JP6448854B2 - Ｌｅｄ管ランプ - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤ管ランプ、及びこのようなＬＥＤ管ランプを有する照明装置に関する。

管ランプは、これらの効率のために白熱ランプよりも好まれてきた。蛍光管ランプのような管ランプは、ランプを流れる電流を調整するバラストから動作する。管ランプは、電磁気（ＥM）バラスト上、及び高周波（ＨＦ）バラスト上で動作するように開発されている。蛍光灯のための電子バラストは、基本的にフィラメントの加熱を提供し、ランプを点火し、定常状態でランプ電流を安定させるという３つの機能を果たす。電子バラストの性能は、本質的にはちらつきをなくすことができ、ランプをより速く始動させることができるので、磁気バラストの性能よりも優れている。

ＬＥＤランプは、蛍光灯よりも更に効率的であり、長寿命で低エネルギー消費のために魅力的である。レトロフィットＬＥＤ管ランプは、蛍光管ランプ器具のハウジングに挿入するために開発されている。

従来のバラスト（a legacy ballast）を備えたレトロフィットＬＥＤ管ランプ（一般に「ＬＥＤ管」と呼ばれる）を使用するために、技術者が、ＨＦバラストが固定具に存在する場合に器具を再配線することが１つの選択肢であった。近年、標準化団体は、ＬＥＤ管の「直接交換」、即ちバラストが照明器具の一部であり、照明器具が修正又は再結線を必要としない非統合又は半統合のＬＥＤ管ランプの安全基準の開発を開始している。バラストは蛍光灯器具に組み込まれているので、当該バラストから作動するようにＬＥＤ管ランプを設計することが好ましい。このため、蛍光灯器具のバラストは、以下では「従来のバラスト」と呼ばれる。広く使用されているＨＦバラスト設計の１つに、ハーフブリッジＬＣ共振回路があり、この中でも無数のバリエーションが可能である。ＨＦ互換性のあるＬＥＤ管の開発における課題の１つは、さまざまな種類のバラストトポロジとの互換性を保証することである。異なるトポロジに基づく様々な概念は、全てのＨＦバラストに整合するＬＥＤ管のためのパッシブマッチング回路の設計を効果的に不可能にしている。

従って、本発明の目的は、経済的で効率的であり、種々の異なる種類のＨＦバラストと適合する改善されたＬＥＤ管ランプを提供することにある。

本発明の目的は、添付の請求項１のＬＥＤ管ランプによって及び添付の請求項１３に記載の照明装置によって達成される。

本発明によれば、ＬＥＤ管ランプは、高周波バラストと共に使用するために実現され、ＬＥＤ装置と、前記ＬＥＤ装置を駆動するために実現されたドライバと、前記高周波バラストの第１の出力ピン対を第１のドライバ入力端子に接続する第１の接続端子の対及び前記高周波バラストの第２の出力ピン対を第２のドライバ入力端子に接続する第２の接続端子の対とを有する。本発明のＬＥＤ管ランプは、第１のインダクタが第１の接続端子対の一方の端子に直列に接続されており第２のインダクタが第１の接続端子の対の他方の端子に直列に接続されている磁気結合インダクタ対を特徴とし、前記高周波バラストから前記ドライバへの電流を可能にする前記第１のインダクタは第１のループ内にあり、前記第２のインダクタは第２のループ内にあり、前記結合されたインダクタ対は、前記第２のループ内の電流が前記第１のループ内の電流に応答して制限されるように磁気的に結合されている。

本発明によるＬＥＤ管ランプの有利な点は、ＨＦバラストに対するパッシブマッチングを改善する簡単で経済的な仕方を提供することである。本発明のＬＥＤ管ランプ又は「ＬＥＤ管」は、バラスト出力電流を、従って第２のループ上のバラスト電力損失及びフィラメント抵抗電力損失を有利に低減し、これにより動作コストを更に低下させる。比較可能な従来技術の設計に加えて、唯一の付加的な回路要素は、ＬＥＤ管の非常に経済的な実現を可能にする結合インダクタ対に限定され得る。更に、ドライバは、簡単で安価なダイオードブリッジ整流器を備えることができ、このことは更に本発明のＬＥＤ管の経済的な実現にも寄与する。

上述したように、ＬＥＤ管は、一般に、バラストの観点から蛍光ランプの挙動をエミュレートするフィラメントエミュレーション回路を有する。これは各入力端子におけるフィラメント抵抗によって達成される。従来技術において、各接続端子対の２つのフィラメント抵抗は共通ノードで接合され、共通ノードは２つのドライバ入力の一方に接続されている。以下では、説明を簡単にするために、当該結合されたインダクタ対の第１のインダクタを「上側結合インダクタ」又は「上側インダクタ」と称し、当該結合されたインダクタペアの第２のインダクタを「下側結合インダクタ」又は「下側インダクタ」と称する。この取り決めは、本明細書全体にわたって維持される。フィラメント抵抗が第１の接続端子対の一方の端子と前記上側インダクタとの間に直列接続されることができ、他の別のフィラメント抵抗が前記第１の接続端子対の他方の端子と下側インダクタとの間に直列接続されることができる。言い換えれば、本発明によるＬＥＤ管の場合、共通ノードが、上側インダクタ、下部インダクタ及び２つのドライバ入力のうちの１つの間の接続において形成される。

本発明によれば、ＬＥＤ管点灯装置は、蛍光管ランプと共に使用するために実現された従来のＨＦバラストと、ＨＦバラストの出力間に接続された本発明のＬＥＤ管ランプとを有する。

本発明によるＬＥＤ管照明装置の有利な点は、より多くの様々な従来のＨＦバラストをカバーすることにある。このことは、本発明によるより経済的で長持ちするＬＥＤ管によって置き換えられることができる古い蛍光器具の範囲を増大させる。

添付の従属請求項及び以下の説明は、本発明の特に有利な実施例及びフィーチャを開示する。実施例のフィーチャは適宜組み合わせても良い。あるクレームカテゴリーの文脈で説明されているフィーチャは、別のクレームカテゴリーにも等しく適用することができる。

以下では、本発明を何ら限定するものではないが、ＬＥＤ管ランプ又はＬＥＤ管は、レトロフィット管ランプとして実現されると想定することができる。このようなＬＥＤ管は、既存の蛍光管ランプと置き換わるために使用されることができ、同じ寸法を有するランプハウジング内に配置されたＬＥＤ負荷、内部ＬＥＤドライバ、フィラメントエミュレーション回路、ピン安全回路等と、自身が置き換わる蛍光灯の種類としての接続インターフェースとを有する。本発明によるＬＥＤ管ランプは、通常の蛍光管ランプの何らかに置き換わるように実現されることができ、例えば、当該ＬＥＤ管ランプは、管が複数の折り返しを有して成形されている、線形四重極管ランプ又はコンパクト蛍光ランプ（ＣＦＬ）として実現されることができる。用語「ＬＥＤ管ランプ」及び「ＬＥＤ管」は、以下では交換可能に使用することができる。本発明の好ましい実施例では、ＬＥＤ管ランプは、５.０ｍｍ〜５０.０ｍｍの範囲の管直径を有する線形蛍光ランプ又はコンパクト蛍光灯に置き換わるレトロフィットランプとして実現されても良い。好ましくは、本発明によるＬＥＤ管は、少なくともＬＥＤ装置、ドライバ及び結合されたインダクタ対を収容するために本質的に管状のハウジングを有する。

本発明によるＬＥＤ管のドライバは、第１及び第２の入力端子におけるＡＣ電圧／電流をＬＥＤ装置のＤＣ電圧／電流に変換する。ＬＥＤ装置は、所望の光出力を供給するために、直列及び／又は並列の組み合わせで配された、パワーＬＥＤのような任意の数のＬＥＤを有することができる。内部ＬＥＤドライバは、ＬＥＤ電流が所望のレベルに制御されることができるように或るデューティサイクルでドライバ入力電流をハーフブリッジに周期的にシャントするハーフブリッジ回路を有すると仮定することができる。ＬＥＤドライバは、スイッチモードトポロジー、ブースト、バック又はバックブースト等にも基づいていても良い。

典型的な従来のＨＦバラストは、自己発振ハーフブリッジトポロジーを含むことができる。これは、前記入力におけるバレー・フィル回路及び／又は前記ランプ電流をハーフブリッジの入力にフィードバックするための電力フィードバックシステムと組み合わされることができる。当業者に知られているように、負荷条件が変化する場合（例えば、ランプ電圧が変動する場合）、電力フィードバックシステムが安定した出力電力を維持するために実施化されることができる。当業者に知られているように、電力フィードバック回路は、（或る程度まで）ランプ電圧にかかわらず、本質的に一定の電力を前記ランプに供給するために前記バラスト内に実施化されることができる。電力フィードバック回路が使用される場合、ランプ電流及び／又はランプ電圧は、コンデンサを介してランプの出力端子からバラストの入力段にフィードバックされる。このように、ランプ電流が増加すると、より多くの電流がバラストへの入力に注入される。これにより、バラストのＤＣバス電圧が上昇し、この結果、ランプを定電力モードで動作させるために、より多くの電力がランプに供給される。これは、ランプ電圧が低下した場合、バラスト出力が低下する傾向がある他の種類の自己発振バラストにおける改善になることができる。

蛍光灯と共に使用するための高周波バラストは、一般に、第１の端子の対と第２の端子の対とを含む。これらのコネクタ対は、例えば、管ランプの両端におけるソケットとして実現されることができる。代替的には、前記端子は、例えばＣＦＬランプのＧ２４／ＧＸ２４フィッティングにおける、４ピンを有する単一ソケットにおいて実現されることができる。一般に、ＨＦバラストは、自己発振ハーフブリッジと第１のソケットの第１の端子との間に接続されたインダクタと、第１のソケットの端子と第２のソケットの端子との間に接続されたコンデンサとを有する。蛍光管ランプのバラストの出力間のコンデンサの目的は、前記インダクタによってＬＣ共振回路を形成することにある。始動段階では、共振回路によって生成された高電圧がランプを点火し、定常状態では、前記バラストはインダクタを介してランプ電流を調整する。本発明の好ましい実施例では、第１の端子の対の端子の一方と第２の端子対の端子の一方とがＨＦバラストの出力コンデンサを介して接続される。ＬＥＤ管の第２の端子の対の第２の端子は、一般にハーフブリッジに接続されている。結果として生じるトポロジは、ＨＦバラストのインダクタ、上側インダクタ、下側インダクタ及びＨＦバラスト出力コンデンサを含む共振回路をもたらす。

本発明の特に好ましい実施例では、ＬＥＤ管ランプは、第１の接続端子対とＨＦバラストの出力コンデンサ、即ち第２のループとを含む回路の経路に大きなインピーダンスを与えるように実現される。この目的のために、ＬＥＤ管ランプは、好ましくは、結合されたインダクタ対の共通ノードとドライバの第１の入力との間に接続されたインダクタと、結合されたインダクタ対の共通ノードと前記ドライバの第２の入力との間に接続されたコンデンサとを備える整合回路又は整合ネットワークを有する。

好ましくは、結合されたインダクタ対の上側及び下側のインダクタは、第１の接続端子対の上側フィラメント抵抗器、結合されたインダクタ対、第１の接続端子対の下側フィラメント抵抗器、バラスト出力コンデンサ、第２の接続端子対の上側フィラメント抵抗とを有するインピーダンス経路において等しい極性を有するように接続されている。この実現により、ＨＦバラストインダクタ、第１の接続端子対及びＨＦバラスト出力コンデンサ上の共振回路経路に対する高いインピーダンスが得られる。所望の大きなインピーダンスを得るために、結合されたインダクタ対のインダクタは、好ましくは本質的に等しい値を有する。例えば、本質的に等しいインダクタ値が使用される場合、インダクタンスは４倍に増大されることができる。結果として得られる高インピーダンスは、ＨＦバラスト出力コンデンサを、バラストインダクタ、上側結合インダクタ及び整合回路によって形成される共振回路又は「共振タンク」から効果的に（ある程度まで）絶縁し、ＬＥＤ電流を低減する。ＨＦバラストコンデンサを流れる電流は、結合されたインダクタ対によって共振タンクから大きく除外されるために、低減される。従って、バラストコンデンサの支配性が低下し、バラストコンデンサへの依存度が低い整合回路を設計することができる。ＨＦバラスト出力コンデンサの電流が減少すると、バラスト内の電力損失とフィラメント抵抗における電力損失とが減少する。

インダクタ値の選択は、結合されたインダクタ対を含む共振回路のインピーダンスに影響を与える。上側インダクタ／下側インダクタの適切な値は、好ましくは１０.０μＨ〜１.０ｍＨの範囲である。インダクタ値の適切な選択と、同極性のインダクタを結合することによって、本発明の好ましい実施例において、少なくとも０.７５、より好ましくは少なくとも０.８５、最も好ましくは少なくとも０.９５の結合インダクタ対の結合係数ｋが達成されることができる。

本発明の更に好ましい実施例では、整合回路のインダクタは、第１接続端子対とＨＦバラストの及び出力コンデンサとを含む回路経路において所望の高インピーダンスを得るために使用されることができる。この目的のために、結合されたインダクタ対のインダクタは、当該結合されたインダクタ対の上側インダクタ、整合回路インダクタ及びドライバを有するインピーダンス経路の観点から逆の極性を有するように接続されており、前記整合回路インダクタは、等しい極性によって前記結合されたインダクタ対に結合され、これにより整合回路インダクタは第１のループ内の電流を減少させ、次に第２のループ内の電流を減少させる。好ましくは、このような実現において、上側結合インダクタはＨＦバラストインダクタと直列に接続され、上側結合インダクタと整合回路インダクタは、上述で定義されたインピーダンス経路において同じ極性を有する。「結合方向」は、好ましくは、当該入力から、即ちバラストの視点から見ると、これらのインダクタの「向き」が同じであるようなものである。これは図面の助けを借りて明確になるであろう。この代替的な実施例において、下側結合インダクタのインダクタンスは、これらが結合される仕方のために上側結合インダクタのインダクタンスによって取り消される。従って、ＬＥＤ管のフィラメントインピーダンスは、主に第１の接続端子対におけるフィラメント抵抗によって決定される。当該バラストのコンデンサはこの回路構成においては絶縁されておらず、代わりに共振タンクの一部である。望ましくない高い電流は、上側結合インダクタと整合回路インダクタとの結合によって回避される。この結合のために、付加的なインダクタンスがバラスト出力及び整合回路コンデンサと直列に効果的に挿入される。このインダクタンスは、当該ランプのインピーダンスを増大させ、前記整合回路のインダクタ及びコンデンサを含む共振タンクを離調し、これによりランプの電力を低減する。インダクタ値の選択は、この場合、結合されたインダクタ対及び第３のインダクタを含む共振回路のインピーダンスに影響を与える。整合回路インダクタに適した値は、１００.０μＨ〜５.０ｍＨである。ここでもまた、バラスト及びフィラメント抵抗器における電力損失は、より低い電流により低減される。更に、低減された電流のために、上述したように、ＨＦバラスト出力コンデンサはより支配的でなくなり、当該整合回路は、ＨＦバラスト出力コンデンサの容量値をあまり考慮しないように設計されることができる。

本発明の他の目的及びフィーチャは、添付の図面と併せて考慮される以下の詳細な説明から明らかになるであろう。しかしながら、当該図面は単に説明の目的のために設計されており、本発明の範囲を規定するものではないことを理解されたい。

国際出願第２０１２１６３２８７号パンフレットは、非ＤＣランプフィッティングにおいてＤＣランプに電力を供給するためのドライバ回路を開示している。図３ａには、インダクタがランプシステム５０の入力端子対において前記バラスト回路に接続されているトポロジが開示されている。当該インダクタは、互いに磁気的に結合されていない、フィラメントをエミュレートするためのものであり、一方のインダクタの電流を他方のインダクタの電流に応答して制限するためのものではない。

本発明による管ランプ装置の第１の実施例のブロック図を示す。 本発明による管ランプ装置の第２の実施例のブロック図を示す。 図２のＬＥＤ管の動作に関する波形を示す図である。 図４は、本発明による管ランプ装置の第３の実施例のブロック図を示している。 従来技術のＬＥＤ管を示している。 図６は、図５の従来技術のＬＥＤ管の動作に関する波形を示している。

図面において、同様の符号は全体を通して同様の対象を参照している。当該図面における対象は、必ずしも縮尺通りに描かれているものではない。

図１は、本発明によるＬＥＤ管１の第１の実施例のブロック図を示す。ＬＥＤ管１はＨＦバラスト２に接続されており、ＨＦバラスト２は主電源（図示略）に接続されている。従来のＨＦバラスト２は、第１の出力コネクタ対２１、２２及び第２の出力コネクタ対２３、２４を介して蛍光ランプに電流を供給するように設計されている。この例示的な実施例では、当該バラストは、バラスト２の出力２２、２３間に接続されたスイッチングトランジスタＱ_２１、Ｑ_２２、インダクタＬ_２、及び出力コンデンサＣ_２を含む自己発振バラスト２である。スイッチングトランジスタＱ_２１、Ｑ_２２はバイポーラトランジスタ又はＭＯＳＦＥＴであり、これらの制御入力はリングコアトランスから成る自己発振回路によって提供され、このことは、如何なるこのような詳細も当業者によく知られているため、簡略化のために当該図面において示されていない。

ＬＥＤ管１は、ＬＥＤドライバ１０の出力に接続されたＬＥＤ装置１００と、ＨＦバラスト２を含む固定具に接続するための第１の端子対１１、１２及び第２の端子対１３、１４とを有する。蛍光ランプの挙動をエミュレートするために、フィラメント抵抗器Ｒ_１１、Ｒ_１２、Ｒ_１３、Ｒ_１４が端子１１、１２、１３、１４に接続されている。ＬＥＤ管１は、ＨＦバラスト２との互換性を提供するために、整合回路Ｌ_１、Ｃ_１を有する。本発明のＬＥＤ管１は、第１の端子対の「上側」フィラメント抵抗Ｒ_１１と直列の第１の「上側」インダクタＬ_１１と、前記第１の端子対の「下側」フィラメント抵抗Ｒ_１２と直列の第２の「下側」インダクタ」Ｌ_１２とを有する結合されたインダクタ対Ｌ_１１、Ｌ_１２を有する。当該図面に見られるように「上側」インダクタＬ_１１及び「下側」インダクタ」Ｌ_１２は結合されている。点の配置は、結合された対のインダクタＬ_１１、Ｌ_１２が当該点の慣習に従って等しい極性で接続されていることを示している。

結合された対Ｌ_１１、Ｌ_１２は、主電力／回路経路であって、第１のループとも称され、ＨＦバラストインダクタＬ_２と上側フィラメント抵抗Ｒ_１１と上側インダクタＬ_１１と整合回路インダクタＬ_１とを有する主電力／回路経路におけるインピーダンスに対する大きな影響は有さない。上側結合インダクタＬ_１１は、バラストインダクタＬ_２と整合回路のインダクタＬ_１との間に付加的なインダクタンスを挿入し、上側結合インダクタＬ_１１は、バラストインダクタＬ_２及び整合回路インダクタＬ_１の組み合わせに比べて小さく、この影響も相応に小さい。従って、結合された対Ｌ_１１、Ｌ_１２の主電力変換段１０への影響は最小限である。この主な機能は、ＨＦバラストインダクタＬ_２、整合回路コンデンサＣ_１及び整合回路インダクタＬ_１を有する共振回路からバラストコンデンサＣ_２を分離することにある。

この実施例において、上側及び下側インダクタＬ_１１、Ｌ_１２は、本質的に等しい値を有する。これは、バラストに見られるように、ＨＦバラストインダクタＬ_２と、上側インダクタＬ_１１と下側インダクタＬ_１２とＨＦバラスト出力コンデンサＣ_２とを含む回路であって、第２のループとも称される回路において、４倍のインピーダンスの増大をもたらす。この高いインピーダンスは、ある程度まで、共振回路から出力コンデンサＣ_２を分離し、ＬＥＤ電流ＩＬＥＤを減少させる。出力コンデンサＣ_２を流れる電流が低減されるので、出力キャパシタＣ_２は、あまり支配的ではなく、整合回路Ｌ_１、Ｃ_１は、出力キャパシタＣ_２にあまり依存せずに設計されることができる。出力コンデンサＣ_２内の低減された電流は、フィラメント抵抗Ｒ_１２、Ｒ_１３、Ｒ_１４はＲ_１１における電力損失の良好な低減ももたらす。

説明の別の仕方では、正の半サイクルにおいて、電流は上側インダクタＬ_１１内に流れ込み、点のある端子において流出するので、下側インダクタＬ_１２の誘導電圧は、点のない端子において正であり、点のある端子において負である。この誘導電圧は、当該バラストによって提供される、インダクタＬ_１２の両端の電圧降の一部を、及び抵抗Ｒ_１２、コンデンサＣ_２の、及び抵抗器Ｒ_１３の両端における電圧降下の一部を打ち消すことになる。即ちインダクタＬ_１１、Ｌ_１２を流れる電流は反対方向に変化するべきであり、インダクタＬ_１１における電流が大きいほど、インダクタＬ_１２における電流は小さくなる。

インダクタＬ_１１、Ｌ_１２は、１０.０μＨ〜１.０ｍＨの範囲内の本質的に等しい値を有することができる。結合インダクタ対Ｌ_１１、Ｌ_１２の結果として得られる結合係数ｋは好ましくは高いものであることができる。インダクタＬ_１１、Ｌ_１２の値は、抵抗Ｒ_１２を流れる電流が抑制されるのを保証するように十分大きくなければならない。インダクタＬ_１は、結合されたインダクタＬ_１１、Ｌ_１２の各々と同じ値を有するように選択することができるが、これは必ずしも必要ではない。インダクタＬ_１１、Ｌ_１２の値は、上側インダクタＬ_１１は整合ネットワークに、従ってＬＥＤ電流及びＬＥＤ管／バラスト互換性に悪影響を与えないことを確実にするために、好ましくは高すぎるものではない。一般的に、上側インダクタＬ_１１は、整合回路用インダクタＬ_１より（インダクタンスの値において）より小さいことが好ましい。

図２は、本発明によるＬＥＤ管ランプ１の第２の実施例を示している。当該図面は、蛍光ランプの挙動をエミュレートするために端子１１、１２、１３、１４に接続されている同じフィラメントエミュレーション抵抗器Ｒ_１１、Ｒ_１２、Ｒ_１３、Ｒ_１４を示している。ここでもまた、ＬＥＤドライバ１０は、スイッチモードドライバ、ブースト、バック、又はバックブーストドライバ等であっても良く又は単にダイオード整流ブリッジであっても良い。この実施例では、整合回路インダクタＬ_１は、結合されたインダクタ対Ｌ_１１、Ｌ_１２にも結合される。当該図に見られるように、点の慣習に従って、結合インダクタ対Ｌ_１１、Ｌ_１２の上側インダクタＬ_１１及びの下側インダクタLは、反対の極性で接続されている。図１の実施例とは対照的に、インダクタＬ_１１、Ｌ_１２を流れる電流は、同じ方向に変化しなければならず、即ちＬ_１１を流れる電流が減少する場合、Ｌ_１２を流れる電流も減少する。更に、整合回路インダクタＬ_１は、結合された対の上側インダクタＬ_１１と同じ極性を有する。この回路は、図１で説明した回路とは異なる方法で機能する。この例示的な実施例では、下側インダクタＬ_１２のインダクタンスは、結合効果のために上側インダクタＬ_１１のインダクタンスによって相殺される。従って、ＬＥＤ管のフィラメントインピーダンスは、第１の端子対１１、１２におけるフィラメントエミュレーション抵抗器Ｒ_１１、Ｒ_１２によって主に決定される。バラストコンデンサＣ_２は、この回路構成において分離されていないが、代わりに、共振タンクの一部である。好ましくない高電流を回避するために、上側インダクタＬ_１１は、整合回路インダクタＬ_１と結合される。この結合のために、インダクタＬ_１は、インダクタＬ_１の左から右に正の電圧を誘導し、付加的なインダクタンスがバラスト出力及び整合回路コンデンサＣ_１と直列に効果的に挿入される。このインダクタンスは当該ランプのインピーダンスを増大させ、バラストインダクタＬ_２及びバラストコンデンサＣ_２を有する共振タンクを離調する。従って、第１のループ内の電力電流は制限され、第２のループ内の電流もまた制限される。この結果、ランプの電力消費が大幅に低減される。

上述で示したように、インダクタの値の選択は、結合インダクタ対Ｌ_１１、Ｌ_１２、及びこの場合の整合回路のインダクタＬ_１を含む共振回路のインピーダンスに影響を与えるであろう。整合回路インダクタＬ_１の適切な値は、１００.０μＨ〜５.０ｍＨであり得る。ここでも、バラスト及びフィラメントエミュレーション抵抗Ｒ_１２、Ｒ_１３、Ｒ_１１、Ｒ_１４における電力損失は、より低い電流により低減される。

図３は、本発明によるＬＥＤ管ランプ１の動作に関する波形を示す。示された波形は、バラストインダクタ電流Ｉ_Ｌ２（即ちＨＦバラストインダクタＬ_２を流れる電流[ｍＡ]）；インダクタ電流Ｉ_Ｌ１（即ち図２に示す実施例の整合回路インダクタＬ_１を流れる電流[ｍＡ]）；整合コンデンサ電圧Ｕ_Ｃ１２におおよそ等しいバラストの出力電圧（即ち整合コンデンサＣ_１の両端の電圧[Ｖ]）；ＬＥＤ電力Ｐ_１００（即ちＬＥＤ装置１００によって消費される電力[Ｗ]）である。Ｘ軸は、各場合において同じであり、時間[ｍｓ]を示している。結合されたインダクタの効果は、僅か３５０ｍＡピークの好ましくは低いバラスト出力電流Ｉ_Ｌ２；僅か７５Ｖのピークの好ましくは低い整合コンデンサ電圧ＵＣ_１；及び僅か１７Ｗの非常に好ましくは低いＬＥＤ平均電力損失を得ることにある。これらの値は、電力フィードバックのないバラストに対応し、本発明のＬＥＤ管を両方の種類のバラストに適合させる。

本発明のＬＥＤ管の好ましい安価な実現において、ドライバ１０は単なるダイオードブリッジ整流器である。ＬＥＤ電流は安定化されておらず、バラストの種類によって決まる。このような回路のための整合ネットワークＬ_１は、Ｃ_１は、様々な異なるバラストと比較的一定のＬＥＤ電流を維持するのに役立つ。整合回路Ｌ_１、Ｃ_１を有さない場合、ＬＥＤ電流の変化は異なる種類のＨＦバラスト間でより大きくなり得る。図４は、本発明によるＬＥＤ管１の第３の実施例を、整合ネットワークを使用しない簡略化した形態で示している。このより簡単な回路の実現は、様々な種類のＨＦバラスト間のＬＥＤ電流の変動に関する如何なる厳しい要件も有さないランプにおける使用に適している。

上述したのと同じ仕方において、ＬＥＤ管１はＨＦバラスト２、例えば自己発振バラスト２に接続される。この実施例は、図１のものと構造は本質的に同一であるが、如何なるＬＣ整合回路も備えていない。第１の端子１１、１２の結合インダクタ対Ｌ_１１、Ｌ_１２の効果は、バラストから見られるように当該ランプのインピーダンスを増大させ、Ｃ_２を含む回路経路のインピーダンスを増大させることである。このことは、結合されたインダクタ対Ｌ_１１、Ｌ_１２のためのインダクタ値の適切な選択によって達成されることができる。例えば、インダクタＬ_１１、Ｌ_１２が本質的に等しい値を有する場合、この結果は、バラストによって見られるようにＨＦバラストインダクタＬ_２、上側インダクタＬ_１１、下側インダクタＬ_１２及びＨＦバラスト出力キャパシタＣ_２を有する回路における、インピーダンスを増大させる。ここでも、インダクタＬ_１１、Ｌ_１２は、１０.０μＨ〜１.０ｍＨの範囲内の本質的に等しい値を有することができる。

図５は、従来の改造ＬＥＤ管５０がＨＦバラスト２に接続された照明装置５を示しており、これは主電源３に接続されている。ここでも、バラストは、スイッチングトランジスタＱ_２１、Ｑ_２２、インダクタＬ_２及びバラスト２の出力２２、２３の両端に接続された出力コンデンサＣ_２を含む自己発振バラスト２である。ＨＦバラストの場合、基本的な自己発振ハーフブリッジのトポロジが一般的に使用され、時には、入力におけるバレー・フィル回路又は電力フィードバックによって、ランプ電流がハーフブリッジの入力にフィードバックされる。様々な組み合わせのトポロジに基づく様々な概念は、利用可能な全ての従来のＨＦバラストと一致する受動整合回路を有するＬＥＤ管を設計することを本質的に不可能にする。ＬＥＤ管５０は、バラスト２の安全かつ信頼できる動作を保証するために管ランプフィラメントを正確にエミュレートしなければならない。ＬＥＤ管５０は、一方、不必要なエネルギー消費を避けるために、バラスト及びフィラメントエミュレーション回路においてできるだけ少ない電力を消費すべきである。従来のＨＦバラスト２において、出力コンデンサＣ_２の目的は、蛍光ランプの点火電圧を提供することにある。先行技術のＬＥＤ管５０がこの従来のバラスト２に後付けされたＬＥＤの場合、このコンデンサＣ_２を流れる電流は、ＡＣ／ＤＣコンバータの入力電圧に依存するであろう。コンデンサＣ_２を流れる電流は、抵抗Ｒ_１２、Ｒ_１３を介して電力損失をもたらすであろう。

図６は、従来のＬＥＤ管５０の動作に関する波形を示す。示された波形はバラスト出力電流Ｉ_Ｌ２（即ち、ＨＦバラストインダクタＬ_２を通る電流[ｍＡ]）である。インダクタ電流Ｉ_Ｌ５０（即ち、整合回路インダクタＬ_５０を通る電流[ｍＡ]）を整合させる。バラストの出力電圧とほぼ等しい整合コンデンサ電圧Ｕ_Ｃ５０（即ち、整合コンデンサＣ５０の両端の電圧[Ｖ]）と、ＬＥＤ電力Ｐ_１００（即ちＬＥＤ装置１００によって消費される電力[Ｗ]）を含む。各場合のＸ軸及びＹ軸は、図３のＸ軸及びＹ軸に対応する。明らかに、この先行技術のＬＥＤ管５０の性能は、本発明によるＬＥＤ管１ほど良好ではない。フィードバック電流の増加により、Ｌ_５０を流れる電流が増大し、ＬＥＤ１００を流れる電力消費が大きすぎるのである。ＨＦバラスト出力電流Ｉ_Ｌ２は、１Ａのピークに近く、整合コンデンサ電圧Ｕ_Ｃ５０は３００Ｖのピークであり、ＬＥＤ１００を介して消費される平均電力Ｐ_１００は２８Ｗである。明らかに、これらの観察された波形は、電力消費に関する先行技術のＬＥＤ管のあまり好ましくない性能を示している。

本発明は、好ましい実施例及びその変形の態様において開示されているが、多数の付加的な変更及び変形は、本発明の範囲から逸脱することなくなされることができることが理解されるであろう。

明瞭さのために、本出願を通して単数形の記載は、複数であることを排除するものではなく、「有する」とは他のステップ又は要素を除外するものではないことを理解されたい。

１ ＴＬＥＤ
１０ ドライバ
１１、１２、１３、１４ 端子
１００ ＬＥＤ装置
２ ハイエンドバラスト
２１、２２、２３、２４ 端子
３ ＴＬＥＤ照明装置
５ 従来技術の照明装置
５０ 従来技術のＴＬＥＤ

Ｒ_１１、Ｒ_１２、Ｒ_１３、Ｒ_１４ フィラメントエミュレーション抵抗
Ｌ_１１、Ｌ_１２ 結合インダクタ

Ｌ_１ 整合回路インダクタ
Ｃ_１ 整合回路コンデンサ
Ｌ_２ ＨＦバラストインダクタ
Ｃ_２ ＨＦバラストコンデンサ
Ｑ_２１、Ｑ_２２ ＭＯＳＦＥＴ

Ｉ_Ｌ１ 整合回路インダクタ電流
Ｉ_Ｌ２ バラスト出力電流
ＵＣ_１ 整合回路コンデンサ電圧
Ｐ_１００ ＬＥＤ電力
Ｉ_Ｌ５０ 従来技術の整合回路インダクタ電流
Ｕ_Ｃ５０ 従来技術の整合回路コンデンサ電圧

Claims (13)

1. 高周波バラストとの使用のために実現されたＬＥＤ管ランプであって、
   ＬＥＤ装置と、
   前記ＬＥＤ装置を駆動するために実現されたドライバと、
   前記高周波バラストの第１の出力に接続するための第１の接続端子対、及び前記高周波バラストの第２の出力に接続するための第２の接続端子対と、
   を有するＬＥＤ管ランプにおいて、前記ＬＥＤ管ランプは、前記第１の接続端子対の一方の端子と直列な第１のインダクタと、前記第１の接続端子対の他方の端子と直列な第２のインダクタとを有する磁気的に結合されたインダクタ対によって特徴づけられ、前記第１のインダクタは、前記高周波バラストからの前記ドライバ内への電流を可能にする第１のループ内にあり、前記第２のインダクタは第２のループ内にあり、前記結合されたインダクタ対は前記第１のループ内の前記電流に応答して前記第２のループ内の電流が制限されるような態様において磁気的に結合されている、ＬＥＤ管ランプ。
2. 前記結合されたインダクタ対の各インダクタは、前記第１の接続端子対のフィラメント抵抗の集合に直列に接続されている、及び／又は前記第２の接続端子対は前記もう１つのフィラメント抵抗の集合に接続されている、請求項１に記載のＬＥＤ管ランプ。
3. 前記結合されたインダクタ対の前記第１のインダクタ及び前記第２のインダクタは等しい極性を有するように接続され、これによって前記第１のループにおける電流が前記第２のループにおけるインピーダンスを増加させ、前記第２のループにおける前記電流を減少させる、請求項１又は２に記載のＬＥＤ管ランプ。
4. 前記結合されたインダクタ対の前記第１のインダクタ及び前記第２のインダクタは本質的に等しい値を有する、請求項１乃至３の何れか一項に記載のＬＥＤ管ランプ。
5. 前記結合されたインダクタ対の結合係数は、少なくとも０.７５、好ましくは少なくとも０.８５、最も好ましくは少なくとも０.９５である、請求項１乃至４の何れか一項に記載のＬＥＤ管ランプ。
6. 前記結合されたインダクタ対の前記第１のインダクタ又は前記第２のインダクタの少なくとも一方は１０.０μＨから１.０ｍＨの範囲内の値を有している、請求項１乃至５の何れか一項に記載のＬＥＤ管ランプ。
7. 整合回路インダクタを含む整合回路を有する、請求項１乃至６の何れか一項に記載のＬＥＤ管ランプ。
8. 整合回路は、前記結合されたインダクタ対の共通ノードと前記ドライバの第１の入力との間に接続された整合回路インダクタと、前記結合されたインダクタ対の共通ノードと前記ドライバの第２の入力との間に接続された整合回路コンデンサとを含む、請求項４に記載のＬＥＤ管ランプ。
9. 前記結合されたインダクタ対の前記第１のインダクタ及び前記第２のインダクタは逆の極性を有するように接続されており、前記整合回路の前記整合回路インダクタも、等しい極性によって前記結合されたインダクタ対に結合されており、これにより前記整合回路インダクタは前記第１のループ内の前記電流を減少させ、次いで前記第２のループにおける前記電流を減少させる、請求項７又は８に記載のＬＥＤ管ランプ。
10. 前記整合回路インダクタは、１００.０μＨから５.０ｍＨの範囲内の値を有する、請求項７乃至９の何れか一項に記載のＬＥＤ管ランプ。
11. 前記第１の接続端子対の第２の端子と前記第２の接続端子対の第１の端子とが、前記第１の出力の他方の出力と前記第２の出力の一方の出力との間における接続のために前記高周波バラストの出力コンデンサと直列に実現されている、請求項１乃至１０の何れか一項に記載のＬＥＤ管ランプ。
12. ５.０ｍｍから５０.０ｍｍの範囲内の管直径を有する線状蛍光ランプ又は小型蛍光ランプに置き換わるためのレトロフィットランプとして実現されている請求項１乃至１１の何れか一項に記載のＬＥＤ管ランプであって、少なくともＬＥＤ装置とドライバと整合回路と前記結合されたインダクタ対とを収容するための本質的に管状のハウジングを有する、ＬＥＤ管ランプ。
13. 蛍光管ランプとの使用のために実現された高周波バラストと、
    前記高周波バラストに接続されている請求項１乃至１２の何れか一項に記載の前記ＬＥＤ管ランプと、
    を有するＬＥＤ管照明装置。

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