JP6110856B2 - 電力制御ユニット、負荷、特にｌｅｄユニットに提供される電力を制御する方法及びコンバータユニットの出力電圧を制御する電圧制御ユニット - Google Patents

Description

本発明は、負荷、特に１つ以上のＬＥＤを含むＬＥＤユニットに提供される電力を制御する電力制御ユニットと、対応する方法とに関する。更に、本発明は、コンバータユニットの出力電圧を制御する電圧制御ユニットに関する。更に、本発明は、照明装置に関する。

改造ランプ及び新規ランプ又はモジュールといったオフライン用途用のＬＥＤドライバの分野では、数ある他の関連特徴の中でも特に、高効率、高電力密度及び高力率に対処する解決策が求められている。実質的にすべての既存の解決策がこれらのどれか１つの要件を含むが、提案されたドライバ回路が主電源エネルギーの形式をＬＥＤが求める形式に適切に調整し、その一方で、現在及び将来の主電源規制への準拠性を維持することが絶対不可欠である。非常に重要なことは、高効率を有しつつ、電力コンバータ内の電力損失を下げ、ランプの輝度を制御するために、ランプに供給される電力量を制御することである。ランプに供給される電力量を制御するために、位相カット調光は、高効率及び低電力損失を有する１つの選択肢である。位相カット調光器を含むドライバデバイスが使用される場合、ランプは、位相カット主電源電圧から電力を引き出し、また、電力レベルを適宜に設定するためには、位相カット位置を回復しなければならない。使用されることが好適であるトレーリング・エッジ位相カット調光器は、ランプ及び調光器の各所にあるフィルタコンデンサに起因して、検出が容易である有意なエッジを有する電圧ステップを常に提供するわけではない。したがって、ランプには、調光器がオフにされたことを確認するために、充電されたコンデンサから排出させるブリーダー回路が設けられている。これは、位相カット信号のエッジを検出するには技術的に複雑な解決策であり、ランプ内の電力損失を増加させる。

国際特許公開公報ＷＯ２０１１／０４５３７１Ａ１は、ＬＥＤを駆動するために位相カット駆動電圧を提供する、ＬＥＤユニット用の位相カット調光デバイスを開示する。位相カット調光器は、調光器を駆動し、また、所定の位置で主電源電圧をカットするように、制御ユニットに接続される。

国際特許公開公報ＷＯ２０１０／１３７００２Ａ１は、ＬＥＤユニットを駆動する位相カットドライバデバイスを開示する。当該位相カットドライバデバイスにおいて、ＬＥＤユニットは、整流された位相カット入力電圧を調節するブリーダー回路を含む。ブリーダー回路は、２つのブリーダー回路を作動させるように２つの所定の電圧レベルにおいて電圧降下を検出する検出手段を含む。このブリーダー回路では、位相カット電圧の位相角を正確に検出することができない。

本発明は、高力率、損失低下、高効率、及び低コストを提供する、負荷、特に１つ以上のＬＥＤを含むＬＥＤユニットに提供される電力を制御する電力制御ユニットと、対応する方法とを提供することを目的とする。更に、本発明は、対応する照明装置を提供することを目的とする。また、本発明は、技術的努力をあまり必要とすることなく、高力率、電力損失低下を提供する、コンバータユニットの出力電圧を制御する電圧制御器を提供することを更なる目的とする。

本発明の一態様によれば、負荷、特に１つ以上のＬＥＤを含むＬＥＤユニットを駆動するドライバデバイスが提供される。当該ドライバデバイスは、
外部電源から入力電圧を受け取る入力端子と、負荷に給電するように出力電圧を提供する出力端子とを有するコンバータユニットであって、入力電圧を出力電圧に変換するスイッチングデバイスを含む、コンバータユニットと、
スイッチングデバイスを制御する制御ユニットと、
出力端子に接続され、出力端子に電圧又は電流信号を与える信号手段とを含み、当該制御ユニットは、信号手段に接続され、信号手段を制御する。

本発明の別の態様によれば、コンバータユニットの出力電圧を制御する電圧制御器が提供される。当該電圧制御器は、
電圧制御器をドライバデバイスの出力部に接続する第１の接続端子と、
電圧制御器をドライバデバイスのニュートラル又は入力端子に接続する第２の接続端子と、
第１の接続端子に電圧又は電流信号を与える信号手段と、
出力電圧の位相カットオフを検出する検出手段とを含み、当該検出手段は、検出された位相カットオフに依存して、信号手段を制御する。

本発明の別の態様によれば、負荷に提供される電力を制御する、対応する方法が提供される。

本発明の更に別の態様によれば、１つ以上の照明ユニットを含む照明アセンブリ、特に１つ以上のＬＥＤを含むＬＥＤユニットと、本発明により提供されるように照明アセンブリを駆動するドライバデバイスとを含む照明装置が提供される。

本発明の好適な実施形態は、従属請求項に定義される。クレームされた方法は、クレームされた装置と同様の及び／又は同一の、また、従属請求項に定義される好適な実施形態を有することが理解されるものとする。

本発明は、例えば位相カット調光によって主電源といった外部電圧供給源の電圧を調節する電力制御ユニットであって、負荷に供給される電圧に、有意でかつ検出が容易であるターンオフ信号が含まれる、電力制御ユニットを提供するという考えに基づいている。このことは、電力制御ユニット、又は、電力制御ユニットのコンバータユニットの出力部に接続され、出力端子における電圧を適宜設定するように、電圧又は電流信号を与える信号手段によって達成される。このような信号手段によって、電力制御ユニット又はコンバータユニットの出力電圧に、有意な電圧ステップが提供される。コンバータユニットのスイッチングデバイスを制御する同じ制御ユニットが信号手段に接続されるので、信号手段は、コンバータユニットによって提供される電圧の位相角に依存して、有意でかつ検出が容易であるターンオフ信号を供給するように、コンバータユニットと同期される。したがって、出力電圧は、あまり技術的努力を必要とすることなく、負荷に有意でかつ検出が容易であるターンオフ信号を供給するために、高速に変えられる。利点として、ブリーディング（bleeding）によるシステムの総損失が減少される。これは、電流制御ユニットは、必要なときにしか作動されず、負荷は、長時間の間若しくは高いパワーで、その入力電圧をブリードする必要がなく、又は、負荷によるブリーディングが全く不要だからである。

本発明の第２の態様は、既存のコンバータユニット、特に負荷、特にＬＥＤユニットに接続された既存の調光器の出力電圧を制御し、負荷に、有意でかつ検出が容易であるターンオフ信号を供給するために、負荷に供給される電圧を高速に変化させる別個の電圧制御ユニットを提供するという考えに基づいている。コンバータユニットを制御する制御信号は、このような別個の電圧制御器には利用可能ではないため、出力電圧の位相角は、検出手段によって検出され、当該検出手段が、有意でかつ検出が容易なターンオフ信号を有する出力電圧を提供するように、当該信号手段を適宜制御又は作動させる。したがって、本発明の当該態様による電圧制御器は、電力制御ユニット又はドライバデバイスを改良するための別個のアドオンモジュールとして、既存のコンバータユニットに接続される。

好適には、制御ユニット及び信号手段は、スイッチングデバイスの作動期間と出力端子への信号の付与との間に決定的関係が提供されるように、互いに同期される。

一実施形態では、入力電圧は、好適には主電源によって提供されるＡＣ電圧であり、コンバータユニットは、位相カットデバイスであり、スイッチングデバイスは、ＡＣ電圧の位相をカットするように提供される。この実施形態は、簡単に実施でき、電力損失が低い調光器を提供する。

一実施形態では、信号手段は、出力端子から引き込まれる又は出力端子に提供される電流を制御することによって信号を提供する電流制御ユニットを含む。これは、電力の損失が少ない出力電圧を適応させる単純な解決策である。

特に有利な実施形態では、電力制御ユニットは、出力電圧を検出する検出手段を含む。したがって、出力電圧は、検出され、信号手段は、それに応じて制御されて、所望の出力電圧を提供する。これにより、追加の損失を回避しながら、出力電圧を必要なレベルに適応させることができる。

１つの好適な実施形態によれば、信号手段は、出力電圧の経過を制御し、出力電圧の傾斜を所定のレベルに設定する。したがって、出力電圧の所定の及び／又は所望の経過と、負荷によって容易に検出される出力電圧の所定の傾斜とが実現される。ここでも、これにより、追加の損失が回避される。

１つの好適な実施形態によれば、制御ユニットは、出力電圧がスイッチングデバイスによってカットオフされると、信号手段を作動させる。したがって、信号手段によって与えられる電圧又は電流信号は、位相がカットオフされると、調光可能な負荷によって位相角が正確に検出されるように、出力電圧の有意な変化を提供する。

更なる実施形態では、電流制御ユニットは、制御ユニットによって作動される電流源を含む。したがって、出力電圧の所定の変化が提供されるように、負荷の両端間の電圧降下に関係なく、所定の電流が提供される。

別の実施形態では、信号手段は、制御ユニットによって作動される制御可能なスイッチを含む。制御可能なスイッチは、必要な電流を提供し、また、出力電圧の所望の変化を提供するように、信号手段の単純な解決策を提供する。

１つの好適な実施形態によれば、信号手段は、外部電源のニュートラル電位に接続される。したがって、電流制御ユニットは、出力電圧よりも低い所定の電圧電位に接続されるので、出力電圧の電圧ディップを提供する単純な解決策が提供される。

別の実施形態によれば、信号手段は、電力変換ユニットの入力端子に接続される充電コンデンサに接続される制御可能なスイッチを含み、当該コンデンサを充電するダイオードが、当該制御可能なスイッチと並列に接続され、当該制御可能なスイッチは、制御ユニットによって制御される。したがって、電流制御ユニットは、コンバータユニットの出力部と入力端子との間に接続されるので、２線調光器（ニュートラル端子への接続が不可能である）が提供される。

更なる実施形態では、信号手段は、電力変換ユニットと並列に、それぞれ１つのダイオードと直列に接続される２つの充電コンデンサを含み、当該ダイオードは、当該充電コンデンサを異なる極性を有するように充電するために相対する順方向に配置され、１つの制御可能なスイッチが、各ダイオードと並列に接続され、制御ユニットによって制御される。したがって、２つのコンデンサは相対する方向に配置されたダイオードによって異なる極性を有するように充電されるので、どの状態又はどの時点においても正及び負の電圧が利用可能であるため、入力交流電圧に対し電流制御ユニット又はディップ生成器を有する２線調光器が提供される。

この実施形態では、制御ユニットは、入力又は出力電圧の極性に依存して、出力電圧がスイッチングユニットによってカットオフされると、２つの制御可能なスイッチのうちの一方を作動させることが好適である。したがって、出力端子を、異なるように充電されたコンデンサのうちの１つに接続するように２つのスイッチが設けられているので、入力及び／又は出力電圧の極性に関係なく、あまり技術的努力を必要とすることなく、出力電圧の有意な変化が提供される。

電圧制御器の１つの好適な実施形態によれば、信号手段は、第１の接続端子から引き込まれる又は第１の接続端子に提供される電流を制御する電流源又は制御可能なスイッチを含む。これは、改良型電圧制御器を提供するために、あまり技術的努力を必要としない単純な解決策を提供する。

電圧制御器の代替実施形態によれば、信号手段は、それぞれ１つのダイオードと直列に接続される２つの充電コンデンサを含み、当該ダイオードは、当該コンデンサを異なる極性を有するように充電するために相対する順方向に配置され、各ダイオードは、検出手段によって制御される１つの制御可能なスイッチと並列に接続される。したがって、電圧制御器は、ドライバデバイスの入力及び出力端子に接続されてさえいればよいため、２線ドライバデバイスに接続可能なアドオンモジュールとして提供され、この電圧制御器では、出力電圧の所望のステップを実現するために、明確な電圧電位が提供される。

したがって、電力制御ユニット又は電力制御ユニットのコンバータユニットの出力電圧を制御し、また、接続された負荷に有意でかつ検出が容易であるターンオフ信号を供給するように、出力電圧を高速に変化させる様々な実施形態が存在する。

上述したように、信号手段によって、コンバータユニットの出力部に信号が与えられる。具体的には、電流制御ユニットによって、出力電圧の所望の経過が提供され、また、所定の傾斜が設定される。好適には、信号手段は、コンバータユニットの出力端子と外部電源のニュートラル端子との間に接続される。代替実施形態によれば、信号手段は、入力端子と出力端子との間に接続されて２線電力制御ユニットが提供される。したがって、あまり技術的努力を必要とすることなく、ランプにターンオフ信号を供給するように、出力電圧の所望の変化が実現される。

本発明のこれらの及び他の態様は、以下に説明される実施形態を参照することにより明らかとなろう。

図１ａは、ＬＥＤユニット用の既知の調光器ドライバデバイスの略ブロック図を示す。 図１ｂは、既知の調光器ドライバデバイスの調光器位相角信号と対応する調光器供給及び出力電圧を示す。 図２ａは、本発明による電力制御ユニットの第１の実施形態の略ブロック図を示す。 図２ｂは、第１の実施形態による電流制御ユニットの詳細ブロック図を示す。 図３ａは、本発明による電力制御ユニットの第２の実施形態の略ブロック図を示す。 図３ｂは、第２の実施形態の電流制御ユニットの詳細ブロック図を示す。 図４は、図２及び図３に示されるドライバデバイスの実施形態の供給及び出力電圧波形と、対応する調光器位相角信号とを示す図を示す。 図５ａは、本発明の第２の態様による電圧制御ユニットの略ブロック図を示す。 図５ｂは、本発明の更なる実施形態による電圧制御ユニットの略ブロック図を示す。

図１ａに、ＬＥＤユニット１２を駆動する既知の調光器ドライバデバイス１０の一実施形態が概略的に示される。当該調光器１０は、ダイオードブリッジ整流器１６、１８内に結合されたスイッチ１４と、当該スイッチ１４を制御する制御ユニット２０とを含む。調光器１０は、外部電圧供給源２２、例えば外部主電源電圧供給源２２に接続され、ＡＣ入力電圧Ｖ１０から位相カットＡＣ出力電圧Ｖ１２を提供するのに適している。調光器１０は、スイッチ１４を切替え、外部電圧供給源２２と調光器１０の出力端子との接続を切断することによって、ＡＣ入力電圧Ｖ１０を位相カット出力電圧Ｖ１２に変換する。制御ユニット１２は、リーディング・エッジ位相カット信号、又はトレーリング・エッジ位相カット信号を提供するようにスイッチ１４を制御する。ＬＥＤユニット１２は、調光器１０と外部電圧供給源２２のニュートラル線とに接続される。ＬＥＤユニットは、ＡＣ位相カット信号を整流する整流器２４と、充電コンデンサ２６と、ＬＥＤ２８といった負荷２８とを含む。しかし、ＬＥＤユニット１２内では、例えばスイッチモード電源、力率補正手段、ブリーダー、ＬＥＤに供給されるエネルギー量を適応させる制御器、位相角を検出する測定手段等を含む様々なタイプの電力段が可能である。

充電コンデンサ３０（例えば１０ｎＦ）は、調光器１０と並列に接続される。充電コンデンサ３２は、ＬＥＤユニット１２と並列に接続される。

調光器１０は、リーディング・エッジを有する位相カット調光を提供できる（トライアック調光器、タイプＲ、ＲＬ）が、負荷に印加される電圧の急な立ち上がりエッジは、歪みと突入電流とを引き起こしてしまうことがある。或いは、調光器１０は、負荷に印加される電圧の急な上昇を回避するように、トレーリング・エッジ位相カット調光を提供することも可能である（ＭＯＳＦＥＴ調光器、タイプＲ、ＲＣ）。この場合、出力電圧Ｖ１２及び入力電圧Ｖ１０への接続は、供給電圧Ｖ１０の各ゼロ交差（又はその付近）において、スイッチ１４を閉じることによって確立され、また、スイッチ１４を開くことによって、所望の位相角において、カットオフされる。しかし、負荷にとって、この信号においてオフ点を検出することは複雑である。なぜなら、この信号は、ＬＥＤユニット１２及び調光器１０の各所にあるフィルタコンデンサ３０、３２に起因して、急な電圧エッジを常に有するわけではないからである。幾つかのランプは、即ち、正弦波の半周期の後半の間（電圧の絶対値が下がっているときに）、オフ点を求めることができるように、ランプの入力端子に追加の負荷（ブリーダー）を加えようと試みる。このブリーディングは、ランプ内に追加の損失と追加の努力を引き起こす。

図１ｂでは、調光器１０によって提供される位相カット電圧Ｖ１２の電圧波形と対応する調光器位相角信号とを示す図が示される。図１ｂの下部では、外部電圧供給源２２によって提供される正弦波電圧Ｖ１０（破線）が、調光器１０によって提供され、ＬＥＤユニット１２に供給される電圧Ｖ１２と共に示される。図１ｂの上部では、方形波信号形式を有する調光器位相角信号が示される。この信号が、ＬＥＤユニットによって回復されるべきである。位相角信号は、ｔ１における立ち下がりエッジと、ｔ２における立ち上がりエッジとを含む。したがって、スイッチ１４は、ｔ１においてオフに切り替えられ、ｔ２においてオンに切り替えられる。ＬＥＤユニット１２に供給される出力電圧Ｖ１２は、ｔ１において立ち下がりエッジを示さないが、ｔ２において立ち下がりエッジを示す。これは、スイッチ１４が、ｔ２においてオンに切り替えられ、したがって、出力電圧Ｖ１２が、ｔ２においては、正弦波供給電圧Ｖ１０と同一になるからである。コンデンサ３０、３２に起因して、ＬＥＤユニット１２に供給される出力電圧Ｖ１２は、ｔ１において立ち下がりエッジを示さない。これは、コンデンサ３０、３２内に蓄積された電荷によって、出力電圧が急に変化することが阻止されるからである。後半の半周期の波は、反対の極性を有して同一である。したがって、出力電圧Ｖ１２の位相は、ＬＥＤユニット１２によって検出できない。

位相角信号を回復するために、ＬＥＤユニット１２によって検出可能な出力電圧信号Ｖ１２に有意な立ち下がりエッジを提供することが必要である。

図２ａに、本発明による電力制御ユニット４０の第１の実施形態が概略的に示される。電力制御ユニット４０は、入力端子４２に提供された入力電圧Ｖ１０を出力端子４４において出力電圧Ｖ１４に変換する制御ユニット２０を含む調光器１０を含む。調光器１０は、好適には、図１ａの調光器１０と同じである。ＬＥＤユニット１２も、好適には、図１ａのＬＥＤユニット１２と同じであり、ドライバデバイス４０の負荷を広く表す。コンデンサ３２（例えば１００ｎＦ）が、ＬＥＤユニット１２と並列に接続される。ＬＥＤユニット１２と並列に、電流制御ユニット４６が、出力端子４４及びニュートラル線４８、即ち、入力電圧供給源２２のニュートラル線４８に接続される。電流制御ユニット４６は、制御ユニット２０に接続される。制御ユニット２０は、電流制御ユニット４６に制御信号５０を提供する。電流制御ユニット４６は、出力端子４４に信号を与えるために設けられている。

電流制御ユニット４６は、信号手段４６を形成し、出力端子４４から電圧供給源２２のニュートラル線４８へと引き込まれる電流Ｉ１０を制御するために設けられている。

出力端子４４からニュートラル線４８への（又は反対方向における）電流Ｉ１０は、ニュートラル電位４８へ電荷を排出することによって、又は、出力端子４４に電荷を提供することによって、出力電圧Ｖ１４を変えることができる。本発明の本実施形態では、制御ユニット２０は、調光器１０のスイッチ１４をオフに切替え、制御信号５０によって電流制御ユニット４６を作動させる。電流制御ユニット４６は、電流Ｉ１０を提供する制御可能な電流源又は制御可能なスイッチとして設けられている。調光器１０には、出力電圧Ｖ１４の所定の電圧降下又は所定の傾斜を設定するために、制御ユニット２０が、電流制御ユニットによって電流Ｉ１０を調節できるように、出力電圧Ｖ１４を検出する検出手段が設けられていてもよい。特定の実施形態では、制御ユニット２０は、電流制御ユニット４６によって、所定のデフォルト電流Ｉ１０を印加し、検出手段は、出力電圧Ｖ１０の減衰を検出し、制御ユニット２０は、電流制御ユニット４６によって、出力電圧Ｖ１４の所望の傾斜又は経過が達成されるまで、電流Ｉ１０の電流設定を調節する。所望の減衰が達成されるまでには幾つかのサイクルの時間がかかることがある。別の実施形態では、出力電圧Ｖ１４の傾斜は、予め決定され、また、出力電流Ｖ１４が当該所定の傾斜をたどるようにブリーディング電流が調節される。

図２ｂは、ドライバデバイス４０の一実施形態による電流制御ユニット４６を概略的に示す。電流制御ユニット４６は、互いに直列に接続された制御可能なスイッチ５２と抵抗器５４とを含む。制御可能なスイッチ５２は、制御信号５０を介して、制御ユニット２０によって制御される。本実施形態では、制御ユニット２０は、調光器１０のスイッチ１４がオフに切り替えられるのと同時（ｔ１に相当）に、制御可能なスイッチ５２をオンに切り替える。したがって、電流Ｉ１０は、出力電圧Ｖ１０の有意な変化が達成されるように供給電圧Ｖ１０の位相がカットオフされると、出力端子４４からニュートラル線４８に提供される。したがって、位相カット又はオフ状態は、技術的努力をあまり必要とすることなく、ＬＥＤユニット１２によって検出可能である。つまり、電流制御手段は、入力電圧の位相がカットオフされると、信号を出力端子４４に与える信号手段を形成する。

電流制御ユニット４６は、ニュートラル線４８への調光器１０の出力を部分的にシャントする。したがって、ＬＥＤユニット１２の供給電圧は、高速に変化し、有意の、検出が容易な信号降下又は立ち下がり若しくは立ち上がりエッジを生成する。電流Ｉ１０の量は、調光器１０に接続されるＬＥＤユニット１２の数に依存する。これは、各ランプが、調光器１０の絶対容量性負荷を増加させるからである。好適には、可変数の接続ランプ又はＬＥＤユニット１２について、上述したように、電流制御ユニット４６内の電流源によるアクティブ制御又は電流設定を使用して、所定の電圧ステップ又は立ち下がり／立ち上がりエッジを実現することができる。

代替実施形態によれば、制御可能なスイッチ５２は、電流Ｉ１０を所定値に設定する制御可能な電流源から形成される。例えば適切な抵抗をもたらすために、一部、線形（抵抗）領域又は電流制限領域を有する半導体スイッチを使用し、（適切なベース又はゲート信号を使用して）制御してもよい。

したがって、入力端子４２（位相イン）と、出力端子４４（位相アウト）と、ニュートラル線４８とを含む３線調光器が提供される。

図３ａは、本発明の電力制御ユニット６０の更なる実施形態を概略的に示す。電力制御ユニット６０は、図１ａ又は図２ａに示されたようなＬＥＤユニット１２を駆動するために外部電圧供給源２２に接続された調光器１０を含む。同一の要素は、同一の参照符号によって示され、ここでは、相違点のみが詳細に説明される。電流制御ユニット６２が、調光器１０と並列に接続され、出力端子４４に信号を与える信号手段６２を形成する。電流制御ユニット６２は、入力端子４２と出力端子４４とに接続される。電流制御ユニット６２は、調光器１０の制御ユニット２０に接続される。制御ユニット２０は、制御信号６４によって、電流制御ユニット６２を制御する。充電コンデンサ３０は、電流制御ユニット６２と並列に接続される。電流制御ユニット６２は、スイッチ１４がオフに切り替えられ、供給電圧Ｖ１０の位相がカットオフされると、制御ユニット２０によって作動される。したがって、電流制御ユニット６２は、出力端子４４から電荷を排出させる又は電荷を出力端子４４に提供することによって、電流Ｉ１２を提供し、これにより、ＬＥＤユニット１２によって検出可能な出力電圧Ｖ１４の所定の電圧ステップを提供する。

したがって、ドライバデバイス６０は、入力端子４２（位相イン）と出力端子４４（位相アウト）とを有し、ニュートラル線への電線は設けられていない２線ドライバデバイス又は２線調光器１０である。

好適には、電流制御ユニット６２は、少なくとも１つの充電コンデンサと制御可能なスイッチ又は制御可能な電流源とを含み、充電コンデンサは充電され、制御可能なスイッチ又は制御可能な電流源がオンに切り替えられる又は作動されると、電流Ｉ１２を排出又は駆動する所定の電位を提供する。したがって、電流制御ユニット６２は、ＬＥＤユニット１２によって検出可能となる、出力電圧Ｖ１４における所定の電圧ステップ又は立ち下がり／立ち上がりエッジを実現するように使用されるアクティブ制御を提供する。

図３ｂは、図３ａの電流制御ユニット６２の好適な実施形態を示す。同一の要素は、同一の参照符号によって示し、ここでは、相違点のみが詳細に説明される。

電流制御ユニット６２は、２つの充電コンデンサ６６、６８（例えばそれぞれ１００ｎＦを有する）を含み、それぞれ、ダイオード７０、７２と直列に接続される。ダイオード７０、７２は、相対する順方向に配置される。１つの制御可能なスイッチ７４、７６が、ダイオード７０、７２のうちの対応するダイオードと並列に接続される。つまり、第１のスイッチ７４は、第１のダイオード７０と並列に接続され、第２のスイッチ７６は、第２のダイオード７２と並列に接続される。抵抗器７８、８０（例えばそれぞれ１００オームを有する）が、制御可能なスイッチ７４、７６のうちの対応するスイッチと直列に接続される。制御可能なスイッチ７４、７６は、制御ユニット２０に接続され、制御信号８２、８４によって制御される。

充電コンデンサ６６、６８は、ダイオード７０、７２の相対する順方向によって、反対の極性を有するダイオード７０、７２を介して充電される。したがって、電流制御ユニット６２内では、常に、負及び正の極性又は電位が利用可能である。充電コンデンサ６６、６８は、スイッチ７４、７６がオフに切り替えられると、充電される。スイッチ７４、７６がオンに切り替えられると、対応する充電コンデンサ６６、６８が、対応する抵抗器７８、８０を介して、放電される。したがって、スイッチ７４、７６のうちの一方がオンに切り替えられると、対応する充電コンデンサ６６、６８が、電流Ｉ１２を形成する放電電流を提供する。電流制御ユニット６２は、調光器１０の制御可能なスイッチ１４が、供給電圧Ｖ１０の極性に依存してオフに切り替えられると、制御可能なスイッチ７４、７６の一方をオンに切り替える、即ち、作動させる。したがって、電流Ｉ１２は、電圧供給源２２のニュートラル線４８へのアクセスがなくとも、供給電圧Ｖ１０の各半波につき様々な方向で提供される。つまり、制御可能なスイッチ７４、７６のうちの一方は、供給電圧Ｖ１０の極性に依存して又は供給電圧Ｖ１０の対応する半波の極性に依存して、供給電圧Ｖ１０が、調光器１０によってカットオフされると、作動される。したがって、電流Ｉ１２の方向は、供給電圧Ｖ１０の極性に依存する。したがって、ドライバデバイス６０によって、出力電圧Ｖ１４に有意なステップ又は立ち下がり若しくは立ち上がりエッジを提供できる。つまり、入力電圧の位相がカットオフされると、信号が出力端子４４に与えられる。

図４は、ドライバデバイス４０、６０の出力電圧Ｖ１４と、調光器位相角信号とを示す図を示す。図４の下図では、正弦波供給電圧Ｖ１０（破線）と出力電圧Ｖ１４とが重ね合わされて示される。上部では、調光器位相角信号が、方形波信号形式を有するものとして示される。調光器位相角信号は、急なエッジを含み、図１ｂに対応して、ｔ１では立ち下がりエッジが示され、ｔ２では立ち上がりエッジが示される。

出力電圧Ｖ１４は、ｔ１において、電流制御ユニット４６、６２によって提供される明確な電圧ステップ、即ち、立ち下がりエッジ８６を示す。出力電圧Ｖ１４は、スイッチ１４がオンに切り替えられ、出力電圧Ｖ１４が急速にゼロに減少されると、ｔ２まで平らな傾斜を有する部分を含む。後半の半周期は、反対の極性を有する同一の経過を示す。後半の半周期は、ｔ１’において、ｔ１における前半の半周期の立ち下がりエッジ８６と同一の立ち上がりエッジ８８を示し、出力電圧Ｖ１４は、スイッチ１４がオンに切り替えられ、出力電圧Ｖ１４が供給電圧Ｖ１０と同一になると、ｔ２’において第２の立ち上がりエッジを示す。したがって、シャント電流Ｉ１０、Ｉ１２が、ＬＥＤユニット１２によって容易に検出可能である立ち上がりエッジ８６又は立ち下がりエッジ８８を出力電圧Ｖ１４に提供する。充電コンデンサ３０、３２によって、電圧Ｖ１４は、ｔ１とｔ２との間で平らな傾斜を示す。

ドレイン電流Ｉ１０、Ｉ１２は、スイッチングデバイス５２、７４、７６に熱応力を引き起こす場合がある。この熱エネルギーの一部は、対応する抵抗器５４、７８、８０にシフトされることが可能である。代替実施形態では、抵抗器５４、７８、８０は、短絡によって置換されてもよい。より多くのＬＥＤユニットがドライバデバイス４０、６０に接続されなければならない場合、抵抗器５４は、外部抵抗器によって置換される。任意選択的に、複数の抵抗器／構成要素が、調光器１０内にあってもよく、したがって、外部の構成要素が設置されないときにすべての抵抗が短絡されるわけではない。

抵抗器７８、８０は、スイッチ７４、７６の熱応力を下げるために設けられるだけでなく、対応する出力負荷、即ち、ＬＥＤユニット１２に応じて、エッジ又はステップをスケーリングするためにも設けられる。ストレージ要素が外部拡張として設けられてもよい。

調光器１０の熱応力を下げるために、ドライバデバイス全体が、１つの蓄積要素から別の蓄積要素へのエネルギーの蓄積及び移動に基づいてもよい。例えば、出力負荷は、スイッチ１４がオフに切り替えられていると、容量性負荷であるため、追加のスイッチ、インダクタ、及びエネルギーストレージを使用して、１つの要素（例えばランプ内のコンデンサ）から別の要素（例えば電流制御ユニット６２内のエネルギー蓄積コンデンサ）に電気エネルギーを転送することができる。当該エネルギーは、適切な時に、回路又はロスレス電流制御ユニット６２に解放されることが可能である。

更なる実施形態では、インダクタが、出力電圧Ｖ１４の高速変化に必要な電流を誘導するように出力端子４４と直列に接続される。

本発明の更なる態様によれば、電流制御ユニット４６、６２と同様の電圧制御ユニットが、別個のモジュールとして提供されてよい。図５ａ及び図５ｂには、２つの電圧制御器モジュールが概略的に示される。

図５ａに、本発明による電圧制御ユニット１００の第１の実施形態が概略的に示される。電圧制御ユニット１００は、図２ｂの電流制御ユニット４６を含む。電圧制御ユニット１００は、電圧制御ユニット１００を出力端子４４とニュートラル線４８とに接続するための第１の接続端子１０２と第２の接続端子１０４とを含む。電圧制御ユニット１００は更に、調光器１０の出力電圧Ｖ１２を測定する測定手段１０６を含む。測定手段１０６は、図１ｂに示されるｔ１におけるスイッチ１４のオフに対応する出力電圧Ｖ１２の変化を特定する高感度電圧計である。測定手段１０６は、制御可能なスイッチ５２をオンに切り替えるために、制御可能なスイッチ５２に制御信号１０８を提供する。したがって、電流制御ユニット４６によって提供されるシャント電流Ｉ１０によって、有意な変化、ステップ、又はエッジを、出力電圧Ｖ１２に提供できる。

したがって、電圧制御ユニット１００は、既存の調光器及び既存のＬＥＤモジュールに接続可能な別個のモジュールとして提供できる。

図５ｂに、電圧制御ユニット１１０の第２の実施形態が示される。電圧制御ユニット１１０は、図３ｂの電流制御ユニット６２と、電流制御ユニット６２を出力端子４２に接続する第１の接続端子１１２と、電流制御ユニット６２を入力端子４４に接続する第２の接続端子１１４とを含む。更に、電圧制御ユニット１１０は、出力電圧Ｖ１２を測定し、供給電圧Ｖ１２のカットオフを示すスイッチ１４のオフに対応する出力電圧の変化を検出するために、出力端子４４に接続される測定手段１１６を含む。測定手段１１６は、図３ｂに示される制御信号８２、８４と同様の２つの制御信号１１８、１２０を、制御可能なスイッチ７４、７６に提供する。したがって、電圧制御ユニット１１０は、アドオンモジュールとして、既存の調光器１０と並列に接続されることが可能であり、また、位相カット調光器１０が、図４のｔ１、ｔ１’に対応する入力電圧Ｖ１０をカットオフすると、有意で検出が容易なステップ又はエッジを提供する。

したがって、電圧制御ユニット１００、１１０は、入力電圧の位相がカットオフされると、信号を出力端子に与えることができる。

本発明は、図面及び上記説明において詳細に例示かつ説明されたが、このような例示及び説明は、例示であって限定と考えられるべきではない。本発明は、開示された実施形態に限定されない。開示された実施形態への他の変更は、図面、開示内容及び添付の特許請求の範囲の検討から、クレームされた発明を実施する際に、当業者によって理解かつ実現される。

特許請求の範囲において、「含む」との用語は、他の要素又はステップを排除するものではなく、また、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数形を排除するものではない。単一の要素又は他のユニットが、特許請求の範囲に記載される幾つかのアイテムの機能を発揮する。特定の手段が相互に異なる従属項に記載されるからと言って、それらの手段の組み合わせを有利に使用することができないことを示すものではない。

コンピュータプログラムが、他のハードウェアと共に又はその一部として供給される光学記録媒体又は固体媒体といった適切な媒体に格納／分散配置されるが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介してといったように、他の形式で分散配置されてもよい。

請求項における任意の参照符号は、範囲を限定しているものと解釈されるべきではない。

Claims (12)

1. 外部電源の電圧を調節し、負荷、特に１つ以上のＬＥＤを含むＬＥＤユニットに提供される電力を制御する電力制御ユニットであって、当該電力制御ユニットは、
   外部電源から入力電圧を受け取る入力端子と、前記負荷に給電するように出力電圧を提供する出力端子とを有するコンバータユニットであって、前記入力電圧を前記出力電圧に変換するスイッチングデバイスを含む、前記コンバータユニットと、
   前記スイッチングデバイスを制御する制御ユニットと、
   前記出力端子に接続され、前記出力端子に電圧又は電流信号を与える信号手段と、
   を含み、
   前記制御ユニットは、前記信号手段に接続され、前記信号手段を制御する、電力制御ユニット。
2. 前記入力電圧は、好適には主電源によって提供されるＡＣ電圧であり、前記コンバータユニットは、位相カットデバイスであり、前記スイッチングデバイスは、前記ＡＣ電圧の位相をカットする、請求項１に記載の電力制御ユニット。
3. 前記信号手段は、前記出力端子から引き込まれる又は前記出力端子に提供される電流を制御することによって前記電圧又は電流信号を提供する電流制御ユニットを含む、請求項１又は２に記載の電力制御ユニット。
4. 前記電力制御ユニットは、前記出力電圧を検出する検出手段を含む、請求項１乃至３の何れか一項に記載の電力制御ユニット。
5. 前記信号手段は、前記出力電圧の経過を制御し、前記出力電圧の傾斜を所定のレベルに設定する、請求項１乃至４の何れか一項に記載の電力制御ユニット。
6. 前記制御ユニットは、前記出力電圧が前記スイッチングデバイスによってカットオフされると、前記信号手段を作動させる、請求項１乃至５の何れか一項に記載の電力制御ユニット。
7. 前記電流制御ユニットは、前記制御ユニットによって作動される電流源を含む、請求項３に記載の電力制御ユニット。
8. 前記信号手段は、前記制御ユニットによって作動される制御可能なスイッチを含む、請求項１乃至７の何れか一項に記載の電力制御ユニット。
9. 前記信号手段は、前記外部電源のニュートラル電位に接続される、請求項１乃至８の何れか一項に記載の電力制御ユニット。
10. 前記信号手段は、前記入力端子に接続される充電コンデンサに接続される制御可能なスイッチを含み、前記充電コンデンサを充電するためダイオードが、前記制御可能なスイッチと並列に接続され、前記制御可能なスイッチは、前記制御ユニットによって制御される、請求項１乃至９の何れか一項に記載の電力制御ユニット。
11. 前記信号手段は、前記コンバータユニットと並列に、それぞれ１つのダイオードと直列に接続される２つの充電コンデンサを含み、前記ダイオードは、前記２つの充電コンデンサを異なる極性を有するように充電するために相対する順方向に配置され、１つの制御可能なスイッチが、前記ダイオードのそれぞれと並列に接続され、前記制御ユニットによって制御される、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の電力制御ユニット。
12. 外部電源の電圧を調節し、負荷、特に１つ以上のＬＥＤを含むＬＥＤユニットに提供される電力を制御するためにコンバータユニットの出力電圧を制御する電圧制御器であって、
    前記電圧制御器を前記コンバータユニットの出力部に接続する第１の接続端子と、
    前記電圧制御器を前記コンバータユニットのニュートラル又は入力端子に接続する第２の接続端子と、
    前記第１の接続端子に電圧又は電流信号を与える信号手段と、
    前記出力電圧の位相カットを検出する検出手段と、
    を含み、
    前記検出手段は、検出された前記位相カットに依存して、前記信号手段を制御し、
    前記信号手段は、それぞれ１つのダイオードと直列に接続される２つの充電コンデンサを含み、
    前記ダイオードは、前記２つの充電コンデンサを異なる極性を有するように充電するために相対する順方向に配置され、前記ダイオードはそれぞれ、前記検出手段によって制御される１つの制御可能なスイッチと並列に接続される、
    電圧制御器。

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