JP6243397B2 - コンデンサのための充電制御ダイオードを含むｌｅｄストリング駆動回路 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも１つの負荷を制御するための回路装置、ＬＥＤランプ、ＬＥＤランプのためのレトロフィット組立体、及び少なくとも１つの負荷を制御する方法に関する。

ＬＥＤをベースにしたランプは、照明技術にとって重要性がますます増している。ＬＥＤの少ない電力消費及び長い寿命が、ＬＥＤを、様々なアプリケーションに非常に好ましい選択にしている。従来のフィラメント電球に取って代わることができるレトロフィット電球において白色ＬＥＤが用いられ得る。更に、様々な色を持つＬＥＤが当業界において知られている。実質的に無限の様々な色の印象を作り出すために、赤色、緑色及び青色のＬＥＤを組み合わせることも知られている。
現在販売されているほとんどのレトロフィットＬＥＤ電球は、オン／オフ制御装置を有するのに対して、他のものは、フェーズカット壁面調光器と互換性がある調光器である。新たな開発は、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）又はＷｉｆｉによる無線制御のような新たな機能をＬＥＤランプに付加することを目的としている。これらのアプリケーションのためには、無線通信チップに給電する補助電源が必要とされ、これは、電源設計の複雑さ及びコストを増大させる。

色調整可能なＬＥＤ電球は、３つの異なるＬＥＤ（赤色、緑色及び青色）を有し、様々な色をもたらすよう各ＬＥＤの光出力が個々に制御される。（Ｒ、Ｇ及びＢなどの）多数のＰＷＭ（パルス幅変調）チャネルを備える典型的なＬＥＤ電球は、電圧電流変換器と、個々のチャネルの制御のための補助供給電圧とを必要とする。ハイエンドの色制御は、ＬＥＤ電流の正確な制御を必要とする。これは、通常、正確な電流レベル及びＰＷＭによって実現される。このＬＥＤＰＷＭ電流を実現するためには様々な方法がある。

例えば、フライバックコンバータを用いる、即ち、典型的な変圧器構成を備える電力変換段において、電源ＡＣが、２つのＤＣ電圧、３２Ｖ及び５Ｖに変換され得る。３２Ｖは、次いで、降圧型コンバータ（buck converter）で一定の電流に変換される。それ故、前記構成は、「二段電力変換段」とも呼ばれる。前記一定の電流は、出力電圧が変化する場合でも、維持されることから、多数のＬＥＤチャネルを直列に接続し、所要のＰＷＭ（輝度）値に従って個々のチャネルを短絡することによって各チャネルを制御することが可能である。

短絡は、所謂分流技術によってなされることができ、これは、光出力を制御するために利用される。ここで、直列に接続された１つ又は幾つかのＬＥＤチャネルが存在し得る。ＬＥＤチャネルの各々がＬＥＤを有し、前記ＬＥＤは、対応するＬＥＤの電力消費を制御するよう操作される分流スイッチに並列に接続される。詳細には、分流スイッチはＭＯＳＦＥＴであり得る。

この例示的な構成のフライバックコンバータの場合は、フライバック変圧器の主巻線から得られる最大出力電力の出力電圧（ＬＥＤ回路の３２Ｖ）を調整することが非常に一般的である。補助供給電圧（５Ｖ）は、制御電子回路を供給するために用いられ、フライバック変圧器の補助巻線から得られ得る。変圧器巻線の電圧平衡及び分流スイッチングトポロジにより、主巻線の電流が変化すると、補助供給電圧の変化が生じ得る。従って、分流スイッチングトポロジが用いられる場合には、マイクロコントローラなどのような制御電子回路を供給する一定の電圧は、フライバック変圧器から取り出される補助巻線によって維持されることができない。

更に、分流スイッチを駆動するために浮遊供給電圧を持つ別の問題もある。

上述の問題をかんがみて、本発明の目的は、費用対効果の優れたロス低減構成で分流スイッチングを制御するために電流源から補助電源を抽出するための手段を提供することである。

前記問題は、請求項１に記載の回路装置、請求項１３に記載のＬＥＤランプ、及び請求項１４に記載の方法によって解決される。

少なくとも１つの負荷を制御するための本発明の回路装置は、電源との接続のための入力端子と、少なくとも１つの負荷素子との接続のための出力端子とを有する。ここ及び以下の文脈において、「負荷」は、電圧が印加される場合に電力を消費するあらゆる装置を指す。電力は、光、機械的エネルギ、熱などに変換され得る。「負荷素子」は、負荷を有する回路を指し、最も単純な例においては、それは、１つの負荷から成る。好ましくは、前記少なくとも１つの負荷素子は、ＬＥＤを有する。「電源」という用語は、ここでは、あらゆる種類の電源を指し、即ち、それは、電圧源又は電流源であってもよく、それは、ＡＣ若しくはＤＣ電圧（又はＡＣ若しくはＤＣ電流）を供給してもよい。好ましくは、前記回路装置は、前記入力端子を定電流源に接続するようにされている。上記の接続（及び下記の他の接続）は、（例えば、はんだ付けによって形成される）永久的なものであってもよく、又は例えば、プラグ及びソケットシステムのような、着脱可能なものであってもよい。更に、前記接続が、プリント回路基板上の導電体路によって形成される場合には、対応する端子が、前記導電体路の残部と物理的に見分けられないかもしれないことは理解されたい。前記出力端子は、少なくとも、前記入力端子が前記電源に接続される場合に、前記少なくとも１つの負荷素子に電力を供給するよう適応される。

前記回路装置は、制御回路及び制御可能なバイパススイッチを更に有する。前記制御回路は、少なくとも１つの負荷素子を制御するよう適応される制御装置、及び前記制御装置に電力を供給するよう適応されるエネルギ貯蔵装置を有する。前記負荷素子の制御とは、ここでは、例えば、前記負荷を起動若しくは停止させることによって、又はそれによって消費される電力の量を変化させることによって、その動作状態を安定及び／又は変化させることを指す。しかしながら、負荷のタイプに応じて、多数の動作パラメータが制御され得る。

本発明の範囲内で、閉ループ制御及び開ループ制御が用いられることができ、即ち、前記負荷素子の状態についてのフィードバックが、用いられてもよく、又は用いられなくてもよい。好ましくは、前記制御装置は、前記負荷素子の動作状態が時間依存性になるように、前記負荷素子を制御するよう適応される。前記制御装置の制御機能は、ソフトウェア又はハードウェアで実施され得る。好ましくは、前記制御装置は、マクロコントローラである。前記エネルギ貯蔵装置は、好ましくは電場及び／又は磁場に、エネルギを貯蔵することができる。前記エネルギ貯蔵装置にエネルギが貯蔵されているとき、前記エネルギ貯蔵装置は、少なくとも一時的には、前記制御装置に電力を供給することができる。それ故、前記エネルギ貯蔵装置は、少なくとも一時的には、前記制御装置に電気的に接続されなければならない。通常、この接続は、永久的なものである。

前記バイパススイッチは、低抵抗状態と高抵抗状態との間で切り替えられることができる装置である。ここ及び以下において、前記低抵抗状態の前記スイッチは、「閉じられている」と呼ばれ、前記高抵抗状態の前記スイッチは、「開いている」と呼ばれる。上記の２つの状態の間の連続的なスイッチング及び／又は中間状態も可能であり得るが、本発明に必須ではない。本発明によるバイパススイッチの例は、機械的スイッチ、リレー、サイリスタ、又はトランジスタ、とりわけ、ＭＳＯＦＥＴなどのスイッチング装置を含む。

本発明によれば、前記バイパススイッチ及び前記制御回路が、並列に接続され、前記入力端子と前記出力端子との間に接続される。それ故、前記バイパススイッチが閉じられる場合、前記制御回路に対して、前記入力端子から前記負荷素子へのバイパスが設けられ、前記バイパススイッチが開けられる場合、このバイパスは、遮断される（又は少なくとも減らされる）。

更に、前記回路装置は、前記制御回路に供給される電力を制御するよう前記バイパススイッチを動作させるよう適応される。即ち、前記回路装置は、前記バイパススイッチを開閉し、それによって、前記制御回路に供給される電力が制御される。好ましくは、前記制御回路を流れる、前記入力端子と前記出力端子との間の電流が、前記バイパススイッチを動作させることによって制御される。好ましくは、前記回路装置は、前記バイパススイッチが開いているときに前記エネルギ貯蔵装置を充電するよう適応される。

前記回路装置は、前記出力端子に前記負荷素子を接続するよう適応され、故に、前記負荷素子は、前記入力端子に対して、前記バイパススイッチ及び前記制御回路の各々と直列に接続される。この場合には、前記バイパススイッチが閉じられるとき、閉じたバイパススイッチの抵抗が十分に低い場合には、前記入力端子から前記制御回路を通って前記出力端子に向かう電流は、減らされる（好ましくは、ごくわずかである）。前記バイパススイッチが開けられるとき、前記入力端子から前記制御回路を通って前記出力端子に向かう電流は、増やされる。前記制御回路を通る電流の変化は、前記制御回路に供給される電力の変化に対応する。

従って、前記バイパススイッチを開けることによって、前記エネルギ貯蔵装置を充電するために前記制御回路に供給される電力を増大させることが可能である。前記バイパススイッチが閉じられるとき、前記制御回路には、より少ない電力しか供給されず（又は全く電力が供給されず）、これは、前記制御回路を動作させるのに不十分であり得る。しかしながら、前記制御装置は、前記エネルギ貯蔵装置が供給する電力によって、引き続き、動作させられることができる。（ＬＥＤのような）前記負荷素子が前記出力端子に接続され、前記バイパススイッチが閉じられるとき、（前記スイッチは、ごくわずかな量の電力しか消費しないだろうことから）前記入力端子に供給される如何なる電力も、基本的に、前記負荷素子によって消費されることができ、この状態においてバイパスされる前記制御回路は、基本的に、前記エネルギ貯蔵装置によって供給される電力しか消費しないだろう。

本発明の回路装置により、前記制御装置は、前記入力端子に接続される「外部」電源から（少なくとも一時的に）独立させられ得る。これは、前記制御回路がバイパスされる場合でも前記制御ユニットへの電力供給を維持することができる前記エネルギ貯蔵装置のためである。下で説明する或る実施例においては、前記制御ユニットのための（最小）動作電圧が、前記エネルギ貯蔵装置によって維持されることができる。他方、前記エネルギ貯蔵装置は、前記入力端子を通して供給される電力（即ち、通常、電流）を用いることから、前記制御ユニットのための付加的な電源、補助巻線又は変換器の必要性はない。それ故、定電流ドライバへの一段ＡＣが、前記電源として用いられることができ、前記制御装置は、前記出力端子に接続される前記負荷素子（例えば、ＬＥＤ）と同じ電流からそれ自身を給電する。

本発明の好ましい実施例においては、前記回路装置は、前記エネルギ貯蔵装置の充電レベルが下方しきい値に相当する場合に前記バイパススイッチを開け、前記充電レベルが上方しきい値に相当する場合に前記バイパススイッチを閉じるよう適応される。詳細には、前記充電レベルは、電圧レベルによって与えられ得る。前記エネルギ貯蔵装置は、前記制御装置と並列に接続されることから、この電圧レベルは、前記制御装置における電圧を測定することによって、容易に決定され得る。前記下方しきい値は、通常、前記制御装置が動作可能な状態に保たれるように選ばれるだろうが、前記制御装置の一時的な停止は許容可能であり得ると考えられる。従って、前記充電レベルが、前記下方しきい値まで又は前記下方しきい値未満に低下するとき、前記バイパススイッチを開けることによって、前記エネルギ貯蔵装置の再充電が開始される。前記上方しきい値は、一般に、前記下方しきい値より上であるよう選ばれるだろう。しかしながら、これらの２つのしきい値は、同じであってもよい。この場合には、前記回路が前記バイパススイッチを絶え間なく開閉するのを防止するために、何らかの時間遅延が用いられ得る。

変形例として、前記バイパススイッチは、所定の時間パターンに従って開閉され得る。これは、とりわけ、前記回路装置の動作に関連する全てのパラメータ（前記電源及び前記負荷素子などの仕様）が既知であり、動作が予めほとんど予測されることができる場合に、可能であり得る。

好ましくは、前記制御装置は、複数の負荷素子を選択的に制御するよう適応される。これは、前記複数の負荷素子の各々が個々に制御されること、例えば、或る負荷素子は停止させられるが、別の負荷素子は依然として動作していることを意味する。本発明の回路装置は、前記制御装置がマルチカラーＬＥＤランプのＬＥＤユニットを選択的に制御するよう適応される場合に、とりわけ有用である。ここで、「ＬＥＤユニット」という用語は、少なくとも１つのＬＥＤを有する負荷素子を指す。通常、１つのＬＥＤユニット内の全てのＬＥＤは、同じ色のものであるだろうが、１つのＬＥＤユニット内での様々な色の「混合」も可能である。マルチカラーＬＥＤランプにおいては、異なるＬＥＤユニットは、異なる色（又は色の組み合わせ）を持つＬＥＤを有する。例えば、或るＬＥＤユニットは、青色ＬＥＤだけを有してもよい一方で、別のユニットは、赤色ＬＥＤ、又は赤色ＬＥＤ及び緑色ＬＥＤの５０：５０の組み合わせを有する。

前記制御装置が、色調整可能なＬＥＤランプの赤色、緑色及び青色のＬＥＤユニットを制御するよう適応されることは、とりわけ好ましい。当業界では知られているように、色調整可能なＬＥＤランプは、少なくとも、１つの赤色ＬＥＤユニット、１つの緑色ＬＥＤユニット及び１つの青色ＬＥＤユニットを有し、各ＬＥＤユニットの明るさは、加法混色によって実質的に全ての色が作成されることができるように、（所定のパターンに従って又はユーザ入力に従って）個々に制御されることができる。

前記バイパススイッチの制御は、前記回路装置内の別の構成要素によってなされてもよいが、前記制御装置が、前記バイパススイッチを制御するよう適応されることは、好ましい。従って、本発明に必須の制御機能（前記負荷素子の制御及び前記バイパススイッチの制御）は、１つの構成要素（例えば、マイクロコントローラ）にまとめて配設され得る。更に、この場合には、前記制御装置自身が、前記制御装置の電力の供給源を決定する、即ち、前記入力端子に接続される電源、又は前記エネルギ貯蔵装置のいずれかに決定する。

好ましくは、前記エネルギ貯蔵装置は、少なくとも１つのコンデンサであり、前記コンデンサ及び前記制御装置は、前記入力及び出力端子に対して並列に接続される。この実施例においては、前記コンデンサは、前記バイパススイッチが開いている間に前記制御装置を動作させるために十分な電圧まで、充電されることができる。前記バイパススイッチが閉じられるとき、前記コンデンサは、前記制御装置にエネルギを供給しながら放電するだろう。前記コンデンサは、前記制御装置と並列に接続されることから、前記制御装置に印加される電圧は、電圧であって、前記電圧まで前記コンデンサが充電される電圧によって規定される。従って、この実施例は、前記制御ユニットの（相対的に安定した）動作電圧を維持するのに非常に有用である。前記コンデンサの静電容量及び「放電期間」の長さは、前記電圧が、前記制御装置を動作させるために必要なレベル未満には低下しないように、選ばれ得る。コンデンサの代わりとして、又はコンデンサに加えて、再充電可能なバッテリ又は蓄電池が、本発明によるエネルギ貯蔵装置として用いられ得る。

他の例においては、又は更に、前記エネルギ貯蔵素子が、前記制御装置と直列に接続されるコイルのようなインダクタンスを持つ素子を有することが、考えられる。この場合には、前記インダクタンスが、前記制御装置を通る電流が瞬時に暴落するのを防止し、従って、少なくとも短い時間間隔の間、前記制御装置にエネルギを供給する。更に、エネルギは、例えば、交互に、モータ（「充電期間」）及び発電機（「放電期間」）として働く冷却ファンにおいて、運動エネルギとして貯蔵され得る。

前記エネルギ貯蔵装置は、前記制御装置に対する電力供給を維持するためのものであるので、前記バイパススイッチが閉じられるとき、前記エネルギ貯蔵装置の如何なる付加的な消耗も防止されるべきである。それ故、前記回路装置が、前記エネルギ貯蔵装置が前記バイパススイッチを通して放電されるのを防止するよう適応される放電制御素子を有することは、好ましい。これは、とりわけ、前記バイパススイッチが閉じられるときに、当てはまる。これを達成する簡単な方法は、前記入力端子と前記エネルギ貯蔵装置との間にダイオードを設けるものである。従って、充電電流は、前記エネルギ貯蔵装置を充電するよう前記ダイオードを流れ得るが、前記バイパススイッチが閉じられるときには、放電電流は、全く（又はごくわずかしか）、前記バイパススイッチを流れることができない。ダイオードの代わりに、当業界で知られている、より複雑な整流素子が、用いられてもよい。これらの「静的な」素子の代わりに、前記バイパススイッチが開けられるときには閉じられ、逆の場合も同じである第２スイッチを設けることも可能である。前記バイパススイッチが、両方の機能を引き受けるトグルスイッチであることも、考えられる。

本発明の或る態様は、前記負荷の動作が、何らかの外部入力によって影響を及ぼされるシステムにおいて用いられ得るものである。或るこのような実施例においては、前記制御装置は、センサユニットから制御信号を受け取るよう適応される。このようなセンサユニットは、例えば、タッチセンサ、運動センサ、輝度センサなどを含み得る。
例えば、前記負荷が、ＬＥＤのような光源である場合には、前記光源の輝度は、周囲の輝度に従って制御されてもよく、又は前記光源は、接触又は運動によって起動されてもよい。前記センサユニットが、電力供給を必要とする場合に、前記電力が、前記回路装置の前記エネルギ貯蔵装置によって供給されることは、非常に好ましい。

とりわけ好ましい実施例においては、前記制御装置は、無線遠隔制御システムの受信機から制御信号を受け取るよう適応される。このような遠隔制御システムは、とりわけ、ＺｉｇＢｅｅ又はＷｉＦｉなどの既知の規格に基づき得る。遠隔制御を実施するために無線又は赤外線信号が用いられ得る。前記受信機が、電力供給を必要とする場合に、前記電力が、前記エネルギ貯蔵装置によって供給されることは、好ましい。従って、無線実施可能性が、付加的な電源の必要なしに、供給される。（例えば、制御信号の受信時にフィードバックを与えるために）双方向通信が必要とされる場合には、前記制御装置はまた、前記無線制御システムの送信機を制御するよう適応され得る。ここで、前記送信機を動作させるために必要とされる電力が、前記エネルギ貯蔵装置によって供給されることもまた、好ましい。受信機及び／又は送信機、並びに上記のセンサはまた、前記制御装置に組み込まれてもよいことは、理解されたい。

前記回路装置は、前記出力端子に接続される少なくとも１つの負荷素子を更に有してもよい。即ち、前記入力端子に対して、前記負荷素子は、前記バイパススイッチと直列に接続されるだけでなく、前記制御回路とも直列に接続される。好ましくは、前記負荷素子は、負荷ユニットと、分流装置とを有し、前記負荷ユニット及び前記分流装置は、前記出力端子に対して、互いに並列に接続される。「負荷ユニット」は、ここでは、上で説明したような意味を持つ。分流装置は、少なくとも、高抵抗状態と、低抵抗状態とを有する装置である。前記分流装置は、前記負荷ユニットと並列に接続されることから、前記分流装置が、前記低抵抗状態に変わる場合には、前記分流装置を通る電流は、増やされ、前記負荷ユニットを通る電流は、減らされる。前記分流装置は、前記高抵抗状態と前記低抵抗状態との間の中間状態を有してもよい。前記分流装置は、とりわけ、トランジスタであってもよく、好ましくは、ＭＯＳＦＥＴであり得る。他の例においては、例えば、サイリスタ、機械的スイッチ、オプトカプラ、リレーなどが用いられてもよい。本発明による回路装置は、ＬＥＤランプのためのレトロフィット組立体であってもよい。例えば、このような組立体は、既存のＬＥＤドライバと、ＬＥＤユニットとの間に「挿入」されるよう、即ち、前記入力端子が、前記ＬＥＤドライバの対応する端子に接続され、前記ＬＥＤユニットが、前記出力端子に接続されるよう適応されてもよい。従って、前記レトロフィット組立体は、既存のランプにおけるアドオンユニットとして用いられることができる。当然、前記レトロフィット組立体自身が、ＬＥＤユニットも含んでもよい。

本発明の他の態様においては、上記のような本発明の回路装置を有するＬＥＤランプが提供される。このようなＬＥＤランプは、前記回路装置の前記出力端子に接続され、前記制御装置によって制御される少なくとも１つのＬＥＤユニットを有する。通常、前記ランプは、電源電圧を、前記ＬＥＤを動作させるのに適したＤＣ電流に変換する電源も有するだろう。

本発明の別の態様は、最後に、少なくとも１つの負荷を回路装置で制御する方法を提供する。前記回路装置は、電源との接続のための入力端子と、少なくとも１つの負荷素子との接続のための出力端子と、制御回路であって、制御装置、エネルギ貯蔵装置及び制御可能なバイパススイッチを含む制御回路とを有する。ここで、前記バイパススイッチ及び前記制御ユニットは、前記入力端子と前記出力端子との間で、並列に接続される。本発明の方法によれば、前記制御装置が、少なくとも１つの負荷素子を制御し、前記エネルギ貯蔵装置が、前記制御装置に電力を供給し、前記回路装置が、前記制御回路に供給される電力を制御するよう前記バイパススイッチを動作させる。
同封の図と共に好ましい実施例の記載を参照して、本発明のこれら及び他の態様、特徴及び利点を説明し、明らかにする。

本発明による回路装置の実施例を示す。 例示的なＬＥＤランプの構成要素の概略図である

図１は、本発明による回路装置１を示している。回路装置１は、制御回路１０を有し、制御回路１０は、エネルギ貯蔵装置としてコンデンサＣを有し、制御ユニットとしてマイクロコントローラ１３を有する。制御回路１０は、バイパスＭＯＳＦＥＴ Ｍ４と並列に接続される。制御回路１０及びバイパスＭＯＳＦＥＴ Ｍ４の両方とも、入力端子１１と出力端子１２との間に接続される。入力端子１１は、ＬＥＤドライバ（図示せず）によって供給される定電流源３０の正端子３１に接続される。コンデンサＣと入力端子１１との間には充電制御ダイオードＤ４が接続される。

出力端子１２は、直列に接続される３つの負荷素子２０、２１、２２の最初のものに接続される。各負荷素子２０、２１、２２は、赤色、緑色及び青色のうちの１つのためのＬＥＤ Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３を有する。各負荷素子２０、２１、２２の構成は同一であることから、第１負荷素子２０だけ詳細に説明する。ここで、第１ＬＥＤ Ｄ１は、分流スイッチとしての役割を果たす第１ＭＯＳＦＥＴ Ｍ１に並列に接続される。ＬＥＤドライバによって供給される一定の電流は、第１ＬＥＤ Ｄ１と第１ＭＯＳＦＥＴ Ｍ１との間で分けられ、第１ＭＯＳＦＥＴ Ｍ１を流れる電流が増加する場合に、第１ＬＥＤ Ｄ１の電力消費は減少するだろう。

第１ＭＯＳＦＥＴ Ｍ１は、マイクロコントローラ１３により第１操作端子１４を用いて操作される。第１操作端子１４は、第１抵抗器Ｒ１を通して、ＰＮＰ型トランジスタである第１トランジスタＱ１のベースに接続される。第１トランジスタＱ１のエミッタは、充電制御ダイオードＤ４に接続され、第１トランジスタＱ１のコレクタは、ＮＰＮ型トランジスタである第２トランジスタＱ２のベース、及びＰＮＰ型トランジスタである第３トランジスタＱ３のベースに接続され、且つ第２抵抗器Ｒ２を通して定電流源３０の負端子３２に接続される。第２トランジスタＱ２のエミッタは、充電制御ダイオードＤ４に接続され、第２トランジスタＱ２のコレクタは、第３トランジスタＱ３のエミッタに接続される。第３トランジスタＱ３のコレクタは、負端子３２に接続される。
第２トランジスタＱ２のコレクタ（及び第３トランジスタＱ３のエミッタ）は、第３抵抗器Ｒ３を通して、第１ＭＯＳＦＥＴ Ｍ１のゲートに接続される。マイクロコントローラ１３は、各々、第２及び第３ＭＯＳＦＥＴ Ｍ２、Ｍ３を操作するための、第２及び第３操作端子１５、１６も有する。第２及び第３操作端子１５、１６は、第１操作端子に対応するようにして、抵抗器及びトランジスタのセットに接続される。

更に、マイクロコントローラ１３は、第４抵抗器Ｒ４を通してバイパスＭＯＳＦＥＴ Ｍ４のゲートに接続されるバイパス操作端子１７を有する。マイクロコントローラ１３は、コンデンサＣにおける電圧を検出し、内部比較器回路（図示せず）を用いて、前記電圧を、上方しきい値及び下方しきい値と比較する。

動作中、電流源３０は、正端子３１に一定の電流を供給する。最初の電源投入時、バイパスＭＯＳＦＥＴ Ｍ４はオフに切り替えられる。従って、一定の電流は、マイクロコントローラ１３を通過し、コンデンサＣを充電する。コンデンサＣは、上方しきい値に到達するまで充電される。この時点において、マイクロコントローラ１３は、バイパスＭＯＳＦＥＴ Ｍ４をオンに切り替える。ここで、電流源３０の電流は、バイパスＭＯＳＦＥＴ Ｍ４を通って、直接、ＬＥＤ Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３及び／又は分流スイッチＭ１、Ｍ２、Ｍ３へ行くだろう。この状態においては、電流源３０からの電流は、制御回路１０に全く（又はごくわずかしか）流れ込まない。それ故、マイクロコントローラ１３は、コンデンサＣによって給電され、これは、コンデンサＣの電圧を低下させる。コンデンサＣの下方しきい値電圧に到達すると、マイクロコントローラ１３は、バイパスＭＯＳＦＥＴ Ｍ４をオフに切り替え、充電プロセスが、再び、開始される。ＬＥＤ Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３の上に電源を配置することによって、ゲート駆動電圧は、バイパスＭＯＳＦＥＴ Ｍ４を切り替えるのに十分である。ゲート駆動電圧は、常に、最も高いＬＥＤ順電圧より高いので、この浮遊／ハイ側電源は、分流スイッチングもサポートする。

マイクロコントローラは、更に、第１、第２及び第３ＬＥＤ Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３の光出力を、対応するＭＯＳＦＥＴ Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３を操作することによって、制御する。一例として、第１ＭＯＳＦＥＴ Ｍ１の動作を以下に記載する。

マイクロコントローラ１３が、第１操作端子１４の電圧を低い値に設定するとき、電流は、第１トランジスタＱ１のエミッタから、第１トランジスタＱ１のベースを通り、第１抵抗器Ｒ１を介して、マイクロコントローラ１３の方へ流れ始める。第１トランジスタＱ１が、オンに切り替えられ、第１トランジスタＱ１のコレクタの電圧が、増加し始める。第１トランジスタＱ１のコレクタ電圧が十分になるとき、それは、第２トランジスタＱ２のベースへの電流供給を開始し、第２トランジスタＱ２は、オンへ切り替わり始めるだろう。第２トランジスタＱ２のエミッタ電圧は、第２トランジスタＱ２のコレクタ電圧へと上昇する。この期間中、第１ＭＯＳＦＥＴ Ｍ１のゲート電圧が、増加し始め、最終的に、第１ＭＯＳＦＥＴ Ｍ１は、オンへ切り替わる。

第１ＭＯＳＦＥＴ Ｍ１をオフに切り替えるため、第１操作端子１４の電圧が、高く設定される。第１トランジスタＱ１のベース−エミッタ電圧は、低下し、第１トランジスタＱ１をオフに切り替わらせる。第１トランジスタＱ１がオフに切り替えられると、第２抵抗器Ｒ２が、第２及び第３トランジスタＱ２、Ｑ３のベース電圧を引き下げるだろう。第２トランジスタＱ２は閉じ、第３トランジスタＱ３は導通を開始するだろう。次いで、第１ＭＯＳＦＥＴ Ｍ１のゲートが、第３抵抗器Ｒ３及び第３トランジスタＱ３を介して（並びに、非常にわずかに、第３トランジスタＱ３のベース及び第２抵抗器Ｒ２を通して）、放電されるだろう。ＭＯＳＦＥＴ Ｍ１は、オフに切り替えられるだろう。

制御は、所定の時間パターンに従い得る。しかしながら、マイクロコントローラ１３はまた、ＺｉｇＢｅｅネットワーク装置の一部であり得る。この場合には、ユーザは、或るＲＧＢの色を選択するためにＺｉｇＢｅｅ準拠遠隔制御装置（図示せず）を用いることができる。遠隔制御装置は、対応するコマンドをマクロコントローラ１３に送信し、マイクロコントローラ１３は、それに応じて、ＭＯＳＦＥＴ Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３を操作する。ＺｉｇＢｅｅネットワーク装置全体が、マイクロコントローラ１３と同じように、即ち、定電流源３０及びコンデンサＣによって、給電され得る。従って、付加的な電源の必要性なしに、ＺｉｇＢｅｅの機能をＬＥＤランプに組み込むことが可能である。前述のように、ＺｉｇＢｅｅの代わりに他の機能、例えばＷｉＦｉも付加されることができ、又はマイクロコントローラ１３は、運動センサ、タッチセンサなどに接続されることができる。これらのアプリケーションの各々において、付加的な機能のために付加的な電源は必要とされない。

図１に示されている回路装置は、電流源と、（負荷素子から成る）負荷と、供給及び制御回路４０とに分けられ得る（図１参照）。後者は、既存照明器具のためのレトロフィット組立体として用いられ得る。それによって、ランプ全体を交換する必要なく、新しい制御特徴及び機能が付加され得る。利点は、補助電源が必要なく、全ての配線調節がＬＥＤドライバ３０の低電圧側でなされることができ、それによって、修正を安全の観点で害のないものにすることである。

図２は、供給及び制御回路４０がどのようにシステムレベルにおけるアドオンユニットとして用いられ得るかの例を示している。示されているのは、ＬＥＤランプの構成要素である。ＬＥＤドライバ３０は、電源の活線(live wire)５０及び中性線（neutral wire）５１に接続される。レトロフィット組立体４１の一部としての供給及び制御回路４０は、ＬＥＤドライバ３０の低電圧側に接続され得る。上述の新しい特徴（ＺｉｇＢｅｅ又はＷｉＦｉ機能など）のいずれも、レトロフィット組立体４１に組み込まれる。供給及び制御回路４０は、（簡単にするために、対応する分流スイッチなしにＬＥＤだけが示されている）負荷２３に接続され、負荷２３は、供給及び制御回路４０に組み込まれる制御ユニット１０によって制御される。図２に示されているように、本発明の回路装置１は、分流スイッチングを可能にする任意の商品ＬＥＤドライバ３０を用いる照明器具に制御特徴を付加するビルディングブロックとして用いられ得る。これは、在庫の構成要素をより少なくすること、及び既存の照明器具に対する新しい機能の付加の容易化をもたらす。

図面、明細及び添付の特許請求の範囲から請求項記載の発明を実施する当業者には、開示されている実施例に対する他の変形が、理解され、達成され得る。

上記の記載及び添付の特許請求の範囲において、単数形への言及は、複数形も含むよう意図されており、その逆もまた同じであり、特定の個数の特徴又は装置への言及は、本発明を特定の個数の特徴又は装置に限定するように解釈されべきではない。更に、「含む」又は「有する」などの表現は、他の要素を除外せず、単数形表記は、複数性を除外しない。

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。請求項における如何なる参照符号も、請求項の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims (14)

1. 少なくとも１つの負荷を制御するための回路装置であり、少なくとも、
   電源との接続のための入力端子と、
   負荷を有する少なくとも１つの回路との接続のための出力端子と、
   制御回路であって、
   前記少なくとも１つの回路を制御するよう適応される制御装置、及び
   前記制御装置に電力を供給するよう適応されるエネルギ貯蔵装置を含む制御回路と、
   制御可能なバイパススイッチとを有する回路装置であって、
   前記バイパススイッチ及び前記制御回路が、並列に接続され、前記入力端子と前記出力端子との間に接続され、
   前記回路装置が、前記制御回路に供給される電力を制御するよう前記バイパススイッチを動作させるよう適応される回路装置。
2. 前記回路装置が、前記エネルギ貯蔵装置の充電レベルが下方しきい値に相当する場合に前記バイパススイッチを開け、前記充電レベルが上方しきい値に相当する場合に前記バイパススイッチを閉じるよう適応される請求項１に記載の回路装置。
3. 前記制御装置が、前記バイパススイッチを制御するよう適応される請求項１乃至２のいずれか一項に記載の回路装置。
4. 前記制御装置が、負荷を有する複数の回路を選択的に制御するよう適応される請求項１乃至３のいずれか一項に記載の回路装置。
5. 前記制御装置が、マルチカラーＬＥＤランプのＬＥＤユニットを選択的に制御するよう適応される請求項４に記載の回路装置。
6. 前記制御装置が、色調整可能なＬＥＤランプの赤色、緑色及び青色のＬＥＤユニットを制御するよう適応される請求項４及び５のいずれか一項に記載の回路装置。
7. 前記エネルギ貯蔵装置が、コンデンサであり、前記コンデンサ及び前記制御装置が、前記入力端子及び前記出力端子に対して並列に接続される請求項１乃至６のいずれか一項に記載の回路装置。
8. 前記エネルギ貯蔵装置が前記バイパススイッチを通して放電されるのを防止するよう適応される放電制御素子を更に有する請求項１乃至７のいずれか一項に記載の回路装置。
9. 前記制御装置が、センサユニットから制御信号を受け取るよう適応される請求項１乃至８のいずれか一項に記載の回路装置。
10. 前記制御装置が、無線遠隔制御システムの受信機から制御信号を受け取るよう適応される請求項１乃至９のいずれか一項に記載の回路装置。
11. 負荷を有する少なくとも１つの回路を更に有し、前記少なくとも１つの回路が、前記出力端子に接続される請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の回路装置。
12. 前記負荷を有する回路が、
    負荷ユニットと、
    分流装置とを有し、
    前記負荷ユニット及び前記分流装置が、前記出力端子に対して、互いに並列に接続される請求項１１に記載の回路装置。
13. 請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の回路装置を有するＬＥＤランプ。
14. 少なくとも１つの負荷を回路装置で制御する方法であって、前記回路装置が、
    電源との接続のための入力端子と、
    負荷を有する少なくとも１つの回路との接続のための出力端子と、
    制御回路であって、
    制御装置、及び
    エネルギ貯蔵装置を含む制御回路と、
    制御可能なバイパススイッチとを有し、
    前記バイパススイッチ及び前記制御回路が、並列に接続され、前記入力端子と前記出力端子との間に接続され、
    前記制御装置が、負荷を有する少なくとも１つの回路を制御し、
    前記エネルギ貯蔵装置が、前記制御装置に電力を供給し、
    前記回路装置が、前記制御回路に供給される電力を制御するよう前記バイパススイッチを動作させる方法。

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