JP2013513217A - ソリッドステートランプに関する駆動回路 - Google Patents

Abstract

ソリッドステートランプ31に関する駆動回路32は、位相カットＡＣ電源供給電圧PCACVを受け取る。ランプは、位相カットＡＣ電源供給電圧PCACVの位相角φに基づき調光光出力L_Aで動作される。駆動回路は、関数Fを規定する情報を含むメモリを有する。通常モードにおいて、駆動回路は、供給電源電圧を監視し、且つ数式β＝Ｆ（φ）に従い位相角の瞬間値から調光因数の瞬間値を計算する。学習モードにおいて、当該駆動回路は、位相角φにより推測される最低値及び最高値φ_MIN・φ_MAXを検出し、位相角φの最低値及び最高値φ_MIN・φ_MAXに対応する最小値及び最大値β_MIN・β_MAXを有するように、メモリ39における前記情報を更新する。

Description

本発明は、概して、照明の分野に関する。

例えば住宅などにおける照明の目的に関して、電源回路によって電源供給される白熱ランプを使用することは、長年の間において知られており、ヨーロッパにおいては、電源回路は、通常230Vを50Hzで伝達する。白熱ランプの大きな問題の一つは、白熱ランプが、利用可能な電気エネルギのほんのわずかな部分のみを光エネルギへ変換し、多くのエネルギは、熱の形で消費及び無駄にされるという事実である。したがって、これまでも及び今なお、より効率的なランプ、例えば、ガス放電ランプなど、しかしより特にはＬＥＤなどのソリッドステートランプ、を使用することに対する開発が行われている。既存の状況において、ソリッドステートランプによって白熱ランプを置き換えることはより望まれることである。ＬＥＤなどのソリッドステート光源は、電源電圧を受け取り、出力ランプ電流を発生する電気駆動回路によって駆動される必要がある。これは、個別の装置であり得るが、ＬＥＤ光源及び電子駆動回路が一体化されるＬＥＤランプユニットが都合良く開発されてきた。具体的には、本発明は、既存の白熱ランプを置換することが可能であるこのような一体型ソリッドステートランプに関する。

白熱ランプは、例えば60W及び100Wなどの公称定格を有し、この公称定格は、電源電圧によって駆動される場合のランプ電流に対応し、且つ、ランプによって発される光の特定の量に対応する。同様に、ＬＥＤは、公称ランプ電流に対応する公称定格を有する。ある状況においては、同一のランプによって発される光の量を低減することが可能であることが望まれる。この目的に関して、調光器が開発された。ＬＥＤの場合に関して、電子駆動回路は、出力ランプ電流がレギュレートされる調光機能を有する。また、特に白熱ランプを視野に入れて、位相カッティングに基づき動作する電子電源調光器が開発された。位相カッティング調光器は一般的に知られているので、その議論は本文書中では省略され得る。このような調光器は、壁装着型調光器として実施化され得、これにより、ランプ供給電源電圧は、常に「調光された」供給電圧であり得ることを特記される。

例えば、調光される白熱ランプが調光可能なＬＥＤランプユニットによって置換されるべきであるなどの理由により、調光可能なＬＥＤランプユニットがこのような電源調光器へ電源供給される出力部へ結合されるべき場合に、複雑な事態が存在する。調光可能なＬＥＤランプユニットにおいて、駆動回路は、通常の電源電圧により供給され、望ましい調光レベルを示す制御信号を受信することを期待し、そして、駆動回路は、このような制御信号に応答して、レギュレートされたランプ電流を出力する。このような駆動回路は、この場合、位相カット電源電圧を供給電源として受け取り得る。したがって、一方で、電子ＬＥＤ駆動回路は、位相カット電源電圧を供給電源として受け取る場合に適切に機能する必要がある。他方で、位相カット電源電圧は、ユーザによって望まれる調光レベルに関する位相角の形式での調光情報を含み、電子ＬＥＤ調光器は、この情報をユーザ制御情報として用い、この調光情報を読み、そして、ＬＥＤランプに関する出力電流を適切にレギュレートする必要がある。このような調光器は、それ自体知られている。

上述のように、供給電源として位相カット電源電圧を受け取る場合に適切に動作することが可能であるＬＥＤランプに関する電子調光器は知られている一方で、いくつかの種類の電源調光器が存在し、ＬＥＤ調光器は、どのような電源調光器へ接続されるかをあらかじめ知しらないということが、実際的な課題である。更に、同一の種類の電源調光器間であっても、異なる検体が、製造上の許容値により異なる特性を有し得、１つの検体の特性であっても、経時変化又は変動する温度などによって時間と共に変動が引き起こされ得る。この態様における電源調光器の１つの重要な特性は、位相角の変化範囲であり、ユーザ作動ノブが「最小」の位置にある場合、位相角は、0より大きい有限値φ_MINを有することが十分にあり得、ユーザ作動ノブが「最大」の位置にある場合、位相角は、180°より小さい値φ_MAXを有することが非常に良くあり得る。これらの値φ_MIN及びφ_MAXにおける小さな変動だとしても、関わっているＬＥＤランプユニットの最小の光出力及び最大の光出力における気がつくことが可能である差異を生じさせ得る。

本発明は、この不便さを解決することを目的とする。

この目的のために、本発明に従うソリッドステートランプは、当該ランプが、供給電源電圧の最小位相角φ_MIN及び最大位相角φ_MAXを検出すること、且つ、当該ランプが、入力電圧が最小位相角φ_MINを有する場合に最小出力パワーが設定され、入力電圧が最大位相角φ_MAXを有する場合に最大出力パワーが設定されるように、このランプの自体の設定を適合させることが可能である学習モードで動作することが可能である。

更なる有利な詳細事項は、従属項において言及される。

図１Ａは、壁取り付け電源調光器を用いて組み立てられる照明装置の例を概略的に例示するブロック図である。 図１Ｂは、壁取り付け電源調光器を用いて組み立てられる照明装置の例を概略的に例示するブロック図である。 図２は、ランプアーマチャのより詳細を概略的に例示する図である。 図３Ａは、ＬＥＤランプユニットを概略的に例示するブロック図である。 図３Ｂは、ＬＥＤランプユニットを概略的に例示するブロック図である。 図４Ａは、位相カット角及び調光レベルの間の関係を概略的に例示するグラフである。 図４Ｂは、図４Ａと比較して、本発明に従い関係が最適化されているグラフである。

図１Ａは、壁取り付け電源調光器１を用いて組み立てられる照明装置の可能な例の一つを概略的に例示するブロック図であり、図１Ｂは、別の例の同様なブロック図である。両方の場合において、調光器１は、交流電源（ヨーロッパ：230V@50Hz）を入力電圧として受け、位相カット交流を出力電圧として出力する。ユーザは、例えば、調光器１に交流電圧がカットされる位相の設定を変更させ得るような、制御ノブ２を回転させることなどによって、調光器1を制御し得る。図１Ａの例において、調光器出力へ接続される電源ソケット３があり、ランプアーマチャ２０は、電源ソケット３へ差し込まれるべきコネクタ２４を端部とする電気コード２３を備えられる。図１Ｂの組み立てにおいて、ランプアーマチャ２０は、調光器出力へ直接接続される。両方の場合において、アーマチャ２０は、電子調光器１を介して電源供給され、すなわち、ＰＣＡＣＶ（phase cut AC voltage）として示される位相カット交流電圧のみを受ける。

図２は、アーマチャ２０がランプバルブ１０のランプフット部１２を機械的に受け且つ保持し、ランプフット１２部をアーマチャ２０の配線２２へ電気的に接続するランプソケット２１を含み得る。

図３Ａは、例えばＬＥＤ光源要素などの少なくとも１つのソリッドステートランプ３１と、電源電圧を受けるための供給電源入力端子３３・３４及び出力ＬＥＤ電流をＬＥＤ光源要素３１へ供給する出力端子３５・３６を有するＬＥＤ駆動装置３２と、を含むＬＥＤランプユニット３０を概略的に例示するブロック図である。

図３Ｂは、駆動装置回路３２を囲み、アーマチャのランプソケット２１と協働するように構成される第１筐体部分３７と、1つ又は複数のＬＥＤ光源要素を収容する第２筐体部分３８と、を含む、本発明に従うＬＥＤランプユニット３０を概略的に例示する。

ＬＥＤランプユニット３０がアーマチャ２０に取り付けられる場合、ＬＥＤ駆動装置３２は、供給電源入力端子３３・３４において、位相カット交流電圧ＰＣＡＣＶを受ける。このランプ駆動装置３２は、上述のように完全な交流電圧を受けるように構成される一方で、位相カット交流電圧ＰＣＡＣＶを受ける場合に調光モードで動作することが可能であるべきである。この調光モードにおいて、ＬＥＤ駆動回路３２は、関連付けられるＬＥＤを調光するように調光機構を提供するように構成される、すなわち、ＬＥＤ駆動回路３２は、入力供給電圧の位相角に応答して、関連付けられるＬＥＤに関する適切な出力電圧又は電流を供給する。

通常、ソリッドステートランプは、調光されている場合であっても、特定の公称ランプ電流で駆動されるべきであり、このことは、通常、いわゆるデューティサイクル方法を用いて実施化され、人間の目により気が付くことが可能であるより高い、相対的に高い周波数で、ランプは、スイッチオン及びオフされ、平均光出力は、オン期間及びオフ期間の持続時間の比率により決定される。このようなデューティサイクル方法はそれ自体知られているので、更なる説明は、本文書では省略され得る。更に、上述の機能を実施可能である電子調光器は、それ自体知られており、したがってこのような調光器の設計及び動作のより詳細な説明は、本文書では省略される。

電子調光器３２が関連付けられるランプ３１に関する専用調光器として構成され、これにより、その出力電圧及び／又は出力電流が、特定のランプ３１の要件を充足することようされることを実現させることは重要である。以下において、ランプ３１は、特定の公称電流強度の一定の電流で動作することに対応する特定の公称比率を有することが仮定され得る。この公称電流レベルより幾分上へランプ電流を増加させることも可能であり得るが、この公称設計電流比率は、100%レベルとして採用され得、I_Nとして示され得る。同様に、対応する公称ランプパワーは、P_Nとして示され得、対応する光出力は、L_Nとして示され得る。

ランプ３１を調光する場合、出力電圧及び電流は、実際の光出力L_Aは公称光出力L_Nより低いようにあるべきである。L_A/L_N比率は、調光レベルβとして示され得る。理想的には、βは、0と1との間で可変であり得る。実際には、ある実際的な最小調光レベルβ_MIN>0が存在し、そしてある実際的な最大調光レベルβ_MAX<1が存在する。

電子調光器３２がランプ３１に関する実際の調光レベルβ、及び、これに対応して、位相カット交流電圧ＰＣＡＣＶにおける調光情報に基づき、ランプ電圧及び／又はランプ電流に関するセッティングを計算するように構成されることを実現させることは重要である。この調光情報は、通常、φとして示される位相角の形式で利用可能であり、理論的には、位相角φは、交流電源期間を示す0°と180°との間で変化し得る。したがって、電子調光器２１は、受け取られる入力情報φから出力調光レベルβを計算するための関数Ｆを備えられる。このことは、
β=Ｆ（φ）
として表現され得る。

この関数は、いくつかの方法で提供され得る。例えば、関数は、数式として又はルックアップテーブルとして提供され得る。この関数の正確な詳細は、ランプL3の特性に依存し得る。例示的な例において、この関するは、線形関数である。いずれの場合においても、この関数を規定する情報は、調光器３２のメモリ３９に記憶される。

図４Ａは、理想的な場合に関する位相カット角φ（水平軸）及び調光レベルβ（垂直軸）の間の可能な関係Fを概略的に例示する曲線４１を有するグラフであり、この場合、位相カット角φは、0°から180°への全部の範囲にわたり変化し得、出力調光レベルβは、0から1への全部の範囲にわたり変化し得る。線形関数の例示的な場合において、曲線４１は、点[0°,0]から点[180°,1]への直線である。このような場合、関数Fは、F(φ)=α・φとして記され得、この場合α=1/180°である。しかし、通常、この関係は、当業者には明らかであるべきであるように、人間の目の感知性特性を考慮に入れるために線形ではない。

しかし、実際には、電源調光器は、ＬＥＤ調光器にとって知られていない値である最小位相角φ_MINから最大値φ_MAXの範囲内において位相カット角φを変化させることのみが可能である。更に、ＬＥＤ駆動回路３２は、固定である又は駆動装置へは知られていると見なされる値である、最小値β_MINから最大値β_MAXの範囲内で調光レベルβを変化させることのみが可能である。

本発明に従うと、ＬＥＤ駆動回路３２は、学習モードで動作することが可能である。この学習モードへ入ることは、駆動装置３２によって受けられる供給電源電圧に含まれる特定のコマンドコードに基づき実行される。したがって、本発明に従うと、通常の動作において、駆動装置３２は、特定のコマンドコードを検出するために、入力端子３３・３４において受けられる供給電源電圧を監視し、特定のコマンドコードを検出すると学習モードへ入るように構成される。この監視は、所定の時間間隔で又は連続的に実行され得る。適切には、特定のコマンドコードは、ユーザによる電源調光器１の操作により生成され得るコードである。駆動装置３２が誤って学習モードへ入ることを防ぐために、前記コマンド操作は、好ましくは、通常の使用において通常行われない種類のものであるべきである。可能な実施例において、コマンド操作は、10秒以内に3サイクルなどの、位相角φの交番する最大値及び最小値設定の急速なシーケンスを含む。

駆動装置３２は、例えば学習モードに入ってから15秒など、所定の時間において学習モードを維持するように構成され得る。代替的に、駆動装置３２は、入力端子３３・３４において受けられる供給電源電圧において別の特定のコマンドコードを検出することにより、学習モードを終了するように構成され得る。利便性のある簡素な実施例において、このようなコマンドコードは、例えば15秒などの、所定長の時間に関して位相角φが一定を維持することを含む。

学習モードで動作している間、駆動装置３２は、入力端子３３・３４において受けられる供給電源電圧の監視、特に位相角φの瞬間値を監視することを継続する。駆動装置３２は、位相角φによって仮定される最低値を検出し、この最低値は最小値φ_MINとして第１メモリ位置に記憶され得、そして、位相角φによって仮定される最高値を検出し、この最高値は最高値φ_MAXとして第２メモリ位置に記憶され得る。駆動装置３２は、位相角φの検出された瞬間値を、第１メモリ位置にある値φ_MINと連続的に比較し、もしより低い場合はこの値を前記瞬間値により置換する。同様に、駆動装置３２は、位相角φの検出された瞬間値を、第２メモリ位置にある値φ_MAXと連続的に比較し、もしより高い場合はこの値を前記瞬間値により置換する。

学習モードに入る場合、駆動装置３２は、前記関数Fを規定する前記メモリ３９における情報を、F(φ_MIN)=β_MIN及びF(φ_MAX)=β_MAXであるように、適合させる。この最適化された状況は、図４Ｂにおける曲線４２により例示される。明瞭性のために、β_MINは、0より大きいように示される一方で、β_MAXは、1より小さいように示されるが、β_MIN=0及び／又はβ_MAX=1であり得るので、このことは、本発明を制限するようには意図されていないことを特記される。

例示的な実施例において、関数Fは、数式β=C1・φ+C2に従い、２つの係数C1及びC2により規定される線形関数である。当業者にとって、このような場合、2つの係数は、
C1=(β_MAX-β_MIN)/(φ_MAX-φ_MIN)及びC2=β_MIN-C1・φ_MIN
として計算され得ることは明らかであるべきである。

メモリ３９がルックアップテーブルを含む場合、ルックアップテーブルにおける新しい入力値は、上記の関数Ｆを用いて計算され得る。

通常、上述されるように、関数Ｆは、より複雑な関数であるが、いずれの場合においても、当業者にとって、いかにこのような関数が、F(φ_MIN)=β_MIN及び(φ_MAX)=β_MAXを得るためにスケールされ得るかは明らかであり得る。

メモリ３９は、好ましくは、不揮発性メモリであり、これにより、アーマチャ２０が接続解除される場合又は電源が故障した場合であっても、現在の電源調光器１に対応する適切な関数Ｆが維持されるようにされることを特記される。

要約すると、本発明は、位相カット交流電圧ＰＣＡＣＶを受けるソリッドステートランプ３１に関する駆動装置３２を提供する。ランプは、位相カット交流電圧ＰＣＡＣＶの位相角φに基づき調光光出力L_MAXで動作される。駆動装置は、関数Ｆを規定する情報を含むメモリ３９を含む。

通常モードにおいて、駆動装置は、供給電源電圧を監視し、数式
β＝Ｆφ
に従い位相角φの瞬間値から調光因数βの瞬間値を計算する。

学習モードにおいて、駆動装置は、位相角φにより仮定される最低値φ_MIN及び最高値φ_MAXを検出し、前記メモリにおけるこの前記情報を、調光因数が位相角φの最小値及び最大値φ_MIN・φ_MAXに対応する最小値及び最大値β_MIN・β_MAXを有するように、更新する。

結果として、ランプ駆動装置は、常に、電源電圧が最小位相角φ_MINを有する場合に最小出力パワーを提供し、電源電圧が最大位相角φ_MAXを有する場合に最大出力パワーを提供する。

本発明は、図面及び上述の説明において詳細に例示及び説明されているが、当業者にとってこのような例示及び記載は、例示的及び例証的であり制限するようには見なされるべきではないことは明らかであり得る。本発明は、開示される実施例に制限されないが、むしろ、様々な変更態様及び修正態様が、添付の請求項に規定されるように本発明の保護範囲内において可能である。例えば、調光器は、ランプアーマチャと関連付けられ得る。

図面、本開示及び添付の請求項を読解することにより、開示される実施例に対する他の変更態様も、当業者により理解及び実施化され得る。請求項において、「有する」なる動詞は、他の構成要素又はステップを排除するものではなく、単数表現は複数の形態を排除するものでもない。単一の処理器又は他のユニットは、請求項に記載した複数の項目の機能を充足し得る。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ていることができないと示すものではない。請求項におけるいかなる参照符号も、保護範囲を制限するようには解釈されるべきではない。

上述において、本発明は、本発明に従う装置の機能的ブロックを示すブロック図を参照にして説明されてきた。これらの機能ブロックのうちの１つ以上は、これらの機能ブロックの機能が個別のハードウェアコンポーネントによって実行されるハードウェアにおいて実施化され得るが、これらの機能ブロックのうちの１つ以上がソフトウェアにおいて実施化され、これにより、これらの機能ブロックの機能が、計算機プログラムの１つ以上のプログラム行、又はマイクロプロセッサ、μコントローラ、又はデジタル信号処理器などのプログラム可能な装置によって実行されることも可能である。

Claims (13)

1. 公称光出力に対応する公称定格を有するソリッドステートランプに関する駆動回路であって、当該駆動回路は、前記ランプへの接続に関する出力端子を有し、且つ位相カットＡＣ電源供給電圧を受け取る入力端子を有し、
   前記駆動回路は、前記出力端子において前記ランプに関するランプ電流を発生させるように構成され、これにより、前記ランプが、前記位相カットＡＣ電源供給電圧の位相角に基づき最小値及び最大値の間の範囲内にある調光因数を用いて調光光出力で動作されるようにされ、
   当該駆動回路は、関数を規定する情報を含むメモリを有し、
   当該駆動回路は、当該駆動回路が前記位相角の瞬間値を検出するために前記入力端子において受け取られる前記供給電源電圧を監視し、且つ数式β＝Ｆ（φ）に従い前記位相角の前記瞬間値から前記調光因数の瞬間値を計算するように構成される通常モードで動作することが可能であり、
   βは、前記調光因数を示し、
   φは、前記位相角を示し、
   Ｆは、前記メモリにおける情報によって規定される前記関数を示し、
   当該駆動回路は、当該駆動回路が、
   −前記位相角の瞬間値を検出するために前記入力端子において受け取られる前記供給電源電圧を監視し、
   −前記位相角により推測される最低値を検出し、
   −前記位相角により推測される最高値を検出し、
   −前記数式に従い前記位相角の前記瞬間値から計算される前記調光因数の瞬間値が、前記位相角が前記最低値を有する場合に、前記最小値に等しくなるように、及び、前記位相角が前記最高値を有する場合に、前記最大値に等しくなるように、前記メモリにおける前記情報を更新する、
   するように構成される学習モードで動作することが可能である、
   駆動回路。
2. 請求項１に記載の駆動回路であって、当該駆動回路は、前記入力端子において受け取られる前記供給電源電圧を、連続的に監視するように構成される、駆動回路。
3. 請求項１に記載の駆動回路であって、前記駆動回路は、前記入力端子において受け取られる前記供給電源電圧を、所定の時間間隔で監視するように構成される、駆動回路。
4. 請求項１に記載の駆動回路であって、前記関数Ｆは、２つの係数Ｃ１及びＣ２により規定される線形関数である、駆動回路。
5. 請求項１に記載の駆動回路であって、前記関数Ｆは、人間の目の感知性特性を補償するように適合される非線形関数である、駆動回路。
6. 請求項１に記載の駆動回路であって、前記最小値が０に等しい、及び／又は前記最大値が１に等しい、駆動回路。
7. 請求項１に記載の駆動回路であって、当該駆動回路は、前記供給電源電圧に含まれる特定のコマンドコードを検出することに応答して、前記通常モードから前記学習モードへの移行を行うように構成される、駆動回路。
8. 請求項７に記載の駆動回路であって、当該駆動回路は、前記位相角の交番するハイ及びロー設定の急速なシーケンスを検出することに応答して、前記通常モードから前記学習モードへの移行を行うように構成される、駆動回路。
9. 請求項１に記載の駆動回路であって、当該駆動回路は、所定長の時間に関して前記学習モードで動作した後に、前記学習モードから前記通常モードへの移行を行うように構成される、駆動回路。
10. 請求項１に記載の駆動回路であって、前記駆動回路は、前記供給電源電圧に含まれる特定コマンドコードを検出することに応答して、前記学習モードから前記通常モードへの移行を行うように構成される、駆動回路。
11. 請求項１に記載の駆動回路であって、当該駆動回路は、前記位相角が所定長の時間に関して一定を維持することに応答して、前記学習モードから前記通常モードへの移行を行うように構成される、駆動回路。
12. 少なくとも１つのソリッドステートランプと、前記少なくとものソリッドステートランプを駆動させるための、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の少なくとも１つの駆動回路と、を含むランプユニット。
13. 少なくとも１つのソリッドステートランプを受けるアーマチャであって、前記少なくとものソリッドステートランプを駆動させるための、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の少なくとも１つの駆動回路を含むアーマチャ。

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