JP6346176B2

JP6346176B2 - 電磁バラストとｌｅｄとの間のドライバ回路

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Publication number: JP6346176B2
Application number: JP2015519440A
Authority: JP
Inventors: ハイミンタオ; シュレックワーン; ジエンホーンコーン
Original assignee: Signify Holding BV
Current assignee: Signify Holding BV
Priority date: 2012-06-27
Filing date: 2013-06-26
Publication date: 2018-06-20
Anticipated expiration: 2033-06-26
Also published as: US9426861B2; WO2014002021A1; PL2868163T3; CN104429160A; RU2015102286A; EP2868163A1; US20150195886A1; CN104429160B; BR112014032079A2; EP2868163B1; JP2015525949A; RU2661891C2

Description

本発明は、１つ以上の発光ダイオードを有する照明回路に電磁バラストを結合するためのドライバ回路に関する。本発明は、更に、前記ドライバ回路を有し、且つ前記電磁バラスト及び／又は前記照明回路を更に有する装置に関する。
このようなドライバ回路の例は、整流器ブリッジである。このような装置の例は、電磁バラスト、ランプ及びそれらのパーツである。

蛍光灯などのガス放電ランプを、１つ以上の発光ダイオードを有する照明回路に置き換える場合、時として、ガス放電ランプを駆動するために必要とされる電磁バラストは、交換若しくは除去されることができない、又は交換若しくは除去されるべきではない。その場合には、ドライバ回路は、ドライバ回路が、１つ以上の発光ダイオードを有する照明回路を駆動するときに、場合により、この電磁バラストに損傷をもたらし得る。

本発明の目的は、改善されたドライバ回路を提供することである。本発明の他の目的は、改善された装置を提供することである。

第１の態様によれば、１つ以上の発光ダイオードを有する照明回路に電磁バラストを結合するためのドライバ回路であって、
― 前記電磁バラストと第１電流信号をやり取りするための入力部、及び前記照明回路に第２電流信号を供給するため出力部を備える整流器ブリッジと、
― 前記第１電流信号のパラメータがしきい値より大きい値を得ないよう前記電磁バラストを保護するための保護回路とを有するドライバ回路が提供される。

前記ドライバ回路に、前記整流器回路に加えて、前記保護回路を設けることによって、前記電磁バラストは、前記第１電流信号のパラメータがしきい値より大きい値を得ないよう保護される。

洞察は、前記第１電流信号のパラメータがしきい値より大きい値を得ることは、前記電磁バラストに損傷をもたらし得るというものである。

基本的な考えは、前記ドライバ回路には、前記第１電流信号のパラメータがしきい値より大きい値を得ないよう前記電磁バラストを保護するための保護回路が設けられるべきであるというものである。

照明回路は、あらゆる種類の、及びあらゆる組み合わせの１つ以上の発光ダイオードを含む。

前記ドライバ回路の実施例は、前記パラメータが、前記第１電流信号の直流成分であると規定される。前記第１電流信号の直流成分又はＤＣ成分が大きすぎることは、飽和をもたらすかもしれず、従って、前記電磁バラストの過熱をもたらすかもしれない。これは、前記電磁バラスト及びその周囲に損傷をもたらし得る。

前記ドライバ回路の実施例は、前記整流器ブリッジが、４つの第１ダイオード素子を有し、前記保護回路が、４つの第２ダイオード素子を有し、各々の第１ダイオード素子が、各々の第２ダイオード素子に直列に結合されると規定される。２つ以上の直列に結合されたダイオード素子を４倍したものから成る整流器回路は、前記ダイオード素子のうちの１つが所謂短絡のような故障をしないよう、優れた保護をなす。短絡のような故障をしたダイオード素子は、その阻止方向において低すぎるインピーダンス値を持つ。直列接続している前記ダイオード素子のうちの１つが、その阻止方向において低すぎるインピーダンス値を持つや否や、この直列接続している前記ダイオード素子のうちの他のダイオード素子が、それでもなお、その通常のインピーダンス挙動を呈し、引き続き、逆電流を阻止するだろう。結果として、前記整流器ブリッジと、前記保護回路との組み合わせは、依然として、その整流機能を持つだろう。前記第１及び／又は第２電流信号は、その場合、故障しているダイオード素子の正常でないインピーダンス挙動により、わずかに非対称な形状を得るだろう。結果として、この電流信号におけるＤＣ成分は、０よりわずかに大きい値を得るだろうが、この値は、依然として、前記電磁バラストへの損傷を回避するのに十分に小さい。

ダイオード素子は、ダイオード、ツェナーダイオード若しくはトランジスタ、又はそれらの一部を含む。２つ以上のダイオード素子が直列に結合されている場合には、１つ１つが、ダイオード、ツェナーダイオード若しくはトランジスタ、又はそれらの一部を含み得る。

前記ドライバ回路の実施例は、前記パラメータが、前記第１電流信号の整流されたものの平均値であると規定される。前記第１電流信号の整流されたものの平均値が大きすぎることは、前記電磁バラストが過度に熱くなることをもたらし得る。これは、前記電磁バラスト及びその周囲に損傷をもたらし得る。整流された第１電流信号の平均値は、前記第１電流信号の二乗平均平方根値であり得る。

前記ドライバ回路の実施例は、前記保護回路が、前記第１電流信号の整流されたものの平均値、又は前記第２電流信号の平均値を検出するための検出器を有し、且つ検出結果に応じて、前記第２電流信号を遮断するためのスイッチを有すると規定される。前記第２電流信号の平均値の検出は、前記第１電流信号の整流されたものの平均値の検出に代わるものである。

前記ドライバ回路の実施例は、前記パラメータが、前記第１電流信号のピーク値であると規定される。前記第１電流信号のピーク値が大きすぎることは、前記電磁バラストが過度に熱くなることをもたらし得る。これは、前記電磁バラスト及びその周囲に損傷をもたらし得る。

前記ドライバ回路の実施例は、前記保護回路が、前記第１電流信号のピーク値、又は前記第２電流信号のピーク値を検出するための検出器を有し、且つ検出結果に応じて、前記第２電流信号を遮断するためのスイッチを有すると規定される。前記第１及び／又は第２電流信号の大きすぎるピーク値、所謂オープンになっているような故障をしているダイオード素子に起因し得る。オープンになっているような故障をしているダイオード素子は、その伝導方向において過度に大きいインピーダンス値を持つ。前記第２電流信号のピーク値の検出は、前記第１電流信号のピーク値の検出に代わるものである。

前記ドライバ回路の実施例は、前記検出器が、抵抗器、ダイオード及びコンデンサの直列接続部を有し、前記検出器が、前記コンデンサの両端に存在する電圧信号の振幅と、しきい電圧値を比較し、比較結果に応じて、前記スイッチを制御するための比較器を更に有すると規定される。これは、単純で、低コストで、ロバストなピーク値検出器である。

前記ドライバ回路の実施例は、前記抵抗器の抵抗値と、前記コンデンサの静電容量値との組み合わせが、前記検出器の反応時間を決定するよう調整されると規定される。好ましくは、前記反応時間は、例えば、1秒、2秒、5秒又は10秒などのような所定の時間間隔より短いだろう。

前記ドライバ回路の実施例は、前記パラメータが、第１パラメータ、第２パラメータ及び第３パラメータを有し、前記第１パラメータが、前記第１電流信号の直流成分であり、前記第２パラメータが、前記第１電流信号の整流されたものの平均値であり、前記第３パラメータが、前記第１電流信号のピーク値であると規定される。

前記ドライバ回路の実施例は、前記整流器ブリッジが、４つの第１ダイオード素子を有し、前記保護回路が、４つの第２ダイオード素子を有し、各々の第１ダイオード素子が、各々の第２ダイオード素子に直列に結合され、前記保護回路が、前記第１電流信号の整流されたものの平均値、又は前記第２電流信号の平均値を検出し、且つ前記第１電流信号のピーク値、又は前記第２電流信号のピーク値を検出するための１つ以上の検出器を更に有し、且つ１つ以上の検出結果に応じて、前記第２電流信号を遮断するためのスイッチを更に有すると規定される。

前記ドライバ回路の実施例は、前記パラメータが、前記第１電流信号の二乗平均平方根値であると規定される。前記第１電流信号の二乗平均平方根値が大きすぎることは、飽和をもたらすかもしれず、従って、前記電磁バラストの過熱をもたらすかもしれない。これは、前記電磁バラスト及びその周囲に損傷をもたらし得る。その場合、前記保護回路には、前記第１電流信号の二乗平均平方根値、又は前記第２電流信号の二乗平均平方根値を検出するための１つ以上の検出器と、検出結果に応じて、前記第２電流信号を遮断するためのスイッチとが設けられ得る。

第２の態様によれば、前記ドライバ回路を有し、且つ前記電磁バラスト及び／又は前記照明回路を更に有する装置が提供される。

改善されたドライバ回路を提供するという問題は、解決された。他の利点は、前記ドライバ回路が、単純で、低コストで、ロバストであることであり得る。
下記の実施例を参照して、本発明のこれら及び他の態様を説明し、明らかにする。

ドライバ回路の実施例を示す。ピーク値検出器の実施例を示す。通常の状態における波形を示す。欠陥のある状態における波形を示す。

図１には、ドライバ回路１の実施例が示されている。ドライバ回路１は、１つ以上の発光ダイオードを有する照明回路３に、例えば、直列インダクタを有するパッシブバラストのような電磁バラスト２を結合するよう構成される。ドライバ回路１は、第１電流信号を電磁バラスト２とやり取りするための入力部と、照明回路３に第２電流信号を供給するための出力部とを備える整流器ブリッジ１１乃至１４を有する。ドライバ回路１は、第１電流信号のパラメータがしきい値より大きい値を得ないよう電磁バラスト２を保護するための保護回路２１乃至２４、２５乃至２７を更に有する。

それ故、ドライバ回路１の第１入力端子は、電磁バラスト２の第１出力端子に結合され、前記第１出力端子は、例えば、直列インダクタに結合される。ドライバ回路１の第１入力端子は、２つのダイオード素子２１及び１１の第１直列接続部（の陽極）に結合され、且つ２つのダイオード素子２３及び１３の第３直列接続部（の陰極）に結合される。ドライバ回路１の第２入力端子は、電磁バラスト２の第２出力端子に結合される。ドライバ回路１の第２入力端子は、２つのダイオード素子２２及び１２の第２直列接続部（の陽極）に結合され、且つ２つのダイオード素子２４及び１４の第４直列接続部（の陰極）に結合される。

ダイオード素子１１及び１２（それらの陰極）は、互いに結合され、且つスイッチ２７の第１主接点、ここでは、トランジスタの第１主電極に結合される。ダイオード素子１３及び１４（それらの陽極）は、互いに結合され、且つ抵抗器２９の第１の側と、平均値検出器２５及びピーク値検出器２６の入力部とに結合される。抵抗器２９の別の側は、アースに結合される。検出器２５及び２６の出力部は、スイッチ２７の制御接点、ここでは、トランジスタの制御電極に制御信号を供給する、ＯＲゲートなどの結合回路２８の入力部に結合される。スイッチ２７の第２主接点、ここでは、トランジスタの第２主電極は、ダイオード３２の陽極と、他のスイッチ３１の第１主接点、ここでは、他のトランジスタの第１主電極とに結合される。他のスイッチ３１の第２主接点、ここでは、他のトランジスタの第２主電極は、アースに結合される。ダイオード３２の陰極は、ドライバ回路１の第１出力端子を形成し、コンデンサ３３の一方の側と、照明回路３の第１入力端子とに結合される。コンデンサ３３の別の側は、ドライバ回路１の第２出力端子を形成し、アースと、照明回路３の第２入力端子とに結合される。

第１電流信号の直流成分の形態のパラメータがしきい値より大きい値を得ないよう保護が必要とされる第１状態においては、ドライバ回路１内に、ダイオード素子１１乃至１４及び２１乃至２４が存在し、全ての他の素子２５乃至２９が省かれ得る。ダイオード素子１１乃至１４のうちの１つが、その阻止方向において低すぎるインピーダンス値を持つ（所謂短絡になった）場合には、同じ直列接続部内の前記ダイオード素子２１乃至２４のうちの他のダイオード素子が、依然として、その通常のインピーダンス挙動を呈し、結果として、整流器ブリッジ１１乃至１４と、保護回路２１乃至２４との組み合わせは、依然として、その整流機能を持つ。第１及び／又は第２電流信号は、その場合、わずかに非対称な形状を得るだろう。結果として、この電流信号における直流成分又はＤＣ成分は、０よりわずかに大きい値を得るだろうが、この値は、依然として、電磁バラスト２への損傷を回避するのに十分に小さい。

電流信号におけるＤＣ成分は、例えば、８個のダイオード素子のうちの１つが短絡になった場合には、従来の整流器回路において４個のダイオード素子のうちの１つが短絡になった場合と比べて、１００分の１であるだろう。

第１電流信号の整流されたものの平均値の形態のパラメータがしきい値より大きい値を得ないよう保護が必要とされる第２状態においては、ドライバ回路１内に、ダイオード素子１１乃至１４（又は２１乃至２４）が存在すると共に、平均値検出器２５、スイッチ２７及び例えば抵抗器２９が存在する。抵抗器２９の両端には、平均値検出器２５が検出を実施することを可能にする電圧信号が存在するが、このような抵抗器に代わるものが多く存在することは、当業者には明らかであるだろう。従って、この場合には、保護回路２５、２７は、第１電流信号の整流されたものの平均値の検出に代わるものである、第２電流信号の平均値の検出をするための検出器２５を有し、且つ検出結果に応じて、第２電流信号を遮断するためのスイッチ２７を有する。

第１電流信号のピーク値の形態のパラメータがしきい値より大きい値を得ないよう保護が必要とされる第３状態においては、ドライバ回路１内に、ダイオード素子１１乃至１４（又は２１乃至２４）が存在すると共に、ピーク値検出器２６、スイッチ２７及び例えば抵抗器２９が存在する。抵抗器２９の両端には、ピーク値検出器２６が検出を実施することを可能にする電圧信号が存在するが、このような抵抗器に代わるものが多く存在することは、当業者には明らかであるだろう。従って、この場合には、保護回路２５、２７は、第１電流信号のピーク値の検出に代わるものである、第２電流信号のピーク値の検出をするための検出器２６を有し、且つ検出結果に応じて、第２電流信号を遮断するためのスイッチ２７を有する。

電流信号のピーク値は、ダイオード素子のうちの１つが、その伝導方向において高すぎるインピーダンス値を持つ（所謂オープンになっている）場合に、過度に高くなるだろう。

他のスイッチ３１は、照明回路３に供給されるような電力の量を制御することを可能にする。それ故、他のスイッチ３１の不伝導モードにおいては、第２電流信号は、ダイオード３２を介して照明回路３へ流れ、更に、コンデンサ３３を充電するために用いられる。他のスイッチ３１の伝導モードにおいては、第２電流信号は、この他のスイッチ３１を通ってアースへ流れ、照明回路３は、その電力を、充電されたコンデンサ３３だけから得る。ダイオード３２は、このコンデンサ３３が、伝導している他のスイッチ３１を介して放電されるのを防止する。このような他のスイッチ３１の制御は、当業者には明らかであるだろう。他の例においては、素子３１乃至３３の幾つか又は全てが、照明回路３の一部を形成し得る。

第１電流信号の整流されたものの平均値又は第２電流信号の平均値の検出に代わるものとして、第１又は第２電流信号の二乗平均平方根値が検出されてもよい。しかし、（現在は、）二乗平均平方根検出器は、相対的に複雑且つ相対的に高価である。ＲＣフィルタなどの平均値検出器は、相対的に単純且つ相対的に低コストである。

図２には、ピーク値検出器２６の実施例が示されている。検出器２６は、抵抗器４１、ダイオード４２及びコンデンサ４３の直列接続部を有し、且つコンデンサ４３の両端に存在する電圧信号の振幅と、供給源４５によって生成されるしきい電圧値を比較し、比較結果に応じて、スイッチ２７を制御するための比較器４４を更に有する。好ましくは、抵抗器４１の抵抗値と、コンデンサ４３の静電容量値との組み合わせは、検出器２６の反応時間を規定するよう調整される。

ダイオード素子は、ダイオード、ツェナーダイオード若しくはトランジスタ、又はそれらの一部を含む。２つ以上の直列に結合されたダイオード素子の１つ１つが、ダイオード、ツェナーダイオード若しくはトランジスタ、又はそれらの一部を含み得る。各スイッチ２７、３１は、トランジスタ又は任意の他の種類のスイッチであり得る。検出器２５及び２６は、場合によっては、結合回路２８と組み合わされ得る。１つの検出器２５、２６しか用いられない場合には、結合回路２８は、必須ではないだろう。多くの、結合回路に代わるもの、及び検出器２５及び２６の多くの実施例が、当業者には明らかであるだろう。

図３には、通常の状態の波形が示されている。上のグラフは、第１電流信号を示している。下のグラフは、第２電流信号を示している。縦には、-1Aから1Aまでの電流がプロットされている。横には、0ミリ秒から33.3ミリ秒までの時間がプロットされている。

図４には、（１つのダイオード素子がオープンになっており、ピーク値検出器２６が、第２電流信号を遮断するようスイッチ２７を制御する）欠陥のある状態の波形が示されている。上のグラフは、第１電流信号を示している。下のグラフは、第２電流信号を示している。縦には、-1Aから1Aまでの電流がプロットされている。横には、0ミリ秒から33.3ミリ秒までの時間がプロットされている。

要約すると、電磁バラスト２を損傷しないよう保護するため、発光ダイオードを有する照明回路３に前記電磁バラスト２を結合するためのドライバ回路１は、前記電磁バラスト２と第１電流信号をやり取りし、前記照明回路３に第２電流信号を供給するための整流器ブリッジ１１乃至１４と、前記第１電流信号のパラメータがしきい値より大きい値を得ないよう前記電磁バラスト３を保護するための保護回路２１乃至２４、２５乃至２７とを具備する。前記パラメータは、前記第１電流信号の直流成分であってもよく、又は前記第１電流信号の整流されたものの平均値／前記第１電流信号のピーク値であってもよい。前記整流器ブリッジ１１乃至１４は、第１ダイオード素子を含み得る。前記保護回路２１乃至２４、２５乃至２７は、前記第１ダイオード素子に直列に結合される第２ダイオード素子を含み得る。前記保護回路は、平均値検出器２５／ピーク値検出器２６を含んでもよく、検出結果に応じて、前記第２電流信号を遮断するためのスイッチ２７を含んでもよい。

本発明を、図面において図示し、上記の説明において詳細に説明しているが、このような図及び説明は、説明的なもの又は例示的なものとみなされるべきであって、限定するものとみなされるべきではない。本発明は、開示されている実施例に限定されない。請求項に記載の発明を実施する当業者は、図面、明細及び添付の請求項の研究から、開示されている実施例に対する他の変形を、理解し、達成し得る。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せず、単数形表記は、複数の存在を除外しない。単に、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事実は、これらの手段の組み合わせが有利になるように用いられることができないことを示すものではない。請求項におけるいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されてはならない。

Claims

１つ以上の発光ダイオードを有する照明回路に電磁バラストを結合するためのドライバ回路であって、
前記電磁バラストと第１電流信号をやり取りするための入力部、及び前記照明回路に第２電流信号を供給するため出力部を備える整流器ブリッジと、
前記第１電流信号の１つ以上のパラメータがしきい値より大きい値を得ないよう前記電磁バラストを保護するための保護回路とを有し、
前記１つ以上のパラメータが、前記第１電流信号の直流成分を有し、
前記整流器ブリッジが、４つの第１ダイオード素子を有し、前記保護回路が、４つの第２ダイオード素子を有し、各第１ダイオード素子が、対応する第２ダイオード素子に直列に結合されるドライバ回路。
１つ以上の発光ダイオードを有する照明回路に電磁バラストを結合するためのドライバ回路であって、
前記電磁バラストと第１電流信号をやり取りするための入力部、及び前記照明回路に第２電流信号を供給するため出力部を備える整流器ブリッジと、
前記第１電流信号の１つ以上のパラメータがしきい値より大きい値を得ないよう前記電磁バラストを保護するための保護回路とを有し、
前記１つ以上のパラメータが、前記第１電流信号の整流されたものの平均値を有し、
前記保護回路が、前記第１電流信号の整流されたものの平均値、又は前記第２電流信号の平均値を検出するための検出器を有し、且つ検出結果に応じて、前記第２電流信号を遮断するためのスイッチを有するドライバ回路。
１つ以上の発光ダイオードを有する照明回路に電磁バラストを結合するためのドライバ回路であって、
前記電磁バラストと第１電流信号をやり取りするための入力部、及び前記照明回路に第２電流信号を供給するため出力部を備える整流器ブリッジと、
前記第１電流信号の１つ以上のパラメータがしきい値より大きい値を得ないよう前記電磁バラストを保護するための保護回路とを有し、
前記１つ以上のパラメータが、前記第１電流信号のピーク値を有し、
前記保護回路が、前記第１電流信号のピーク値、又は前記第２電流信号のピーク値を検出するための検出器を有し、且つ検出結果に応じて、前記第２電流信号を遮断するためのスイッチを有するドライバ回路。
前記検出器が、抵抗器、ダイオード及びコンデンサの直列接続部を有し、前記検出器が、前記コンデンサの両端に存在する電圧信号の振幅と、しきい電圧値を比較し、比較結果に応じて、前記スイッチを制御するための比較器を更に有する請求項３に記載のドライバ回路。
前記抵抗器の抵抗値と、前記コンデンサの静電容量値との組み合わせが、前記検出器の反応時間を決定するようなものである請求項４に記載のドライバ回路。
１つ以上の発光ダイオードを有する照明回路に電磁バラストを結合するためのドライバ回路であって、
前記電磁バラストと第１電流信号をやり取りするための入力部、及び前記照明回路に第２電流信号を供給するため出力部を備える整流器ブリッジと、
前記第１電流信号の１つ以上のパラメータがしきい値より大きい値を得ないよう前記電磁バラストを保護するための保護回路とを有し、
前記１つ以上のパラメータが、第１パラメータ、第２パラメータ及び第３パラメータを有し、前記第１パラメータが、前記第１電流信号の直流成分であり、前記第２パラメータが、前記第１電流信号の整流されたものの平均値であり、前記第３パラメータが、前記第１電流信号のピーク値であり、
前記整流器ブリッジが、４つの第１ダイオード素子を有し、前記保護回路が、４つの第２ダイオード素子を有し、各第１ダイオード素子が、対応する第２ダイオード素子に直列に結合され、前記保護回路が、前記第１電流信号の整流されたものの平均値、又は前記第２電流信号の平均値を検出し、且つ前記第１電流信号のピーク値、又は前記第２電流信号のピーク値を検出するための１つ以上の検出器を更に有し、且つ１つ以上の検出結果に応じて、前記第２電流信号を遮断するためのスイッチを更に有するドライバ回路。
１つ以上の発光ダイオードを有する照明回路に電磁バラストを結合するためのドライバ回路であって、
前記電磁バラストと第１電流信号をやり取りするための入力部、及び前記照明回路に第２電流信号を供給するため出力部を備える整流器ブリッジと、
前記第１電流信号の１つ以上のパラメータがしきい値より大きい値を得ないよう前記電磁バラストを保護するための保護回路とを有し、
前記１つ以上のパラメータが、前記第１電流信号の二乗平均平方根値を有し、
前記保護回路が、前記第１電流信号の二乗平均平方根値、又は前記第２電流信号の二乗平均平方根値を検出するための検出器を有し、且つ検出結果に応じて、前記第２電流信号を遮断するためのスイッチを有するドライバ回路。
請求項１乃至７のいずれか一項に記載のドライバ回路を有し、且つ前記電磁バラストを更に有する装置。
請求項１乃至７のいずれか一項に記載のドライバ回路を有し、且つ前記照明回路を更に有する装置。
請求項１乃至７のいずれか一項に記載のドライバ回路を有し、且つ前記電磁バラスト及び前記照明回路を更に有する装置。