JP5935063B2 - 調光可能照明システム - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、LEDに基づいた光源のような、低い負荷のアプリケーション用の調光器トリガ回路(dimmer triggering circuit)に関する。本発明は、さらに、そのような調光器トリガ回路を含む調光器システム(dimmer system)に関する。
一般に、位相制御された調光器は、さらにトライアックと呼ばれる交流用の三極管(triode)を有する。トライアックは、トリガされる、つまり、ターンオンする場合、どちらの方向にも電流を流すことができる双方向スイッチである。正または負電圧がゲート電極に印加されることによって、つまり、小電流がそのゲートに適用される場合、それはトリガされることができる。この電流は、短期間、つまり、マイクロ秒程度、供給される必要があるだけである。言いかえれば、トライアックは、トリガされるまたは「始動される(fired)」必要がある。一旦トリガされたならば、当該デバイスは、自身を通る電流が交流(AC)主電源の半サイクルの終わり(ゼロ交差とも称される)のような、ある閾値未満に降下するまで、伝導し続ける。その結果、その後、トライアックは「ターンオフする」。
よい。
調光器は、低い負荷アプリケーションの調光を可能にするために使用することができる。
。トライアックが始動する場合に、R2は、Q2を保護するように機能する。トランジスタQ1、Q2および抵抗器R2、R3の組合せは、整流器19の陰端子に関しておよそ1Vより高い電圧T4に対して、安定した電流源回路17を形成する。T4の上の電圧が、およそ1V未満になる場合、コレクタ電流は、減少するだろう。220Ωの抵抗器は、EMI条件を満たし、低電圧レベルで現在の傾斜を制限し、Q1のコレクタと直列に加えられてもよい。
図3に描かれたような照明システムは、負荷13中のLED駆動回路が、LEDにDCの電流を供給する電流制御装置およびDC電流を含み、したがって、LEDの光の強さが電源電圧に依存しないように、典型的に配列される。電流制御装置は、システムの範囲内のLED電流を制御する。その結果、電源電圧のどのような変更も、LED電流の変更を生成しないだろう。LED電流は、セットポイントによって制御される。異なる電流レベルは、異なるセットポイント値に起因する。本発明のいくつかの実施形態では、DTC12の電圧レベル検出器15で測定された平均整流電圧は、セットポイントとして駆動回路に使用されてもよい。セットポイントフィルタ回路は、負荷の調光をさらに最適化するために使用されてもよい。この最適化は、調光器セッティングとは異なっている範囲で負荷を調光することに帰着してもよい。その結果、調整されたセットポイントの全範囲は、調光器セッティング(つまり、調光器セットポイント値)の全範囲未満にわたり生成される。例えば、回路は、一連の30−80%の調光器ノブセッティング(dimmer knob setting)に対応する0−100%以上の調整されたセットポイントの生成により、駆動回路セットポイントを変えてもよい。
トライアックが、半サイクルの間に、90−170度の間に始動する場合、トライアック始動は、一般に安定していて予測可能である。しかしながら、トライアックが始動する場合、電流がそれ以上流れないであろう後に、非常に短時間で、DCリンクコンデンサ(駆動回路の整流器のDC側のコンデンサ)を充電するだろう。その後、電流が、トライアックの保持電流(通常、トリガ後の数100マイクロ秒だけ)より下に落ちるので、トライアックは、ターンオフするだろう。電流の流れがない状態で、駆動回路を介した電圧は、電源電圧に従うだろう(例えば、T2の電圧は、T1の電圧に従うだろう。)。
LEDを駆動する電源信号およびLEDの強度をセットする情報信号が、両方とも同じ信号で具体化され、平均電圧は、負荷を介する場合、上に記述された照明システムは、システムと見なすことができる。この配置は、一般に、調光器のノブセッティングに応じて、負荷を介した電圧に依存する。これがそうでない場合、特に、低い負荷または不連続の負荷を備える調光器の動作により、負荷の調光は、必ずしも調光器のセッティングと一致するとは限らない。
誤った調光が、生じるだろう。
「オフ」スイッチのない調光器は、最小(つまり、光源をオフする)の位置でセットされた場合、直列コンデンサのように作用する。AC電流は、この「コンデンサ」を通って流れて、LED駆動回路中の整流器のDC側を充電するだろう。これは、短時間期間の後に、LED駆動回路中のコントローラチップを起動するのに十分かもしれない。これは、DCリンクを放電して、LEDを簡潔にフラッシュさせてもよい。その後、アンダー電圧は、検知されるだろう。コントローラは、スイッチオフするだろう。また、サイクルは、再びもう一度開始するだろう。この望まれないフラッシングを防ぐために、電流制御回路は、ヒステリシスを生成するために、ある正のフィードバックが提供されてもよい。このように、電流制御装置は、平均入力電圧がある限度を超えるまで、ゼロセットポイントを受け取るだろう。その後、現在のセットポイントは、低値(例えば、約30mA)に切り替えられる。調光器ノブをより低いセッティングに後ろに戻すことによって、その後、LED電流は、減少されてもよい(例えば、約10mAまで)。したがって、この低い調光器セッティングでは、LEDは、前の調光器セッティングに依存して、オンかもしれないし、オフかもしれない。
いだろう。それは、白熱電球が行うことに類似している。
LED駆動回路の二次回路は、好ましくは、ある範囲間(例えば、8.3Vおよび17.3V間の出力電圧)のみの電流源として働き、この範囲の外側の電圧制御を使用することを目指している。LEDに対する現在のセットポイントが0である場合、駆動回路は、まだ有効であるに違いない。したがって、これを可能にするために、駆動回路の出力は、フライバックコントローラチップのアンダー電圧ロックアウトを回避するように制御された電圧である。電流制御範囲上の電圧については、駆動回路は、LEDの切断または開回路の故障の場合に、回路(特に、駆動回路の一次側のパワートランジスタ)中の過電圧を回避するために、電圧制御モードに入る。電流制御範囲は、抵抗器の値によって設定し、非常に低い許容範囲を達成するために基準電源チップを利用することができる。あるフライバックコントローラチップ中にある内蔵の過電圧保護は、その高すぎる許容範囲によりむしろ使用されない。
Claims (49)
- 負荷に接続されたトライアックを有する調光器回路と協働するための照明システムであって、
前記照明システムは前記負荷を有し、
前記負荷は、1つ以上のLEDを有する光源に電流を供給する駆動回路を有し、
前記電流は、調整されたセットポイント値によって少なくとも一部が決定され、
前記照明システムは、前記調光器回路のセッティングによって少なくとも一部が決定された調光器セットポイント値を得て、調整されたセットポイント値を生成するセットポイントフィルタ回路をさらに有し、
前記調光器セットポイント値の変更に対する前記調整されたセットポイント値の感度は、前記調光器セットポイント値の低値においては前記調光器セットポイント値の高値における感度に対して低く、前記調整されたセットポイント値は、区切り点まで一定の値に留まっている、照明システム。 - 前記セットポイントフィルタ回路は、前記調光器セットポイント値の低値の低い割合および前記調光器セットポイント値の高値の高い割合で、前記調整されたセットポイントを増加させるように構成される、請求項1の照明システム。
- 前記調光器セットポイント値の変更に応じた前記調整されたセットポイント値の変化は、指数関数的な応答を近似している、請求項2の照明システム。
- 前記セットポイントフィルタ回路は、前記調光器セットポイント値の全範囲未満の前記調整されたセットポイント値の全範囲を生成する、前の請求項のうちのいずれか1つの照明システム。
- 前記セットポイントフィルタ回路は、0より大きい最小値を有する調整されたセットポイント値を生成する、前の請求項のうちのいずれか1つの照明システム。
- 前記セットポイントフィルタ回路は、前記調光器セットポイント値の範囲の第1の部分中に第1の一定の値を有し、前記第1の部分よりも高い前記調光器セットポイント値の範囲の第2の部分中に低い割合で増加し、前記第2の部分におけるよりも高い前記調光器セットポイント値の範囲の第3の部分中に高い割合で増加し、前記第3の部分よりも高い前記調光器セットポイント値の範囲の第4の部分中に第2の一定の値を有する、前記調整されたセットポイントを生成するように構成される、前の請求項のうちのいずれか1つの照明システム。
- 前記セットポイントフィルタ回路は、受信された調光器セットポイント値のフィルタのための第2または高位のロウパスフィルタを含む、前の請求項のうちのいずれか1つの照明システム。
- 前記セットポイントフィルタ回路は、中間セットポイント値を生成する差動増幅器を有し、
それは、前記調整されたセットポイント値を生成するようにトランジスタを制御する、前の請求項のうちのいずれか1つの照明システム。 - 前記駆動回路は、電圧制御回路と電流制御回路とを有し、
前記電圧制御回路は、電圧セットポイントにしたがって前記駆動回路の出力での電圧を制御し、
前記電流制御回路は、電流セットポイントにしたがって前記電圧セットポイントを修正する、前の請求項のうちのいずれか1つの照明システム。 - 前記電流制御回路は、所定範囲内で動作し、
前記電圧セットポイントは、前記電流制御回路がその動作範囲の境界にある場合に、境界値で維持されている、請求項9の照明システム。 - 前記セットポイントフィルタ回路は、前記調光器回路の出力端子での電圧から前記調光器セットポイント値を得る、前の請求項のうちのいずれか1つの照明システム。
- 前記セットポイントフィルタ回路は、前記調光器トライアックの始動角度から前記調光器セットポイント値を導く、請求項1〜9のうちのいずれか1つの照明システム。
- 前記セットポイントフィルタ回路は、ゼロ交差点の後に前記トライアックの最初のトリガと電源電圧のゼロ交差との間の時間遅延から前記調光器セットポイント値を導く、請求項12の照明システム。
- 前記調光器トライアックのトリガのための調光器トリガ回路をさらに有し、
前記調光器セットポイント値は、前記調光器トリガ回路を流れる電流の1つ以上の立ち上がりエッジおよび/または立ち下がりエッジの発生時間、または、前記立ち上がりエッジおよび前記立ち下がりエッジに関連した電圧によって、少なくとも一部が決定される、請求項12または13の照明システム。 - 前記調光器セットポイント値は、前記調光器トリガ回路を流れる電流の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジとの間の時間遅延、または、前記立ち上がりエッジおよび前記立ち下がりエッジに関連した電圧によって、少なくとも一部が決定される、請求項14の照明システム。
- 前記調光器トライアックがオンの場合の前記調光器回路による電流は、前記調光器トライアックの保持電流未満である、前の請求項のうちのいずれか1つの照明システム。
- 前記調光器トライアックのトリガための調光器トリガ回路をさらに有し、
前記調光器トリガ回路は、
前記調光器トリガ回路の入力電圧が閾値未満か否かを検知するための電圧レベル検出器と、
前記電圧レベル検出器によって検知された電圧が前記閾値未満である場合に電流を供給し、そうでなければ非活性化されるバイポーラ電流源回路と、
を有する、前の請求項のうちのいずれか1つの照明システム。 - 前記調光器トリガ回路による最大電流は、前記調光器トライアックの保持電流未満である、請求項17の照明システム。
- 前記調光器トライアックがオンの場合、前記調光器トリガ回路による電流は、前記トライアックの保持電流未満である、請求項17または18の照明システム。
- 前記調光器トライアックがオフである場合、前記調光器トリガ回路による電流は、前記トライアックの保持電流未満である、請求項17〜19のうちのいずれか1つの照明システム。
- 前記調光器トリガ回路は、動作で、100mW未満の平均電力を消費する、請求項17〜20のうちのいずれか1つの照明システム。
- トライアック調光器回路と、
1つ以上のLEDを有する光源と、
1つ以上のLEDに電流を供給する駆動回路と、
を有する照明システムで使用されるセットポイントフィルタ回路であって、
前記電流は、調整されたセットポイント値によって少なくとも一部が決定され、
前記セットポイントフィルタ回路は、
前記調光器回路のセッティングによって少なくとも一部が決定された調光器セットポイント値を得る入力回路と、
調整されたセットポイント値を生成する調整回路と、
を有し、
前記調光器セットポイント値の変更に対する前記調整されたセットポイント値の感度は、前記調光器セットポイント値の低値においては前記調光器セットポイント値の高値における感度に対して低く、前記調整されたセットポイント値は、区切り点まで一定の値に留まっている、セットポイントフィルタ回路。 - 前記調整されたセットポイントは、前記調光器セットポイント値の低値の低い割合および前記調光器セットポイント値の高値の高い割合で増加する、請求項22のセットポイントフィルタ回路。
- 前記調光器セットポイント値の変更に応じた前記調整されたセットポイント値の変化は、指数関数的な応答を近似している、請求項22または23のセットポイントフィルタ回路。
- 前記調整回路は、前記調光器セットポイント値の全範囲未満の前記調整されたセットポイント値の全範囲を生成する、請求項22〜24のうちのいずれか1つのセットポイントフィルタ回路。
- 前記調整回路は、0より大きい最小値を有する調整されたセットポイント値を生成する、請求項22〜25のうちのいずれか1つのセットポイントフィルタ回路。
- 前記入力回路は、受信された調光器セットポイント値のフィルタのための第2または高位のロウパスフィルタを含む、請求項22〜26のうちのいずれか1つのセットポイントフィルタ回路。
- 前記調整回路は、中間セットポイント値を生成する差動増幅器を有し、
それは、前記調整されたセットポイント値を生成するようにトランジスタを制御する、請求項22〜27のうちのいずれか1つのセットポイントフィルタ回路。 - 前記調光器セットポイント値は、前記調光器回路の出力端子での電圧から得る、請求項22〜28のうちのいずれか1つのセットポイントフィルタ回路。
- 前記調光器セットポイント値は、前記調光器トライアックの始動角度から導く、請求項22〜28のうちのいずれか1つのセットポイントフィルタ回路。
- 前記調光器セットポイント値は、ゼロ交差点の後に前記トライアックの最初のトリガと電源電圧のゼロ交差との間の時間遅延から導く、請求項30のセットポイントフィルタ回路。
- トライアックを有する調光器回路と協働するための照明システムであって、
前記照明システムは、
1つ以上のLEDを有する光源と、
前記調光器トライアックのトリガのための調光器トリガ回路と、1つ以上のLEDに電流を供給する駆動回路とを有する負荷と、
を有し、
前記駆動回路によって供給された前記電流は、調整されたセットポイント値によって少なくとも一部が決定され、
前記照明システムは、前記調光器トライアックの始動角度から少なくとも一部が導かれる調光器セットポイント値を得て、調整されたセットポイント値を生成するセットポイントフィルタ回路をさらに有し、
前記調光器セットポイント値の変更に対する前記調整されたセットポイント値の感度は、前記調光器セットポイント値の低値においては前記調光器セットポイント値の高値における感度に対して低く、前記調整されたセットポイント値は、区切り点まで一定の値に留まっている、照明システム。 - 前記駆動回路は、ゼロ交差点の後に前記トライアックの最初のトリガと電源電圧のゼロ交差との間の時間遅延から前記調光器セットポイント値を導く、請求項32の照明システム。
- 前記調光器セットポイント値は、前記調光器トリガ回路を流れる電流の1つ以上の立ち上がりエッジおよび/または立ち下がりエッジの発生時間、または、前記立ち上がりエッジおよび前記立ち下がりエッジに関連した電圧によって、少なくとも一部が決定される、請求項32または33の照明システム。
- 前記調光器セットポイント値は、前記調光器トリガ回路を流れる電流の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジとの間の時間遅延、または、前記立ち上がりエッジおよび前記立ち下がりエッジに関連した電圧によって、少なくとも一部が決定される、請求項34の照明システム。
- 前記駆動回路は、電圧制御回路と電流制御回路とを有し、
前記電圧制御回路は、電圧セットポイントにしたがって前記駆動回路の出力での電圧を制御し、
前記電流制御回路は、電流セットポイントにしたがって前記電圧セットポイントを修正する、請求項32−35のうちのいずれか1つの照明システム。 - 前記電流制御回路は、所定範囲内で動作し、
前記電圧セットポイントは、前記電流制御回路がその動作範囲の境界にある場合に、境界値で維持されている、請求項36の照明システム。 - 前記調光器トライアックがオンの場合の前記調光器回路による電流は、前記調光器トライアックの保持電流未満である、請求項32〜37のうちのいずれか1つの照明システム。
- 前記調光器トリガ回路は、
前記調光器トリガ回路の入力電圧が閾値未満か否かを検知する電圧レベル検出器と、
前記電圧レベル検出器によって検知された電圧が前記閾値未満である場合に電流を供給し、そうでなければ非活性化されるバイポーラ電流源回路と、
を有する、請求項32〜38のうちのいずれか1つの照明システム。 - 前記調光器トリガ回路による最大電流は、前記調光器トライアックの保持電流未満である、請求項32〜39のうちのいずれか1つの照明システム。
- 前記調光器トライアックがオンの場合、前記調光器トリガ回路による電流は、前記トライアックの保持電流未満である、請求項32〜40のうちのいずれか1つの照明システム。
- 前記調光器トライアックがオフの場合、前記調光器トリガ回路による電流は、前記トライアックの保持電流未満である、請求項32〜41のうちのいずれか1つの照明システム。
- 前記調光器トリガ回路は、動作で、100mW未満の平均電力を消費する、請求項32〜42のうちのいずれか1つの照明システム。
- 前記セットポイントフィルタ回路は、前記調光器セットポイント値の低値の低い割合および前記調光器セットポイント値の高値の高い割合で、前記調整されたセットポイントを増加させるように構成される、請求項32乃至43の照明システム。
- 前記調光器セットポイント値の変更に応じた前記調整されたセットポイント値の変化は、指数関数的な応答を近似している、請求項32乃至44の照明システム。
- 前記セットポイントフィルタ回路は、前記調光器セットポイント値の全範囲未満の前記調整されたセットポイント値の全範囲を生成する、請求項32乃至45のうちのいずれか1つの照明システム。
- 前記セットポイントフィルタ回路は、0より大きい最小値を有する調整されたセットポイント値を生成する、請求項32乃至46のうちのいずれか1つの照明システム。
- 前記セットポイントフィルタ回路は、前記調光器セットポイント値の範囲の第1の部分中に第1の一定の値を有し、前記第1の部分よりも高い前記調光器セットポイント値の範囲の第2の部分中に低い割合で増加し、前記第2の部分におけるよりも高い前記調光器セットポイント値の範囲の第3の部分中に高い割合で増加し、前記第3の部分よりも高い前記調光器セットポイント値の範囲の第4の部分中に第2の一定の値を有する、前記調整されたセットポイントを生成するように構成される、請求項32乃至47のうちのいずれか1つの照明システム。
- トライアックを有する調光器回路と協働するための照明システムであって、
前記照明システムは、
1つ以上のLEDを有する光源と、
前記調光器トライアックのトリガのための調光器トリガ回路と、1つ以上のLEDに電流を供給する駆動回路とを有する負荷と、
を有し、
前記駆動回路は、パワーファクタ補正回路を有し、
前記駆動回路によって供給された前記電流は、調整されたセットポイント値によって少なくとも一部が決定され、
前記照明システムは、前記調光器トライアックの始動角度から少なくとも一部が導かれる調光器セットポイント値を得て、調整されたセットポイント値を生成するセットポイントフィルタ回路をさらに有し、
前記調光器セットポイント値の変更に対する前記調整されたセットポイント値の感度は、前記調光器セットポイント値の低値においては前記調光器セットポイント値の高値における感度に対して低く、前記調整されたセットポイント値は、区切り点まで一定の値に留まっている、照明システム。
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