JP5985090B1 - Ｌｅｄレトロフィットランプ - Google Patents

Abstract

本発明は、交流電流による動作に適したＬＥＤレトロフィットランプ７００に関する。当該ＬＥＤランプは、ＬＥＤユニット７４０、本線電流線、第１の切換装置７１０及び第２の切換装置７２０（例えば、第１のリレー及び第２のリレー）並びに制御ユニット７３０を有する。制御ユニット７３０は、前記本線電流線上の点火電圧を検出する。前記本線電流線上の前記点火電圧の検出に応じて、制御ユニット７３０は、ＬＥＤユニット７４０が電源に接続されるように第１の切換装置及び第２の切換装置７１０、７２０を導通状態に設定する。第１の切換装置及び第２の切換装置７１０、７２０を使用することによって、特にＬＥＤランプ７００を蛍光灯のために設計された器具内に取り付ける場合のＬＥＤランプ７００の安全性が改善される。

Description

本発明は、ＬＥＤレトロフィットランプと、交流電流によってＬＥＤレトロフィットランプを動作させる方法とに関する。

国際出願第２０１２１２７３７１号パンフレットは、前記ランプを内部照明モジュールに給電するための電圧源に接続するように配されている外部接続ピンの２つの対を有する電気ランプを開示している。ゼロではない電圧が前記対に印加されることで前記スイッチを閉じさせることがない限り、ピンの各対はオープンスイッチによって当該照明モジュールから分離されている。

前記ランプは、スイッチ始動器具に嵌入されることができ、容量性接続によって、ラピッドスタート器具と同様に、異なる対における２つのピン間にオーム接続を提供する。

更なる手段が、ＬＥＤレトロフィットランプの増大している安全性要件を満たすために必要になるかもしれない。

本発明の目的は、補強された絶縁要件を満たしているＬＥＤレトロフィットランプを提供することにある。本発明の更なる目的は、ＬＥＤレトロフィットランプを動作させる対応する方法を提供することにある。

本発明の第１の見地において、交流電流による動作に適しているＬＥＤレトロフィットランプが提供される。前記ＬＥＤランプは、
ＬＥＤユニットと、
本線電流線と、
第１の切換装置及び第２の切換装置であって、前記第１の切換装置、前記第２の切換装置及び前記ＬＥＤユニットは前記本線電流線に沿って直列に接続されている、第１の切換装置及び第２の切換装置と、
− 前記本線電流線上の点火電圧を検出する、
− 前記本線電流線上の前記点火電圧の検出に応答して、前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置を少なくとも一時的に導通状態に設定する、
ように適応化されている制御ユニットと、
を有する。

前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置は、例えば、リレーのような、電気的に動作されたスイッチであっても良い。前記ＬＥＤレトロフィットランプの前記ランプ器具内への挿入の前、又は前記ランプを電源に接続する前、両方の切換装置は、好ましくは非導通状態にある。従って、前記ＴＬ管の前記２つの端部は、前記切換装置が非導通状態である限り、電流が前記本線電流線上の前記切換装置を流れることができないので、互いから分離される。前記制御ユニットは、前記本線電流線に印加される十分な振幅及び期間を有するＨＦ信号を検出するように適応化されている。即ち前記ＴＬ管の両方の端部を電気的な器具に挿入すると、前記本線電流線上の点火電圧が検出される。前記本線電流線上の点火電圧の発生に基づいて、前記制御ユニットは、次いで、前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置に非導通状態から導通状態まで変化させることができる。前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置が導通状態に設定された後のみ、電流は、前記本線電流線上の前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置を流れることができ、前記ランプを照明することができる。他方、前記管ランプの一端のみが前記器具に挿入されている場合、ほとんどの場合、ＨＦ信号は前記バラストにより生成されず、場合によっては、規則的又は十分なＨＦ信号が前記本線電流線に供給されず、前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置は非導通状態のままである。即ち、或るバラストは、前記ランプが前記バラスト出力の「ホット」側に接続されている状況において、或る点火電圧を生成するが、このような点火電圧は短い時間持続するのみである。従って、安全性は、本発明の前記第１の見地によるＬＥＤレトロフィットランプを取り付ける場合に保証される。１つの切換装置のみというよりもむしろ２つの切換装置を有することは、当該回路の改善された安全性の付加的な効果を提供する。即ち、前記切換装置の一方が、前記ランプを電源に接続していないのに、当該一方の切換装置が導通状態にあるというように故障している場合、前記切換装置の他方が前記本線電流線に沿った基本的な絶縁を提供している。前記制御ユニットは、電圧信号を供給することによって、前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置を導通状態に設定することができる。特に、前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置が、対応する第１のリレー及び第２のリレーを有する場合、前記制御ユニットは、例えば、前記リレーコイルに供給電圧を供給し、前記リレーが閉じる（即ち導通状態になる）ように前記リレー接点を切換えることによって、前記第１のリレー及び第２のリレーを導通状態に設定することができる。

前記ランプは、例えば、適切な電源ユニット（例えば、ランプ器具のバラストユニット）を介して５０／６０Ｈｚの本線供給線により供給されるような、交流電流による動作に適している。

前記ＬＥＤユニットは、好ましくは、無機ＬＥＤ、有機ＬＥＤ又は固体レーザ（例えば、レーザダイオード）のような、如何なる種類の固体光源も有することができる。一般的な照明アプリケーションの場合、前記ＬＥＤユニットは、好ましくは、少なくとも１つの高出力ＬＥＤ（即ち１ｌｍよりも大きい光束を持つ）を有することができる。レトロフィット・アプリケーションの場合、前記ＬＥＤユニットの全光束が３００ｌｍから１００００ｌｍの範囲にあることが特に好ましく、典型的には５Ｗから８０Ｗまでの蛍光灯ランプに対応する。最も好ましくは、前記ＬＥＤユニットの順方向電圧は３０Ｖ乃至２００Ｖの範囲内、特に４フィートランプ（１フィート＝０．３０４８ｍ）の場合には５０Ｖ乃至１００Ｖの範囲にある。

前記ＬＥＤユニットは、必ず、明るさ及び／又は色を設定するためのドライバユニット、整流回路、平滑段、フィルタキャパシタ及び／又は放電保護ダイオードのような、更なる電気的又は電子的構成要素を有する。前記ＬＥＤユニットは、例えば、発された光の色制御が望まれる（例えば、ＲＧＢ―ＬＥＤを使用している）又は前記ＬＥＤランプの光束を更に増大させるための、アプリケーションにおける複数のＬＥＤを有することができる。更に、前記ＬＥＤランプは、複数のＬＥＤユニットを有する。

前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置は、導通及び非導通状態に反復的に制御される如何なる適切な種類のものであっても良い。後述されるように、前記状態の少なくとも１つが前記制御ユニットにより設定されることができる。前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置は、更に、最大電圧及び電流に対して前記アプリケーションの電気的な仕様に適応化されなければならない。

前記ＬＥＤランプは、ＰＬ型の蛍光灯器具に接続されるのに適応化されることができる。しかしながら、好ましくは、前記ＬＥＤランプは、少なくとも第１及び第２のランプ口金を有する。前記ランプ口金は、対応する器具との、従って電力との前記ＬＥＤユニット及び前記補償回路の電気的接続を提供するのに適応化されていなければならない。従って、前記ランプ口金は、例えば、双ピン・ベースのような対応する接点要素を備えることができる。例えば、前記ランプ口金は、Ｔ５又はＴ８蛍光灯の電気的及び／又は機械的特性を有することができる。

好ましくは、前記ＬＥＤランプは、直管ランプのような、ＬＥＤ管ランプである。最も好ましくは、前記ＬＥＤランプは、２つキャップの管ランプであり、例えば、ハウジングの対向する端部上に配される第１及び第２のランプ口金を有する。

好ましい実施例によれば、前記制御ユニットは、更に、前記本線電流線上の電力の減少に応答して、前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置を少なくとも一時的に非導通状態に設定する。従って、対応する器具を有するＴＬ管ランプの一方の端部を分離すると、前記本線電流線上の電流の流れは止まる。前記本線電流線におけるこのような変化は、例えば、前記制御ユニットにより検出されることができる。前記制御ユニットは、導通状態から非導通状態へと前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置の状態を変化させる。従って、前記ＬＥＤレトロフィットランプの２つの端部は、電流が前記本線電流線に沿って前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置に沿って流れることができないので、互いから絶縁されている。従って、本発明の好ましい実施例による前記ランプの取外しを試みるユーザは、前記ランプの一方の端部がまだ電源に接続されている場合に、前記ランプの他方の端部の接点を触ることによる電気ショックを被る危険に晒されない。

更なる好ましい実施例によれば、前記制御ユニットは、前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置と並列に結合されている少なくとも１つのコンデンサを有する。前記少なくとも１つのコンデンサは、前記本線電流線に沿って前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置と並列に結合される。好ましくは、前記制御ユニットは、少なくとも２つのコンデンサを有する。前記第１のコンデンサは、前記第１の切換装置と並列に結合されることができる。前記第２のコンデンサは、前記第２の切換装置と並列に結合されることができる。前記ＬＥＤレトロフィットランプの両方の端部をこの器具内に挿入しＨＦ電圧を接続すると、ＨＦ電流が前記少なくとも１つのコンデンサを介して流れる。前記ＨＦ電流は、前記本線電流線に沿って点火電圧を供給することができる。この場合、前記点火電圧は、例えば、前記少なくとも１つのコンデンサによって、前記制御ユニットにより検出されることができる。

更なる好ましい実施例によれば、動作のスタートアップモードにおいて、前記少なくとも１つのコンデンサは、前記本線電流線上の前記点火電圧を検出するのに適応化されている。動作のスタートアップのモードにおいて、例えば、前記ＬＥＤレトロフィットランプの両端を器具内に挿入しＨＦ電圧に接続すると、ＨＦ電流は、前記少なくとも１つのコンデンサを介して流れる。前記ＨＦ電流は、前記本線電流線に沿って点火電圧を供給することができる。この場合、前記点火電圧は、前記少なくとも１つのコンデンサにより検出されることができる。従って、前記制御ユニットは、前記点火電圧の検出に応じて、前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置を導通状態に設定することができる。前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置の導通状態への設定は、例えば、前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置に電圧信号を供給することにより実施されることができる。前記電圧信号は、例えば、前記点火電圧から得られる信号であっても良い。

更なる好ましい実施例によれば、前記制御ユニットは、更に、前記本線電流線から前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置のための供給電圧を得るように適応化されている。前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置は、例えば、前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置に供給電圧を供給することによって、導通状態に設定される及び／又は導通状態に維持されることができる。スタートアップにおいて、前記供給電圧は、例えば、前記本線電流線上の点火電圧に基づいて引き出されることができる。定常状態の動作において、前記供給電圧は、例えば、前記本線電流線上の前記本線電流に基づいて引き出されることができる。前記供給電圧は、スタートアップ及び定常状態の動作において、スタートアップ及び定常状態の動作において、スタートアップのみにおいて又は定常状態の動作のみにおいて、前記本線電流線から得られる。前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置が第１のリレー及び第２のリレーを有する場合、前記供給電圧は、前記第１のリレー及び前記第２のリレーを閉じるために対応するコイルに供給されることができる。

更なる好ましい実施例によれば、前記制御ユニットは、前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置に供給電圧を供給する前記電圧供給ユニットを有する。前記電圧供給ユニットは、例えば、前記本線電圧の少なくとも一部に基づいて供給電圧を生成するために前記本線電流線からエネルギーを取り出すことができる。前記本線電流線からエネルギーを取り出す様々な例は、以下において本明細書に記載される。特に、前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置に供給電圧を供給することによって、前記制御ユニットが、前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置が導通又は非導通状態の何れにあるかを制御することができる。

更なる好ましい実施例によれば、前記電圧供給ユニットは、前記本線電流線から絶縁される。前記電圧供給ユニットは、例えば、前記本線電圧上の少なくとも一部に基づいて供給電圧を生成するために、前記本線電流線からエネルギーを取り出すことができる。特に、前記電圧供給ユニットは、前記本線電流線に電気的に接続されることなく、前記本線電流線からのエネルギーを取り出すことができる。本願明細書において更に詳細に後述される１つの例によれば、前記電圧供給ユニットは、前記トランスの二次巻線に接続されることができる。前記トランスの一次巻線は、電流が前記一次巻線を流れる場合に前記二次巻線において電圧が誘導されるように、前記本線電流線に接続されることができる。このことにより、前記電圧供給ユニットは、これから絶縁されているにもかかわらず、前記本線電流線からエネルギーを取り出すことが可能である。

更なる好ましい実施例によれば、前記ＬＥＤランプは、電気バラストによる動作に適応化されている。前記本線電流線上の前記点火電圧は、前記電気バラストからのＨＦ信号に対応している。電気バラストによって前記ＬＥＤランプを動作させることによって、前記ＬＥＤランプを通って走っている電流の量が制限されることができる。それらのそれぞれの器具に前記ＬＥＤランプの両方の端部を据え付けると、前記電気バラストは前記本線電流線に沿ってＨＦ信号を供給することができ、このことは、前記制御ユニットによって点火電圧として検出されることができる。前記電気バラストは前記本線電流線に沿ってＨＦ信号を供給することができ、前記ＨＦ信号は前記制御ユニットによって、点火電圧として検出されることができる。

更なる好ましい実施例によれば、前記制御ユニットは、スタートアップ回路を有し、前記スタートアップ回路は、前記電気バラストから前記ＨＦ信号を検出するのに適応化されている。前記点火電圧の検出は、特殊化されたスタートアップ回路により実行されることができ、前記本線電流線に供給されているＨＦ信号に応答する。

更なる好ましい実施例によって、前記制御ユニットは、前記ＬＥＤユニットを電源から少なくとも一時的に分離するように前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置を制御するのに適応化されている。前記制御ユニットは、更に、前記ＬＥＤユニットを電源に少なくとも一時的に接続するように前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置を制御するのに適応化されている。前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置を非導通状態に設定することによって、前記制御ユニットは、前記ＬＥＤユニットを電源から少なくとも一時的に分離するように前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置を制御することができる。前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置を導通状態に設定することによって、前記制御ユニットは、前記ＬＥＤユニットを電源に少なくとも一時的に接続するように前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置を制御することができる。従って、前記ＬＥＤユニットは、前記第１の及び／又は第２の切換装置が非導通状態にある限り、完全に電源から分離されることができる。

更なる好ましい実施例によれば、動作の定常状態モードにおいて、前記少なくとも１つのコンデンサは、前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置によってバイパスされる。前記少なくとも１つのコンデンサは、前記本線電流線に沿って前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置と並列に結合されている。好ましくは、前記制御ユニットは、少なくとも２つのコンデンサを有する。前記第１のコンデンサは、前記第１の切換装置と並列に結合されることができる。前記第２のコンデンサは、前記第２の切換装置と並列に結合されることができる。前記ＬＥＤレトロフィットランプの両方の端部をその器具に挿入してＨＦ電圧を接続すると、ＨＦ電流が、前記少なくとも１つのコンデンサを流れる。前記ＨＦ電流は、前記本線電流線に沿って点火電圧を供給することができる。前記点火電圧は、例えば、前記少なくとも１つのコンデンサによって前記制御ユニットにより検出されることができる。応答して、前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置は、導通状態に設定されることができる。電流は、前記少なくとも１つのコンデンサを介してというよりもむしろ前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置を介して流れることができる。

更なる好ましい実施例によれば、前記第１の切換装置は第１のリレーを有し、前記第２の切換装置は第２のリレーを有する。前記第１のリレー及び前記第２のリレーは、例えば、機械的にスイッチング機構を動作させるために電磁石を使用することができるが、当業者であれば、リレーの他の動作原理に気が付くであろう。第１のリレー及び第２のリレーを使用することによって、第１のリレー及び第２のリレーに供給される供給電圧のような、低出力信号によって、前記本線電流線に沿って流れている前記電流を制御することができる。

更なる好ましい実施例によれば、前記制御ユニットは、一次及び二次巻線を持つトランスを有し、前記一次巻線は、前記本線電流線に沿って直列に接続される。上述したように前記トランスを接続することによって、前記一次巻線を流れる電流は、前記二次巻線における電圧を誘導する。従って、前記制御ユニットは、前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置への供給電圧を生成することができ、このことは、前記二次巻線において、誘導される前記電圧の少なくとも一部に基づいている。

更なる好ましい実施例によれば、前記制御ユニットは、更に、前記二次巻線に接続されている整流器を有し、前記整流器は、前記二次巻線において、誘導される電圧を直流供給電圧に変換するのに適応化されており、前記直流供給電圧は、前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置に供給されている。

更なる好ましい実施例によれば、前記制御ユニットは、前記直流電圧を平滑化するためのフィルタキャパシタを有することができ、前記フィルタキャパシタは、前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置と並列に結合されている。

更なる好ましい実施例によれば、動作の前記スタートアップモードの間、前記制御ユニットは、更に、前記点火電圧を初期の供給電圧に変換し、前記初期の供給電圧を前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置に供給するのに適している。前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置は、前記点火電圧を受け取ると導通状態に変化する。前記点火電圧は、非導通状態から道中状態まで対応する状態を変化させるために、前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置に直接的に供給されることができる。従って、付加的なスタートアップ回路が前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置を導通状態に設定するのに必要とされないので、当該回路は単純に保持されることができる。

更なる好ましい実施例によれば、前記制御ユニットは、前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置に供給電圧を供給する電圧供給ユニットを有し、前記電圧供給ユニットは、定常状態作動モードの間、前記本線電流線からエネルギーを取り出すのに適しているシャント供給回路を有している。スタートアップにおいて、（即ち、電源を前記ＬＥＤランプの両端に接続すると）、変換された点火電圧を前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置に供給することも可能である。即ち、前記点火電圧は、前記スイッチに必ずしも直接的に供給されるわけではなく、代わりに、点火の検出に応じて前記２つのスイッチを閉じるためのエネルギーを供給する。しかしながら、この場合、ひとたび前記ＬＥＤランプが定常状態動作にあるならば、前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置を導通状態に維持する回路を提供することが更に有利である。このことは、前記本線電流線からエネルギーを取り出している電圧供給ユニットを設けることにより達成されることができる。前記電圧供給ユニットは、好ましくは、前記本線電流線からエネルギーを取り出すシャント回路を有する。シャント供給回路の考えられる実施化に関する例は、以下において、記載される。

更なる好ましい実施例によれば、前記電圧供給ユニットは、前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置間に接続された電圧供給ユニットである。特に、前記第１の切換装置及び前記電圧供給ユニットは前記本線電流経路に沿って直列に接続されることができ、前記電圧供給ユニット及び前記第２の切換装置は、前記本線電流経路に沿って直列に接続されることができる。このように、前記本線電流線上の電流信号は前記電圧供給ユニットを通過する前に前記第１の切換装置を通過し、前記電流信号は前記第２の切換装置を通過する前に前記電圧供給ユニットを通過する。同様に、前記本線電流線上の電流信号は、前記電圧供給ユニットを通過する前に前記第２の切換装置を通過し、前記電流信号は、前記第１の切換装置を通過する前に前記電圧供給ユニットを通過することができる。この好ましい実施例の利点は、基本的な絶縁要件のみが前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置に関して満たされれば良いということにある。特に、前記第１の切換装置は第１のコイル及び第１の接点を備える第１のリレーを有し、前記第２の切換装置は、第２のコイル及び第２の接点を有する第２のリレーを有し、対応するリレーのコイル・接点の経路は、基本的な絶縁要件を満たさなければならないのみである。

更なる好ましい実施例によれば、前記制御ユニットは、前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置に供給電圧を供給する電圧供給ユニットを有し、前記電圧供給ユニットは、動作の定常状態モードにおいて前記本線電流線からエネルギーを取り出すシャント供給回路を有している。前記シャント供給回路は、フルダイオードブリッジ及びシャントスイッチ、少なくとも２つのダイオード及び少なくとも２つのＭＯＳＦＥＴを有するアクティブなフル・ブリッジ、並びに／又は非対称のハーフブリッジを有する。前記スイッチ（又は前記ＭＯＳＦＥＴ）が導通状態にある場合、前記本線電流経路はパイパスされる。前記スイッチ（又は前記ＭＯＳＦＥＴ）が非導通状態である（即ちオフにされている）場合、前記本線電流は、例えば、フィルタコンデンサを充電するのに使用されることができる。従って、前記スイッチ（又は前記ＭＯＳＦＥＴ）の状態を制御することによって、低い供給電圧を調整することが可能である。これに応じて調整された供給電圧は、前記切換装置にエネルギーを供給するのに使用されることができる。特に、前記切換装置が第１のリレー及び第２のリレーを有する場合、調整された前記供給電圧は対応するリレーコイルにエネルギーを供給することができる。好ましくは、前記シャント供給回路は、このような回路が有する構成要素が少なく、費用も小さいので、非対称のハーフブリッジを有する。

更なる好ましい実施例によれば、前記第１のリレーは第１のコイルを有し、前記第２のリレーは第２のコイルを有する。前記第１のコイル及び前記第２のコイルは、前記制御ユニットから供給電圧を受け取るように接続されることができる。前記第１のリレー及び第２のリレーは、前記制御ユニットから前記供給電圧を受けると、非導通状態から導通状態まで変化する。

更なる好ましい実施例によれば、前記第１のリレー及び第２のリレーは、通常オープン・リレーである。通常オープン状態にある第１のリレー及び第２のリレーを設けることによって、前記第１のリレー及び第２のリレーは、通常、非導通状態である。即ち供給電圧が前記リレーコイルに印加されていない場合、電流は前記ＬＥＤレトロフィットランプの前記本線電流線に沿って流れることができない。しかしながら、供給電圧が前記リレーコイルに印加される場合、前記第１のリレー及び第２のリレーは閉じて、これにより電流が前記ランプの前記本線電流線に沿って流れるように導通状態に変化する。

更なる好ましい実施例によれば、前記第１のコイル及び前記第２のコイルは、前記制御ユニットから供給電圧を受け取るように接続される。

本発明の第２の見地において、ＬＥＤレトロフィットランプを交流電流によって動作させる方法が提供される。前記ＬＥＤランプは、ＬＥＤユニット、本線電流線、第１の切換装置及び第２の切換装置を有し、前記第１の切換装置、前記第２の切換装置及び前記ＬＥＤユニットは、前記本線電流線に沿って直列に接続されている。当該方法は、
前記本線電流線上の点火電圧を検出するステップと、
前記本線電流線上の前記点火電圧の検出に応じて、前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置を少なくとも一時的に導通状態に設定するステップと、
を有する。

添付の請求項１に記載のＬＥＤレトロフィットランプ及び添付の請求項１５に記載のＬＥＤレトロフィットランプを動作させる方法は、添付の従属請求項に規定されている類似の及び／又は同一の好ましい実施例を有するものと理解されたい。

本発明の好ましい実施例は、前記従属請求項又はそれぞれの独立請求項との上述の実施例の如何なる組合せであることもできると理解されたい。

本発明のこれら及び他の見地は、以下に記載されている実施例を参照して明らかになり説明されるであろう。

従来のＴＬ管の例を模式的かつ例示的に示している。 ＬＥＤ及び電子回路を有するレトロフィットＴＬ管の例を模式的かつ例示的に示している。 絶縁されているＬＥＤ及び電子回路を有するレトロフィットＴＬ管の例を模式的かつ例示的に示している。 絶縁されているＬＥＤを有するレトロフィットＴＬ管及びＨＦバラスト器具上の電子回路の例を模式的かつ例示的に示している。 ＬＥＤ管の絶縁耐力の試験の例を模式的かつ例示的に示している。 リレーピン安全性の解決案の例を模式的かつ例示的に示している。 リレーピン安全性の解決案の例を模式的かつ例示的に示している。 提案されているＴＬＥＤリレーピン安全性の解決案を実施化しているＬＥＤレトロフィットランプの実施例を模式的かつ例示的に示している。 提案されているＴＬＥＤリレーピン安全性の解決案を実施化しているＬＥＤレトロフィットランプの更なる実施例を模式的かつ例示的に示している。 提案されているＴＬＥＤのリレーピン安全性の解決案を実施化しているＬＥＤレトロフィットランプの更なる実施例を模式的かつ例示的に示している。 提案されているＴＬＥＤリレーピン安全性の解決案を実施化しているＬＥＤレトロフィットランプの更なる実施例を模式的かつ例示的に示している。 リレーコイル電圧のためのシャント電源の様々な実施化を模式的かつ例示的に示している。 ＬＥＤレトロフィットランプを動作させる方法の実施例を模式的かつ例示的に説明しているフローチャートを示している。

図１は、従来のＴＬ管の例を模式的かつ例示的に示している。従来のＴＬ管ランプは、前記管の端部における２つの接続間の導通経路が存在する前に、前記管内部の前記ガスが最初に点火されなければならないという事実のために安全である。点火は、スタータ及びバラスト又はＨＦ生成された高電圧の組合せを経て行われる。安全性は、前記管が器具内に取り付けられる場合に必要である一方で、前記電圧は前記本線から分離されていない。前記ランプが正しく嵌入されていない（例えば、一方の側が挿入され、他方の側がまだ挿入されていない）状況において、前記ランプの前記一方の側は有効な本線に接続されており、前記他方の側の電気的接点は、図１に示されているように有効な本線から絶縁されており、従来のＴＬ管のピンは、接触に対して安全である。

しかしながら、ＬＥＤベースのランプ（例えばＬＥＤベースのレトロフィットランプ）を使用すると、導通経路が前記管の前記２つの端部内の電子回路間に存在する。従って、安全性は保証されていない。このことは、ＬＥＤ及び電子回路（即ちＬＥＤドライバ）を有するレトロフィットＴＬ管（ＴＬＥＤ）を示している図２に示されている。前記ＬＥＤ及び前記ドライバは、前記ピンへの接触の感電に対する充分な保護を提供していない。

この問題に対する既知の解決案は、絶縁されている電子回路及びＬＥＤを有するＴＬレトロフィットを示している図３に示されている。電力は前記管の第１の側からとられる一方で、他方の側は、当該第１の側における当該２つの接続間のショートを使用することによって前記第１の側から分離されている。

この場合、前記ランプの前記２つの側間に導通経路は存在しない。しかしながら、前記スタータが、前記ランプを動くようにするために、ショート（例えば、ヒューズ）と置き換えられなければならない。他の不利な点は、ＨＦバラストの場合、スタータも前記ランプ上のショートを生成するためのワイヤも、前記器具を開いてショートワイヤを実施化することなしには、存在しないことにある。このことは、前記ＬＥＤレトロフィットランプに切り替える場合、時間及びコストを要する。図４は、ＨＦバラスト器具上の絶縁されている電子回路及びＬＥＤを備えるＴＬレトロフィットにおいて、どのような再配線が前記ランプを動作させるために必要であるかを示している。

ＨＦバラスト互換性を持つＴＬＥＤの提供への関心が増大している。この点に関して、ピン安全性は、鍵となる挑戦のうちの１つである。考えられる解決案は、リレーによる電気的ピン安全性を含む。リレーピン安全性の利点は、このフールプルーフ使用である。更に、通常のランプの外観及び雰囲気は維持される。なぜならば、前記端部キャップにはボタン（例えば、機械式安全スイッチ）がないからである。

図５は、当該ＬＥＤ管の絶縁耐力を試験するための例示的なセットアップを示している。一例として、試験電圧５００が、ブレークダウン又はフラッシュオーバーが発生するか否かを判断するために前記管の両端に印加されることができる。

図６は、リレーによるピン安全性の提供の基本的な原理を示している。ランプ６００は内側にリレーを有していると共に、ＨＦバラスト６１０及び本線電源６２０に接続されることができ、本線電源６２０は、好ましくは、２３０Ｖ本線電源である。前記リレーは、ランプ６００の両端がエネルギーを与えられているとき（図６Ａ）は閉じられており、管６００の一方の端部のみがエネルギーを与えられるとき（図６Ｂ）は開いている。

特に関心があるのは、前記絶縁要件を満たし単一の故障安全な解決案を提供することにある。今日まで、補強された絶縁の当該要件を満たすＨＦ互換性のあるＴＬＥＤのための電気的ピン安全性の解決案は、殆ど市場にない。

図７は、提案される当該ＴＬＥＤのリレーピン安全性の解決案のブロック図を示しており、基本的な原理を説明している。ランプ７００は、ＬＥＤ負荷及び内部ドライバ７４０と、フィラメント・エミュレーション回路７５０、７６０と、第１のリレー７１０、第２のリレー７２０及びリレー電圧供給部７３０を有するリレーピン安全回路とを有する。ランプ７００は、一方の端部から他方の端部までの前記ピン間の補強された絶縁要件を満たすことを必要とする。解決案は、第１の切換装置及び第２の切換装置（例えば、第１のリレー及び第２のリレー７１０、７２０）及びリレーコイルのための絶縁された電圧供給部７３０を提供する。両方のリレー７１０、７２０は、開いた前記接点間及び前記コイルと接点との間の基本的な絶縁のために認定される。

前記管の前記２つの端部間に複数の並列な経路７０１、７０２、７０３、７０４、７０５、７０６が存在し、例えば、前記２つのリレーの前記２つのスイッチを介する経路、前記第１のリレーのコイルから接点と前記ドライバ及びＬＥＤに対する低電圧供給部とを介する経路、前記第１のリレーのスイッチ、前記第２のリレーの接点からコイル並びに前記ドライバ及びＬＥＤに対する低電圧供給部を介する経路、及び左側の端部から前記低電圧供給部への及び前記ドライバ及びＬＥＤへの経路である。

全てのこれらの経路７０１、７０２、７０３、７０４、７０５、７０６は、補強された絶縁要件を満たさなければならない。補強された絶縁は、２倍の絶縁性に等しい程度の感電に対する保護を提供する単一の絶縁システムにより提供される。つまり、補強された絶縁は、２つの基本的な絶縁により構築されることもできる。図７から、補強された絶縁は、これに応じて前記回路を構築することにより達成されることができることが分かる。即ち前記システムは単一故障に安全なもの（single fault safe）であり、即ち当該絶縁障壁の１つをブリッジングした場合に安全である。

前記リレーコイル供給電圧は、（本線電源供給７８０に接続されている）バラスト７７０からのＨＦ信号を検出するＨＦを検出するスタートアップ回路と、前記第１のリレー及び第２のリレーコイルに直流電圧を供給するための前記バラスト出力電流から得られることが可能である定常状態の供給とを有することができる。

好ましい実施例に適しているリレーは、（コイルと接点との間及び開いた接点間の絶縁に関して）基本的な絶縁要件に従って解除されなければならない。

リレー７１０、７２０は、ランプ７００の一方だけが挿入されている場合、開いているままである。前記本線電流は、ランプ７００の両側が前記ランプ・ホルダに完全に挿入されている場合にのみ流れることができる。ランプ７００の一方のみが挿入されている場合、前記リレーコイルは電圧を得ることなく、前記開いた接点はピン安全性を提供する。

前記リレー接点は、ＨＦバラスト７７０からの電流を切替える。バラスト７７０からのＨＦ電流は、例えば、Ｙコンデンサを介して検出されることができ、前記リレーコイルに給電するための初期電圧を提供することができ、この結果、第１のリレー及び第２のリレー７１０、７２０の接点は閉じる。この供給は、定常状態コイル電圧供給部７３０によって引き継がれる。

リレーコイル電圧供給部７３０のための絶縁障壁は、トランス及びＹコンデンサ等のような、安全な構成要素を使用して構築されることができる。例は、以下で説明される。

図８は、ランプ８００内のリレーコイル電圧供給部７３０を実施化するための一例を示している。２つのＹコンデンサＣ１、Ｃ２（両方とも、例えば、安全コンデンサであっても良い）は、第１のリレー及び第２のリレー７１０、７２０に対して並列に接続されている。前記リレーコイルは、トランスＬ１（Ｌ１は、例えば、ドライバ回路７４０又は制御ユニットの一部である）の二次巻線から付勢される。スタートアップ位相の間、最初に、リレー７１０及び７２０の接点は開いたままであり、バラスト７７０により生成されるＨＦ電流はコンデンサＣ１、Ｃ２とＬ１の一次巻線とを流れる。従って、電圧がＬ１の二次巻線において誘導される。この電圧は、整流器Ｒ１によって、直流電圧に変換される。更に、前記電圧は、好ましくは、フィルタキャパシタＣ３によって平滑化されることができる。前記直流電圧が或るレベルに到達するとすぐに、第１のリレー及び第２のリレー７１０、７２０のリレー接点は閉じる。次いで、ＹコンデンサＣ１、Ｃ２は、第１のリレー及び第２のリレー７１０、７２０によってバイパスされる。従って、リレー７１０、７２０は、定常状態動作モードにおける前記本線電流をもたらす。本線電源７８０がスイッチを切られる又はランプ８００の一方の側がランプ・ホルダから取り除かれるとすぐに、コイル供給７３０が減少し前記リレーの接点が切れる。この例における絶縁は、リレー７１０、７２０（基本的な絶縁）、Ｙ―コンデンサＣ１、Ｃ２（基本的な絶縁）によって及びトランスＬ１の一次及び二次巻線（基本的な絶縁）によって提供されている。従って、記載されているセットアップは、補強された絶縁要件を満たしている。

図９は、ＬＥＤランプ９００にリレーピン安全性を実施化する他の例を示しており、好ましくはリレーコイルのための非絶縁シャント供給９９０を備えるＨＦ互換性を持つＴＬＥＤ９００であっても良い。スタートアップ位相におけるリレー電圧供給部は、ＹコンデンサＣ１、Ｃ２を介して配される。初期ＨＦ電流は、ＹコンデンサＣ１、Ｃ２を介して流れる。この電流は、第１のリレー及び第２のリレー７１０、７２０のコイルに付勢して、それぞれの接点を閉じる。定常状態動作モードにおいて、リレーコイル供給電圧は、スイッチングネットワーク（この幾つかの例が図１１に示されている）を用いて本線電流流路からエネルギーを取り出すことによって、シャント供給９９０によって得られる。しかしながら、この回路において、第１のリレー７１０のコイルから接点の経路は、補強された絶縁要件を満たさなければならない。コンデンサＣ１及びＣ２は、基本的な絶縁要件（即ち、Ｃ１及びＣ２はＹ２タイプであり得る）を満たしている。しかしながら、コンデンサＣ１及びＣ２は、コンデンサがＹ１タイプである（即ち補強された絶縁を提供している）限り、単一の前記コンデンサ（図示略）と置き換えられることが可能である。前記単一のコンデンサは、一連の２つのリレー７１０、７２０と並列に接続される。

更に、前記システムは、図１０により示されるように実施化されることができ、図１０は、ＬＥＤランプ１０００のためのリレーピン安全性を示しており、好ましくは２つのリレー７１０、７２０間に配されている非絶縁シャント供給９９０を有するＨＦ互換性を持つＴＬＥＤ１０００であっても良い。リレー・コイルシャント電圧供給部９９０は、２つのリレー７１０、７２０間に位置する。このセットアップは、前記リレーのコイルから接点が、基本的な絶縁要件だけを満たしているはずであるという利点を提供する。特に、コンデンサＣ１及びＣ２は、Ｙコンデンサでもよい。前記回路の原理は、図９のものと類似している。

定常状態のリレーコイル電圧供給部９９０は、前記本線電流経路からエネルギーを取り出すことにより実現されても良い。図１１により示されるように、このことを実施化する様々な方法がある。（線１１２０を介してリレーコイル電圧供給部９９０に入り、線１１３０を介して出口リレーコイル電圧供給部９９０を出る）前記本線電流を導通させるスイッチ（例えば、ＭＯＳＦＥＴ）がバイパスされる場合及び前記ＭＯＳＦＥＴがオフにされる場合、前記本線電流は前記フィルタコンデンサを充電する。従って、前記ＭＯＳＦＥＴのＯＮ及びＯＦＦ状態を制御することによって、低い電圧供給部１１１０が調整されることができる。この調整された電圧は、第１のリレー及び第２のリレー７１０、７２０のコイルにエネルギーを供給する。図１１Ａはフルダイオードブリッジ及びシャントスイッチを示している。図１１Ｂは、２つのダイオード及び２つのＭＯＳＦＥＴを有するアクティブなフル・ブリッジを示している。図１１Ｃは、非対称のハーフブリッジを示している。図１１Ｃに示されている回路は、少ない構成要素を有し低い費用で実現されることができるので、好ましい。

交流電流によってＬＥＤレトロフィットランプを動作させる方法の以下の実施例において、このＬＥＤランプは、ＬＥＤユニット、本線電流線、第１の切換装置及び第２の切換装置を有し、前記第１の切換装置、前記第２の切換装置及び前記ＬＥＤユニットは前記本線電流線に沿って直列に接続されており、図１２に示されるフローチャートを参照して例示的に記載される。

ステップ１２１０において、前記本線電流線上の点火電圧が検出される。

ステップ１２２０において、前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置は、前記本線電流線上の前記点火電圧の検出に応じて、少なくとも一時的に導通状態に設定される。

本発明の例示的なアプリケーションは、ＴＬレトロフィット器具のための如何なるＨＦバラスト互換性を持つＬＥＤレトロフィットランプにおけるピン安全性の提供に関する。本発明は、特に、ＨＦバラストとの互換性を持つＴ８ＬＥＤ管に関連する。

前記ＬＥＤランプは、導通及び非導通状態の間の変化を可能にする如何なる種類の切換装置を有することもできる。

上述の実施例においては、前記切換装置はリレーを有するが、これらの実施例は、単に好ましい実施例であり、他の実施例では、前記切換装置は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ、トライアック及びＩＧＢＴ等を有することもできる。

上述の実施例において、電圧供給ユニットの或るコンフィギュレーションが示されたが、本発明は、電圧供給ユニットの或るコンフィギュレーションに限定されるものではない。一実施例において、前記電圧供給ユニットは、整流器、フィルタキャパシタ又はトランスを有さない。

開示されている前記実施例に対する他の変化は、前記添付図面、本明細書及び添付請求項の熟慮により、添付請求項に記載の本発明を実施する際に当業者により理解され、行われることができる。

添付の請求項において、「有する」なる語は他の要素又はステップを排除するものではなく、単数形は複数形を排除するものではない。

単一のユニット又は装置が、前記請求項において、詳述される幾つかの項目の機能を実現しても良い。特定の手段が、相互に異なる従属請求項において、引用されてい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なるように使用されることができないと示すものではない。

１つ又は複数のユニット又は装置により実行される前記本線電流線上の点火電圧の検出及び本線電力線上の電力の減少の検出等のような決定は、何らかの他の複数のユニット又は装置により実行されることもできる。例えば、前記本線電流線上の点火電圧の検出は、様々なユニットのうちの単一のユニットによって、又は如何なる他の複数のユニットによっても実行されることができる。

上述した動作方法による前記ＬＥＤランプの決定及び／又は制御は、コンピュータプログラムのプログラムコード手段として及び／又は専用のハードウェアとして実施化されることができる。

添付請求項における如何なる符号も、この範囲を制限するものとしてみなしてはならない。

本発明は、交流電流による動作に適応しているＬＥＤレトロフィットランプに関する。前記ＬＥＤランプは、ＬＥＤユニット、本線電流線、第１の切換装置及び第２の切換装置（例えば、第１のリレー及び第２のリレー）及び制御ユニットを有する。前記制御ユニットは、前記本線電流線上の点火電圧を検出する。前記本線電流線上の前記点火電圧の検出に応じて、前記制御ユニットは、前記ＬＥＤユニットが電源に接続されるように前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置を導通状態に設定する。前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置を使用することにより、特に、蛍光灯のために設計された器具に当該ランプを取り付ける場合の前記ＬＥＤランプの安全性が改善される。

Claims (12)

1. 交流電流による動作に適するＬＥＤレトロフィットランプであって、
   ＬＥＤユニットと、
   本線電流線と、
   第１の切換装置及び第２の切換装置であって、前記第１の切換装置、前記第２の切換装置及び前記ＬＥＤユニットが前記本線電流線に沿って直列に接続されている、第１の切換装置及び第２の切換装置と、
   − 前記本線電流線上の点火電圧を検出する、及び
   − 前記本線電流線上の前記点火電圧の検出に応じて、前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置を少なくとも一時的に導通状態に設定する、
   制御ユニットであって、前記制御ユニットは前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置と並列に結合されている少なくとも１つのコンデンサを有し、前記少なくとも１つのコンデンサは、スタートアップ作動モードにおいて前記本線電流線上の前記点火電圧を検出する、制御ユニットと、
   を有するＬＥＤレトロフィットランプ。
2. 前記制御ユニットは、更に、前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置を、前記本線電流線における電力の減少に応じて少なくとも一時的に非導通状態に設定する、請求項１に記載のＬＥＤレトロフィットランプ。
3. 前記制御ユニットは、更に、前記本線電流線から前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置のための供給電圧を得る、請求項１に記載のＬＥＤレトロフィットランプ。
4. 前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置は、前記制御ユニットから供給電圧を受けると、非導通状態から前記導通状態まで変化する、請求項１に記載のＬＥＤレトロフィットランプ。
5. 前記第１の切換装置は第１のリレーを有し、前記第２の切換装置は第２のリレーを有する、請求項１に記載のＬＥＤレトロフィットランプ。
6. 前記制御ユニットは一次及び二次巻線を持つトランスを有し、前記一次巻線は前記本線電流線に沿って直列に接続されている、請求項３に記載のＬＥＤレトロフィットランプ。
7. 前記制御ユニットは、前記二次巻線に接続されている整流器を更に有し、前記整流器は、前記二次巻線内で誘導される電圧を直流供給電圧に変換する前記整流器であって、前記直流供給電圧は前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置に供給される、請求項６に記載のＬＥＤレトロフィットランプ。
8. 動作の前記スタートアップモードにおいて、前記制御ユニットは、更に、初期の供給電圧を前記点火電圧に変換し、前記初期の供給電圧を前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置に供給し、前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置は、前記点火電圧を受け取ると導通状態に変化する、請求項１に記載のＬＥＤレトロフィットランプ。
9. 前記制御ユニットは、供給電圧を前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置に供給する電圧供給ユニットであって、動作の定常状態モードにおいて前記本線電流線からエネルギーを取り出すシャント供給回路を有する電圧供給ユニットを有する、請求項１に記載のＬＥＤレトロフィットランプ。
10. 前記制御ユニットは、供給電圧を前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置に供給する電圧供給ユニットであって、前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置の間に接続されている電圧供給ユニットを有する、請求項１に記載のＬＥＤレトロフィットランプ。
11. 前記制御ユニットは、供給電圧を前記第１の切換装置及び前記第２の切換装置に供給する電圧供給ユニットであって、動作の定常状態モードにおいて、前記本線電流線からエネルギーを取り出すシャント供給回路を有する電圧供給ユニットを有し、前記シャント供給回路は、
    − フルダイオードブリッジ及びシャントスイッチ、
    − 少なくとも２つのダイオード及び少なくとも２つのＭＯＳＦＥＴを有するアクティブ・フルブリッジ、及び／又は
    − 非対称ハーフブリッジ
    を有する、請求項９に記載のＬＥＤレトロフィットランプ。
12. 前記第１のリレーは第１のコイルを有し、前記第２のリレーは第２のコイルを有し、前記第１のコイル及び前記第２のコイルは、前記制御ユニットから供給電圧を受け取るように接続されており、前記第１のリレー及び第２のリレーは、前記制御ユニットから前記供給電圧を受けると非導通状態から導通状態へ変化する、請求項５に記載のＬＥＤレトロフィットランプ。

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