JP5128279B2 - 色調整可能なランプ - Google Patents

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Description

本発明は、ランプ及びランプ駆動方法に、特に、色調整可能なランプ及び該色調整可能なランプを制御するための方法に、関する。
光の色は、当該光の中に存在する異なった波長を有する光波のスペクトルに依存する。
該スペクトルの帯域中の或る波長だけを有する光は、特定の色(例えば青、緑又は赤)として知覚される。光に全波長が存在する場合、該光の知覚される色は、色温度によって特徴付けられることができる。比較的短い波長を有する大量の光波を有する光は青い冷たい光として知覚される一方で、比較的長い波長を有する大量の光波を有する光は赤い暖かい光として知覚される。以下では、光の色は、当該光に含まれる可視波長のあらゆる組合せを指す。
人は、状況及びアプリケーションに応じて、光源によって発される光の色を調整したいと考える可能性がある。最近、異なった色を有する光を出力するように調整されることができるランプが開発された。この種のランプは、異なった技術(例えば蛍光ランプ又はLED技術)に基づいてもよい。
しかし、上述の既知の色調整可能なランプは、既存の電気的接続に容易に取付け可能ではない。既知の色調整可能なランプは、色を調整するためのデジタルインターフェースを有することができる。他の既知の色調整可能なランプは、ランプ駆動回路を必要とする可能性があり、これは、ユーザ制御のために追加の配線を必要とする。更に、一般的な電球はこの種の色調整可能なランプによって容易に置換されない。なぜなら、これらは上記の追加の回路及び配線を必要とし、これらは複雑なユーザインターフェースを有しうるからである。
従って、本発明の目的は、追加の配線を必要とすること無しに、既存の電気的接続において用いられることができる色調整可能なランプを提供することである。
上記目的は、請求項1に記載の色調整可能なランプにおいて、そして、請求項8に記載の色調整可能なランプを制御するための方法において、達成される。
本発明による色調整可能なランプは、少なくとも2つの発光デバイス(即ち光源)を有する。光源は、いかなる種類の技術に基づいていてもよい。光源は、例えば発光ダイオード(LED)、蛍光ランプ、白熱灯又は他のいかなる種類のものであってもよい。
上記少なくとも2つの光源は、異なった色を有する光を発するように構成される。従って、光源のうちの1つがオンである場合、色調整可能なランプによって発される光は、当該1つの光源によって発される光と同一である。2つ以上の光源がオンの場合、色調整可能なランプによって発される光はこれら2つ以上の光源の光の混合物である。従って、放出される光の色は、1つの光源の光色と、1つ又は複数の(場合によっては)他の光源及びこれらの組合せの光色とで異なることができる。
上記少なくとも2つの光源は、ランプ駆動回路によって制御される。ランプ駆動回路は、供給電圧を受けて、各光源について、該供給電圧を適当な光源供給電圧又は電流に変換する。光源供給電圧は、光源の出力光強度を決定する。適当な光源供給電圧は、所定の全光色が色調整可能なランプによって生成されるように光源あたりの出力光強度を決定する。
本発明によれば、供給電圧は変化する供給電圧である。供給電圧は、交流供給電圧であってもよいし、又は、供給電圧は、変化する整流化された電圧であってよい。電圧の形状は、供給電圧のバリエーションによって決定される。
供給電圧は光源にエネルギーを与え、該電圧の形状は、ランプによる光出力の色を決定する。更に、供給電圧の形状はランプ駆動回路において決定され、ランプ駆動回路は各光源を制御するように構成される。供給電圧の決定された形状に従って、各光源の出力光の強度を制御するために、光源は対応する光源供給電圧又は電流を供給され、これにより、ランプの全出力光の色を制御する。
本発明の一態様によれば、供給電圧の形状は、前記少なくとも2つの光源のうちどちらがオンで最大強度の光を出力しているか、及び、前記少なくとも2つの光源のうちどちらがオフで光を全く出力していないか、を決定するためにのみ用いられることができることに注意されたい。従って、この種の実施例で、色調整可能なランプは、所定の数の可能な色を有する光を出力することができるだけである。
ランプ及びランプ駆動回路は、ランプが一般的な白熱電球を置換することができるように、ハウジング及びバルブに含まれることができる。更に、供給電圧は、正弦波形の交流本線電圧であってもよく、TRIAC等の位相角調光器は、交流供給電圧の形状をセットすることができる。TRIAC位相角調光器は、白熱電球等の光源を暗くするためのよく知られた装置であるので、その機能は、ここでは更に詳細には説明されない。従って、本発明による色調整可能なランプは、一般的な電球を置換することができ、一般的な光源調光器を用いて、放出光の色は、いかなる追加の配線も必要とせず複雑なインターフェースも用いること無く、調整されることができる。
本発明の一実施例において、ランプ駆動回路は、各光源のためのバラスト回路を有する。バラスト回路は、光源の種類に応じて、各光源に正しい電圧又は電流を供給するように構成される。例えば、LEDは蛍光ランプとは異なった種類の供給電圧を必要とする。
制御信号を生成するバラスト制御回路は、各光源の光強度を制御するために各バラスト回路に前記制御信号を供給することができる。バラスト制御回路は、供給電圧の形状に応じて前記制御信号を決定する。
特に、交流供給電圧がランプに供給されることができるとき、ランプ駆動回路は、有利には、交流供給電圧を整流して整流された変化する供給電圧を出力するための整流回路を有することができる。変化する整流された電圧が整流回路に供給される場合には、整流回路の出力は供給された電圧と同一でもよい。
位相角調光器回路が供給電圧の形状をセットするために用いられる場合、バラスト制御回路は、有利には、変化する供給電圧を方形波電圧に変換するためのシュミットトリガ回路を有することができる。このような場合、シュミットトリガ回路の出力は、供給電圧の位相角によって決定されるパルス幅を有する方形波電圧である。バラスト制御回路は、前記方形波電圧をランプ制御信号として使用することができる。ランプバラスト回路は、光源の所望の光強度を決定するために方形波電圧のパルス幅を使用することができる。例えば、方形波電圧が高いときに光源はオンであってもよく、方形波電圧が低いときに光源はオフであってもよい。
本発明の別の実施例において、バラスト制御回路は、プロセッサを有する。前記プロセッサは、供給電圧の形状によって決定されるプロセッサ制御信号を受信することができる。前記プロセッサ制御信号は、供給電圧に類似であってもよい。
プロセッサ制御信号は、各ランプバラスト回路のためのランプ制御信号を得るために所定のアルゴリズムに従って処理されることができる。前記ランプ制御信号は、各ランプバラスト回路に供給され、これにより、各光源を制御する。このような実施例では、アルゴリズムは、ランプの光色変化が位相角の変化に対して線形でないようなものであってもよい。また、他の実施例では、全光色だけでなく、全出力光強度も、場合によっては光色からは独立して、調整されることができ、これは、以下でより詳細に説明される。
他の実施例では、バラスト制御回路は、ルックアップテーブルが記憶されるメモリを有する。更に、バラスト回路は前記プロセッサを有し、該プロセッサは、前記メモリにアクセスして前記ルックアップテーブルにアクセスすることができる。プロセッサは前記プロセッサ制御信号を受信することができ、これは、供給電圧の形状によって決定される。前記プロセッサ制御信号に基づいて、前記プロセッサは、前記メモリに記憶されるルックアップテーブルに従って、各バラスト回路のためのバラスト制御信号を決定することができる。プロセッサは各バラスト回路のための前記バラスト制御信号を出力し、これにより、ランプによって発される光の色を制御する。
本発明のこれらの及び他の側面は、以下で説明される実施例を参照して説明され明らかにされる。
添付の図面は、非制限的な実施例を示す。
図において、同じ参照番号は、類似した構成要素又は類似した機能を有する構成要素を示す。
図1は、本発明によるランプ2の側面図を示す。ランプ2は、光源ハウジング4、ランプ駆動回路ハウジング6及び一般的なランプ取付け部品8を有する。
図2は、本発明によるランプ2の他の実施例を示す。図2において、光源ハウジング4は、一般的な電球のような形状のバルブである。ランプ駆動回路ハウジング6は、ランプ駆動回路を収容するためのいかなる適切な形状も有することができる。ランプ取付け部8は、好適には、例えば一般的な白熱ランプにおいて使用されるような、一般的なランプ取付け部である。
光源ハウジング4は、2つ以上の光源を収容する。各光源は異なった色を有する光を出力するように構成されることができる。又は、第1の数の光源は第1の色を有する光を出力するように構成されることができ、第2の数の光源は第2の色を有する光を出力するように構成されることができる。従って、1つ又は複数の光源をオンにし、他の光源をオフにすることによって、所望の色の光が生成されることができる。光源をオン又はオフにする代わりに、光源からの光の強度も変化することができる。
好ましい実施例において、各光源の出力光強度は、本発明によるランプ2が異なった色及び異なった強度を有する光を結合することによって可能な色のスペクトルを生成することができるように、制御されることができる。
図3は、本発明によるランプ2を有する電気回路の図を示す。ランプ2は、12A、12B及び12Cの3つの光源を有する。光源12A、12B及び12Cは、ランプ駆動回路10によって制御され駆動される。回路は、よく知られたTRIACディミング回路14及び本線電圧等の交流電源16を更に有する。
2つの光源12A及び12Bを駆動するためのランプ駆動回路10が、更に詳細に図4に示される。駆動回路10は、交流入力電圧を整流するための整流回路20を有する。整流回路20によって出力される整流された電圧出力は、第1のランプバラスト回路30A及び第2のランプバラスト回路30Bに供給される。更に、分圧器回路は、第1の抵抗器22A及び第2の抵抗器22Bを有する。
抵抗器22Aと22Bとの間のノード22Cの電圧は、整流回路20によって出力される整流化された電圧と同一の形状を有するが、より低い電圧レベルを有する。ノード22Cの電圧は、第1のシュミットトリガ回路24Aに供給される。第1のシュミットトリガ回路24Aの出力は、第1のランプバラスト回路30A及び第2のシュミットトリガ回路24Bに供給される。第2のシュミットトリガ回路24Bの出力は、第2のランプバラスト回路30Bに供給される。
図5は、類似した駆動回路10を示す。しかし、図4に示される回路と比較して、図5の回路10は、2つのシュミットトリガ回路の代わりに処理ユニット26を有する。処理ユニット26は、メモリユニット28に結合される。メモリユニット28はデータ(例えばルックアップテーブル又はアルゴリズム)を記憶し、所望の色を有する光を出力するための各光源12A、12Bのためのセッティングを示す。処理ユニット26は、整流回路20によって出力される整流化された電圧を受け、電圧の形状を決定する。次に、処理ユニット26は、メモリユニット28にアクセスして前記形状に対応する各光源12A、12Bのセッティングを得ることができる。
メモリユニット28及び処理ユニット26が1つの(例えば半導体)装置に組み込まれることができる点に注意されたい。更に、電圧の形状が、上記されたように各光源12A、12Bのセッティングを得るためにアルゴリズムによって処理される場合、前記アルゴリズムは処理ユニット26に埋め込まれることができ、メモリユニット28は省略されることができる。
図4の実施例は、特にシュミットトリガ回路の使用のおかげで、TRIAC調光器回路と組み合せた使用が適切である。図5の実施例は、処理ユニット26が実質的にいかなる異なった電圧の形状も決定するように構成されるので、いかなる電圧整形回路と組み合わせても使用されることができる。
図3及び図4の回路において、本線電圧供給等の交流電源16は、TRIAC調光器回路14に接続されている。電圧源16によって供給される交流電圧は、正弦波形であると仮定される。しかし、他の形状が使用されることも、ランプ駆動回路10がそれに従って構成されるのであれば、可能である。
TRIAC調光器回路14は、可変抵抗器のセッティングに従って交流電圧の形状を変える。TRIAC調光器回路14は、よく知られた回路であり、ここでは更に詳細には説明されない。TRIAC調光器回路14は、正弦波形の入力電圧が所定のレベルより低い限り出力電圧が実質的にゼロに維持されるように、正弦波形の電圧を変える。可変抵抗器は、上記レベルを決定することができる。従って、交流電圧のゼロ交差の後、TRIAC調光器回路14は導通せず、入力電圧を遮断する。
交流入力電圧が所定のレベルを上回るレベルまで増加した後、TRIAC調光器回路14は入力電圧を導通し、出力電圧は入力電圧と実質的に同一である。入力電圧がその次のゼロ交差に到達した途端、TRIAC調光器回路14は入力電圧を再び遮断する。従って、正弦波の各半期の第1の部分の間、出力電圧はゼロである。正弦波の所定の位相角で、出力電圧は実質的に即座に、前記正弦波入力電圧に対応するレベルに切り替わる。
TRIAC調光器回路は位相角調光器回路14として使用されることができるが、他の回路も、色調整可能なランプを制御するための位相角調光器回路14として機能することができる。しかし、位相角調光器回路が用いられることは、本発明にとって必須ではない。他の種類の交流電圧を整形する回路も使用されることができる。電圧の形状は、実質的に周期的に決定可能であるべきであり、即ち、電圧の形状は周期的であり、各周期について、電圧の少なくとも1つの特性が、TRIAC調光器回路の可変抵抗器等のユーザインタフェースのセッティングを検出するために決定されることができる。
TRIAC調光器回路出力電圧は、整流回路20によって整流され、半正弦波電圧を結果として生じる。このような整流化された電圧は、有利には、ランプバラスト回路30A、30Bに供給されることができる。なぜなら、これら回路は、それぞれ、結合された光源12A又は12Bを動作させるために整流化された電圧を必要とする可能性があるからである。従って、ランプバラスト回路30A及び30B並びに対応する光源12A及び12Bは、適切な光源供給電圧を備えている。
各ランプバラスト回路30A及び30Bは、結合された光源12A、12Bをオンオフするための入力ノードを備えている。整流化された電圧は、第1の抵抗器22A及び第2の抵抗器22Bを有する分圧器回路にも入力され、ノード22Cにおける、同一形状であるがより低いレベルを持つ電圧を作る。ノード22Cの電圧は、シュミットトリガ回路の入力である。シュミットトリガ回路24は、入力電圧が所定の電圧を上回るとき低電圧を、入力電圧が該所定の電圧を下回るとき高電圧を、出力する。正弦波を入力することは、方形波出力を結果として生じる。方形波のデューティサイクル、即ち、方形波の周期の長さは、方形波の1周期の長さに対して高く、入力電圧の形状及び所定の電圧に依存する。
第1のシュミットトリガ回路24Aの出力が高いとき、ランプバラスト回路30Aはスイッチオンされる。シュミットトリガ回路24Bは、第1のシュミットトリガ装置24Aの高出力電圧のため、低電圧を出力し、従って、ランプバラスト回路30Bをスイッチオフする。従って、第1の光源が12Aがオンのとき、第2の光源12Bはオフであり、逆もまた成り立つ。方形波のデューティサイクルは、第1の光源12Aがオンである期間及び第2の光源12Bがオンである期間を決定する。
シュミットトリガ回路24A及び24Bによって出力される方形波電圧のデューティサイクルは、位相角調光器回路14によってセットされる、供給された交流電圧の位相角に依存する。前記デューティサイクルに応じて、第1の光源12Aは、第1の色を有する或る量の光を発し、第2の光源12Bは、第2の色を有する或る量の光を発する。2つの光源12A及び12Bによって発される全光は、従って、各光源12A及び12Bによって発される光の強度を調整することによってセットされる色を有することができる。
2つのシュミットトリガ回路24A及び24Bを用いる上記の実施例において、どの瞬間でも、2つの光源12A、12Bのうちの1つはオンであり、他方はオフである。しかし、他の一実施例においては、光源12A及び12Bは、同時にオンオフしてよい。図5において示されるランプ駆動回路の実施例は、この種の実施例において使用されることができる。
図5において示される回路において、位相角調光器回路等の形状変化回路によって形状を決められる入力交流電圧は、整流されて、各光源12A及び12Bに供給される。本実施例において、ノード22Cにおける電圧は、処理ユニット26に供給される。処理ユニット26は、供給された電圧の形状を決定するように構成される。処理ユニット26は、形状をアルゴリズムに入力して、又は、メモリユニット28及びその中に記憶されたデータにアクセスして、各光源12A及び12Bについての所望の光出力強度を決定することができる。処理ユニット26は、前記決定された所望の光出力強度に対応して、所望の色を有する光を出力するために各ランプバラスト回路30A及び30Bを制御する。
図6−A及び6−Bは、本発明による色調整可能なランプを制御するための2つの可能なユーザインターフェースノブ40を示す。両方のユーザインターフェースノブ40は、TRIAC調光器回路の可変抵抗器を制御することができ、これにより出力電圧を成形する。
図6−Aのユーザインターフェースは、2つの範囲42及び44を示す。各範囲42、44は、第1の色46から第2の色48までに亘る。第1の範囲42は、第1の所定の全強度を有する光を出力し、第2の範囲44は、第2の所定の全強度を有する光を出力する。第2の強度44は、例えば、第1の所定の強度42の2倍であってもよい。
図6−Bのユーザインターフェースは、4つの範囲52、54、56及び58を示す。各範囲は、第1の光強度60から第2の光強度62までに亘り、例えば、最大光出力強度の25%〜100%である。各範囲は、所定の色を有する光を出力する。
図6−A及び6−Bのユーザインターフェースノブ40は、図4の駆動回路と組み合わせてよりも図5の駆動回路と組み合わせての使用に適している。示されたユーザインターフェースを用いて、出力光は2つのパラメータ(強度及び色)に対してセットされることができる。しかし、可変抵抗器をセットすることによるユーザインターフェースのセッティングは、電圧の1つのパラメータだけを変える。処理ユニット及び場合によってはメモリユニットを用いて、例えばユーザインターフェースノブの各状態についてのプリセットパラメータを有するテーブルにアクセスすることによって、前記1つのパラメータは、2つのパラメータについてのセッティングを決定するために用いられることができる。
説明された実施例において、電圧整形回路が使用されない場合、色調整可能なランプが依然として正しく機能することができることに注意されたい。このとき、例えば本線電圧源に結合されていれば、供給された電圧の形状は正弦波として検出されることができ、出力はこれに従って決定されることができる。図4の実施例において、これは、光源12Aが、期間の半分の間フルパワーで光を出力する一方で、光源12Bが、前記期間の他方の半分の間スイッチオンされるという結果を生じうる。従って、色調整可能なランプは、既存の電気回路において使用されて一般的な白熱灯を置換することができる(しかし、このような場合、色調整可能なランプの全ての機能が利用可能であるわけではない)。
上記説明及び添付の特許請求の範囲において、「comprising(有する)」は、他の要素又はステップを排除するものではなく、「a」又は「an」は複数を排除するものではないことを理解されたい。
更に、特許請求の範囲中のいかなる参照符号も発明の範囲を制限すると解釈されない。
本発明による色調整可能なランプの実施例を図式的に示す。 本発明による色調整可能なランプの他の実施例を図式的に示す。 本発明による色調整可能なランプの動作のための電気的接続のブロック図を示す。 本発明によるランプ駆動回路の実施例の電気回路図を示す。 本発明によるランプ駆動回路の他の実施例の電気回路図を示す。 本発明によるランプの色及び強度を調整するための制御ノブの実施例を示す。 本発明によるランプの色及び強度を調整するための制御ノブの他の実施例を示す。

Claims (13)

  1. ランプであり、
    異なった色を有する光を発するための少なくとも2つの光源と、
    当該ランプへ入力される変化する入力供給電圧を受け、前記光源を制御するためのランプ駆動回路と
    を有する色調整可能なランプであって、
    前記ランプ駆動回路は、前記ランプによって発される前記光の色を前記変化する入力供給電圧の波形に基づいて制御するように構成され、
    前記ランプ駆動回路は、
    −前記変化する入力供給電圧を整流して、整流電圧として出力するための整流回路と、
    前記整流電圧の波形に対応する、前記光源の各々のためのランプ制御信号を出力するように構成されるバラスト制御回路と、
    −前記少なくとも2つの光源の各々のためのランプバラスト回路であって、前記整流電圧と、前記ランプ制御信号とを受けて、前記光源の各々の光強度を制御するために前記ランプ制御信号に対応する光源供給電圧を出力するように、各々が構成されたランプバラスト回路と、
    を有する、ランプ。
  2. 請求項1に記載の色調整可能なランプにおいて、前記ランプ駆動回路は、前記少なくとも2つの光源の各々の光強度を前記変化する入力供給電圧の前記波形に基づいて制御するように構成される、ランプ。
  3. 請求項1又は2に記載の色調整可能なランプにおいて、前記ランプ駆動回路は、交流電圧を整流して、前記変化する供給電圧を前記整流電圧として出力するための整流回路を有する、ランプ。
  4. 請求項1乃至3の何れか1項に記載の色調整可能なランプにおいて、前記バラスト制御回路は、前記整流電圧を、前記ランプ制御信号としての方形波電圧に変換するためのシュミットトリガ回路を有し、前記方形波のパルス幅は前記整流電圧の前記波形によって決定され、前記ランプバラスト回路は、前記方形波電圧の前記パルス幅に従って前記光源供給電圧の各々を決定する、ランプ。
  5. 請求項1乃至3の何れか1項に記載の色調整可能なランプにおいて、前記バラスト制御回路はプロセッサを有し、該プロセッサは、前記整流電圧の前記波形及び所定のアルゴリズムに従って前記ランプバラスト回路の各々のための前記ランプ制御信号を決定し、前記ランプ制御信号を前記ランプバラスト回路の各々に出力する、ランプ。
  6. 請求項1乃至3の何れか1項に記載の色調整可能なランプにおいて、前記バラスト制御回路は、プロセッサとルックアップテーブルが記憶されるメモリとを有し、前記プロセッサは、前記整流電圧の前記波形及び前記メモリに記憶された前記ルックアップテーブルに従って各光源のための前記ランプ制御信号を決定し、前記ランプ制御信号を前記バラスト回路の各々に出力する、ランプ。
  7. 請求項1乃至6の何れか1項に記載の色調整可能なランプにおいて、前記ランプ駆動回路は、更に、前記変化する入力供給電圧の前記波形に基づいて前記ランプによって発される前記光の全強度を制御するように構成される、ランプ。
  8. 請求項1乃至7の何れか1項に記載のランプにおいて、前記ランプへ入力される前記変化する入力供給電圧は、調光器回路出力電圧である、ランプ。
  9. 請求項1乃至8の何れか1項に記載のランプにおいて、前記ランプ駆動回路は、更に、前記整流電圧に基づいて、前記整流電圧と同一波形を有するが、より低い電圧レベルを有する分圧器電圧を生成する分圧器回路を有し、
    前記バラスト制御回路は、前記分圧器電圧に基づき、前記光源の各々のための前記ランプ制御信号を出力するように構成される、ランプ。
  10. 請求項1乃至9の何れか1項に記載のランプにおいて、前記少なくとも2つの光源の少なくとも1つは、発光ダイオード、蛍光ランプ、及び白熱灯のうちから選択されている、ランプ。
  11. 色調整可能なランプを制御するための方法であって、前記ランプは少なくとも2つの光源と、前記光源を制御するためのランプ駆動回路とを有し、前記光源の各々は異なった色を有する光を発するように構成されており、当該方法は、
    −ランプ駆動回路へ、当該ランプへ入力される変化する入力供給電圧を供給するステップと、
    −前記変化する給電圧を受けて、整流電圧を生成し、前記整流電圧波形に対応する、前記光源の各々のためのランプ制御信号を出力するステップと、
    前記整流電圧、前記ランプ制御信号とを受けて、前記光源の各々の光強度を制御するために前記ランプ制御信号に対応する光源供給電圧を出力するステップと、
    を有する
    方法。
  12. 請求項11に記載の色調整可能なランプを制御するための方法において、前記変化する入力供給電圧の前記波形はTRIACの位相角をセットすることによってセットされる、方法。
  13. ランプであり、
    異なった色を有する光を発するための少なくとも2つの光源と、
    当該ランプへ入力される変化する入力供給電圧を受け、前記光源を制御するためのランプ駆動回路と、
    を有する色調整可能なランプであって、
    前記ランプ駆動回路は、前記ランプによって発される前記光の色を前記変化する入力供給電圧の波形に基づいて制御するように構成され、
    前記ランプ駆動回路は、
    −前記変化する供給電圧の波形に対応する、前記光源の各々のためのランプ制御信号を出力するように構成されるバラスト制御回路と、
    −前記少なくとも2つの光源の各々のためのランプバラスト回路であって、前記変化する供給電圧と、前記ランプ制御信号と、を受けて、前記光源の各々の光強度を制御するために前記ランプ制御信号に対応する光源供給電圧を出力するように、各々が構成されたランプバラスト回路と、
    を有する、ランプ。
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