号の周期を決定するために利用される期間)後に第1低レベル電圧から順方向閾値電圧より大きい電圧レベルに上昇し、第1出力電圧は、パス2841を介して統合制御モジュール2860の入力端子に出力され得る。入力端子IN1から第1出力電圧を受け取った後、統合制御モジュール2860は、イネーブルされた制御信号(例えば、高レベル電圧)をスイッチ回路2880及びパルス生成補助回路2840に出力する。スイッチ回路2880がイネーブルされた制御信号を受信するとき、スイッチ回路2880がオンになり、LED直管ランプの電力ループも同様に導通する。ここで、少なくとも第1取付検出端子2521、スイッチ回路2880、パス2881、検出判定補助回路2870、及び第2取付検出端子2522が、電力ループに含まれる。一方、パルス生成補助回路2840は、イネーブルされた制御信号に応答して放電するために放電経路を導通する。第1出力電圧は、順方向閾値電圧よりも高い電圧から第1低レベル電圧まで低下する。第1出力電圧が逆方向閾値電圧(回路設計に基づいて定義することができる)よりも低い場合、統合制御モジュール2860は、第1出力電圧に応答して、イネーブルされた制御信号をディセーブルレベルに引き下げ(すなわち、統合制御モジュール2860は、ディセーブルされた制御信号を出力し、ディセーブルされた制御信号は、例えば、低レベル電圧である)、従って、制御信号は、パルス型信号波形を有する(すなわち、第1時間の第1低レベル電圧、第1高レベル電圧、及び第2時間の第1低レベル電圧が、第1パルス信号DP1を形成する)。電力ループが導通しているとき、検出判定補助回路2870は、電力ループ上の第1サンプル信号(例えば、電圧信号)を検出し、入力端子IN2を介して統合制御モジュール2860に第1サンプル信号を提供する。第1サンプル信号が、LED直管ランプがランプソケットに適切に取り付けられたことを表すことができる、設定信号(例えば、基準電圧)以上であると、統合制御モジュール2860が判定する場合、統合制御モジュール2860は、イネーブルされた制御信号をスイッチ回路2880に出力し、保持する。イネーブルされた制御信号を受信するため、スイッチ回路2880は導通状態のままであり、その結果、LED直管ランプの電力ループも同様に導通状態に維持される。スイッチ回路2880がイネーブルされた制御信号を受信する期間中、統合制御モジュール2860はもはやパルスを出力しない。
逆に、第1サンプル信号が、LED直管ランプがランプソケットにまだ適切に取り付けられていないことを表すことができる、設定信号未満であると、統合制御モジュール2860が判定すると、統合制御モジュール2860は、ディセーブルされた制御信号をスイッチ回路2880に出力し、保持する。ディセーブルされた制御信号を受信する結果として、スイッチ回路2880は非導通状態のままであり、結果、LED直管ランプの電力ループも同様に非導通状態に維持される。
パルス生成補助回路2840の放電経路が遮断されるため、パルス生成補助回路2840は再び充電を開始する。従って、LED直管ランプの電力ループがある期間(すなわち、パルスオン時間)にわたって非導通状態のままになった後、パルス生成補助回路2840の第1出力電圧は、第1低レベル電圧から順方向閾値電圧より大きい電圧レベルに再び上昇し、第1出力電圧は、パス2841を介して統合制御モジュール2860の入力端子に出力され得る。入力端子IN1から第1出力電圧を受け取った後、統合制御モジュール2860は、制御信号をディセーブルレベルからイネーブルレベルに引き上げ(すなわち、統合制御モジュール2860はイネーブルされた制御信号を出力し)、スイッチ回路2880及びパルス生成補助回路2840にイネーブルされた制御信号を提供する。スイッチ回路2880がイネーブルされた制御信号を受信するとき、スイッチ回路2880がオンになり、LED直管ランプの電力ループも同様に導通する。ここで、少なくとも第1取付検出端子2521、スイッチ回路2880、パス2881、検出判定補助回路2870、及び第2取付検出端子2522が、電力ループに含まれる。一方、パルス生成補助回路2840は、イネーブルされた制御信号に応答して、再び放電するために放電経路を導通する。第1出力電圧は、順方向閾値電圧よりも高い電圧から第1低レベル電圧まで再び漸進的に低下する。第1出力電圧が逆方向閾値電圧(回路設計に基づいて定義することができる)よりも低い場合、統合制御モジュール2860は、第1出力電圧に応答して、イネーブルされた制御信号をディセーブルレベルに引き下げ(すなわち、統合制御モジュール2860は、ディセーブルされた制御信号を出力し、ディセーブルされた制御信号は、例えば、低レベル電圧である)、従って、制御信号は、パルス型信号波形を有する(すなわち、第3時間の第1低レベル電圧、第2時間の高レベル電圧、及び第4時間の第1低レベル電圧が、第2パルス信号DP2を形成する)。電力ループが再び導通されるとき、検出判定補助回路2870は、電力ループ上の第2サンプル信号(例えば、電圧信号)を検出し、入力端子IN2を介して統合制御モジュール2860に第2サンプル信号を提供する。第2サンプル信号が、LED直管ランプがランプソケットに適切に取り付けられたことを表すことができる、設定信号(例えば、基準電圧)以上であると、統合制御モジュール2860が判定する場合、統合制御モジュール2860は、イネーブルされた制御信号をスイッチ回路2880に出力し、保持する。イネーブルされた制御信号を受信するため、スイッチ回路2880は導通状態のままであり、結果、LED直管ランプの電力ループも同様に導通状態に維持される。スイッチ回路2880がイネーブルされた制御信号を受信する期間中、統合制御モジュール2860はもはやパルスを出力しない。
第2サンプル信号が、LED直管ランプがランプソケットにまだ適切に取り付けられていないことを表すことができる、設定信号未満であると、統合制御モジュール2860が判定する場合、統合制御モジュール2860は、ディセーブルされた制御信号をスイッチ回路2880に出力し、保持する。ディセーブルされた制御信号を受信するため、スイッチ回路2880は非導通状態のままであり、その結果、LED直管ランプの電力ループも同様に非導通状態に維持される。上記の動作に基づいて、LED直管ランプがランプソケットに正しく取り付けられていない場合、ユーザがLED直管ランプの導電性部分に触れることによって感電する可能性があるという問題を防ぐことができる。
取付検出モジュール内の回路/モジュールの動作について、以下でさらに説明する。図12B〜図12Eを参照して、LED直管ランプがランプソケットに取り付けられるとき、コンデンサ2843は、抵抗2842を介して駆動電圧VCCによって充電される。コンデンサ2843の電圧が上昇してパルス生成ユニット2862をトリガーする(すなわち、コンデンサ2843の電圧が順方向閾値電圧を上回って上昇する)とき、パルス生成ユニット2862の出力は初期の第1低レベル電圧から第1高レベル電圧に変化し、検出結果ラッチユニット2863に提供する。検出結果ラッチユニット2863は、パルス生成ユニット2862によって出力される第1高レベル電圧を受け取った後、出力端子OTを介してトランジスタ2882のベース及び抵抗2846に第2高レベル電圧を出力する。検出結果ラッチユニット2863から出力された第2高レベル電圧がトランジスタ2882のベースによって受け取られた後、トランジスタのコレクタ及びエミッタが導通して、LED直管ランプの電力ループを導通する。ここで、少なくとも第1取付検出端子2521、トランジスタ2882、抵抗2872、及び第2取付検出端子2522が、電力ループに含まれる。
一方、トランジスタ2845のベースは、抵抗2846を介して出力端子OT上の第2高レベル電圧を受け取る。トランジスタ2845のコレクタ及びエミッタは導通しており、グランドに接続されており、その結果、コンデンサ2843は抵抗2844を介してグランドに放電する。コンデンサ2843の電圧が不十分である結果、パルス生成ユニット2862をトリガーすることができない場合、パルス生成ユニット2862の出力は、第1高レベル電圧から第1低レベル電圧に引き下げられる(すなわち、第1時間の第1低レベル電圧、第1高レベル電圧、及び第2時間の第1低レベル電圧が、第1パルス信号DP1を形成する)。電力ループが導通している場合、LED電力ループ内のコンデンサ(例えば、フィルタ回路内のフィルタコンデンサ)を通過する、過渡応答によって生成される電流が、トランジスタ2882及び抵抗2872を流れて、抵抗2872上の電圧信号を構築する。電圧信号は入力端子IN2に提供され、従って、検出ユニット2864は、入力端子IN2上の電圧信号(すなわち、抵抗2872の電圧)を基準電圧と比較することができる。
検出ユニット2864が、抵抗2872上の電圧信号が基準電圧以上であると判定するとき、検出ユニットは、第3高レベル電圧を検出結果ラッチユニット2863に出力する。逆に、検出ユニット2864が、抵抗2872上の電圧信号が基準電圧未満であると判定するとき、検出ユニット2864は、第3低レベル電圧を検出結果ラッチユニット2863に出力する。
検出結果ラッチユニット2863は、検出ユニット2864から提供された第3高レベル電圧/第3低レベル電圧をラッチ/保存し、ラッチ/保存された信号及びパルス生成ユニット2862から提供される信号に基づいて論理演算を実行し、その結果、検出結果ラッチユニット2863は制御信号を出力する。ここで、論理演算の結果は、出力される制御信号の信号レベルが第2高レベル電圧であるか第2低レベル電圧であるかを決定する。
より具体的には、抵抗の電圧信号が基準電圧以上であると検出ユニット2864が判定した場合、検出結果ラッチユニット2863は、検出ユニット2864によって出力された第3高レベル電圧をラッチすることができ、第2高レベル電圧は、トランジスタ2882のベースに出力されるように維持され、その結果、トランジスタ2882及びLED直管ランプの電力ループが、導通状態を維持する。検出結果ラッチユニット2863は第2高レベル電圧を連続的に出力し得るため、トランジスタ2845もグランドに導通し、その結果、コンデンサ2843の電圧がパルス生成ユニット2862をトリガーするのに十分に上昇することができない。抵抗2872上の電圧信号が基準電圧よりも小さいと検出ユニット2864が判定した場合、検出ユニット2864とパルス生成ユニット2862の両方が低レベル電圧を提供し、従って、検出結果ラッチユニット2863は、OR論理演算を実行した後、トランジスタ2882のベースに第2低レベル電圧を連続的に出力する。従って、トランジスタ2882は遮断されるように維持され、LED直管ランプの電力ループは非導通状態に維持される。しかしながら、出力端子OT上の制御信号は第2低レベル電圧に維持されるため、トランジスタ2845も同様に遮断状態に維持され、コンデンサ2843が再び抵抗2842を介して駆動電圧VCCによって充電されるまで次の(パルス)検出を繰り返し実行する。
注意しなければならないのは、本実施形態において説明される検出モードDTMは、駆動電圧VCCは取付検出モジュール2520に提供されるが、検出ユニット2864は、抵抗2872上の電圧信号が基準電圧以上であるとはまだ決定していない期間として定義することができる。検出モードDTMの間、検出結果ラッチユニット2863によって出力される制御信号はトランジスタ2845を交互に導通及び遮断するため、放電経路はそれに対応して周期的に導通及び遮断される。従って、コンデンサ2843は、トランジスタ2845の導通状態に応じて周期的に充放電され、その結果、検出結果ラッチユニット2863は、検出モードDTMの間、周期的なパルス波形を有する制御信号を出力する。検出ユニット2864が、抵抗2872上の電圧信号が基準電圧以上であると判定するか又は駆動電圧VCCが停止されるとき、検出モードDTMは終了する。検出結果ラッチユニット2863は、検出モードDTMの後、第2高レベル電圧又は第2低レベル電圧を有する制御信号を出力するように維持される。
一実施形態において、図11Aに示す典型的な実施形態と比較して、統合制御モジュール2860は、検出パルス生成モジュール2740、検出結果ラッチ回路2760、及び検出判定回路2770内の回路構成要素の一部を(例えば、集積回路の一部として)統合することによって構成される。統合制御モジュール2860に統合されない回路構成要素の別の部分は、図12Aに示す実施形態のパルス生成補助回路2840及び検出判定補助回路2870を構成する。いくつかの実施形態において、統合制御モジュール2860内のパルス生成ユニット2862とパルス生成補助回路2840との組み合わせの機能/回路構成は、検出パルス生成モジュール2740と同等であり得る。統合制御モジュール2860内の検出結果ラッチユニット2863の機能/回路構成は、検出結果ラッチモジュール2760と同等であり得る。統合制御モジュール2860内の検出ユニット2864と検出判定補助回路2870との組み合わせの機能/回路構成は、検出判定回路2770と同等とすることができる。これらの実施形態において、パルス生成ユニット2862、検出結果ラッチユニット2863、及び検出ユニット2864に含まれる回路要素は、集積回路に含まれる(例えば、ダイ又はチップ上に形成される)。
図13Aを参照すると、典型的な一実施形態に係る三端子スイッチ装置の内部回路ブロック図が示されている。一実施形態に係る取付検出モジュールは、例えば、電源端子VP1と、第1スイッチング端子SP1と、第2スイッチング端子SP2とを含む三端子スイッチ装置2920である。三端子スイッチ装置2920の電源端子VP1は、駆動電圧VCCを受け取るように適合されている。第1スイッチング端子SP1は、第1取付検出端子2521及び第2取付検出端子2522の一方を接続するように適合され(第1スイッチング端子SP1は、図13Aでは第1取付検出端子2521に接続されるように示されているが、本考案は当該態様に限定されない)、第2スイッチング端子SP2は、第1取付検出端子2521及び第2取付検出端子2522の他方に接続するように適合されている(第2スイッチング端子SP2は、図13Aにおいては第2取付端子2522に接続されているように示されているが、本考案は当該態様に限定されない)。
三端子スイッチ装置2920は、信号処理ユニット2930と、信号生成ユニット2940と、信号捕捉ユニット2950と、及びスイッチユニット2960とを備える。加えて、三端子スイッチ装置2920は、内部電力検出ユニット2970をさらに備える。信号処理ユニット2930は、信号生成ユニット2940及び信号捕捉ユニット2950から提供される信号に応じて、検出モードDTMの間、パルス又はマルチパルス波形を有する制御信号を出力する。信号処理ユニット2930は、スイッチユニット2960の導通状態を制御し、LED直管ランプの電力ループを導通するかどうかを決定するように、検出モードDTMの後、制御信号を出力し、制御信号の信号レベルは、高レベル電圧又は低電圧レベルのままである。信号生成ユニット2940により生成されるパルス信号は、外部から受信される基準信号に基づいて生成することができるか、又は単独で生成することができ、本考案は当該態様に限定されない。本段落で説明する「外部」という用語は、信号生成ユニット2940に対する用語であり、すなわち、基準信号は信号生成ユニット2940によって生成されない。従って、基準信号が三端子スイッチ装置2920内の他の回路のいずれか、又は三端子スイッチ装置2920の外部回路によって生成されるかにかかわらず、当該実施形態は、本段落において説明されているように「外部から受信される基準信号」の範囲に属する。信号捕捉ユニット2950は、LED直管ランプの電力ループを通過する電気信号をサンプリングしてサンプル信号を生成し、サンプル信号に応じてLED直管ランプの取付状態を検出して、検出結果を示す検出結果信号Sdrを、処理のために信号処理ユニット2930に送信する。
典型的な一実施形態において、三端子スイッチ装置2920は、集積回路によって実装することができる。例えば、三端子スイッチ装置2920は、三端子スイッチ制御チップとすることができ、当該チップは、感電を防止する機能を提供するために電力を受け取る2つのエンドキャップを有するあらゆるタイプのLED直管ランプにおいて利用することができる。注意しなければならないのは、三端子スイッチ装置2920は、3つのピン/接続端子を含むことのみに限定されない。例えば、図13Aに示されている実施形態と同じ構成及び機能を有する少なくとも3つのピンを有するマルチピンスイッチ装置(4つ以上のピンを有する)は、たとえ当該ピンが本明細書において詳細に説明されていない場合があっても、他の目的のための追加のピンを備えることができる。注意しなければならないのは、本明細書において説明される様々な「ユニット」は、いくつかの実施形態において回路であり、回路として説明される。
典型的な一実施形態において、信号処理ユニット2930、信号生成ユニット2940、信号捕捉ユニット2950、スイッチユニット2960、及び内部電力検出ユニット2970は、それぞれ図13B〜図13Fに示される回路構成で実装され得るが、本考案は当該態様に限定されない。三端子制御チップ内の各ユニットの詳細な例示的な動作を以下に説明する。
図13Bを参照すると、典型的な一実施形態に係る信号処理ユニットのブロック図が示されている。一実施形態において回路である信号処理ユニット2930は、ドライバ2932と、ORゲート2933と、Dフリップフロップ2934とを備える。ドライバ2932は、入力端を有し、パス2931を介してスイッチユニット2960に接続された出力端を有し、ドライバ2932は、出力端及びパス2931を介してスイッチユニット2960に制御信号を提供する。ORゲート2933は、パス2941を介して信号生成ユニット2940に接続された第1入力端と、第2入力端と、ドライバ2932の入力端に接続された出力端とを有する。Dフリップフロップ2934は、駆動電圧VCCを受け取るデータ入力端(D)と、パス2951を介して信号捕捉ユニット2950に接続されたクロック入力端(CK)と、ORゲート2933の第2入力端子に接続された出力とを有する。
図13Cを参照すると、典型的な一実施形態に係る信号生成ユニットのブロック図が示されている。信号生成ユニット2940は、抵抗2942及び2943と、コンデンサ2944と、スイッチ2945と、コンパレータ2946とを備える。抵抗2942の一端は駆動電圧VCCを受け取り、抵抗2942及び2943ならびにコンデンサ2944は駆動電圧VCCとグランドとの間に直列接続される。スイッチ2945は、コンデンサ2944に並列に接続されている。コンパレータ2946は、抵抗2942及び2943の接続ノードに接続された第1入力端と、基準電圧Vrefを受ける第2入力端と、スイッチ2945の制御端子に接続された出力端とを有する。
図13Dを参照すると、典型的な一実施形態に係る信号捕捉ユニットのブロック図が示されている。信号捕捉ユニット2950は、ORゲートと、コンパレータ2953及び2954とを備える。ORゲート2952は、第1入力端及び第2入力端と、パス2951を介して信号処理ユニット2930に接続された出力端とを有する。コンパレータ2953は、パス2962を介してスイッチユニット2960の一端(すなわち、LED直管ランプの電力ループ上のノード)に接続された第1入力端と、第1基準電圧(例えば、1.25Vであるが、当該値に限定されない)を受け取る第2入力端と、ORゲート2952の第1入力端に接続された出力端とを有する。コンパレータ2954は、第2基準電圧(例えば、0.15Vであるが、当該値に限定されない)に接続された第1入力端と、コンパレータ2953の第1入力端に接続された第2入力端と、ORゲート2952の第2入力端に接続された出力端とを有する。
図13Eを参照すると、典型的な一実施形態に係るスイッチユニットのブロック図が示されている。スイッチユニット2960は、トランジスタ2963を備える。トランジスタ2963は、パス2931を介して信号処理ユニット2930に接続されたゲートと、パス2961を介して第1スイッチ端子SP1に接続されたドレインと、パス2962を介して第2スイッチ端子SP2、コンパレータ2953の第1入力端、及びコンパレータ2954の第2入力端に接続されたソースとを有する。一実施形態において、例えば、トランジスタ2963はNMOSトランジスタである。
図13Fを参照すると、典型的な一実施形態に係る内部電力検出ユニットのブロック図が示されている。内部電力検出ユニット2970は、クランプ回路2972と、基準電圧生成回路2973と、電圧調整回路2974と、シュミット・トリガー2975とを備える。クランプ回路2972及び電圧調整回路2974は、それぞれ、電圧クランプ動作及び電圧レベル調整動作を実行するように、駆動電圧を受け取るためにそれぞれ電源端子VP1に接続される。基準電圧生成回路2973は、電圧調整回路2974に連結され、電圧調整回路2974に対する基準電圧を生成するように構成される。シュミット・トリガー2975は、クランプ回路2972及び電圧調整回路2974に連結された入力端と、駆動電圧VCCが正常に供給されているかどうかを示す電力確認信号を出力する出力端とを有する。駆動電圧VCCが正常に供給されている場合、シュミット・トリガー2975は、三端子スイッチ装置2920内の構成要素/回路に駆動電圧VCCが提供され得るように、イネーブルされた電力確認信号を出力する。逆に、駆動電圧VCCに異常がある場合、シュミット・トリガー2975は、三端子スイッチ装置2920内の構成要素/回路が異常な駆動電圧VCCでの作動に基づいて損傷されないように、ディセーブルされた電力確認信号を出力する。
図13A〜図13Fを参照すると、本実施形態の回路動作では、LED直管ランプがランプソケットに取り付けられるとき、駆動端子VCCが電源端子VP1を介して三端子スイッチ装置2920に提供される。当該時点において、駆動電圧VCCは、抵抗2942及び2943を介してコンデンサ2944を充電する。コンデンサ電圧が基準電圧Vrefよりも高くなるとき、コンパレータ2946は、高レベル電圧をORゲート2933の第1入力端及びスイッチ2945の制御端子に出力するように切り替わる。スイッチ2945は、受け取った高レベル電圧に応じて導通し、その結果、コンデンサがグランドに放電し始める。コンパレータ2946は、当該充放電過程を通じてパルス型の波形を有する出力信号を出力する。
コンパレータ2946が高レベル電圧を出力する期間中、ORゲート2952は、対応してトランジスタ2963を導通する高レベル電圧を出力し、その結果、電流が、LED直管ランプの電力ループを流れる。電流が電力ループを通過するとき、電流サイズに対応する電圧信号をパス2962上に確立することができる。コンパレータ2953は、電圧信号をサンプリングし、電圧信号の信号レベルを第1基準電圧(例えば、1.25V)と比較する。
サンプリングされた電圧信号の信号レベルが第1基準電圧よりも大きい場合、コンパレータ2953は高レベル電圧を出力する。ORゲート2952は、コンパレータ2953によって出力される高レベル電圧に応答して、Dフリップフロップ2934のクロック入力端に別の高レベル電圧を生成する。Dフリップフロップ2934は、ORゲート2952の出力に基づいて高レベル電圧を連続的に出力する。ドライバ2932は、入力端子上の高レベル電圧に応答して、トランジスタ2963を導通するためのイネーブルされた制御信号を生成する。当該時点において、コンデンサ2944が基準電圧Vrefを下回るまで放電され、従って、コンパレータ2946の出力が低レベル電圧に引き下げられたとしても、Dフリップフロップ2934の出力が高レベル電圧に維持されるため、トランジスタ2963は依然として導通状態のままである。
サンプリングされた電圧信号が第1基準電圧(例えば、1.25V)未満である場合、コンパレータ2953は低レベル電圧を出力する。ORゲート2952は、コンパレータによって出力される低レベル電圧に応答して別の低レベル電圧を生成し、生成された低レベル電圧をDフリップフロップ2934のクロック入力端に提供する。Dフリップフロップ2934の出力端は、ORゲート2952の出力に基づいて低レベル電圧のままである。当該時点において、コンデンサ2944が基準電圧Vrefよりも低いコンデンサ電圧まで放電すると、コンパレータ2946の出力は、パルスオン時間の終了(すなわち、パルスの立ち下がりエッジ)を表す低レベル電圧に引き下げられる。ORゲート2952の2つの入力端が低レベル電圧にあるため、ORゲート2952の出力端も低レベル電圧を出力し、従って、ドライバ2932は、LED直管ランプの電力ループを遮断するように、受け取られる低レベル電圧に応答してトランジスタ2963を遮断するためにディセーブルされた制御信号を生成する。
上述したように、本実施形態の信号処理ユニット2930の動作は、図11Dに示す検出結果ラッチ回路2760の動作と類似であり、信号生成ユニット2940の動作は、図11Bに示す検出パルス生成モジュール2740の動作と類似であり、信号捕捉ユニット2950の動作は、図11Cに示す検出判定回路2770の動作と類似であり、スイッチユニット2960の動作は、図11Eに示すスイッチ回路2780の動作と類似である。
図14Aを参照すると、典型的な一実施形態に係る取付検出モジュールのブロック図が示されている。取付検出モジュール2520は、検出パルス生成モジュール3040と、制御回路3060と、検出判定回路3070と、スイッチ回路3080と、検出経路回路3090(第5回路3090と呼ぶことができる)とを備える。検出判定回路3070は、検出経路回路3090上の信号を検出するために、パス3081を介して検出経路回路3090に連結される。検出判定回路3070は、パス3071を介して検出結果信号Sdrを制御回路3060に送信するために、パス3071を介して制御回路3060に連結される。検出パルス生成モジュール3040は、パス3041を介して検出経路回路3090に連結されて、パルス信号を生成し、検出経路を導通するか、又は取付検出を実施するタイミングを、検出経路回路3090に伝える。制御回路3060は、検出結果信号Sdrに応じて制御信号を出力し、制御信号をスイッチ回路3080に送信するように、パス3061を介してスイッチ回路3080に連結される。スイッチ回路3080は、取付検出端子2521と2522との間の電流経路(すなわち、電力ループの一部)を導通するかどうかを決定する。検出経路回路3090は、第1検出接続端子3091及び第2検出接続端子3092を介して電源モジュールの電力ループに連結される。
いくつかの実施形態において、検出パルス生成モジュール3040、制御回路3060、検出判定回路3070、及び検出経路回路3080は、スイッチ回路3080のスイッチング状態を制御するように構成されている、検出回路又は感電検出/保護回路とすることができる。
本実施形態において、検出パルス生成モジュール3040の構成は、図10Bに示される検出パルス生成モジュール2640又は図11Bに示される検出パルス生成モジュール2740の構成に対応することができる。図10Bを参照すると、検出パルス生成モジュール2640を適用して検出パルス生成モジュール3040を実施する場合、本実施形態のパス3041はパス2541に対応することができ、すなわち、ORゲートOG1がパス3041を介して検出経路回路3090に接続される。図11Bを参照すると、検出パルス生成モジュール2740を適用して検出パルス生成モジュール3040を実施する場合、パス3041はパス2741に対応することができる。一実施形態において、検出パルス生成モジュールはまた、パス3061を介して制御回路3060の出力端子にも接続され、その結果、パス3061はパス2761に対応することができる。
制御回路3060は、制御チップ又は信号処理を実施することが可能な任意の回路によって実装されることができる。検出結果信号Sdrに従って直管ランプが適切に取り付けられている(例えば、直管ランプの両端のピンがランプソケットに差し込まれている)と制御回路3060が判定する場合、制御回路3060は、直管ランプがランプソケットに適切に取り付けられている場合に、LEDモジュールに外部電源を正常に提供することができるように、スイッチ回路3080のスイッチ状態を制御することができる。当該事例において、検出経路は制御回路3060によって遮断される。逆に、検出結果信号Sdrに従って直管ランプが適切に取り付けられていないと制御回路3060が判定した場合(例えば、他端が差し込まれている状態で、ユーザが直管ランプの一端のピンにプラグに触れている)、ユーザが感電する危険があるため、制御回路3060は、スイッチ回路3080をオフ状態に維持する。
典型的な一実施形態において、制御回路3060及びスイッチ回路3080は、電源モジュール内の駆動回路の一部であり得る。例えば、駆動回路がスイッチ型DC−DCコンバータである場合、スイッチ回路3080はコンバータの電力スイッチであり得、制御回路3060は電力スイッチのコントローラであり得る。
検出判定回路3070の構成の一例は、図10Cに示す検出判定回路2670、又は、図11Cに示す検出判定回路2770の構成を参照することにより確認することができる。図10Cを参照すると、検出判定回路2670を適用して検出判定回路3070を実装する場合、抵抗2672を省略することができる。本実施形態のパス3081は、パス2581に対応することができ、すなわち、コンパレータ2671の正入力端子が検出経路回路3090に接続される。本実施形態のパス3071は、パス2571に対応することができ、すなわち、コンパレータ2671の出力端子が制御回路3060に接続される。図11Cを参照すると、検出判定回路2770を適用して検出判定回路3070を実装する場合、抵抗2774を省略することができる。本実施形態のパス3081は、パス2781に対応することができ、すなわち、ダイオード2775のアノードが検出経路回路3090に接続される。本実施形態のパス3071は、パス2771に対応することができ、すなわち、コンパレータ2772及び2773の出力端子が制御回路3060に接続される。
スイッチ回路3080の構成は、図10Eに示されるスイッチ回路2680又は図11Eに示されるスイッチ回路2780の構成に対応することができる。図10E及び図11Eの両方の実施形態におけるスイッチ回路は互いに類似しているため、以下の説明では、一例として図10Eに示されるスイッチ回路2680について説明する。図10Eを参照すると、スイッチ回路2680を適用してスイッチ回路3080を実装する場合、本実施形態のパス3061は、パス2561に対応することができる。パス2581は、検出判定回路2570には接続されていないが、取付検出端子2522に直接的に接続されている。
検出経路回路3090は、整流回路510、フィルタ回路520、駆動回路1530及びLEDモジュール50のうちの1つの入力側又は出力側に配置することができ、本考案は当該態様に限定されない。加えて、実際の適用では、検出経路回路3290は、人体によって引き起こされるインピーダンス変動に応答することができる任意の回路構造によって実装されることができる。例えば、検出経路回路3290は、少なくとも1つの受動構成要素(例えば、抵抗、コンデンサ、インダクタ)、少なくとも1つの能動構成要素(例えば、MOSFET、シリコン制御整流器(SCR))又は上記の組み合わせにより形成され得る。
検出経路回路3090の例示的な構成が、図14B、図14C、又は図14Dに示されている。図14Bを参照すると、検出経路回路3090は、トランジスタ3095と、抵抗3093及び3094とを備える。トランジスタ3095は、ベースと、コレクタと、エミッタとを有する。トランジスタ3095のベースは、パス3041を介して検出パルス生成モジュール3040に接続されている。抵抗3094は、トランジスタ3095のエミッタに接続された第1端を有し、グランド端子GNDに接続された第2検出接続端子3092として作用する第2端を有し、従って、抵抗3094はトランジスタ3095のエミッタとグランド端子GNDとの間に直列に接続される。抵抗3093は、第1取付検出端子2521に接続される第1検出接続端子3091として作用する第1端を有し、取付検出端子2521は、例えば、図14Bの実施形態において第2整流出力端子512(又はグランド端子GND)に接続され、従って、抵抗3093は、トランジスタ3095のエミッタと、取付検出端子2521/第2整流出力端子512との間に直列に接続される。検出経路の構成された位置に関して、図14Bの実施形態における検出経路は、実際には、整流出力端子とグランド端子GNDとの間に配置される。
本実施形態において、トランジスタ3095は、検出パルス生成モジュール3040によって提供されるパルス信号を受信するパルスオン期間中に導通している。直管ランプの少なくとも一端がランプソケットに挿入されている状況では、導通したトランジスタ3095に応答して、取付検出端子2521とグランド端子GNDとの間に検出経路が(抵抗3094、トランジスタ3095、及び抵抗3093を介して)形成され、検出経路のノードX上に電圧信号が確立される。ユーザが直管ランプに触れていない(ただし、直管ランプの一端がランプソケットに差し込まれている)とき、又は直管ランプの両端がランプソケットに差し込まれているとき、電圧信号の信号レベルは抵抗3093及び3094の分圧によって決定される。ユーザが直管ランプに触れるとき、身体インピーダンスは抵抗3094とグランド端子GNDとの間に接続するのと等価であり、すなわち、抵抗3093及び3094に直列に接続される。このとき、電圧信号の信号レベルは、抵抗3093、抵抗3094、及び身体インピーダンスの分圧によって決定され、身体インピーダンスは人体の等価インピーダンスを指す。
身体インピーダンスの値は、皮膚の湿度に応じて、通常500オーム〜2000オームである。従って、合理的な抵抗を有する抵抗3093及び3094を設定することにより、ノードX上の電圧信号は、ユーザが直管ランプに触れるかどうかの状態を反映又は示すことができ、従って、検出判定回路3070は、ノードX上の電圧信号に応じて、対応する検出結果信号Sdrを生成することができる。検出モード中に一時的にオンになることに加え、LED直管ランプがランプソケットに正しく取り付けられていると制御回路3060が判定する場合、トランジスタ3095は遮断状態のままになり、その結果、電源モジュールは正常にLEDモジュールに電力を提供することが可能である。
図14Cを参照すると、本実施形態における検出経路回路3090の詳細な構成及び動作は、前の実施形態のものと類似であり、主な相違点は、検出経路回路3090が電流制限素子3096をさらに備える点である。いくつかの実施形態において、電流制限素子3096は、図14Cに示すように、整流出力端子511とフィルタ回路520の入力端子(すなわち、コンデンサ725とインダクタ726との接続端子)との間に配置されたダイオード(以下「ダイオード3096」)であり得る。フィルタ回路520は、一例としてパイ型(π型)フィルタを備えるが、本考案は当該態様に限定されない。ダイオード3096を追加することにより、トランジスタ3095がオンになっている間に、充電されたコンデンサ725が検出経路に逆放電するのを防ぐように、電力ループ上の電流の方向を制限することができる。従って、感電検出の精度を高めることができる。ダイオード3096の構成は、電流制限素子の一実施形態にすぎないことに留意されたい。別の実施形態において、電流制限素子は、電力ループ上の電流方向を制限することができる電子素子によって実装されることができ、本考案は当該態様に限定されない。
図14Dを参照すると、本実施形態における検出経路回路3090の詳細な構成及び動作は、前述の実施形態のものと類似であり、主な相違点は、検出経路3090が電流制限素子3097及び3098をさらに備える点である。いくつかの実施形態において、電流制限素子3097は、第1整流入力端子(例えば、ピン501に接続される入力端子)と抵抗3093の第1端との間に配置されるダイオード(以下「ダイオード3097」)であり得、電流制限素子3098は、第2整流入力端子(例えば、ピン502に接続された入力端子)と抵抗3093の第1端との間に配置されたダイオード(以下「ダイオード3098」)であり得る。具体的には、ダイオード3097は、第1整流入力端子に連結されたアノードと、抵抗3093の第1端子に連結されたカソードとを有する。ダイオード3098は、第2整流入力端子に連結されたアノードと、抵抗3093の第1端に連結されたカソードとを有する。図14Dに示すように、ピン501及び502から受信される外部駆動信号(又は交流供給信号)は、ダイオード3097及び3098を介して抵抗3093の第1端に提供され得る。外部駆動信号の正の半周期中、ダイオード3097は順方向バイアスに応答してオンになり、ダイオード3098は逆方向バイアスに応答してオフになり、その結果、検出経路回路3090は第1整流入力端子と整流出力端子512との間の検出経路を形成するのと等価になり、整流出力端子512は、フィルタ出力端子522と同じとみなされることができる。外部駆動信号の負の半周期中、ダイオード3097は逆方向バイアスに応答してオフになり、ダイオード3098は順方向バイアスに応答してオンになり、その結果、検出経路回路3090は第2整流入力端子と整流出力端子512との間の検出経路を形成するのと等価になる。
ダイオード3097及び3098は、交流供給信号の方向を制限するように構成され、その結果、抵抗3093の第1端子は、正の半周期にあるか又は負の半周期にあるかに関係なく、正の電圧(グランドレベルと比較して)を受け取り、従って、誤った検出結果を引き起こす可能性のある交流供給信号の位相変化が、ノードXの電圧に影響を与えないことが可能である。加えて、上記の実施形態と比較して、図14B〜図14Cに示す検出経路など、電源モジュールの電力ループに直接的に接続された検出経路を形成する代わりに、図14Dに示す検出経路回路3090は、整流入力端子と整流出力端子(又はグランド端子)との間に、電力ループから延伸する分岐回路と呼ぶことができ、電力ループから実質的に独立している検出経路を形成する。検出経路回路3090は電力ループに直接的に接続されておらず、検出モードでのみオンになるため、LEDモジュールを駆動するための電流は、検出経路回路3090を流れず、その結果、検出経路回路3090は、高電流に耐える必要がなく、構成要素の選択により高い柔軟性を有する。また、検出経路回路3090上の電力消費を低減することもできる。図14B〜図14Cに示される実施形態と比較して、検出経路回路3090はフィルタ回路520に直接的に接続されないため、フィルタコンデンサからの逆放電の問題に対処することができ、回路設計がより単純になる。また、図16Eなどの実施形態において、検出経路がオン又はオフに切り替えられたかにかかわらず、電力ループ上の信号に大きい影響はない。
図15Aは、典型的な一実施形態に係る取付検出モジュールのブロック図である。図15Aを参照すると、取付検出モジュールは、検出パルス生成モジュール3140と、制御回路3160と、検出判定回路3170と、スイッチ回路3180と、検出経路回路3190とを備える。検出パルス生成モジュール3140、制御回路3160、検出判定回路3170、及びスイッチ回路3180の接続関係は、図14Aに示す実施形態と類似であり、従って、ここでは繰り返さない。本実施形態と図14Aの実施形態との相違点は、検出経路回路3190の構成及び動作である。具体的には、検出経路回路3190は、フィルタ回路520の低レベル端子に連結された第1検出接続端子3191と、整流出力端子512に連結された第2検出接続端子3192とを有する。このように、検出経路回路3190は、フィルタ回路520の低レベル端子と整流出力端子512との間を接続しているとみなされることができる。すなわち、フィルタ回路520の低レベル端子は、検出経路回路3190を介して整流出力端子512に接続されている。
検出経路回路3190の構成は、図15B又は図15Cに示すことができ、当該図面は、いくつかの実施形態に係る取付検出モジュールの模式図を示している。図15Bを参照すると、フィルタ回路520は、例えば、パイ型フィルタとして構成される、コンデンサ725及び727ならびにインダクタ726を備える。インダクタ726は、整流出力端子511に接続された第1端と、フィルタ出力端子512に接続された第2端とを有し、すなわち、インダクタ726は、整流出力端子511とフィルタ出力端子521との間に直列に接続されている。コンデンサ725は、インダクタ726の第1端に接続された第1端と、検出経路回路3290に接続された第2端とを有する。コンデンサ726は、インダクタ726の第2端に接続された第1端と、コンデンサ725の第2端に接続された第2端とを有し、コンデンサ725及び727の第2端は低レベル端子とみなされることができる。取付検出モジュールは、検出パルス生成モジュール3240と、制御回路3260と、検出判定回路3270と、スイッチ回路3280と、検出経路回路3290とを備える。検出経路回路3290は、抵抗3294と、トランジスタ3295とを備える。トランジスタ3295は、検出パルス生成モジュール3240に連結されたゲート電極と、抵抗3294の第1端に連結されたソース電極と、コンデンサ725及び727の第2端に連結されたドレイン電極とを有する。抵抗3294の第2端は、第2検出接続端子(例えば、3192)とみなされることができ、整流出力端子512及び第1取付検出端子2521に連結され得る。検出判定回路3270は、抵抗3294の第1端に連結されて、検出経路を流れる電流の大きさを検出する。本開示の実施形態において、検出経路は、コンデンサ725及び727、インダクタ726、抵抗3294、ならびにトランジスタ3295によって形成されるとみなされることができる。
いくつかの実施形態において、トランジスタ3295が検出パルス生成モジュール3240から提供されるパルス信号を受信するとき、すなわち、LED直管ランプ(又は電源モジュール)が検出モードにあるとき、トランジスタはパルスオン期間中にオンになる。LED直管ランプの少なくとも一端がランプソケットに正しく取り付けられている状態では、検出経路を介して出力整流端子511と512との間に形成される電流経路は、トランジスタ3295がオンになることに応答して導通し、従って、抵抗3294の第1端上に電圧信号を生成する。LED直管ランプの導電部分に触れている人がいない場合(又はLED直管ランプがランプソケットに正しく取り付けられている場合)、電圧信号のレベルは、フィルタ回路520及び抵抗3294の等価インピーダンスの分圧によって決定される。LED直管ランプの導電部分に触れている人がいる場合(又はLED直管ランプがランプソケットに正しく取り付けられていない場合)、身体インピーダンスは第2検出接続端子(例えば3192)とグランド端子との間の直列接続と等価である。いくつかの実施形態において、検出モード中にトランジスタ3295が一時的にオンになることに加えて、LED直管ランプがランプソケットに正しく取り付けられていると制御回路3260が判定する場合、トランジスタ3295はさらに遮断状態のままになり、その結果、電源モジュールは正常に動作し、LEDモジュールに電力を提供することができる。
図15Cを参照すると、取付検出モジュールは、検出パルス生成モジュール3340と、制御回路3360と、検出判定回路3370と、スイッチ回路3380と、検出経路回路3390とを備える。本実施形態の取付検出モジュールの構成及び動作は、図15Bに示す実施形態と実質的に同じであり、図15Bの実施形態と図15Cの実施形態との相違点は、図15Cの検出経路回路3390がコンデンサ725の第2端と、整流出力端子512との間に配置され、コンデンサ727の第2端が、第2取付検出端子2522(又は第2フィルタ出力端子522)に直接接続されている点である。
図14Aに示す実施形態と比較して、フィルタ回路520の受動構成要素が検出経路の一部になるため、検出経路回路3190を流れる電流の電流サイズは検出経路回路3090よりもはるかに小さく、その結果、検出経路回路3190のトランジスタ(例えば、トランジスタ3295又は3395)は、コストを効果的に削減するために、より小さいサイズの構成要素によって実装され得る。
図16Aは、典型的な一実施形態に係る取付検出モジュールのブロック図である。図16Aを参照すると、取付検出モジュールは、検出パルス生成モジュール3440(第1回路3440と呼ぶことができる)と、検出経路回路3490(第2回路3490と呼ぶことができる)と、検出判定回路3470(第3回路3470と呼ぶことができる)と、バイアス調整回路3480(制御回路3480又は第4回路3480ということができる)とを備える。検出パルス生成モジュール3440は、パス3441を介して検出経路回路3490に電気的に接続され、少なくとも1つのパルスを有する制御信号(第1信号と呼ぶことができる)を生成するように構成される。検出経路回路3490は、第1検出接続端子3491及び第2検出接続端子3492を介して電源モジュールの電力ループに電気的に接続され、制御信号のパルスオン期間中に検出経路をオンにするように構成される。検出判定回路3470は、パス3481を介して検出経路に電気的に接続され、検出経路上の信号特性に従ってLED直管ランプとランプソケットとの間の取付状態を判定するように構成される。従って、判定結果に対応する検出結果信号が生成され、パス3471を介してバイアス調整回路3480に送信される。バイアス調整回路3480は、パス3481を介して駆動回路1530に電気的に接続され、駆動回路1530の動作状態を制御するために駆動回路のバイアスに影響を与えるか、又はバイアスを調整するように構成される。
取付検出モジュールの動作の態様に基づいて、LED直管ランプの電源を入れるとき、検出パルス生成モジュール3440が追加電力に応じてイネーブルされ、パルスを生成して検出経路回路3490を一時的にオンにするか、又は検出経路回路3490によって形成される検出パスを形成する。この動作により、検出経路を流れる検出電流とみなされることができるパルス電流が、検出経路の導通に起因して電源モジュールの入力において観測され、検出経路回路は、パルス電流又は検出電流に応じて検出経路上に信号を生成することができる。
検出経路がオンになっている期間中、検出判定回路3470によってサンプリングされる検出経路上の信号は、LED直管ランプに外部インピーダンスが電気的に接続されているかどうかを反映することができる。これは、外部インピーダンスが含まれるとき、検出経路の等価インピーダンスが変化するためである。検出経路がオフ又は遮断されている期間中、外部インピーダンスが含まれているか否かにかかわらず、検出経路上の信号は影響を受け得ない。従って、検出経路の信号を使用して、LED直管ランプがランプソケットに正しく取り付けられているかどうか、又はLED直管ランプの導電部分に触れることによって漏れ電流が発生しているかどうかを判定することができる。
検出判定回路3470は、判定結果に応じて、対応する検出結果信号を生成し、バイアス調整回路3480に送信する。バイアス調整回路3480が、LEDソケットがランプソケットに正しく取り付けられていることを示す検出結果信号を受信するとき、バイアス調整回路3480は駆動回路1530のバイアス電圧を調整せず、従って、駆動回路1530は通常、受け取られるバイアス電圧によって正常にイネーブルされ得、電力変換を実行してLEDモジュールに電力を提供することができる。逆に、バイアス調整回路3480が、LED直管ランプがランプソケットに正しく取り付けられていないことを示す検出結果信号を受信するとき、バイアス調整回路3480は、駆動回路1530に提供されるバイアス電圧を、駆動回路1530をイネーブルすることが可能ではないレベルに調整し、すなわち、駆動回路は無効になる。駆動回路1530が無効になるため、電力ループを流れる電流は、安全値(例えば、5MIU)未満に制限され得る。
検出パルス生成モジュール3440、検出判定回路3470、及び検出経路回路3490の構成及び動作は、本開示の関連する実施形態の説明を参照して確認することができる。図16Aに示す実施形態と他の関連する実施形態との相違点は、バイアス調整回路3480を、バックエンドの駆動回路1530の動作を制御するように構成することができ、その結果、LED直管ランプが正しく取り付けられていない場合、又は感電の危険がある場合にバイアス電圧を調整することにより駆動回路1530をディセーブルすることができる点である。当該構成の下では、電力ループ上に配置され、従って高電流に耐える必要があるスイッチ回路(例えば、スイッチ回路2580、2680、2780、2880、2960、3080、又は3180)を省略することができ、従って取付検出モジュール全体のコストを大幅に削減することができる。他方、バイアス調整回路3480を通じて駆動回路1530のバイアス電圧を制御することにより漏れ電流が制限されるため、駆動回路1530の回路設計を変更する必要がなく、商品化がより容易になる。
検出経路回路3490は、整流回路510、フィルタ回路520、駆動回路1530及びLEDモジュール50のうち1つの入力側又は出力側に配置することができ、本考案は当該態様に限定されない。加えて、いくつかの実施形態において、検出経路回路3290は、人体によって引き起こされるインピーダンス変動に応答することができる任意の回路構造によって実装されることができる。例えば、検出経路回路3490は、少なくとも1つの受動構成要素(例えば、抵抗、コンデンサ、インダクタ)、少なくとも1つの能動構成要素(例えば、MOSFET、シリコン制御整流器(SCR))又は上記の組み合わせにより形成され得る。
図16Bは、いくつかの実施形態に係る検出パルス生成モジュールの概略回路図である。図16Bを参照すると、検出パルス生成モジュール3540は、抵抗3541及び3542と、コンデンサ3543と、パルス生成回路3544とを備える。抵抗3541は、第1端及び第2端を有し、抵抗3541の第1端は、整流出力端子511を介して整流回路510に電気的に接続される。抵抗3542は、抵抗3541の第2端に電気的に接続された第1端と、整流出力端子512を介して整流回路510に電気的に接続された第2端とを有する。コンデンサ3543は、抵抗3542に並列に接続されている。パルス生成回路3544は、抵抗3542及び3543の接続端子に接続されている入力端子と、検出経路回路3490に接続されており、パルスDPを有する制御信号を出力するための出力端子とを有する。
いくつかの実施形態において、抵抗3541及び3542は、バス電圧(すなわち、電源モジュールの電力線上の電圧)をサンプリングするように構成された分圧抵抗ストリングを形成する。パルス生成回路3544は、バス電圧に応じてパルスDPを生成するタイミングを決定し、パルス幅設定に基づいて制御信号ScとしてパルスDPを出力する。例えば、パルス生成回路3544は、バス電圧が一定期間にわたってゼロ電圧点を超えて上昇又は下降した後にパルスDPを出力することができ、その結果、ゼロ電圧点上で取付検出を実行することによって生じる誤判定の問題に対処することができる。パルス波形及びパルス間隔設定の特性は、関連する実施形態の説明を参照することにより確認することができ、従って、ここでは繰り返さない。
図16Cは、いくつかの実施形態に係る検出経路回路の概略回路図である。図16Cを参照すると、検出経路回路3590は、抵抗3591と、トランジスタ3592と、ダイオード3593とを備える。抵抗3591は、整流出力端子511に接続されている第1端を有する。トランジスタ3592は、例えば、MOSFET又はBJTであり、抵抗3591の第2端に接続された第1端子と、整流出力端子512に接続された第2端子と、制御信号Scを受信する制御端子とを有する。ダイオード3593は、抵抗3591の第1端及び整流出力端子511に接続されたアノードと、バックエンドのフィルタ回路の入力端子に接続されたカソードとを有する。パイフィルタを一例として、ダイオード3593のカソードは、コンデンサ725及びインダクタ726の接続端子に電気的に接続されているとみなされることができる。
図16Cに示す実施形態において、抵抗3591及びトランジスタ3592は、トランジスタ3592が制御信号Scによってオンにされるときに導通することができる検出経路を形成する。検出経路が導通している期間の間、検出経路に流れる電流により検出電圧Vdetが変化し、電圧の変化量は、検出経路の等価インピーダンスに応じて決定される。図16Cに示すような、抵抗3591の第1端からサンプリングする検出電圧Vdetを一例として、検出経路が導通している期間中、検出電圧Vdetは、電気的に接続されている身体インピーダンスがない場合(例えば、LED直管ランプが正しく取り付けられている場合)、整流出力端子511上のバス電圧にほぼ等しく、整流出力端子511とグランド端子との間に電気的に接続されている身体インピーダンスがある場合、検出電圧Vdetは、抵抗及び身体インピーダンスの分圧に変化する。従って、検出電圧Vdetは、身体インピーダンスがLED直管ランプに電気的に接続されているかどうかを示すことができる。
図16Dは、いくつかの実施形態に係る検出判定回路の概略回路図である。図16Dを参照すると、検出判定回路3570は、サンプリング回路3571と、比較回路3572と、判定回路3573とを備える。開示されている実施形態によれば、サンプリング回路3572は、設定されたタイミングに従って検出電圧Vdetをサンプリングし、それぞれ異なるタイミングにおける検出電圧Vdetに対応する複数のサンプル信号Ssp_t1〜Ssp_tnを生成することができる。
比較回路3572は、サンプリング回路3571に電気的に接続され、サンプル信号Ssp_t1〜Ssp_tnを受信する。いくつかの実施形態において、サンプル信号Ssp_t1〜Ssp_tnの一部又は全部が選択され、比較回路3572により互いに比較されて、比較結果Scpが生成される。いくつかの実施形態において、比較回路3572は、サンプル信号Ssp_t1〜Ssp_tnをプリセット信号と比較して、比較結果Scpを生成する。
いくつかの実施形態において、比較回路3572は、隣接するタイミングにおける2つのサンプル信号を比較して、対応する比較結果Scpを生成し、信号波形は図16Eに示されている。図16D及び図16Eを参照すると、LED直管ランプがランプソケットに正しく取り付けられていない場合、パルスオン期間DPWの内部でサンプリングされている信号(例えば、サンプル信号Ssp_t1)のレベルは、パルスオン期間DPWの外部でサンプリングされている信号(例えば、サンプル信号Ssp_t2)のレベルよりも低い。他方、LED直管ランプがランプソケットに正しく取り付けられている場合、サンプル信号がパルスオン期間DPW内でサンプリングされているか又は外でされているかに関係なく、サンプル信号のレベルは互いにほぼ等しくなる。結果として、サンプル信号Ssp_t1及びSsp_t2のレベルが類似又は実質的に同じである場合、比較回路3572は、LED直管ランプがランプソケットに正しく取り付けられていることを示す第1論理レベルを有する比較結果Scpを生成することができ、サンプル信号Ssp_t1及びSsp_t2のレベルがプリセット値を超える差を有する場合、比較回路3572は、LED直管ランプがランプソケットに正しく取り付けられていないことを示す第2論理レベルを有する比較結果Scpを生成することができる。比較結果Scpは、生成された後、判定回路3573に出力される。
判定回路3573は、比較結果Scpを受信し、対応する検出結果信号Vctlを出力する。いくつかの実施形態において、判定回路3573は、一定数の肯定的な比較結果Scpを(連続的又は不連続的に)受信した後に、正しく取り付けられていることを示す検出結果信号Vctlを出力するように構成することができ、肯定的な比較結果Scpは、例えば、サンプル信号のレベルがプリセット信号よりも高いことなど、比較結果Scpが正しい取付の条件を満たしていることを指す。
図16Fは、いくつかの実施形態に係るバイアス調整回路の概略回路図である。図16Fを参照すると、駆動回路1630は、図7Fに示される実施形態を一例として、結果的に、駆動回路1630は、コントローラ1631と、インダクタ1632、ダイオード1633、コンデンサ1634、及びスイッチ1635を備える変換回路とを備える。コントローラ1631は、バイアス電圧を受け取るための電力入力端子を有し、変換回路の動作を制御するように構成される。変換回路は、フィルタ回路から信号を受信し、コントローラ1631による制御の下で、電力変換を実行して、受信した信号を、LEDモジュールを発光するように駆動するためのランプ駆動信号に変換する。駆動回路1630の詳細な動作及び構造は、本開示の関連する実施形態を参照することができる。
バイアス調整回路3580は、抵抗Rbias及びコンデンサCbiasの接続端子及びコントローラ1631の電力入力端子に電気的に接続された第1端子と、第2フィルタ出力端子522に電気的に接続された第2端子と、検出結果信号Vctlを受信するための制御端子とを有するトランジスタ3581を備える。いくつかの実施形態において、抵抗Rbias及びコンデンサCbiasは、コントローラ1631に動作電力を提供するように構成される、駆動回路1630の外部バイアス回路とみなされることができる。
LED直管ランプがLED直管ランプに正しく取り付けられていない(身体インピーダンスが導入されている)と検出判定回路3570が判定する場合、検出判定回路3570は、イネーブルされた検出結果信号Vctl(又は第1状態の検出結果信号)をトランジスタ3581に出力してトランジスタ3581をオンにし、バイアス電圧をグランドレベルに引っ張るために、コントローラ1631の電力入力端子をグランド端子に電気的に接続する。当該状態では、電力入力端子が接地されているため、コントローラ1631は無効になる。注目すべきことに、トランジスタ3581がオンになるとき、トランジスタ3581を通じて追加の漏れ経路が形成される可能性があるが、コントローラ1631に印加されるバイアス電圧が比較的低いため、漏れ電流は人体に害を与えず、安全要件を満たす。
LED直管ランプがランプソケットに正しく取り付けられている(身体インピーダンスが導入されていない)と検出判定回路3570が判定する場合、検出判定回路3570は、ディセーブルされた検出結果信号Vctl(又は第2状態の検出結果信号)をトランジスタ3581に出力し、トランジスタ3581は、ディセーブルされた検出結果信号に応答して遮断する。当該状態では、バイアス電圧をコントローラ1631に提供することができ、従って、コントローラ1631がスイッチの切り替えを制御することを可能にし、従ってLEDモジュールを駆動するためのランプ駆動信号を生成することができる。
図16Gは、いくつかの実施形態に係る検出パルス生成モジュールの概略回路図である。図16Gを参照すると、検出パルス生成モジュール3640は、抵抗3641及び3642と、コンデンサ3643と、パルス生成回路3644とを備える。図16Gに示す実施形態の構成は、検出パルス生成モジュール3540の構成と類似しており、当該2つの実施形態の相違点は、抵抗3641の第1端がダイオード3693を介して第1整流入力端子(ピン501として表される)に、及び、ダイオード3694を介して第2整流入力端子(ピン502として表される)に電気的に接続されている点である。ダイオード3693及び3694の構成及び動作は、図14Dに示す実施形態を参照することができ、ここでは繰り返さない。
図16Hは、いくつかの実施形態に係る検出経路回路の概略回路図である。図16Hを参照すると、検出経路回路3690は、抵抗3691と、トランジスタ3692と、ダイオード3693及び3694とを備える。図16Hに示す実施形態の構成は、検出経路回路3590の構成と類似しており、当該2つの実施形態の相違点は、検出経路回路3690がダイオード3693及び3694をさらに備え、抵抗3691の第1端がダイオード3693を介して第1整流入力端子(ピン501として表される)に、及び、ダイオード3694を介して第2整流入力端子(ピン502として表される)に電気的に接続されている点である。このように、検出経路を整流入力端子と整流出力端子との間に形成することができ、当該経路は電力ループから延伸する分岐回路ということができ、電力ループから実質的に独立した電流経路である。ダイオード3693及び3694の構成及び動作は、図14Dに示す実施形態を参照することができ、ここでは繰り返さない。
注意しなければならないのは、トランジスタ3095は、例えばBJTとして示されているが、本考案は当該態様に限定されない。いくつかの実施形態において、トランジスタ3095は、MOSFETによって実装され得る。トランジスタ3095としてMOSFETを利用する場合、トランジスタ3095のゲートは、パス3041を介して検出パルス生成モジュール3040に接続されている。抵抗3095は、トランジスタ3095のソースとグランドとの間に直列に接続されている。抵抗3093は、トランジスタ3095のドレインと取付検出端子2521との間に直列に接続されている。
加えて、サンプルノードXは、例えばトランジスタ3095の第1端子から選択され、トランジスタ3095がBJTである場合、第1端子はコレクタ端子であり、トランジスタ3095がMOSFETである場合、第1端子はドレイン端子であるが、本考案は当該態様に限定されない。サンプルノードXは、トランジスタ3095の第2端子から選択されることもでき、当該事例において、トランジスタ3095がBJTである場合、第2端子はエミッタ端子であり、トランジスタ3095がMOSFETである場合、第2端子はソース端子である。結果として、検出判定回路3070は、トランジスタ3095の第1端子及び第2端子の少なくとも一方の信号特徴を検出することができる。
上述のように、本実施形態は、検出経路を導通し、検出経路上の電圧信号を検出することにより、ユーザが感電する機会があるかどうかを判定することができる。上述の実施形態と比較して、本実施形態の検出経路は付加的に構築されるが、検出経路として電力ループを使用しない。いくつかの実施形態において、追加の検出経路は、電力ループに含まれる電子要素とは異なる検出経路回路3090の少なくとも1つの電子要素を指す。いくつかの実施形態において、追加の検出経路は、電力ループに含まれる電子要素とは異なる検出経路回路3090の電子要素のすべてを指す。
追加の検出経路上の構成要素の構成は電力ループよりもはるかに単純であるため、検出経路上の電圧信号はユーザの接触状態をより正確に反映することができる。
さらに、上記の実施形態と同様に、図12A〜図13Fの実施形態に示すように、回路/モジュールの一部又は全部をチップとして統合することができ、ここでは繰り返さない。
注意しなければならないのは、上述のスイッチ回路2580、2680、2780、2880、2960、及び3080は、イネーブルするときに電力ループ上の電流を所定の値(例えば、5MIU)未満に制限するように構成される、電流制限モジュールの実施形態である。当業者は、上記の実施形態に係るスイッチのように動作される回路によって電流制限モジュールを実装する方法を理解することができる。例えば、電流制限モジュールは、電子スイッチ(MOSFET、BJTなど)、電磁スイッチ、リレー、三極管交流半導体スイッチ(TRIAC)、サイリスタ、インピーダンス可変構成要素(可変コンデンサ、可変抵抗、可変インダクタなど)及び上記の組み合わせによって実装されることができる。
さらに、図11A〜図14Bに示す実施形態によれば、当業者は、図11Aに示す取付検出モジュールがLED直管ランプに適用される分散回路として設計することができるだけでなく、典型的な一実施形態(例えば、図12Aに示す実施形態)においては、取付検出モジュールのいくつかの構成要素を集積回路に統合することができることを理解すべきである。代替的に、取付検出モジュールのすべての回路構成要素が、別の典型的な実施形態(例えば、図13Aに示す実施形態)においては、集積回路に統合されてもよい。従って、回路コスト及び取付検出モジュールのサイズを節約することができる。加えて、取付検出モジュールを統合/モジュール化することにより、取付検出モジュールを、種々のタイプのLED直管ランプにおいてより容易に利用することができ、その結果、LED直管ランプの設計互換性を向上させることができる。また、LED直管ランプに統合取付検出モジュールを利用する応用形態では、直管ランプ内の回路サイズが縮小されるため、LED直管ランプの発光面積を大幅に改善することができる。例えば、集積回路の設計により、作動電流を低減し(約50%減少)、集積構成要素の電力効率を向上させることができる。結果として、節約された電力は、発光のためにLEDモジュールに供給するために使用されることができ、結果、LED直管ランプの発光効率はさらに改善され得る。
図10A、図11A、図12A、図13A、図14A、図15A及び図16Aに示す取付検出モジュールの実施形態は、取付検出モジュールが検出パルス生成モジュール2540、2740、及び3040、パルス生成補助回路2840、ならびに、パルス信号を生成するための信号生成ユニット2940のようなパルス生成メカニズムを含むことを教示するが、本考案は当該態様に限定されない。典型的な一実施形態において、取付検出モジュールは、電源モジュール内の元のクロック信号を使用して、上記の実施形態におけるパルス生成メカニズムの機能を置き換えることができる。例えば、パルス波形を有する点灯制御信号を生成するために、電源モジュール内の駆動回路(例えば、DC−DCコンバータ)は元々、基準クロックを有する。パルス生成メカニズムの機能は、点灯制御信号の基準クロックを基準として使用することによって実施されることができ、その結果、検出パルス生成モジュール2540、2740、3040/パルス生成補助モジュール2840/信号生成ユニット2940のハードウェアを省略することができる。当該事例において、取付検出モジュールは、パルス信号を生成する機能を実現するために、電源モジュール内の回路の別の部分と回路構成を共有することができる。加えて、パルス生成メカニズムのデューティ比は、0より大きく1までの実数の間隔内の任意の値とすることができる。0に等しいデューティ比は、電力ループが通常閉じていることを意味し、1に等しいデューティ比は、電力ループが通常開いていることを意味する。
いくつかの実施形態において、デューティ比が1未満に設定されている場合、取付検出モジュールの検出動作は、電力ループ/検出経路に一時的に電流を導通し、感電を引き起こすことなくLED直管ランプの取付状態を得るために、電力ループ/検出経路上の信号を検出することによって実行される。LED直管ランプがランプソケットに正しく取り付けられるとき(すなわち、両方のエンドキャップのピンが接続ソケットに正しく接続されるとき)、LEDモジュールを駆動/点灯するように、電力ループ上に駆動電流を導通するために、電流制限モジュールがディセーブルされる。当該構成では、電流制限モジュールはイネーブル状態になるように事前設定され、その結果、感電の危険があるかどうか(又はLED直管ランプが正しく取り付けられているかどうか)を確認する前に、電力ループを非導通状態に維持することができる。LED直管ランプが正しく取り付けられるとき、電流制限モジュールはディセーブル状態に切り替わる。スイッチ回路を一例として、電流制限モジュールのイネーブル状態はスイッチ回路が遮断されていることを指し、電流制限モジュールのディセーブル状態はスイッチ回路がオンになっていることを指す。当該構成は、パルス検出設定(デューティ比が0より大きく1より小さい)として参照することができる。パルス検出設定では、取付検出手段は電源投入後の各パルスのパルスオン期間中に実行され、感電保護手段は、正しい取付状態が検出されるまで、又は感電の危険が排除されるまで、電力ループを流れる電流を一時停止することによって実装される。
いくつかの実施形態において、デューティ比が1に等しく設定されるとき、取付検出モジュールの検出動作は、電力ループ/検出経路上の信号を連続的に監視/サンプリングすることにより実行される。サンプル信号は、電力ループ/検出経路の等価インピーダンスを決定するために使用することができる。感電の危険性があることを等価インピーダンスが示す(すなわち、ユーザがLED直管ランプの導電部分に触れている)場合、電力ループを遮断するために、電流制限モジュールはイネーブル状態に切り替わる。当該構成では、電流制限モジュールはディセーブル状態になるように事前設定され、その結果、感電の危険があるかどうか(又はLED直管ランプが正しく取り付けられているかどうか)を確認する前に、電力ループを導通/非制限状態に維持することができ、当該事例において、LED直管ランプは事前設定状態において点灯することができる。電流制限モジュールは、感電の危険性が検出されるとき、イネーブル状態に切り替わる。当該構成は、連続検出設定(デューティ比が1に等しい)ということができる。連続検出設定では、取付検出手段は、電源投入後、LED直管ランプが点灯されているか否かを考慮することなく連続的に実行され、感電保護手段は、誤った取付状態又は感電の危険が検出されるまで、電力ループを電流が流れることを可能にすることによって実装される。誤った取付状態又は感電の危険のいずれかが検出されることは、異常な状態とすることができる。
具体的には、図23に示すように、LED直管ランプの一端が外部電源に接続されている限り、感電の危険が発生する可能性がある。従って、LED直管ランプの取り付け又は取り外しに関係なく、ユーザが直管ランプの導電部分に触れると、ユーザは感電の危険に曝される。感電の危険を回避するため、LED直管ランプが点灯しているかどうかに関係なく、取付検出モジュールはパルス検出設定又は連続検出設定に基づいて動作して、取付状態及びユーザ接触状態を検出し、感電からユーザを保護する。従って、LED直管ランプの安全性をさらに向上させることができる。
連続検出設定では、パルス生成メカニズムは、電力ループ/検出経路をオンにするための導通信号を提供するように構成されているパス有効化メカニズムと呼ぶことができる。いくつかの実施形態において、検出パルス生成モジュール2540、2740及び3040の回路構造について、パルス生成補助モジュール2840及び信号生成ユニット2940は、固定電圧を提供する回路に対応して修正することができる。加えて、スイッチ回路2580、2680、2780、2880、2960、及び3080は、導通状態/オン状態になるように事前設定され、感電の危険性が検出されると非導通状態/遮断状態に切り替わるように修正することができる(検出結果ラッチ回路の論理ゲートを修正することによって実施することができる)。いくつかの実施形態において、パルスを生成するための回路は、検出判定回路及び検出経路回路の回路構造を修正することにより省略され得る。例えば、連続検出設定の下では、図10Aの取付検出モジュール内の検出パルス生成モジュール2540及び図11Aの取付検出モジュール内の検出パルス生成モジュール2740などを省略することができる。加えて、取付検出モジュールに追加の検出経路を配置する実施形態によれば、連続検出設定が適用され、検出経路回路3090が導通状態に維持される場合、検出パルス生成モジュール3040を省略することができる(例えば、トランジスタ3095が省略される)。
図17Aは、いくつかの典型的な実施形態に係るLED直管ランプにおける例示的な電源モジュールのブロック図である。図17Aを参照すると、LED直管ランプは、整流回路510と、フィルタ回路520と、駆動回路2530とを備える。図8Aの実施形態と比較して、本実施形態のLED直管ランプは、検出回路2620をさらに備える。整流回路510、フィルタ回路520、駆動回路2530、及びLEDモジュール50の間の接続は、図8Aに示す実施形態と類似であり、従って、ここでは詳細に説明しない。検出回路2620は、LED直管ランプの電力ループに連結された入力端子と、駆動回路2530に連結された出力端子とを有する。
具体的には、LED直管ランプの電源が入れられた後(LED直管ランプがランプソケットに正しく取り付けられているかどうかに関係なく)、駆動回路2530は取付検出モードに入る。取付検出モードで、駆動回路2530は、電力スイッチ(図示せず)を駆動するための狭いパルス(例えば、パルスオン期間が1ms未満)を有する点灯制御信号を提供し、その結果、取付検出モードで生成される駆動電流は、5MIU又は5mA未満である。他方、取付検出モードでは、検出回路2620は電力ループ/検出経路上の電気信号を検出し、取付検出信号Sidmを生成し、取付検出信号Sidmは駆動回路に送信される。駆動回路2530は、受信される取付検出信号Sidmに応じて、通常駆動モードに入るかどうかを決定する。駆動回路2530が取付検出モードを維持することを決定した場合、すなわち、最初のパルス中にLED直管ランプがランプソケットに正しく取り付けられていない場合、一時的に電力ループ/検出経路を導通させるために次のパルスが周波数設定に従って出力され、その結果、電力ループ/検出経路上の電気信号を、検出回路2620によって再び検出することができる。逆に、駆動回路2530が通常駆動モードに入ると決定した場合、駆動回路2530は、入力電圧、出力電圧、入力電流、出力電流、及び上記の組み合わせのうちの少なくとも1つに従って、LEDモジュール50の輝度を維持するためにパルス幅を変調することができる点灯制御信号を生成する。本実施形態において、駆動回路2530内のフィードバック回路(図示せず)により、入出力電圧及び入出力電流をサンプリングすることができる。
図17Bは、いくつかの典型的な実施形態に係る例示的な駆動回路の模式図である。図17Bを参照すると、駆動回路2530は、コントローラ2531と、変換回路2532とを備える。コントローラ2531は、信号受信ユニット2533と、鋸歯状波生成ユニット2537と、比較ユニット2536とを備え、変換回路2532は、スイッチ回路(電力スイッチとしても知られる)2539と、エネルギー放出回路2538とを備える。信号受信ユニット2533は、フィードバック信号Vfb及び取付検出信号Sidmを受信するための入力端子と、比較ユニット2536の第1入力端子に連結された出力端子とを有する。鋸歯状波生成ユニット2537は、比較ユニット2536の第2入力端子に連結された出力端子を有する。比較ユニット2536の出力端子は、スイッチ回路2539の制御端子に連結されている。スイッチ回路2539及びエネルギー放出回路2538の回路構成は、図7A、図7F〜図7Iの実施形態に関して参照することができ、ここでは繰り返さない。
コントローラ2531において、信号受信ユニット2533は、例えば、誤差増幅器により構成される回路によって実装されることができる。誤差増幅器は、電源モジュール及び取付検出モジュールSidmの電圧/電流情報に関連するフィードバック信号Vfbを受信するように構成されている。本実施形態において、信号受信ユニット2533は、比較ユニット2536の第1入力端子に、プリセット電圧Vp又はフィードバック信号Vfbを選択的に出力する。鋸歯状波生成ユニット2537は、鋸歯状波信号Sswを生成し、比較ユニット2536の第2入力端子に提供するように構成される。各周期の鋸歯状波信号SsWの波形において、立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの少なくとも一方の勾配は無限大ではない。いくつかの実施形態において、鋸歯状波生成ユニット2537は、駆動回路2530の動作モードが何であっても、固定動作周波数に従って鋸歯状波信号Sswを生成する。いくつかの実施形態において、鋸歯状波生成ユニット2537は、異なる動作モードで動作する場合、異なる動作周波数に従って鋸歯状波信号Sswを生成する。例えば、鋸歯状波生成ユニット2537は、取付検出信号Sidmに応じて動作周波数を変更することができる。比較ユニット2536は、第1入力端子及び第2入力端子上の信号の信号レベルを比較し、比較ユニット2536は、第1入力端子上の信号レベルが第2入力端子よりも大きい場合に、高電圧レベルの点灯制御信号Slcを出力し、第1入力端子上の信号レベルが第2入力端子以下の場合に、低電圧レベルの点灯制御信号Slcを出力する。例えば、比較ユニット2536は、パルス波形を有する点灯制御信号を生成するように、鋸歯状波信号Sswの信号レベルがプリセット電圧Vp又はフィードバック信号Vfbよりも大きい場合に高電圧を出力する。
図19Cは、典型的な一実施形態に係る例示的な電源モジュールの信号波形図である。図17B及び図19Cを参照すると、LED直管ランプの電源を入れるとき(両方のエンドキャップ上のピンが接続ソケットに接続されると、又は一方のエンドキャップ上のピンが対応する接続ソケットに接続され、ユーザが他方のエンドキャップ上のピンに触れるとき)、駆動回路2530は動作を開始し、取付検出モードDTMに入る。以下、第1期間T1における動作について説明する。取付検出モードでは、信号受信ユニット2533は、比較ユニット2536の第1入力端子にプリセット電圧Vpを出力し、鋸歯状波生成ユニット2537は、比較ユニット2536の第2入力端子に鋸歯状波信号SWを提供する。鋸歯状波SWの変化の観点から、鋸歯状波SWの信号レベルは、開始タイミングts後、初期レベルからピークレベルまで漸進的に増加する。ピークレベルに達した後、鋸歯状波SWは初期レベルまで漸進的に減少する。鋸歯状波SWの信号レベルがプリセット電圧Vpまで上昇する前に、比較ユニット2536は、低電圧の点灯制御信号Slcを出力する。信号レベルが上昇してプリセット電圧Vpを超えるタイミングから、再び下降してプリセット電圧Vpを下回るタイミングまでの期間中、比較ユニット2536は、信号レベルを高電圧に引き上げる。信号レベルがプリセット電圧Vpを下回るまで下降した後、比較ユニット2536は信号レベルを再び低電圧に引き下げる。以上の動作を行うことにより、比較ユニット2536は、鋸歯状波SW及びプリセット電圧Vpに基づいて、パルスDPを生成することができ、パルスDPのパルス幅/パルスオン期間DPWは、鋸歯状波SWの信号レベルがプリセット電圧Vpよりも高い持続時間である。
パルスDPを有する点灯制御信号Slcは、スイッチ回路2539の制御端子に送信され、その結果、スイッチ回路2539は、パルスオン期間DPW中にオンになる。従って、エネルギー放出ユニット2538は、電力を吸収し、スイッチ回路がオンであることに応答して、電力ループ/検出経路上に電流が生成される。電力ループ/検出経路上で生成された電流は、信号レベル、波形、及び/又は周波数の変化などの信号特徴をもたらすため、サンプル信号Sspの信号特徴変動が、検出回路2620によって検出される。本実施形態において、検出回路2620は、例えば電圧を検出するが、本考案は当該態様に限定されない。第1期間T1では、電圧変動SPが基準電圧Vrefを超えないため、検出回路2620は、対応する取付検出信号Sidmを信号受信ユニット2533に出力し、その結果、信号受信ユニット2533は取付検出モードDTMに維持され、プリセット電圧Vpを比較ユニット2536に連続的に出力する。第2期間T2におけるサンプル信号Sspの電圧変動は、第1期間T1におけるサンプル信号Sspと類似であるため、第1期間T1及び第2期間T2における回路動作は類似であり、従って、詳細な説明はここでは繰り返さない。
最終的に、第1期間T1及び第2期間T2では、LED直管ランプは正しく取り付けられていないと判定される。加えて、第1期間T1及び第2期間T2の間、駆動回路2530は電力ループ上に駆動電流を生成するが、スイッチ回路2539のオン時間は比較的短く、電流値は5MIU/mAよりも小さく、0に低減することができるため、駆動電流の電流値は、人体に対する感電を引き起こさない。
第3期間T3に入った後、検出回路2620は、サンプル信号Sspの電圧変動が基準電圧Vrefを超えていると判定し、LED直管ランプが正しく取り付けられていることを示す、対応する取付検出信号Sidmを信号受信ユニット2533に提供する。信号受信ユニット2533が、正しい取付状態を示す取付検出信号Sidmを受信するとき、駆動回路2530は、第3期間T3の終了後、取付検出モードDTMから通常駆動モードDRMに入る。通常駆動モードDRMの第4期間T4では、信号受信ユニット2533は、プリセット電圧Vpの代わりにフィードバック信号Vfbに従って、対応する信号を比較ユニット2536に対して生成し、その結果、比較ユニット2536は、入力電圧、出力電圧及び/又は駆動電流などの駆動情報に従って、点灯制御信号SLcのパルスオン期間を動的に変調することができる。点灯制御信号Scの信号波形の観点から、パルスDPは取付状態/感電の危険を検出するように構成されているため、パルスDPのパルス幅は、通常駆動モードDRMでのパルス幅に比べて比較的に狭い。例えば、取付検出モードDTMでのパルスのパルス幅(例えばDP)は、通常駆動モードDRMでの最小パルス幅よりも小さい。
いくつかの実施形態において、検出回路2620は、通常駆動モードDRMで動作を停止する。いくつかの実施形態において、通常駆動モードDRMで、信号受信ユニット2533は、検出回路2620が連続的に動作するかどうかに関係なく、取付検出信号Sidmを無視する。
再び図17Aを参照すると、いくつかの典型的な実施形態において、LED直管ランプの電源が入れられるとき(正しく取り付けられているかどうかに関係なく)、LED直管ランプ内の電流経路の形成に基づいて検出回路2620がイネーブルされ、イネーブルされた検出回路2620は、短期間内で電力ループ上の電気信号を検出し、次いで、検出結果に応じて取付検出信号Sidmを駆動回路2530に送信し、駆動回路2530は、受信した取付検出信号Sidmに従って、電力変換を実行するように動作するか又はイネーブルされるかを決定する。検出回路2620が、LED直管ランプが正しく取り付けられていることを示す取付検出信号Sidmを送信すると、応答して駆動回路2530がイネーブルされ、次いで、受け取った電力を、LEDモジュールのための出力電力に変換するように、電力スイッチを駆動するための点灯制御信号を生成する。当該事例において、LED直管ランプが正しく取り付けられていることを示す取付検出信号Sidmを送信した後、検出回路2620は、駆動回路2530による電力変換に影響を与えない動作モードに切り替わることになる。他方、検出回路2620が、LED直管ランプが誤って取り付けられていることを示す取付検出信号Sidmを送信すると、応答して駆動回路2530は、LED直管ランプが正しく取り付けられていることを示す取付検出信号Sidmを受信するまでディセーブルされたままである。当該事例において、駆動回路2530がディセーブルされたままである場合、検出回路2620は、LED直管ランプが正しく取り付けられていることを検出するまで、電力ループ上の電気信号を検出する検出モードを継続する。
ここで、いくつかの実施形態に係る検出回路及び駆動回路の回路図を示す図17Cを参照して、典型的な実施形態を説明する。本実施形態の電源モジュールは、整流回路510と、フィルタ回路520と、検出回路2620と、駆動回路2530とを備え、検出回路2620は、検出制御回路2621と、検出経路回路2622と、検出判定回路2623とを備え、駆動回路2530は、例えば図7Fの電力変換回路構造を採用し、コントローラ2531と、インダクタ2532と、ダイオード2533と、コンデンサ2534と、トランジスタ2535と、抵抗2536とを備える。
検出回路2620において、検出経路回路2622は、例えば図15Bの検出経路回路3290と類似の構成であり、トランジスタ26221と、抵抗26222とを備える。トランジスタ26221のドレイン端子はコンデンサ725及び727の共通端に接続され、トランジスタ26221のソース端子は抵抗26222の第1端に接続される。抵抗26222の第2端は、第1グランド端子GND1に連結されている。また、LEDモジュール50の第1グランド端子GND1及び第2グランド端子GND2は、同じグランド端子又は2つの電気的に独立したグランド端子であってもよく、本考案は当該オプションのいずれにも限定されないことに留意されたい。
検出制御回路2621は、トランジスタ26221のゲート端子に連結され、トランジスタ26221の導通状態を制御するために使用される。検出判定回路2623は、抵抗26222の第1端及びコントローラ2531に連結され、抵抗26222の第1端上の電気信号をサンプリングし、次いで、LED直管ランプが正しく取り付けられているかどうかを判定するように、サンプリングされた電気信号を基準信号と比較するように構成される。次いで、検出判定回路2623は、比較結果に応じて、取付検出信号Sidmを生成し、コントローラ2531に送信する。本実施形態において、検出制御回路2621、検出経路回路2622、及び検出判定回路2623に関する動作の詳細及び特性は、図15Bの検出パルス生成モジュール3240、検出経路回路3290、及び検出判定回路3270に関する動作及び特性と類似であり得、従って、ここでは繰り返し説明しない。
要約すると、上記の電源モジュールを比較して、取付検出機能及び感電保護機能が駆動回路に統合されている結果、駆動回路は取付検出機能及び感電保護機能を有する駆動回路となる。具体的には、回路構造について、電力ループ/検出経路上の電気信号を検出するための追加の検出回路2620のみが、駆動回路2530による取付検出機能及び感電保護機能の実施に使用される。すなわち、駆動回路2530の制御方法を調整することにより、取付検出モジュール2520の検出パルス生成モジュール、検出結果ラッチ回路、検出判定回路、及びスイッチ回路を、追加の回路要素を必要とせずに、既存の駆動回路2530のハードウェア回路構造によって実装することができる。検出パルス生成モジュール、検出結果ラッチ回路、検出判定回路、及びスイッチ回路が不要であるため、電源モジュール全体のコストを効果的に削減することができる。加えて、回路構成要素/要素が削減されるため、電源モジュールはより及び多くのレイアウト用の領域を有することができ、消費電力を削減することができる。節約された電力は、発光効率を高めるようにLEDモジュールを駆動するために使用されることができ、電源モジュールによって引き起こされる熱も同様に減らすことができる。
典型的な第2実施形態における検出回路2620の構成及び動作方法は、取付検出モジュール2520の検出パルス生成モジュール、検出経路回路及び検出判定回路と類似とすることができ、取付検出モジュール2520の検出結果ラッチ回路及びスイッチ回路は、典型的な第2実施形態において、駆動回路2530の既存のコントローラ及び電力スイッチに置換される。典型的な第2実施形態において、検出経路回路2622の特定の構成により、取付検出信号Sidmのフォーマットを、コントローラ2531の信号フォーマットに適合するように容易に設計することができ、その結果、削減された回路の複雑さに基づいて、回路設計の困難さを大幅に低減することができる。
注意しなければならないのは、第2実施形態は、図15Bの検出経路回路3290の構成によって説明及び例示されているが、本考案は、図15Bの当該構成に限定されない。他の応用形態において、検出経路回路は、電気信号の過渡サンプリング又は検出を実施するために、上記の他の実施形態のように構成されてもよい。
図18Aは、いくつかの実施形態に係るLED直管ランプの電源モジュールの応用形態の回路ブロック図である。図18Aを参照すると、本実施形態の電源モジュールは、整流回路510と、フィルタ回路520と、検出トリガー回路3020と、駆動回路2630とを備え、整流回路510及びフィルタ回路520は、上記の実施形態と類似するように構成される。検出トリガー回路3020は、例えば図18Aに示すようにフィルタ回路520の段階の後、LED直管ランプの電力ループ上に配置されるが、本考案は検出トリガー回路3020の当該位置に限定されない。また、検出トリガー回路3020は、駆動回路2630の入力電源端子又は電圧検出端子に連結され、駆動回路の(1つ以上の)出力端子はLEDモジュール50に連結される。
当該実施形態において、外部電力がLED直管ランプの電源モジュールに印加されるとき、検出トリガー回路3020がイネーブルされて、フィルタ回路520の出力端子における電気信号を、駆動回路2630の入力電源端子又は電圧検出端子に提供される、第1波形の電気信号に変換する。次に、駆動回路2630は、電力スイッチを駆動するために、特定の検出需要に適合する狭い幅のパルス信号を出力するために、第1波形電気信号を受信する検出モードに入り、駆動回路2630は、電力スイッチ又はLEDモジュール50を流れる電流の大きさを検出することにより、LED直管ランプがランプソケットに適切に/正しく取り付けられているかどうかをさらに判定する。LED直管ランプが適切に/正しく取り付けられていると判定する場合、駆動回路2630は電力スイッチを駆動するために通常動作モード(又はLED動作モード)に切り替わるか又は入り、当該モードでは、駆動回路2630は、LEDモジュール50を点灯するために、安定した出力電力を提供することが可能である。当該通常動作モード中、検出トリガー回路3020は、フィルタ回路520から駆動回路2630に提供される電力に影響を及ぼさないようにディセーブルされ、従って、駆動回路2630の入力電源端子又は電圧検出端子に提供されている電気信号は第1波形のものではない。他方、LED直管ランプが適切に/正しく取り付けられていないと判定する場合、駆動回路2630は、幅の狭いパルス信号を継続的に出力して、電力スイッチを駆動する。
図18Aに示された実施形態は、図18Aの回路ブロックの例として図18B及び図18Cの特定の回路を取り上げて、ここでさらに詳細に詳述される。図18Bは、いくつかの実施形態に係る検出トリガー回路3020及び駆動回路2630を示す回路図であり、図18Cは、いくつかの実施形態に係る駆動回路2630の統合コントローラ2631を示す応用回路図である。駆動回路2630の本実施形態において、駆動回路2630は、コントローラ2631と、インダクタ2632と、ダイオード2633と、インダクタ2634と、抵抗2635とを備え、統合コントローラ2631は、電源端子P_VIN、電圧検出端子P_VSEN、電流検出端子P_ISEN、駆動端子P_DRN、補償端子P_COMP、及び基準グランドP_GNDなどのいくつかの信号受信端子を有する。インダクタ2632の一端とダイオード2633のアノードとは、コントローラ2631の駆動端子P_DRNに接続されている。抵抗2635は、コントローラ2631の電流検出端子P_ISENに接続されている。本実施形態における検出トリガー回路3020は、例えば、コントローラ2631の電圧検出端子P_VSENに接続されるスイッチ回路を備えてもよい。さらに、統合コントローラ2631の動作需要を満たすために、LED直管ランプの電源モジュールは、フィルタ回路520の出力端子に接続された抵抗Rb1及びRb2などの、統合コントローラ2631の外部の1つ又は複数の補助回路をさらに備えてもよい。図18Bに示されていない他の外部補助回路が電源モジュールに含まれてもよい。
統合コントローラ2631は、パルス制御ユニットPCUと、電力スイッチユニットPSWと、電流制御ユニットCCUと、利得増幅ユニットGmと、バイアスユニットBUと、検出トリガーユニットDTUと、スイッチユニットSWUと、比較ユニットCU1及びCU2とを備える。パルス制御ユニットPCUは、パルス信号を生成して電力スイッチユニットPSWを制御するように構成される。電力スイッチユニットPSWは、駆動端子P_DRNを介してインダクタ2632及びダイオード2633に接続されており、パルス信号による制御に応じてオン又はオフに切り替わるように構成され、LEDモジュール50に安定した出力電流を提供するために、インダクタ2632が通常動作モードで電力を交互に蓄積及び放出することを可能にする。電流制御ユニットCCUは、電圧検出端子P_VSENを通じて電圧検出信号VSENを受信し、電流検出端子P_ISENを通じて、抵抗2635を流れる電流の大きさを示す電流検出信号ISENを受信する。従って、通常動作モードでの電流制御ユニットCCUは、電圧検出信号VSEN及び電流検出信号ISENに従ってLEDモジュール50のリアルタイム動作状態について学習することができ、次いで、LEDモジュール50のリアルタイム動作状態に従って出力調整信号を生成することができる。出力調整信号は、利得増幅ユニットGmによって処理され、その結果、パルス制御ユニットPCUがパルス信号を生成するための基準信号としてパルス制御ユニットPCUに提供される。バイアスユニットBUは、フィルタ回路520によって出力されるフィルタリング済み信号を受信し、次いで、統合コントローラ2631内のユニットによって使用される安定した駆動電圧VCCと基準電圧VREFの両方を生成するように構成される。検出トリガーユニットDTUは、電圧検出端子P_VSENを通じて検出トリガー回路3020ならびに抵抗Rb1及びRb2に接続され、電圧検出端子P_VSENを通じて受信される電圧検出信号VSENの特性が第1波形の特性に適合するかどうかを検出するように構成される。次いで、検出トリガーユニットDTUは、検出結果に応じて、検出結果信号をパルス制御ユニットPCUに出力する。スイッチユニットSWUは、電流検出端子P_ISENを通じて抵抗2635の第1端に接続され、検出トリガーユニットDTUの検出結果に応じて、比較ユニットCU1又は比較ユニットCU2に電流検出信号ISENを選択的に提供するように構成される。比較ユニットCU1は、主に過電流保護のために使用され、受信した電流検出信号ISENを過電流基準信号VOCPと比較し、次いで、比較結果をパルス制御ユニットPCUに出力するように構成される。また、比較ユニットCU2は、主に感電保護のために使用され、受信した電流検出信号ISENを取付基準信号VIDMと比較し、次いで、比較結果をパルス制御ユニットPCUに出力するように構成される。
具体的には、LED直管ランプの電源が投入されるとき、検出トリガー回路3020が最初にイネーブルされ、次いで、例えばスイッチの切り替えによって、電圧検出信号VSENが第1波形を有するように、電圧検出端子P_VSENにおいて提供される(ことになる)電圧検出信号VSENに影響を与えるか又は調整する。例えば、スイッチを検出トリガー回路3020として利用するとき、検出トリガー回路3020は、イネーブルされると、短期間で、所定の間隔で導通状態と遮断状態との間を数回連続的に切り替えて、検出トリガー回路3020の切り替えを反映する、電圧検出信号VSENの電圧波形を変化/変動させることができる。最初に電力が受け取られると、統合コントローラ2631のデフォルト状態はディセーブルされる、すなわち、当該状態の間、パルス制御ユニットPCUは、LEDモジュール50を点灯するように電力スイッチユニットPSWを駆動するためのパルス信号を出力しない。しかし、統合コントローラ2631の当該状態の間、検出トリガーユニットDTUは、電圧検出信号VSENが第1波形(の特性)を有するかどうかを判定し、次いで、判定結果をパルス制御ユニットPCUに送信する。
パルス制御ユニットPCUが、電圧検出信号VSENが第1波形(の特性)に適合することを示す信号を検出トリガーユニットDTUから受信するとき、統合コントローラ2631は取付検出モードに入る。取付検出モードでは、パルス制御ユニットPCUは、幅の狭いパルス信号を出力して電力スイッチユニットPSWを駆動し、LED直管ランプの電力ループを流れる電流を、人体に対する感電の相当の危険があるレベル(5MIUなど)未満になるように制限する。取付検出モードでのパルス信号の詳細な構成は、取付検出モジュールの上述の実施形態の構成と類似しており、当該構成を参照して設定することができる。ある点では、取付検出モードで、スイッチユニットSWUは、比較ユニットCU2が受信した電流検出信号ISENを取付基準信号VIDMと比較し、比較結果を生成するするように、電流検出信号ISENを比較ユニットCU2に送信する回路構成に切り替わる。スイッチユニットSWUの当該構成では、LED直管ランプが不適切に/誤って取り付けられている場合、抵抗2635の第2端は、身体インピーダンスRbodyを介してグランド端子GND1に接続されているとみなされることができる。身体インピーダンスRbodyの介在は等価インピーダンスの増加を引き起こす可能性があるため、身体インピーダンスRbodyは電流検出信号ISENの変動に反映することができ、従ってパルス制御ユニットPCUは、比較ユニットCU2の比較結果に従って、LED直管ランプがランプソケットに適切に/正しく取り付けられているかどうか、又は感電の危険が発生する可能性があるかどうかを正確に決定することができる。従って、パルス制御ユニットPCUが、比較ユニットCU2の比較結果に従って、LED直管ランプがランプソケットに不適切に/誤って取り付けられていると判定した場合、統合コントローラ2631は、取付検出モードにおいて動作し続ける、すなわち、パルス制御ユニットPCUは、電力スイッチユニットPSWを駆動するために幅の狭いパルス信号を出力し続け、電流検出信号ISENに従ってLED直管ランプがランプソケットにて適切に/正しく取り付けられているかどうかを判定する。しかし、パルス制御ユニットPCUが、比較結果に従って、LED直管ランプがランプソケットに適切に/正しく取り付けられていると判定した場合、統合コントローラ2631は、通常動作モードに入る。
通常動作モードでは、検出トリガー回路3020は非アクティブに又はディセーブルされる、すなわち、検出トリガー回路3020は電圧検出信号VSENに影響を与えず、これを調整しない。当該事例において、電圧検出信号VSENは、抵抗Rb1とRb2との間の分圧によってのみ決定され、統合コントローラ2631では、検出トリガーユニットDTUがディセーブルされ得るか、又は、パルス制御ユニットPCUが検出トリガーユニットDTUからの検出結果信号を使用しない。また、当該事例において、パルス制御ユニットPCUは、電力スイッチユニットPSWを駆動するための対応する定格電力を有するパルス信号を出力するように、主に電流制御ユニットCCU及び利得増幅ユニットGmが出力する(1つ以上の)信号に応じてパルス信号のパルス幅を調整し、その結果、LEDモジュール50に安定した出力電流が提供される。ある点では、通常動作モードで、スイッチユニットSWUは、電流検出信号ISENを比較ユニットCU1に送信する回路構成に切り替わって、比較ユニットCU1が、受信されている電流検出信号ISENを過電流基準信号VOCPと比較することを可能にし、その結果、パルス制御ユニットPCUは、回路損傷を防ぐために過電流状態の間に出力パルス信号を調整することができる。なお、統合コントローラ2631において利用可能な過電流保護機能はオプショに過ぎない。他の実施形態において、統合コントローラ2631において、比較ユニットCU1が省略されてもよく、従ってスイッチユニットSWUが省略され、結果として、電流検出信号ISENが比較ユニットCU2の入力端子に直接提供される。
図18Dは、いくつかの実施形態に係る検出トリガー回路3020及び駆動回路2630を示す回路図である。当該実施形態は、図18Bの実施形態と類似しているが、主な相違点は、第2実施形態が、トランジスタMp及び並列接続された抵抗のアレイRpaの構成をさらに含む点であり、トランジスタMpは、抵抗2635の第1端に接続されたドレイン端子と、統合コントローラ2631の検出制御端子に接続されたゲート端子と、抵抗アレイRpaの第1共通端に接続されたソース端子とを有する。抵抗アレイRpaは、抵抗2635の抵抗に基づいて抵抗を設定することができる複数の並列接続された抵抗を含み、抵抗アレイRpaの第2共通端はグランド端子GND1に接続される。
いくつかの実施形態において、統合コントローラ2631は、現在の動作モードに従って、検出制御端子を介してトランジスタMpのゲート端子に信号を出力し、その結果、トランジスタMpは、受信した信号に応じてオンになることができ、又は、通常動作モード中に受信した信号に応答して遮断又はオフになることができる。トランジスタMpがオンになっている場合、抵抗アレイRpaは、抵抗2635に並列に接続することと等価であり得、等価インピーダンスが抵抗2635のみよりも低くなるように低減する。低い等価抵抗は、このとき、身体インピーダンスの程度と一致することができる。従って、取付検出モード中に、LED直管ランプが不適切に/誤って取り付けられている(例えば、ユーザがLED直管ランプの導電部分に触れるか、又は外部インピーダンスがLED直管ランプの電力ループに電気的に接続される)場合、抵抗アレイRpaの導入により、等価インピーダンスを調整することができ、従って、電流検出信号ISENの変動量を増大させることができる。結果として、身体インピーダンスを反映する感度を高めることができ、その結果、取付検出結果の精度を向上させることができる。
図9A〜図14Bに示される電源モジュールのいくつかの実施形態は、ある特定の期間(パルスオン期間など)内の取付状態又は感電の危険を検出するための回路(例えば取付検出モジュール2520及び検出回路2620)を有する電源モジュールを参照する、パルス検出設定において構成される。例えば、パルス検出設定では、電力ループ/検出経路は、非導通状態又は電流制限状態になるように事前設定されている。取付状態又は感電の危険を確認する前に、パルスオン期間が発生した場合にのみ電力ループ/検出経路がオンになる。加えて、電源上の電流は、正しい取付状態又は感電の危険がない(LED直管ランプにユーザが触れていない)ことが検出されるまで制限される。スイッチ回路2580、2780、2880、2960又は3080などの電流制限回路の観点から、ディセーブルされている電流制限回路とは、電力ループ上の電流を制限しておらず、電力ループを導通状態又は非制限状態にする電流制限回路を指す。他方、イネーブルされている電流制限回路とは、電力ループ上の電流を制限しており、電力ループを非導通状態又は電流制限状態にする電流制限回路を指す。
いくつかの実施形態において、連続検出設定を、取付検出及び感電保護メカニズムを実装するために独立して使用することができる。
いくつかの実施形態において、連続検出設定及びパルス検出設定を、取付検出及び感電保護メカニズムを実装するためにともに使用することができる。例えば、LED直管ランプは、LEDモジュールが点灯する前にパルス検出設定を利用することができ、その後に、LED直管ランプの発光中に連続検出設定に変更することができる。
回路動作の観点から、パルス検出設定と連続検出設定との切り替えは、電力ループ上の電流に基づいて決定することができる。例えば、電力ループ上の電流が所定の値(5MIUなど)よりも小さい場合、取付検出モジュールはパルス検出設定をイネーブルする。電力ループ上の電流が所定の値よりも大きいことが検出された場合、取付検出モジュールは連続検出設定をイネーブルするように変化する。LED直管ランプの動作と取付の観点から、取付検出モジュールはパルス検出設定をイネーブルするように事前設定されており、その結果、取付検出モジュールは取付状態(又は感電の危険)を検出し、LED直管ランプの電源投入時に感電保護を実行するためにパルス検出設定を利用する。正しい取付状態が検出される限り、取付検出モジュールは、LED直管ランプの発光中にユーザがLED直管ランプの導電部分に触れているかどうかを検出するための連続検出設定を利用するように変化する。加えて、LED直管ランプの電源がオフになると、取付検出モジュールはパルス検出設定にリセットされる。
LED直管ランプシステムのハードウェア構成に関して、取付検出モジュールがLED直管ランプの内側(図9Aに示すように)にあるか、又はランプソケット/器具の外側(図9Bに示すように)にあるかに関係なく、設計者は、必要に応じて、LED直管ランプシステムにおいて連続検出設定又はパルス検出設定を選択的に適用することができる。このようにして、取付検出モジュール2520がLED直管ランプの内側に構成されているか、又は、ランプソケットの外部に構成されているかに関係なく、取付検出モジュール2520は、様々な、及びいくつかの実施形態の上記の説明に従って、LED直管ランプの取付検出及び感電保護を実行することができる。
取付検出モジュールの内部配置と取付検出モジュールの外部配置との間の相違点は、外部取付検出モジュールの第1取付検出端子2521と第2取付検出端子2522が、外部電力網及びLED直管ランプの導体ピンに、かつ外部電力網及びLED直管ランプの間に接続されている、すなわち、第1取付検出端子2521と第2取付検出端子2522とが、外部駆動信号の信号線上で直列に接続されており、また、導体ピンを通じてLED直管ランプの電力ループに電気的に接続されている点である。別の点では、説明された図には示されていないが、本開示の取付検出モジュールのいくつかの実施形態において、取付検出モジュールが、取付検出モジュール内の回路の動作のための電力を供給するように構成された駆動電圧を生成するためのバイアス回路を有し得るか又は含み得ることが、当業者には理解され得る。
取付検出モジュールの動作又は作動メカニズムを具体的に詳細に説明するために、いくつかの開示された実施形態において、取付検出モジュールの回路構成要素は、例えば検出パルス生成モジュール、検出結果ラッチ回路、検出判定回路、検出制御回路、及びスイッチ回路/電流制限回路/バイアス調整回路を含む、種々の機能モジュールに分類されることができる。しかし、取付検出モジュールの実際に設計された実施形態の要素は、本明細書に記載されたモジュールに限定されない。例えば、図20Aに示されるような一観点では、取付検出モジュール内の、取付状態の検出及びスイッチング制御の実行に関連する回路は、検出コントローラ2420に統合されるか、又は一般的に検出コントローラ2420と呼ばれ得、取付検出モジュール内の、検出コントローラ2420による制御に応答し、従って電力ループ上の電流の大きさに影響を与えることに関連する回路は、電流制限モジュール2440に統合されるか、又は一般的に電流制限モジュール2440と呼ばれ得る。さらに、記載された実施形態において指摘されていないが、動作するために電源を必要とする要素を含む回路は、動作するために少なくとも1つの対応する駆動電圧VCCを必要とし、従って、駆動電圧VCCを生成することを目的とする、何らかの(1つ以上の)要素又は(1つ以上の)回路ラインが、取付検出モジュール内に存在することが、当業者には当然ながら理解され得る。図20Aの実施形態において、取付検出モジュール内の、駆動電圧VCCを生成するための回路は、バイアス回路2450に統合されるか、又は一般的にバイアス回路と呼ばれる。
図20Aの実施形態の機能モジュールで、検出コントローラ2420は、取付検出(又はインピーダンス検出)を実行して、LED直管ランプがランプソケットに正しく/適切に接続されるか又はされているかどうか、あるいは、LED直管ランプの回路に介在もしくは連結する何らかの外因性又は外来性の外部インピーダンス(人体インピーダンス又はシミュレート/テストされている人体インピーダンスなど)があるかどうかを判定するように構成され、検出コントローラ2420は、判定結果に従って電流制限モジュール2440を制御する。検出コントローラ2420が、LED直管ランプがランプソケットに正しく/適切に接続されていないか、又は外因性もしくは外来性の外部インピーダンスが介在していると判定した場合、検出コントローラ2420は、電流制限モジュール2440の遮断を制御して、LED直管ランプの電力ループ上の電流が過剰になり、感電の原因になることを防止する。電流制限モジュール2440は、LED直管ランプがランプソケットに正しく/適切に接続されているか、又はそのような外来性のインピーダンスがないと検出コントローラ2420が判定した場合、電力ループ上に電流が正常に流れるように構成され、LED直管ランプがランプソケットに正しく/適切に接続されていないか、又はそのような外来性のインピーダンスが存在すると検出コントローラ2420が判定した場合、電流が安全値を超えることを防止するように、電力ループ上の電流がある特定のレベルを下回るように構成されている。回路設計又は構成において、電流制限モジュール2440は、駆動回路(1530など)から独立していてもよく、電力ループに直列に接続されたスイッチ回路もしくは電流制限回路(図10A、図11A、図12A及び図14Aの各スイッチ回路2580、2780、2880、3080及び3180、ならびに、図13Aのスイッチユニット2960など)、駆動回路のコントローラの電源端子もしくはイネーブル端子に接続されたバイアス調整回路(図16Aのバイアス調整回路3480など)、又は駆動回路内の電力スイッチ(図17Bのスイッチ回路2539など)を含んでもよい。バイアス回路2450は、検出コントローラ2420の動作に必要な駆動電圧VCCを提供するように構成されており、バイアス回路2450の実施形態は、図20B及び図20Cを参照して以下に説明され得る。
機能的観点から、検出コントローラ2420は、本開示の取付検出モジュールによって使用される検出制御手段とみなされることができ、電流制限モジュール2440は、本開示の取付検出モジュールによって使用されるスイッチング手段又は電流制限手段とみなされることができ、検出制御手段は、取付検出モジュールの、及びスイッチング手段以外の一部又はすべての回路に対応することができ、スイッチング手段は、上述の電流制限モジュール2440の可能な回路実施形態タイプのいずれか1つに対応することができる。
回路動作の観点から、検出コントローラ2420によって実行され、LED直管ランプがランプソケットに正しく/適切に接続されているか、又は任意の意図しない外部インピーダンスがLED直管ランプに接続されているかどうかを判定するように構成された方法を図25Aに示す。本方法は、ある期間にわたって検出経路を一時的に導通し、後に当該検出経路を遮断するステップ(ステップS101)と、検出経路上の電気信号をサンプリングするステップ(ステップS102)と、サンプリングされた電気信号が所定の信号特性に適合するかどうかを判定するステップ(ステップS103)と、ステップS103の判定結果が肯定的である場合、電流制限モジュール2440を第1状態で動作するように制御するステップ(ステップS104)と、ステップS103の判定結果が否定的である場合、電流制限モジュール2440を第2状態で動作するように制御するステップ(ステップS105)と、後にステップS101に戻るステップとを含む。
検出経路の構成及び検出経路の導通期間の設定は、上記の実施形態を参照して行われることができる。ステップS101において、ある期間にわたって検出経路を導通することは、スイッチの切り替えを制御するためにパルスを使用することによって実施されることができる。
ステップS102において、サンプリングされた電気信号は、電圧信号、電流信号、周波数信号、位相信号などを含んでもよい、検出経路上のインピーダンス変動を表すか、又は表現することができる信号である。
ステップS103において、サンプリングされた電気信号が所定の信号特性に適合するかどうかを判定する動作は、例えば、サンプリングされた電気信号と所定の信号との相対関係を含むことができる。いくつかの実施形態において、所定の信号特性に適合すると判定されるサンプリングされた電気信号は、LED直管ランプがランプソケットに正しく/適切に接続されているか、又は、意図しない外部インピーダンスがLED直管ランプに連結されていないという判定又は状態に対応することができ、所定の信号特性に適合しないと判定されるサンプリングされた電気信号は、LED直管ランプがランプソケットに正しく/適切に接続されていないか、又は外来性の外部インピーダンスがLED直管ランプに連結されているという判定又は状態に対応することができる。
ステップS104及びS105において、第1状態及び第2状態は、2つの別個の回路構成状態であり、電流制限モジュール2440の構成された位置及びタイプに従って設定されることができる。例えば、電流制限モジュール2440が駆動回路から独立しており、電力ループ上で直列に接続されているスイッチ回路又は電流制限回路を指す場合又は実施形態において、第1状態は導通状態(又は非電流制限状態)であり、第2状態は遮断状態(又は電流制限状態)である。電流制限モジュール2440が駆動回路のコントローラの電源端子又はイネーブル端子に接続されたバイアス調整回路を指す場合又は実施形態において、第1状態は遮断状態(又は、駆動電圧が通常通りコントローラに供給されることを可能にする、通常バイアス状態)、第2状態は導通状態(又は、駆動電圧がコントローラへ供給されるのを停止する、バイアス調整状態)である。また、電流制限モジュール2440が駆動回路内の電力スイッチを指す場合又は実施形態において、第1状態は、駆動回路のコントローラに応答して切り替わり、検出コントローラ2420の影響を受けない駆動制御状態であり、第2状態は遮断状態である。
ステップの詳細な動作及び回路実施形態は、実施形態の上記の説明によって例示及び記載されており、ステップは、異なる角度から取付検出モジュールの動作メカニズムを説明するのに役立つ。
次に、LED動作モードDRMに入った後の取付検出モジュールの動作を、図25Cのステップを参照しながらここでさらに説明する。図20A及び図25Cを参照すると、LED動作モードDRMに入った後、検出コントローラ2420は、電力線上のバス電圧を検出するステップ(ステップS301)と、電力線上の電圧が第2期間にわたって第3電圧レベルを下回ったままであるかどうかを判定するステップ(ステップS302)とを実施する。第2期間は、例えば、200ms〜700msの範囲内であり、好ましくは300ms又は600msである。第3電圧レベルは、例えば80V〜120Vの範囲内であり、好ましくは90V又は115Vである。従って、ステップS302のいくつかの実施形態において、検出コントローラ2420は、電力線上の電圧が600msにわたって115V未満のままであるかどうかを判定する。
ステップS302の判定結果が肯定的である場合、これは、外部駆動信号がLED直管ランプに提供されていないこと、もしくは供給を停止していること、又は、LED直管ランプの電源がオフであることを示し、従って、検出コントローラ2420は、以下の2つのステップ、すなわち、電流制限モジュール2440を第2状態に切り替えるように制御するステップ(ステップS303)と、次いで、検出コントローラ2420をリセットするステップ(ステップS304)との実施に進む。他方、ステップS302の判定結果が否定的である場合、これは、外部駆動信号がLED直管ランプに正常に提供されていることを示すか、又は当該状態とみなされることができ、従って、検出コントローラ2420はステップS301に戻り、LED直管ランプの電源がオフになっているかどうかを判定するために、電力線の電圧を継続的に検出する。
図20Bは、いくつかの実施形態に係る取付検出モジュールを備えたバイアス回路を示す回路図である。図20Bを参照すると、LED直管ランプが入力として交流電力を受け取る応用形態では、バイアス回路2550は、整流回路2551と、抵抗2552及び2553と、コンデンサ2554とを備える。本実施形態において、整流回路2551は、全波ブリッジ整流器を一例とするが、本考案は当該態様に限定されない。整流回路2551の入力端子は、外部駆動信号Sedを受信し、外部駆動信号Sedを整流し、整流回路2551の出力端子に(ほぼ)整流された直流信号を出力するように構成される。抵抗2552及び2553は、整流回路2551の出力端子間に直列に接続され、抵抗2553は、コンデンサ2554と並列に接続される。整流信号は、コンデンサ2554の2つの端子(すなわち、ノードPN及びグランド端子)にわたる駆動電圧VCC出力を生成するように、抵抗2552及び2553によって分割され、コンデンサ2554によってコンデンサ2554によって安定化される。
取付検出モジュールがLED直管ランプに統合されている実施形態において、LED直管ランプ内の電源モジュールは通常、独自の整流回路(510など)を含むため、整流回路2551は既存の整流回路に置き換えることができる。また、抵抗2552及び2553ならびにコンデンサ2554は、電源モジュールの電力ループ上に直接接続することができ、その結果、取付検出モジュールが、電源として電力ループ上の整流されたバス電圧(すなわち、整流信号)を使用することができる。取付検出モジュールがLED直管ランプの外側に配置される実施形態において、取付検出モジュールは電源として外部駆動信号Sedを直接使用するため、整流回路2551は電源モジュールから分離され、交流外部駆動信号Sedを、取付検出モジュール内の回路によって使用される直流駆動電圧VCCに変換するように構成される。
図20Cは、いくつかの実施形態に係る取付検出モジュールを備えたバイアス回路を示す回路図である。図20Cを参照すると、バイアス回路2550’は、整流回路2651と、抵抗2652と、ツェナー・ダイオード2653と、コンデンサ2654とを備える。本実施形態は、図20Bの実施形態と同様であり、主な相違点は、駆動電圧VCCをより安定させるために、図20Bの抵抗2553の代わりにツェナー・ダイオード2653が使用される点である。
図21は、いくつかの実施形態に係る検出パルス生成モジュールの応用回路ブロック図である。図18Aを参照すると、本実施形態において、検出パルス生成モジュール3140は、パルス開始回路3141と、パルス幅決定回路3142とを備える。パルス開始回路3141は、外部駆動信号Sedを受信し、外部駆動信号Sedに従って、検出パルス生成モジュール3140によって、いつ(例えば、例として外部駆動信号Sedが受信された時間に対していつに)パルスを生成又は発行するかを決定するように構成される。パルス幅決定回路3142は、パルスの幅を設定又は決定し、パルス開始回路3141によって示される決定された時点において、設定されたパルス幅を有するパルス信号DPを発行するために、パルス開始回路3141の出力端子に連結される。
いくつかの実施形態において、検出パルス生成モジュール3140は、出力バッファ回路3143をさらに備えてもよい。出力バッファ回路3143の入力端子は、パルス幅決定回路3142の出力端子に連結されている。また、出力バッファ回路3143は、(1つ以上の)バックエンド回路の動作需要を満たすことができるパルス信号DPを出力するように、パルス幅決定回路3142からの出力信号(電圧又は電流信号など)の波形を調整するように構成又は使用される。
図10Bに示す検出パルス生成モジュール2640を一例とすると、パルス信号を発行する時点は、駆動電圧をいつ受信するかに基づいて決定され、従って、駆動電圧VCCを生成するバイアス回路は、検出パルス生成モジュール2640のパルス開始回路とみなされることができる。別の点では、検出パルス生成モジュール2640によって生成又は発行されるパルス信号のパルス幅は、主に、コンデンサ2642、2645、及び2646、ならびに抵抗2643、2647、及び2648から構成されるRC充放電回路の時定数によって決定される。従って、コンデンサ2642、2645、及び2646、ならびに抵抗2643、2647、及び2648はともに、検出パルス生成モジュール2640のパルス幅決定回路とみなされることができる。また、バッファ2644及び2651は、検出パルス生成モジュール2640の出力バッファ回路であり得る。
図11Bに示す検出パルス生成モジュール2740を別の例とすると、パルス信号を発行する時点は、図11Bの駆動電圧VCCを受信する時点に基づいて決定され、抵抗2742及びコンデンサ2743から構成されるRC充放電回路の時定数に関連する。従って、駆動電圧VCCを生成するバイアス回路、抵抗2742、及びコンデンサ2743はともに、検出パルス生成モジュール2740のパルス開始回路とみなされることができる。別の点では、検出パルス生成モジュール2740によって生成又は発行されるパルス信号のパルス幅は、主にシュミット・トリガー2744の順方向閾値電圧及び逆方向閾値電圧、ならびに、トランジスタ2746のスイッチングレイテンシによって決定され、従って、シュミット・トリガー2744及びトランジスタ2746はともに、検出パルス生成モジュール2740のパルス幅決定回路とみなされることができる。
いくつかの実施形態において、検出パルス生成モジュール2640又は2740のパルス開始回路は、図22Aに示すようにコンパレータを含めることにより、パルス開始時点(又はパルス信号を発行する時点)の制御を実施することができる。図22Aは、いくつかの実施形態に係る検出パルス生成モジュールを示す回路図である。図22Aを参照すると、具体的には、検出パルス生成モジュール3240は、パルス開始回路としてのコンパレータ3241と、パルス幅決定回路3242とを備える。コンパレータ3241は、外部駆動信号Sedを受信する第1入力端子と、基準電圧レベルVpsを受信する第2入力端子と、図11Bの駆動電圧VCCの入力端子に対応する、抵抗32421の一端に接続された出力端子とを有する。ここで、コンパレータ3241の外部駆動信号Sedの受信は、外部駆動信号Sedをコンパレータ3241の第1入力端子に直接入力する方法に限定されない。いくつかの実施形態において、外部駆動信号Sedは、最初に整流及び/又は分圧などの何らかの信号処理を受けて、外部駆動信号Sedに関連する状態信号に変換されてもよく、次いで、状態信号がコンパレータ3241に入力される。次いで、コンパレータ3241は、状態信号に従って外部駆動信号Sedの状態について学習し、当該方法は、コンパレータ3241が外部駆動信号Sedを直接受信するか、又は、外部駆動信号Sedに基づいて信号比較の次のステップを実行することに等しい。パルス幅決定回路3242は、抵抗32421、32422、及び32423と、シュミット・トリガー32424と、トランジスタ32425と、コンデンサ32426と、ツェナー・ダイオード32427とを備え、当該デバイスの構成は図11Bと類似であり、従って、当該デバイス間の接続の説明は、上記の実施形態の当該説明を参照されたい。図22Aの構成では、コンデンサ32426及び抵抗32421から構成されるRC回路は、外部駆動信号Sedの電圧レベルが基準電圧レベルVpsを超えたときにのみコンデンサ32426の充電を開始し、パルス信号DPを発行する時点の制御を開始する。時間軸に沿った3つの関連信号の対応する変化を図23Aに示す。
図22A及び図23Aを参照すると、図22Aの本実施形態において、パルス開始回路としてのコンパレータ3241は、抵抗32421の一端に高レベル信号を出力し、コンデンサ32426の充電を開始し、コンデンサ32426の電圧Vcpは、充電中に時間とともに漸進的に増加する。電圧信号Vcpがシュミット・トリガー32424の順方向閾値電圧Vsch1に達するとき、シュミット・トリガー32424の出力端子は高レベル信号を出力し、当該信号がトランジスタ32425を導通する。トランジスタ32425が導通するとき、コンデンサ32426は、抵抗32422及びトランジスタ32425を通じてグランドへの放電を開始し、電圧信号Vcpを漸進的に低減する。低減する電圧信号Vcpがシュミット・トリガー32424zの逆方向閾値電圧Vsch2に達するとき、シュミット・トリガー32424の出力端子が高レベル信号の出力から低レベル信号の出力に切り替わり、従って、パルス信号又は波形DP1を形成/生成し、当該信号又は波形のパルス幅DPWは、順方向閾値電圧Vsch1、逆方向閾値電圧Vsch2、及びトランジスタ32425のスイッチングレイテンシによって決定される。パルス信号DP1が形成されるとき、別の同様のパルス信号又は波形DP2が、間隔TIVの後にシュミット・トリガー32424によって同様に生成され、間隔TIVは、電圧信号Vcpが逆方向閾値電圧Vsch2未満から再び順方向閾値電圧Vsch1よりも高い電圧まで降下する期間によって定義され得る。当該同様のパルス信号(DP2、DP3など)の生成が同様に後続し得る。
いくつかの実施形態において、パルス開始回路3141は、パルス信号を生成又は発行する時点を示し、その結果、図22Bの実施形態によって実施されるように、外部駆動信号Sedが特定の電圧レベルに達する又は特定の電圧レベルを超えるときに、検出パルス生成モジュール3140によってパルス信号を生成する時点が決定される。図22Bは、いくつかの実施形態に係る検出パルス生成モジュールを示す回路図である。図22Bを参照すると、具体的には、検出パルス生成モジュール3340は、パルス開始回路3341と、パルス幅決定回路3342とを備える。パルス開始回路3341は、コンパレータ33411と、信号エッジトリガー回路33412とを備える。コンパレータ33411は、外部駆動信号Sedを受信する第1入力端子と、基準電圧レベルVpsを受信する第2入力端子と、信号エッジトリガー回路33412の入力端子に接続された出力端子とを有する。信号エッジトリガー回路33412は、例えば、コンパレータ33411が出力状態を切り替える時点を検出し、次いで、後段のパルス幅決定回路3342のためのパルス信号を生成するための命令を送信するように構成された、立ち上がりエッジトリガー回路又は立ち下がりエッジトリガー回路を含んでもよい。パルス幅決定回路3342は、図10B及び図11Bの各々の回路などの、設定された幅のパルス信号をパルス生成命令に従って特定の時点において生成することができる任意のパルス生成回路、又は、555タイマの統合デバイスを含んでもよく、本考案は当該例示的な回路に限定されない。なお、図22Bでは、コンパレータ33411の第1入力端子が外部駆動信号Sedを直接受信することが示されているが、本考案は当該態様に限定されない。いくつかの実施形態において、外部駆動信号Sedは、最初に、整流、フィルタリング、及び/又は分圧などの信号処理を受けて基準信号になり、次いで、コンパレータ33411の第1入力端子によって受信されてもよい。言い換えれば、パルス開始回路3341は、外部駆動信号Sedの電圧レベル又は位相状態に関連するか、又は当該レベル又は状態を示す受信基準信号に基づいて、パルス信号を生成する時点を決定することができる。
図22Bの検出パルス生成モジュール3340の実施形態において生成される、時間軸に沿った3つの関連信号の対応する変化が、図23B及び図23Cの各々に示され、図23Bは、立ち上がりエッジトリガー方法の下で生成される3つの信号の波形を示し、図23Cは、立ち下がりエッジトリガー方法の下で生成される3つの信号の波形を示している。図22B及び図23Bを参照すると、立ち上がりエッジトリガー方法の下での本実施形態において、外部駆動信号Sedの電圧レベルが基準電圧レベルVpsを超えると、コンパレータ33411は高レベル信号の出力を開始し、出力は外部駆動信号Sedが基準電圧レベルVpsを上回っている間、高レベルに維持される。外部駆動信号Sedがピーク値から漸進的に減少し、基準電圧レベルVpsを下回って降下するとき、コンパレータ33411は(再び)低レベル信号を出力するように切り替わる。従って、コンパレータ33411の出力端子は、図23Bに示すような出力電圧信号Vcpを出力する。おおよそ、電圧信号Vcp上に立ち上がりエッジが生じるとき、信号エッジトリガー回路33412は、イネーブル信号をトリガーしてパルス幅決定回路3342に出力し、その結果、おおよそ立ち上がりエッジの時点において、パルス幅決定回路3342は、イネーブル信号及びパルスDP1の設定パルス幅DPWに応じて、パルス又は波形DP1を有するパルス信号DPを生成する。当該説明された動作に従って、検出パルス生成モジュール3340は、基準電圧レベルVpsの調整又は設定変更により、パルス信号DPのパルスDP1を生成する時点を調整することができ、その結果、検出パルス生成モジュール3340は、外部駆動信号Sedが特定の電圧レベル又は位相に達したときにのみ、パルス信号DPのパルスDP1を生成するようにトリガーされる。従って、おおよそ外部駆動信号Sedが前述のいくつかの実施形態に関連するゼロ電圧レベルに交わるときに、パルス信号DPのパルスDP1を誤って生成する問題を、当該立ち上がりエッジトリガー方法によって防止することができる。
いくつかの実施形態において、基準電圧レベルVpsは、電力線上の外部駆動信号Sedの電圧レベルに応じて調整することができ、その結果、検出パルス生成モジュールは、電力線を提供する交流電力網の別個の公称供給電圧(120V又は277Vなど)に従って、あるタイミングにおいてパルス信号DPのパルスDP1を生成することができる。従って、外部駆動信号を提供する交流電力網の別個の公称供給電圧がどのようなものであっても、(電圧信号Vcpのパルスの持続時間にわたって)一部について検出がトリガーされた状態にある、電力線又はLED直管ランプの検出経路上の外部駆動信号Sedの周期の一部は、取付検出又はインピーダンス検出の精度を向上させるために、基準電圧レベルVpsを調整することにより、別個の公称供給電圧に従って調整又は制限することができる。例えば、基準電圧レベルVpsは、交流電力網の120Vなどの第1公称供給電圧に対応する第1基準電圧レベル、及び、別の交流電力網の277Vなどの第2公称供給電圧に対応する第2基準電圧レベルを含んでもよい。検出パルス生成モジュール3340によって受信される外部駆動信号Sedが第1公称供給電圧を有する場合、パルス開始回路3341は、基準電圧レベルVpsの第1基準電圧レベルに基づいてパルス信号DPのパルスDP1を生成する時点を決定する。検出パルス生成モジュール3340によって受信される外部駆動信号Sedが第2公称供給電圧を有する場合、パルス開始回路3341は、基準電圧レベルVpsの第2基準電圧レベルに基づいてパルス信号DPのパルスDP1を生成する時点を決定する。
図22B及び図23Cを参照すると、立ち下がりエッジトリガー方法の下での本実施形態の動作は、図22B及び図23Bの実施形態での動作と類似であるが、主な相違点は、立ち下がりエッジトリガー方法の下で、信号エッジトリガー回路33412が、おおよそ電圧信号Vcpに立ち下がりエッジが発生するときに、イネーブル信号をトリガーしてパルス幅決定回路3342に出力し、従って、パルス幅決定回路3342が、おおよそ立ち下がりエッジの時点において、パルス又は波形DP1を有するパルス信号DPを生成する点である。立ち下がりエッジトリガー方法の下でのいくつかの実施形態において、基準電圧レベルVpsは、交流電力網の120Vなどの第1公称供給電圧に対応する、115Vのような第1基準電圧レベル、及び、別の交流電力網の277Vなどの第2公称供給電圧に対応する、200Vのような第2基準電圧レベルを含んでもよい。検出パルス生成モジュール3340によって受信される外部駆動信号Sedが第1公称供給電圧を有する場合、パルス開始回路3341は、外部駆動信号Sedが115Vの第1基準電圧レベルを下回って下降するときに、パルス信号DPのパルスDP1を生成することを決定する。検出パルス生成モジュール3340によって受信される外部駆動信号Sedが第2公称供給電圧を有する場合、パルス開始回路3341は、外部駆動信号Sedが200Vの第2基準電圧レベルを下回って下降するときに、パルス信号DPのパルスDP1を生成することを決定する。
上記の教示及び実施形態に基づいて、上記の信号エッジトリガー動作とは別に、パルス信号DPを生成する時点を決定するための様々な可能なメカニズムがパルス開始回路3141によって実装されてもよいことが、当業者には理解され得る。例えば、パルス開始回路3141は、電圧信号Vcpに生じる立ち上がりエッジ又は立ち下がりエッジを検出する時点の記録を開始し、記録された時点が所定の持続時間に達するとき、イネーブル信号をトリガーしてパルス幅決定回路3142に出力するように設計され得る。別の例は、パルス開始回路3141が、パルス開始回路3141が電圧信号Vcp上に発生する立ち上がりエッジを検出するときにパルス幅決定回路3142を事前に起動し、早期に起動されるパルス幅決定回路3142が正確なタイミングにおいてパルス信号DPを生成するために迅速に応答することを可能にするために、電圧信号Vcpに生じる立ち下がりエッジを後で検出するときに、イネーブル信号をトリガーしてパルス幅決定回路3142に出力するように設計されてもよい。
検出パルス生成モジュールのいくつかの実施形態において生成される、時間軸に沿った2つの関連信号の対応する変化を図23Dに示す。図23Dを参照すると、本実施形態の動作は、図23B及び図23Cの実施形態の動作と類似であるが、主な相違点は、本実施形態において、パルス開始回路3141が、外部駆動信号Sedが基準電圧レベルVpsを超える時点の記録を開始し、記録された時点が遅延持続時間DLYに達したときにパルス信号DPのパルスDP1を生成するようにトリガーするように設計される点である。パルスDP1が生成されると、図23Dに示される間隔TIVの後、別の同様のパルス又は波形DP2が検出パルス生成モジュールによって生成され、後続して、パルス生成の同様の動作を行うことができる。
図24Aを参照すると、図24Aは、本開示のいくつかの実施形態に係るLED直管ランプの電源モジュールの回路ブロック図である。当該実施形態の電源モジュールは、整流回路510と、フィルタ回路520と、駆動回路1530と、取付検出モジュール3700とを備える。取付検出モジュール3700は、検出コントローラ3720と、スイッチ回路3740と、バイアス回路3750と、起動制御回路3770と、検出期間決定回路3780とを備える。整流回路510、フィルタ回路520、及び駆動回路1530の構成及び動作は、関連する上記の実施形態の説明を参照することができ、関連する詳細はここでは再び説明されない。
取付検出モジュール3700内で、スイッチ回路3740は、電源モジュールの電源ループ/電力ループに直列に電気的に接続されており(図24Aでは、典型的な一実施形態として、スイッチ回路3740は整流回路510とフィルタ回路520との間に配置されている)、検出コントローラ3720によってオン/オフ状態を切り替えるように制御される。検出コントローラ3720は、スイッチ回路3740がオンになっている期間中(すなわち、電源ループ/電力ループがオンになっている/導通している期間中)に、外部インピーダンスが電源モジュールの検出経路に電気的に接続されている(すなわち、ユーザが感電の危険にさらされ得る)かどうかを検出するために、スイッチ回路3740を一時的にオンにするために、検出モードにおいて制御信号を出力する。検出結果は、スイッチ回路3740が不連続な形態で一時的にオンになるように検出モードを維持するか、又は、スイッチ回路3740が取付状態に応答してオン又は遮断のままになるように動作モードに入るかを決定する。「スイッチ回路を一時的にオンにする」によって表される期間の長さは、電力ループ上の電流が人体を通過し、人体に一切害を及ぼさない期間の長さを指す。例えば、当該期間の長さは1ミリ秒未満である。しかしながら、本考案は当該態様に限定されない。一般に、検出コントローラ3720は、パルス波形を有する制御信号を送信することにより、スイッチ回路3740を一時的にオンにする動作を達成することができる。パルスオン期間の特定の持続時間は、検出経路のインピーダンスに応じて調整することができる。検出コントローラ3720及びスイッチ回路3740の回路構成例及び関連する制御動作の説明は、取付検出モジュールに関連する他の実施形態の説明を参照することができる。
バイアス回路3750は、電力ループに電気的に接続され、整流信号(すなわち、バス電圧)に基づいて駆動電圧VCCを生成する。駆動電圧VCCは、検出コントローラ3720を起動/イネーブルするために、また、検出コントローラ3720が、駆動電圧に応答して動作するように、検出コントローラ3720に提供される。
起動制御回路3770は、検出コントローラ3720に電気的に接続され、検出期間決定回路3780の出力信号に従って検出コントローラ3720の動作状態に影響を与えるかどうかを決定するように構成される。例えば、検出期間決定回路3780がイネーブル信号を出力するとき、起動制御回路3770はイネーブル信号に応答して、動作を停止するように検出コントローラ3720を制御し、検出期間決定回路3780がディセーブル信号を出力するとき、起動制御回路3770は、ディセーブル信号に応答して、通常動作状態(すなわち、検出コントローラ3720の動作状態に影響を与えない)を維持するように検出コントローラ3720を制御し、起動制御回路3770は、駆動電圧VCCを使用するか、又は、検出コントローラ3720のイネーブルピンに低レベル開始信号を提供することにより、動作を停止するように検出コントローラ3720を制御することができる。しかし、本開示は当該特定の例に限定されない。
検出期間決定回路3780は、検出経路/電力ループ上の電気信号をサンプリングするように構成され、その結果、検出コントローラ3720の動作時間が計算され、計算結果を示す信号が起動制御回路3770に出力され、その結果、起動制御回路3770は、示された計算結果に基づいて検出コントローラ3720の動作状態を制御する。
図24Aの実施形態の取付検出モジュール3700の動作を以下に説明する。整流回路510がピン501及び502を通じて外部電源を受け取るとき、バイアス回路3750は、整流されたバス電圧に従って駆動電圧VCCを生成する。検出コントローラ3720は、駆動電圧VCCに応答して起動又はイネーブルされ、検出モードに入る。検出モードでは、検出コントローラ3720は、パルス状の制御信号をスイッチ回路3740に周期的に出力し、その結果、スイッチ回路3740は周期的にオン及びオフにされる。検出モードの動作下では、電力ループ上の電流波形は、図19Dの検出期間Tw内の電流波形(すなわち、複数の離間した電流パルスIdp)に類似している。加えて、検出期間決定回路3780は、電力ループ上のバス電圧を受け取ると、検出モードにおける検出コントローラ3720の動作時間の計算を開始し、計算結果を示す信号を起動制御回路3770に出力する。
検出コントローラ3720の動作時間が事前設定の時間長に達していない場合、起動制御回路3770は検出コントローラ3720の動作状態に影響を与えない。当該時点において、検出コントローラ3720は、自身の検出結果に応じて、検出モードを維持するか、動作モードに入るかを決定する。検出コントローラ3720が動作モードに入ることを決定した場合、検出コントローラ3720は、オン状態を維持し、当該動作状態に対する他の信号の影響を遮断するように、スイッチ回路3740を制御する。言い換えれば、当該動作モードでは、起動制御回路3770による出力に関係なく、検出コントローラ3720の動作状態は影響を受けない。
検出コントローラ3720の動作時間が事前設定の時間長に達しており、検出コントローラ3720が依然として検出モードである場合、起動制御回路3770は、検出期間決定回路3780の出力に応じて、動作を停止するように検出コントローラ3720を制御する。当該時点において、検出コントローラ3720はパルス信号を出力しなくなり、検出コントローラ3720がリセットされるまで、スイッチ回路3740をオフ状態に維持する。事前設定の時間長は、図19Dに示す検出期間Twとみなされることができる。
上記の動作によれば、取付検出モジュール3700は、制御信号のパルス間隔及びリセット周期を設定することにより、電源モジュールが図19D〜図22Fに示すような入力電流(Iin)波形を有するようにすることができ、その結果、検出電流による人体に対する一切の危険を避けるために、検出モードにおける電力が、依然として妥当に安全な範囲内にあることが保証される。
回路動作の観点から、起動制御回路3770及び検出期間決定回路3780は、標的回路(例えば、検出コントローラ3720)を制御するために、LED直管ランプが事前設定の遅延にわたって電源投入された後、特定のパスをオンにすることができる遅延制御回路とみなされることができる。特定のパスの設定を選択することにより、LED直管ランプ内の遅延制御回路によって、電力ループの遅延導通又は取付検出モジュールの遅延ターンオフ/遮断を実施することができる。
図24Bを参照すると、図24Bは、本開示のいくつかの実施形態に係るLED直管ランプの取付検出モジュールの回路ブロック図である。電源モジュールは、整流回路510と、フィルタ回路520と、駆動回路1530と、取付検出モジュール3800とを備える。取付検出モジュール3800は、検出コントローラ3820と、スイッチ回路3840と、バイアス回路3850と、起動制御回路3870と、検出期間決定回路3880とを備える。整流回路510、フィルタ回路520、及び駆動回路1530の構成及び動作は、関連する実施形態の説明を参照することができる。加えて、検出コントローラ3820及びスイッチ回路3840の構成及び動作は、上記の図24Aの実施形態の説明を参照することができ、詳細はここでは再び説明しない。
一実施形態において、バイアス回路3850は、抵抗3851と、コンデンサ3852と、ツェナー・ダイオード3853とを備える。抵抗3851の第1端は、整流出力に電気的に接続されている(すなわち、バスに電気的に接続されている)。コンデンサ3852及びツェナー・ダイオード3853は互いに電気的に並列に接続され、当該要素の第1端は両方とも抵抗3851の第2端に電気的に接続されている。共通ノード上の駆動電圧VCCを受け取るために、検出コントローラ3820の電力入力端子は、抵抗3851、コンデンサ3852、及びツェナー・ダイオード3853の共通端子(すなわち、バイアス回路3850のバイアスノード)に電気的に接続される。
起動制御回路3870は、ツェナー・ダイオード3871と、トランジスタ3872と、コンデンサ3873とを備える。ツェナー・ダイオード3871のアノードは、トランジスタ3872の制御端子に電気的に接続されている。トランジスタ3872の第1端は検出コントローラ3820に電気的に接続され、トランジスタ3872の第2端はグランド端子GNDに電気的に接続されている。コンデンサ3873は、トランジスタ3872の第1端と第2端との間に電気的に接続されている。
検出期間決定回路3880は、抵抗3881と、ダイオード3882と、コンデンサ3883とを備える。抵抗3881の第1端は、バイアス回路3850のバイアスノードに電気的に接続され、抵抗3881の第2端は、ツェナー・ダイオード3871のカソードに電気的に接続されている。ダイオード3882のアノードは抵抗3881の第2端に電気的に接続され、ダイオード3882のカソードは抵抗3881の第1端に電気的に接続されている。コンデンサ3883の第1端は、抵抗3881の第2端及びダイオード3882のアノードに電気的に接続され、コンデンサ3883の第2端は、グランド端子GNDに電気的に接続される。
図24Aの実施形態の取付検出モジュール3800の動作を以下に説明する。整流回路510がピン501及び502を通じて外部電源を受け取るとき、整流されたバス電圧がコンデンサ3852を充電し、その結果、バイアスノードにおいて駆動電圧VCCを確立する。検出コントローラ3820は、駆動電圧VCCに応答してイネーブルされ、検出モードに入る。検出モードでは、第1信号周期において、検出コントローラ3820が、パルス状の制御信号をスイッチ回路3840に出力し、その結果、スイッチ回路3840は一時的にオンにされ、次いで、遮断される。
スイッチ回路3840がオンにされている間、コンデンサ3883にわたる電圧が漸進的に上昇するように、バイアスノード上の駆動電圧VCCに応答してコンデンサ3883が充電される。第1信号期間において、コンデンサ3883にわたる増加した電圧はトランジスタ3872の閾値レベルに達していないため、トランジスタ3872はオフ状態のままになる。結果として、イネーブル信号Venは適応的に高レベルに維持される。次いで、スイッチ回路3840がオフ又は遮断されている間、コンデンサ3883は実質的に電圧レベルを維持するか、又は低速に放電し、スイッチ回路がオフされている間にコンデンサ3883の放電によって引き起こされる電圧変化は、スイッチ回路がオンになっている間の充電によって引き起こされる電圧変化よりも小さい。言い換えると、スイッチがオフになっている間のコンデンサ3883にわたる電圧は、スイッチがオンになっている間の最高電圧レベル以下になり、最低電圧レベルは充電開始点の初期レベルよりも低くならず、従って、トランジスタ3872は第1信号期間では常にオフ状態のままになり、開始信号Venは高レベルに維持される。検出コントローラ3820は、高レベルのイネーブル信号Venに応じてイネーブル状態に維持される。イネーブル状態では、検出コントローラ3820は、検出経路上の信号に従ってLED直管ランプが正しく取り付けられているかどうかを判定する(すなわち、追加のインピーダンスが導入されているかどうかを判定する)。当該部分の取付検出メカニズムは、前の実施形態と同じであり、詳細はここでさらに説明されない。
検出コントローラ3820が、LED直管ランプがソケットに適切に取り付けられていないと判定する場合、検出コントローラ3820は、検出モードを維持し、パルス状の制御信号を制御スイッチ回路3840に連続的に出力する。後続する信号周期において、起動制御回路3870及び検出期間決定回路3880は、第1信号周期の動作と類似の方法で動作し続ける。具体的には、コンデンサ3883は、各信号期間のオン期間中に充電され、従って、コンデンサ3883にわたる電圧は、パルス幅及びパルス周期に応じて段階的に上昇する。コンデンサ3883にわたる電圧がトランジスタ3872の閾値レベルを超えるとき、トランジスタ3872がオンになり、その結果、イネーブル信号Venがグランドレベル/低レベルに引き下げられる。当該時点において、検出コントローラ3820は、低レベルのイネーブル信号Venに応答してオフにされる。検出コントローラ3820がオフにされているとき、スイッチ回路3840は、外部電源が電気的に接続されているか否かにかかわらず、オフ/遮断状態に維持される。
検出コントローラ3820が、LED直管ランプがランプソケットに適切に取り付けられていると判定する場合、検出コントローラ3820は、動作モードに入り、スイッチ回路3840をオン状態に維持するための制御信号を出力する。動作モードでは、検出コントローラ3820は、イネーブル信号Venに応答して出力制御信号を変更しない。言い換えれば、イネーブル信号Venが低レベルに引き下げられても、検出コントローラ3820は、スイッチ回路3840を再びオフにしない。
検出モードにおける複数の信号期間の観点から、電力ループ上で測定される電流波形は図19Dに示されているようになり、図19Dでは、コンデンサ3883がトランジスタ3872の初期レベルから閾値レベルまで充電される期間は、検出期間Twに対応する。言い換えれば、検出モードでは、検出コントローラ3820は、コンデンサ3883がトランジスタ3872の閾値レベルまで充電されるまでパルス信号を出力し続け、電力ループに断続的な電流を生じさせる。また、コンデンサ3883にわたる電圧が閾値を超えるとき、パルス信号は停止されて、電力ループ内の電力の増加による人体に対する一切の危険を回避する。
別の観点から、検出期間決定回路3880は、計算制御信号のパルスオン期間を計算しているとみなされることができる。パルスオン期間中にプリセット値に達するとき、制御信号が送出されて起動制御回路3870が制御され、次いで、起動制御回路3870は、パルス出力をブロックするように、検出コントローラ3820の動作に影響を与える。
当該実施形態の回路アーキテクチャでは、検出期間Twの長さ(すなわち、コンデンサ3883がトランジスタ3872の閾値電圧に達するのに必要な時間)は、主としてコンデンサ3883の容量値を調整することにより制御される。抵抗3881、ダイオード3882、ツェナー・ダイオード3871、及びコンデンサ3873などの構成要素の主な機能は、起動制御回路3870及び検出期間決定回路3880が、電圧安定性、電圧制限、電流制限、又は保護を提供するのをサポートすることである。
図24Cを参照すると、図24Cは、本開示のいくつかの実施形態に係るLED直管ランプの取付検出モジュールの回路図である。本実施形態の電源モジュールは、整流回路510と、フィルタ回路520と、駆動回路1530と、取付検出モジュール3900とを備える。取付検出モジュール3900は、検出コントローラ3920と、スイッチ回路3940と、バイアス回路3950と、起動制御回路3970と、検出期間決定回路3980とを備える。整流回路510、フィルタ回路520、及び駆動回路1530の構成及び動作は、関連する実施形態の説明を参照することができる。加えて、検出コントローラ3920及びスイッチ回路3940の構成及び動作は、上記の図24Aの実施形態の説明を参照することができ、詳細はここでは再び説明しない。
バイアス回路3950は、抵抗3951と、コンデンサ3952と、ツェナー・ダイオード3953とを備える。抵抗3951の第1端は、整流出力に電気的に接続されている(すなわち、バスに電気的に接続されている)。コンデンサ3952及びツェナー・ダイオード3953は互いに電気的に並列に接続され、当該要素の第1端は両方とも抵抗3951の第2端に電気的に接続されている。駆動電圧VCCを受け取るために、検出コントローラ3920の電源入力は、抵抗3951、コンデンサ3952、及びツェナー・ダイオード3953の共通ノード(すなわち、バイアス回路3950のバイアスノード)に電気的に接続される。
起動制御回路3970は、ツェナー・ダイオード3971と、抵抗3972と、トランジスタ3973と、抵抗3974とを備える。ツェナー・ダイオード3871のアノードは、トランジスタ3973の制御端子に電気的に接続されている。抵抗3972の第1端は、ツェナー・ダイオード3971のアノード及びトランジスタ3973の制御端子に電気的に接続され、抵抗3972の第2端は、グランド端子GNDに電気的に接続される。トランジスタ3973の第1端は、抵抗3974を介してバイアス回路3950のバイアスノードに電気的に接続され、トランジスタ3973の第2端は、グランド端子GNDに電気的に接続されている。
検出期間決定回路3980は、ダイオード3981と、抵抗3982及び3983と、コンデンサ3984と、ツェナー・ダイオード3775とを備える。ダイオード3981のアノードは、検出期間決定回路3980の検出ノードとして扱われることができる、スイッチ回路3940の一端に電気的に接続されている。抵抗3982の第1端は、ダイオード3981のカソードに電気的に接続され、抵抗3982の第2端は、ツェナー・ダイオード3971のカソードに電気的に接続されている。抵抗3983の第1端は、抵抗3982の第2端に電気的に接続され、抵抗3983の第2端は、グランド端子GNDに電気的に接続される。コンデンサ3984及びツェナー・ダイオード3985は両方とも抵抗3983と電気的に並列に接続され、ツェナー・ダイオード3985のカソード及びアノードはそれぞれ抵抗3983の第1端及び第2端に電気的に接続される。
本実施形態の取付検出モジュール3900の動作を以下に説明する。整流回路510がピン501及び502を通じて外部電源を受け取るとき、整流されたバス電圧がコンデンサ3952を充電し、その結果、バイアスノードにおいて駆動電圧VCCを確立する。検出コントローラ3920は、駆動電圧VCCに応答してイネーブルされ、検出モードに入る。検出モードでは、第1信号周期において、検出コントローラ3920が、パルス状の制御信号をスイッチ回路3940に送信し、その結果、スイッチ回路3940は一時的にオンにされ、次いで、オフにされる。
スイッチ回路3940が電気的に接続されている期間中、ダイオード3981のアノードは文字通りグランドに電気的に接続され、従って、コンデンサ3984は充電されない。第1信号期間中、スイッチ回路3940がオンにされている間、コンデンサ3984にわたる電圧は初期レベルのままになり、トランジスタ3973はオフ/遮断状態のままになり、従って、検出コントローラ3920の動作に影響を与えない。次に、スイッチ回路3940がオフ/遮断されている間、電力ループは、外部電源に応答して検出ノード上の電圧レベルを上昇させ、コンデンサ3984に印加される電圧は、抵抗3982及び3983の分圧に等しい。従って、スイッチ回路3940がオフにされている期間中、抵抗3982及び3983の分圧に応答してコンデンサ3984が充電され、コンデンサ3984にわたる電圧が漸進的に上昇する。第1信号周期中、コンデンサ3984にわたる増加した電圧はトランジスタ3973の閾値レベルに達していないため、トランジスタ3973はオフ状態のままであり、その結果、駆動電圧VCCは変化しないままである。トランジスタ3973は、スイッチ回路3940がオンであるか又は遮断されているかに関係なく、第1信号周期中オフ状態のままであるため、駆動電圧VCCは影響を受けない。従って、検出コントローラ3920は、駆動電圧VCCに応じてイネーブル状態又は起動状態に維持される。起動状態では、検出コントローラ3920は、検出経路上の信号に従ってLED直管ランプが正しく取り付けられているかどうかを判定する(すなわち、外部インピーダンスが導入されているかどうかを判定する)。当該部分の取付検出メカニズムは、前の実施形態と同じであり、詳細はここで再び説明されない。
検出コントローラ3920が、LED直管ランプがソケットに適切に取り付けられていないと判定する場合、検出コントローラ3920は、検出モードを維持し、パルス状の制御信号を制御スイッチ回路3940に連続的に出力する。後続する信号周期において、起動制御回路3970及び検出期間決定回路3980は、第1信号周期の動作と同様の方法で動作し続ける。すなわち、コンデンサ3984は、各信号期間のオフ期間中に充電され、従って、コンデンサ3984にわたる電圧は、パルス幅及びパルス周期に応じて段階的に上昇する。コンデンサ3984にわたる電圧がトランジスタ3973の閾値レベルを超えるとき、トランジスタ3973がオンになり、バイアスノードがグランド端子GNDに短絡され、その結果、駆動電圧VCCがグランド/低電圧レベルに引き下げられる。当該時点において、検出コントローラ3920は、低電圧レベルの駆動電圧VCCに応答してディセーブル又は機能停止される。検出コントローラ3920がディセーブル又は機能停止されているとき、スイッチ回路3940は、外部電源が電気的に接続されているか否かにかかわらず、オフ状態に維持される。
検出コントローラ3920が、LED直管ランプがランプソケットに適切に取り付けられていると判定する場合、検出コントローラ3920は、動作モードに入り、スイッチ回路3940を導通状態又はオン状態に維持するための制御信号を発行する。動作モードでは、スイッチ回路3940がオンのままであるため、トランジスタ3973はオフ状態に維持され、その結果、駆動電圧VCCは影響を受けず、検出コントローラ3920は正常に動作することができる。
検出モードにおける複数の信号期間の観点から、電力ループ上で測定される電流波形は図19Dに示されているようになり、図19Dでは、コンデンサ3984がトランジスタ3973の初期レベルから閾値レベルまで充電される期間は、検出期間Twに対応する。言い換えれば、検出モードでは、検出コントローラ3920は、コンデンサ3984がトランジスタ3973の閾値レベルまで充電されるまでパルス信号を出力し続け、電力ループに断続的な電流を生じさせる。また、コンデンサ3984にわたる電圧が閾値を超えるとき、パルス信号は停止されて、電力ループ内の電力の増加による人体に対する一切の危険を回避する。
別の観点から、検出期間決定回路3980は、実際には、制御信号のパルスオフ期間を計算するために使用され、計算されたパルスオフ期間がプリセット値に達しているとき、次いで、起動制御回路3970を制御するための信号を出力するために使用され、パルス信号の出力をブロック又は停止するように、起動制御回路3970に、検出制御3920の動作に影響を与えさせる。
当該回路アーキテクチャでは、検出期間Twの長さ(すなわち、コンデンサ3984がトランジスタ3973の閾値電圧に達するのに必要な時間)は、主としてコンデンサ3984の容量値ならびに抵抗3982、3983、及び3972の抵抗値を調整することにより制御される。ダイオード3981、ツェナー・ダイオード3985及び3971、ならびに抵抗3974などの構成要素は、起動制御回路3970及び検出期間決定回路3980の、電圧安定化、電圧制限、電流制限、又は保護の機能を提供する動作を支援するために使用される。
図24Dを参照すると、図24Dは、本開示のいくつかの実施形態に係るLED直管ランプの取付検出モジュールの回路図である。本実施形態の電源モジュールは、整流回路510と、フィルタ回路520と、駆動回路1530と、取付検出モジュール3900とを備える。取付検出モジュール3900は、検出コントローラ3920と、スイッチ回路3940と、バイアス回路3950と、起動制御回路3970と、検出期間決定回路3980とを備える。本実施形態において、取付検出モジュール3900の構成及び動作は、図24Cの実施形態のものとほぼ同じである。図24Cと図24Dとの間の主な相違点は、図24Dの本実施形態の検出期間決定回路3980が、ダイオード3981、抵抗3982及び3983、コンデンサ3984ならびにツェナー・ダイオード3985だけでなく、抵抗3986、3987及び3988ならびにダイオード3989も備える点である。抵抗3986は、ダイオード3981と抵抗3982との間に直列に配置されている。抵抗3987の第1端は、抵抗3982の第1端に電気的に接続され、抵抗3987の第2端は、ツェナー・ダイオード3971のカソードに電気的に接続されている。抵抗3988及びコンデンサ3984は、互いに電気的に並列に接続されている。ダイオード3989のアノードは、コンデンサ3984の第1端及びツェナー・ダイオード3971のカソードに電気的に接続され、ダイオード3989のカソードは、抵抗3982の第2端及び抵抗3983の第1端に電気的に接続される。
本実施形態の回路アーキテクチャでは、コンデンサ3984を充電するための回路は、抵抗3982及び3983から抵抗3987及び3988に変更されている。コンデンサ3984は、抵抗3987及び3988の分圧に基づいて充電される。具体的には、検出ノードの電圧が、まず抵抗3986、3982、及び3983の分圧に基づいて抵抗3982の第1端上で1次分圧を生成し、次いて、1次分圧が、抵抗3987及び3988の分圧に基づいてコンデンサ3984の第1端に2次分圧を生成する。この構成において、コンデンサ3984の充電率は、抵抗3982、3983、3986、3987、及び3988の抵抗値を調整することで制御でき、コンデンサ値を調整するだけでは制限されない。結果として、コンデンサ3984のサイズを実効的に低減することができる。他方、抵抗3983は充電回路上の構成要素として機能しなくなっているため、より小さい抵抗値を選択することができ、その結果、コンデンサ3984の放電率を増加させることができ、結果、検出期間決定回路のリセット時間を減らすことができる。
モジュール/回路は、本開示で説明する実施形態において機能性によって命名されているが、同じ回路構成要素が、回路設計に基づいて、異なる機能を有するとみなされ得、及び異なるモジュール/回路が、それぞれの回路機能を実施するために、同じ回路構成要素を共有することができることを、当業者は理解すべきである。従って、本開示の機能的な命名は、特定のユニット、回路、又はモジュールを特定の回路構成要素に限定することを意図していない。
例えば、上記の実施形態の取付検出モジュールは、代替的に、検出回路/モジュール、漏れ電流検出回路/モジュール、漏れ電流保護回路/モジュール、インピーダンス検出回路/モジュール、又は一般的に回路と呼ばれる場合がある。上記の実施形態の検出結果ラッチモジュールは、代替的に、検出結果記憶回路/モジュール、又は制御回路/モジュールと呼ばれる場合がある。また、上記実施形態の検出コントローラは、検出パルス生成モジュール、検出結果ラッチモジュール、及び検出判定回路を含む回路であってもよいが、本考案は当該検出コントローラの回路に限定されない。
要約すると、図9A〜図14Bに示す実施形態は、電気制御及び検出方法を利用することによる感電保護の概念を教示している。機械的感電保護(すなわち、感電保護を実施するために機械的構造の相互作用/シフトを使用する)と比較して、電気的取付検出モジュールでは機械的疲労の問題が発生し得ないため、電気的な感電保護の信頼性及び耐久性は高くなる。
なお、取付検出のために(1つ以上の)検出パルスを使用する実施形態において、動作中の取付検出モジュールは、LED駆動及びLEDによる発光に関連する取付検出モジュールを有するLED直管ランプの特性及び状態を実質的に変更しないか、又は変更することにならない。LED駆動及びLEDによる発光に関する特性は、例えば、電力線信号の位相及びLEDモジュールの出力電流などの特性を含み、当該特性は、発光の輝度及び点灯したLED直管ランプの出力電力に影響を与える可能性がある。言い換えると、取付検出モジュールの動作は、LED直管ランプがまだ点灯していないときの漏れ電流保護のみに関係するか、又は関連しており、当該動作の目的は、取付検出モジュールを、直流電力変換回路、力率改善回路、及び調光回路などの、LED点灯状態の特性を調整するために使用される回路と区別する。
いくつかの実施形態において、電源モジュールは2つのサブモジュールに分割されることができ、2つのサブモジュールはそれぞれ異なるエンドキャップ内に配置され、サブモジュールの電力の合計は、電源モジュール所定の出力電力に等しい。
いくつかの実施形態によれば、本考案はさらに、LED(発光素子)直管ランプをランプソケットに取付ける際にユーザの感電を防止するためにLED直管ランプにより採用される検出方法を提供する。検出方法は、LED直管ランプ内に構成された検出パルス生成モジュールにより第1パルス信号を生成するステップと、LED直管ランプの電力ループ上にあるスイッチ回路により、検出結果ラッチ回路を通じて第1パルス信号を受信し、第1パルス信号の期間中、スイッチ回路の導通状態を維持することにより電力ループを導通状態にするステップと、電力ループが導通状態にあるとき、検出判定回路により電力ループ上の第1サンプル信号を検出し、第1サンプル信号を規定の信号と比較するステップとを含み、第1サンプル信号が規定の信号より大きいか又は等しいとき、検出方法はさらに、検出判定回路により第1高レベル信号を出力するステップと、検出結果ラッチ回路により第1高レベル信号を受信し、第2高レベル信号を出力するステップと、スイッチ回路により第2高レベル信号を受信し、導通することにより電力ループを導通状態のままに維持するステップとを含む。
いくつかの実施形態において、第1サンプル信号が規定の信号よりも小さいとき、検出方法はさらに、検出判定回路により第1低レベル信号を出力するステップと、検出結果ラッチ回路により第1低レベル信号を受信し、第2低レベル信号を出力するステップと、スイッチ回路により第2低レベル信号を受信し、スイッチ回路のオフ状態を維持することにより電力ループを開状態のままに維持するステップとを含む。
いくつかの実施形態において、電力ループが開状態のままであるとき、検出方法はさらに、検出パルス生成モジュールにより第2パルス信号を生成するステップと、スイッチ回路により検出結果ラッチ回路を通じて第2パルス信号を受信し、第2パルス信号の期間中、スイッチ回路のオフ状態を再び導通状態に変更することにより電力ループを再度導通状態にするステップと、電力ループが再度導通状態になったとき、検出判定回路により電力ループ上の第2サンプル信号を検出し、第2サンプル信号を規定の信号と比較するステップとを含み、第2サンプル信号が規定の信号より大きいか又は等しいとき、検出方法はさらに、検出判定回路により第1高レベル信号を出力するステップと、検出結果ラッチ回路により第1高レベル信号を受信し、第2高レベル信号を出力するステップと、スイッチ回路により第2高レベル信号を受信し、スイッチ回路の導通状態を維持することにより電力ループを導通状態のままに維持するステップとを含む。
いくつかの実施形態において、第2サンプル信号が規定の信号よりも小さいとき、検出方法はさらに、検出判定回路により第1低レベル信号を出力するステップと、検出結果ラッチ回路により第1低レベル信号を受信し、第2低レベル信号を出力するステップと、スイッチ回路により第2低レベル信号を受信し、スイッチ回路のオフ状態を維持することにより電力ループを開状態のままに維持するステップとを含む。
外部駆動信号が直流信号の場合、電源モジュール内の整流回路を省略してもよい。
電源モジュール内の整流回路の設計によれば、デュアル整流回路があってもよい。デュアル整流回路の第1、第2整流回路はそれぞれ、LED直管ランプの両端に配置された2つのエンドキャップに連結される。デュアル整流回路は、デュアルエンド電源の駆動構造に適用可能である。
デュアル整流回路は、例えば、2つの半波整流回路、2つの全波ブリッジ整流回路、又は1つの半波整流回路と1つの全波ブリッジ整流回路を備えてもよい。
LED直管ランプ内のピンの設計によれば、一端に2つのピン(他端にはピンなし)、両端の対応する端部に2つのピン、又は両端の対応する端部に4つのピンがあってもよい。一端に2つのピン、及び両端の対応する端部に2つのピンの設計は、整流回路の単一整流回路設計に適用可能である。両端の対応する端部に4つのピンの設計は、整流回路のデュアル整流回路設計に適用可能であり、外部駆動信号は、1つの端部の2つのピン、又は2つの端部それぞれのいずれかのピンにより受信することが可能である。
電源モジュールのフィルタ回路の設計によれば、1つのコンデンサ、又はπフィルタ回路があってもよい。フィルタ回路は、低リップル電圧の直流信号をフィルタ信号として提供するため、整流信号の高周波成分をフィルタリングにより除去する。フィルタ回路はさらに、UL規格の特定周波数での電流制限に適合させるため、特定周波数に対して高インピーダンスを有するLCフィルタ回路を備える。さらに、いくつかの実施形態に係るフィルタ回路は、LED直管ランプの(1つ以上の)回路に起因する電磁波障害(EMI)を低減するために、整流回路と(1つ以上の)ピンとの間に連結されたフィルタユニットを備える。LED直管ランプは、外部駆動信号が直流信号の場合、電源モジュール内のフィルタ回路を省略してもよい。
電源モジュールの補助電源モジュールの設計によれば、エネルギー蓄積ユニットは、LEDモジュールに電気的に並列接続されたバッテリ(例えば、リチウムバッテリ、グラフェンバッテリ)又はスーパーコンデンサでもよい。補助電源モジュールは、駆動回路を有するLED照明モジュールに適用可能である。
電源モジュールのLEDモジュールの設計によれば、LEDモジュールは、複数のLEDをそれぞれ含む、互いに電気的に並列に接続された複数の列を備え、各LEDは、単一のLEDチップ又は異なるスペクトルを発する複数のLEDチップを有してもよい。異なるLED列の各LEDは電気的に互いに電気的に接続されてメッシュ接続を形成してもよい。
上記の特徴は、LED直管ランプの改良のために任意に組み合わせて実施することができる。
上述した本考案の例示的な特徴は、LED直管ランプの改良のために任意に組み合わせて達成することができるが、上記実施形態は例として述べたに過ぎない。本考案は本明細書中の記載に限定されず、本考案の精神並びに別記の請求項で定義された範囲を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
Claims (11)
- 発光ダイオード(LED)照明システムであって、
光を放出するために、2つのそれぞれの端部において外部駆動信号を受信するように構成されたLED直管ランプと、
前記LED直管ランプを固定するように構成され、前記外部駆動信号を送信するための信号線を備えるランプソケットと、
前記ランプソケット内に配置され、前記LED直管ランプが前記ランプソケット上に取り付けられる場合、前記信号線を介して前記LED直管ランプの電力ループに電気的に直列に接続するように構成される取付検出モジュールと、を備え、
前記取付検出モジュールは、前記LED直管ランプが正しく取り付けられているかどうかを判定するために、前記信号線上の信号を検出する、
LED照明システム。 - 前記取付検出モジュールは、複数のサンプリング期間中に前記信号をサンプリングし、前記サンプリング期間の各々は1マイクロ秒〜1ミリ秒である、
請求項1に記載のLED照明システム。 - 前記ランプソケットは、
前記信号線が内部に配置され、固定物への取付に適合させた基部と、
前記基部のそれぞれの端部に配置され、前記LED直管ランプ上の導体ピンに対応するスロットを有する2つの接続ソケットと、を備え、
前記LED直管ランプが前記ランプソケットに取り付けられる場合、前記導体ピンが前記スロットに挿入されて、前記取付検出モジュールを介して前記外部駆動信号を受信するために前記電力ループを前記信号線に電気的に接続する、
請求項1に記載のLED照明システム。 - 前記取付検出モジュールが前記基部の内部に配置される、請求項3に記載のLED照明システム。
- 前記取付検出モジュールは、少なくとも1つの前記接続ソケットの内部に配置される、
請求項3に記載のLED照明システム。 - 前記取付モジュールを備える前記接続ソケットは、前記基部上に取り外し可能に配置される、
請求項5に記載のLED照明システム。 - 前記取付検出モジュールは、
前記信号線上に直列に配置されるスイッチ回路と、
パルス信号を生成するように構成される検出パルス生成回路と、
前記信号線上の信号を検出し、検出結果信号を生成するように構成される検出判定回路と、
前記スイッチ回路、前記検出パルス生成回路及び前記検出判定回路に電気的に接続され、前記パルス信号及び前記検出結果信号に応じて前記スイッチ回路のスイッチング状態を制御するように構成される制御回路と、
を備える、
請求項1に記載のLED照明システム。 - 前記検出パルス生成回路が、前記外部駆動信号の電圧が基準電圧レベルを超えるかどうか、及び、判定結果に応じて前記パルス信号を出力するかどうかを判定する、
請求項7に記載のLED照明システム。 - 前記判定結果が前記外部駆動信号の前記電圧が上昇して前記基準電圧を超えることを示す場合、前記パルス生成回路が前記パルス信号を出力する、請求項8に記載のLED照明システム。
- 前記判定結果が前記外部駆動信号の前記電圧が下降して前記基準電圧を超えることを示す場合、前記パルス生成回路が前記パルス信号を出力する、
請求項8に記載のLED照明システム。 - 前記判定結果が前記外部駆動信号の前記電圧が前記基準電圧を超えることを示す場合、前記パルス生成回路が遅延持続時間後に前記パルス信号を出力する、
請求項8に記載のLED照明システム。
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