JP5425303B2 - 光温度変化を伴う調光可能な光源 - Google Patents

Description

本発明は、概して、ＬＥＤを光源として有する照明デバイスに関する。

単なる表示灯よりむしろ照明のための光源としてのＬＥＤの使用は、光出力ＬＥＤの発展以来、良く知られている。照明デバイスが典型的には欧州における２３０Ｖ＠５０Ｈｚのメインから給電されることも一般的である。ＬＥＤは、比較的低電圧（典型的には３Ｖのオーダ）を必要とし、一方向だけの電流フローを可能にするので、駆動回路は、ＡＣメインに基づいてＤＣ ＬＥＤ電流を生成するために開発されている。しかしながら、斯様な駆動回路は、比較的高価である。

より単純なアプローチにおいて、ＬＥＤのストリングは、安定抵抗器と直列に、メインに直接接続される。ＡＣ期間の両半分におけるＬＥＤ電流及びそれ故に光出力を可能にするために、２つの斯様なストリングが逆並列に接続される。この思想は、例えば、７０のＬＥＤが２１０Ｖの電圧降下を提供する一方で、残りの２０Ｖが安定抵抗器により提供されることである。電圧変化は、安定抵抗器に取り込まれるだろう。

このアプローチの簡素化及びそれ故にその比較的安価な実装は或る魅力をもつが、照明デバイスが調光されることが望まれるときに問題がある。

或るアプリケーションに関して、照明デバイスが調光可能であることだけでなく、光出力の色温度が調光により低い値にシフトされることも望まれる。この要求は、小さなベッドサイドランプ又は電気スタンドの場合に特に重要であるが、同一の特徴が望まれる他のアプリケーションが存在する場合がある。

本発明の目的は、簡素な態様で調光可能であり、同時にデバイスの光出力がより低い色温度に自動的にシフトする、複数のＬＥＤを光源としてもつ簡素でコスト効率の高い照明デバイスを提供することにある。

本発明の重要な態様によれば、照明デバイスの電源は、２つの出力部をもつ単巻変圧器を有する。ＬＥＤの第１の部分は、第１の出力部に結合される一方で、ＬＥＤの第２の部分は、第２の出力部に結合される。単巻変圧器の設定を自動的に変更することで、出力電圧及びそれ故に全体としての光出力の色温度の割合を自動的に変更する。

更に有利な実施形態は、従属請求項において述べられている。

本発明のこれらの及び他の態様、特徴及び利点は、図面を参照して１又はそれ以上の好ましい実施形態の以下の説明により更に説明されるだろう。

照明デバイスのブロック図を概略的に示す。 単巻変圧器を有する、電圧供給源の好ましい実施形態のブロック図を概略的に示す。

図１は、本発明の照明デバイス１のブロック図を概略的に示している。照明デバイス１は、ＡＣメインに結合するための入力端子２，３を有する。照明デバイスは、照明デバイス１の入力端子２，３に接続された２つの入力端子３１，３２をもち、３つの出力端子３３，３４，３５をもつ電圧供給源３０を更に有する。これらの出力端子は、電圧供給源３０の２つの出力部を規定し、これらの端子のうち１つ、この場合においては中央端子３５が共通端子である。より詳細には、第１の出力端子３３は、共通出力端子３５と一緒に、負荷を接続するための第１の出力部３６を規定し、第２の出力端子３４は、共通出力端子３５と一緒に、負荷を接続するための第２の出力部３７を規定する。

ＬＥＤの第１のストリング１１０は、第１の抵抗１２０と直列に接続され、この直列接続は、電圧供給源３０の第１の出力部３６に接続される。この第１のＬＥＤストリング１１０は、パワーＬＥＤ１１１の第１の直列接続と、第１の直列接続と逆並列に接続されたパワーＬＥＤ１１２の第２の直列接続とを有する。これらの直列接続におけるＬＥＤの数は、本発明を理解するためには重要ではない。

同様に、ＬＥＤの第２のストリング２１０は、第２の抵抗２２０と直列に接続され、この直列接続は、電圧供給源３０の第２の出力部３７に接続される。この第２のＬＥＤストリング２１０は、パワーＬＥＤ２１１の第３の直列接続と、第３の直列接続と逆並列に接続されたパワーＬＥＤ２１２の第４の直列接続とを有する。

ＬＥＤ１１１，１１２，２１１，２１２は、照明デバイス１において一緒に閉じて取り付けられ、従って、ユーザにより把握されるような、全体として照明デバイス１により生成された全体の出力光は、個々のＬＥＤ１１１，１１２，２１１，２１２の個々の光出力の混合である。

典型的には、第１のＬＥＤストリング１１０のＬＥＤ１１１，１１２は、好ましくは、白色パワーＬＥＤである。しかしながら、これらのＬＥＤのうち１又はそれ以上が着色されたＬＥＤであることも可能である。任意の場合において、ＬＥＤ１１１の第１の直列接続のデザインは、好ましくは、これらが相互に特定の色のＬＥＤを同じ数だけもっているという点で、ＬＥＤ１１２の第２の直列接続のデザインと同一である。

典型的には、第２のＬＥＤストリング２１０のＬＥＤ２１１，２１２は、好ましくは、赤色パワーＬＥＤである。しかしながら、これらのＬＥＤのうち１又はそれ以上が異なる色をもつことも可能である。任意の場合において、ＬＥＤ２１１の第３の直列接続のデザインは、好ましくは、これらが相互に特定の色のＬＥＤを同じ数だけもっているという点で、ＬＥＤ２１２の第４の直列接続のデザインと同一である。

任意の場合において、ＬＥＤの第３／第４の直列のデザインは、ＬＥＤの第１／第２の直列のデザインとは異なる。

本発明の要点は、第２のＬＥＤストリング２１０の色が第１のＬＥＤストリング１１０の色よりも低い色温度をもつ場合に適用可能であることに留意されたい。例えば、第１のＬＥＤストリング１１０が白色ＬＥＤをもつ一方で第２のＬＥＤストリング２１０がオレンジ又は黄色ＬＥＤをもつ実施形態が可能である。

電圧供給源３０は、第１及び第２の出力端子３３，３４間の電位差が常に一定である一方で共通出力端子３５での電圧が第１の出力端子３３の電圧と第２の出力端子３４の電圧との間の範囲内で変化し得るように設計される。図２は、構造的簡素の利点をもつ電圧供給源３０の一実施形態を概略的に示すブロック図である。この実施形態において、電圧供給源３０は、単巻変圧器３００を有する。単巻変圧器はそれ自体既知であるので、詳細な説明は必要とされない。一般に、単巻変圧器３００は、５つのタップ３０１，３０２，３０３，３０４，３０５をもつ単一の巻き線３１０を有する。

単巻変圧器３００の第１のタップ３０１は、電圧供給源３０の第１の入力端子３１に接続される。

単巻変圧器３００の第２のタップ３０２は、電圧供給源３０の第２の入力端子３２に接続される。

単巻変圧器３００の第３のタップ３０３は、電圧供給源３０の第１の出力端子３１に接続される。

単巻変圧器３００の第４のタップ３０１は、電圧供給源３０の第２の出力端子３４に接続される。

これらのタップ３０１，３０２，３０３，３０４は固定されたタップである。それ故、電圧供給源３０の第１の出力端子３３と第２の出力端子３４との間の出力電圧は、入力電圧が一定のままである限り、常に同一の値をもつことは明らかであるだろう。好ましい実施形態において、第３のタップ３０３は、第１のタップ３０１と一致し、第４のタップ３０４は、第２のタップ３０２と一致するが、これは、本発明を理解するための本質的ではない。

単巻変圧器３００の第５のタップ３０５は、電圧供給源３０の共通出力端子３５に接続される。この第５のタップ３０５は、変換器巻き線の長さに沿って移動可能な、移動可能タップであり、従って、このタップでの電圧は、その位置に応じて変化する。移動可能タップの位置は、ユーザにより、例えばタップに取り付けられたノブ、ホイール又はハンドル（図示省略）を操作することにより、調節され得る。斯様なノブ又はハンドルは、ユーザ入力部３９（図１参照）の機能をもつ。

第１のストリング１１０が白色ＬＥＤ１１１，１１２からなり、第２のストリング２１０が赤色ＬＥＤ２１１，２１２からなると仮定する。共通出力端子３５での電圧が第２の出力端子３４での電圧に等しくなるようにユーザがユーザ入力３９を操作したときには（図２において第５のタップ３０５が下端部に向かって移動する）、全体の出力電圧は、第１の抵抗１２０と直列で、ＬＥＤ１１１，１１２の第１のストリング１１０間に印加される。それ故、このストリングにおける電流は最大であり、光出力は明るい白色光である。

第５のタップ３０５が巻き線の下端部から離れて巻き線の上端部に移動するようにユーザがユーザ入力部３９を操作した場合には、共通出力端子３５での電圧は、第１の出力部３６間の電圧が減少する一方で同時に第２の出力部３７間の電圧が増大するように、第１の出力端子３３での電圧に近づく。それ故、白色出力光の光レベルが削減される一方で同時に赤色出力光の光レベルが増大する。直列抵抗１２０，２２０の適切な設計により、全体的な結果として、照明デバイスの光出力レベルが削減（調光）される一方で出力光における赤色光の相対的な内容が増大する（より低い色温度にシフトされる）。

制御可能な電圧供給源４０の代わりに、一の出力での電流が増大／減少したときに全体の電流が一定のままになるように、制御可能な電流供給源が用いられ、設計されてもよいことに留意されたい。

要約すると、本発明は、メイン入力端子２，３と、前記メイン入力端子に結合された入力端子３１，３２をもつとともに３つの出力端子３３，３５，３４をもつ電源３０とを有し、前記出力端子のうち１つが共通出力端子３５である、照明デバイス１を提供する。第１の出力部３６は、第１の出力端子及び前記共通出力端子により規定され、第２の出力部３７は、第２の出力端子及び前記共通出力端子により規定される。

第１のＬＥＤストリング１１０は、第１の抵抗１２０と直列に、第１の電源出力に接続される。

第２のＬＥＤストリング２１０は、第２の抵抗２２０と直列に、第２の電源出力に接続される。

電源は、第１の出力端子の電圧から第２の出力端子の電圧までの範囲内において共通出力端子の電圧を変えるように制御可能である。

本発明は、図面及び前記説明において詳細に示され述べられた一方で、斯様な図示及び説明は、例示又は単なる例であり、限定的なものではないものと見なされるべきであることが当業者にとって明らかになるべきである。本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。むしろ、幾つかのバリエーション及び変更は、特許請求の範囲に規定された本発明の保護範囲の範囲内で可能である。例えば、各ＬＥＤストリングは、図１に示された構成とは異なる構成をもってもよい。例えば、ＬＥＤストリングは、ＬＥＤユニットの直列接続として実装されてもよく、各ＬＥＤユニットは、少なくとも１つの第２のＬＥＤと逆並列に接続された少なくとも１つのＬＥＤを有する。他のラダー構成も考えられる。更に、ストリングが逆並列ＬＥＤをもつことは必要とされない。ストリングがブリッジ整流器（図示省略）又は他のタイプの整流器を備える場合には、ストリングは、一方向ＬＥＤのみからなり、プロダクト数の節約を提供し得る。

開示された実施形態に対する他のバリエーションは、図面、開示及び特許請求の範囲の研究から、当業者により理解され、もたらされ得る。請求項において、"有する"という用語は、他の要素又はステップを除外するものではなく、単数表記は、複数を除外するものではない。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に用いられ得ないことを示すものではない。請求項中の如何なる参照符号も、その範囲を限定するものとして考慮されるべきではない。

Claims (7)

1. 照明デバイスであって、
   前記照明デバイスは、
   ＡＣメインに結合するためのメイン入力端子と、
   前記メイン入力端子に結合された入力端子をもつとともに３つの出力端子をもつ制御可能な電源とを有し、
   前記出力端子のうち１つは、共通出力端子であり、
   第１の出力部は、第１の出力端子及び前記共通出力端子により規定され、
   第２の出力部は、第２の出力端子及び前記共通出力端子により規定され、
   当該照明デバイスは、
   第１の抵抗と直列に、前記第１の出力部に接続された第１のＬＥＤストリングと、
   第２の抵抗と直列に、前記第２の出力部に接続された第２のＬＥＤストリングとを有し、
   前記制御可能な電源は、前記第１の出力端子の電圧から前記第２の出力端子の電圧までの範囲内において前記共通出力端子の電圧を変えるように制御可能であり、
   前記制御可能な電源は、単一の巻き線を有する単巻変圧器を有し、
   前記単一の巻き線は、
   前記第１の入力端子に接続された第１の固定タップと、
   前記第２の入力端子に接続された第２の固定タップと、
   前記第１の出力端子に接続された第３の固定タップと、
   前記第２の出力端子に接続された第４の固定タップと、
   前記共通出力端子に接続された第５のタップとを有し、
   前記第５のタップが、前記第３の固定タップの位置と前記第４の固定タップの位置との間において前記巻き線に沿って移動可能である、照明デバイス。
2. 前記第１の固定タップは、前記第３の固定タップと一致する、請求項１に記載の照明デバイス。
3. 前記第２の固定タップは、前記第４の固定タップと一致する、請求項１に記載の照明デバイス。
4. 前記の２つのＬＥＤストリングは、相互に異なる色温度をもつ混合された光出力を生成する、請求項１に記載の照明デバイス。
5. 前記第１のＬＥＤストリングは、白色ＬＥＤを有し、前記第２のＬＥＤストリングは、赤色ＬＥＤを有する、請求項１に記載の照明デバイス。
6. 前記第２のＬＥＤストリングのＬＥＤの全体出力光の相関色温度は、前記第１のＬＥＤストリングのＬＥＤの全体出力光の相関色温度よりも低い、請求項１に記載の照明デバイス。
7. ＬＥＤストリングは、パワーＬＥＤの第１の列と前記第１の列に逆並列に接続されたパワーＬＥＤの第２の列とを有する、請求項１に記載の照明デバイス。

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