JP6255410B2 - 発光ダイオードランプ及びドライバ - Google Patents

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Description

本発明は、少なくとも1つの発光ダイオードを有する光源、及び前記光源を駆動するためのドライバに関する。本発明は、更に、前記光源を有し、且つ前記ドライバを有するシステムに関し、その上更に、光源を駆動するための方法に関する。このような光源の例は、レトロフィット発光ダイオード管である。
US 2004 / 0062041 A1は、電気の伝達のための第1端部を持ち、且つ第2ダミー端部を持つレトロフィット発光ダイオード管を開示している。
US 2004 / 0062041 A1は、如何なるドライバも開示していない。通常、ドライバは、少なくとも1つの発光ダイオードを有する光源に直流信号を供給する。
蛍光灯を発光ダイオードに置き換え、同時に、蛍光灯安定器をドライバに置き換える際に、US 2004 / 0062041 A1に示されているような発光ダイオード管を取り付けている人に安全を供給するため、前記発光ダイオード管には、電気の伝達のための第1端部と、第2ダミー端部とが与えられている。この場合、この人は、最早、器具を介して一方の端部に電圧が印加されている間に手で他方の端部に触れても危険にさらされない。しかしながら、これは、適応されるべき器具内に配線を必要とし、これは、取り付け時間を増大させると共に、交換のためのコストを増大させる。
更に、前記発光ダイオード管に直流信号が供給される場合、極性の問題が生じ得る。前記極性の問題は、取り付け時間を増大させると共に、交換のためのコストを増大させる、極性の表示の付加によって解決され得る、又は電気的な非効率性をもたらすと共に、製造のためのコストを増大させる、極性の問題を防止するためのダイオード整流器などの回路の付加によって解決され得る。
本発明の目的は、改善された光源を提供すること、及び改善されたドライバを提供することである。他の目的は、改善されたシステム及び改善された方法を提供することである。
第1の態様によれば、
― 少なくとも1kHzの周波数を持つ交流信号をドライバとやり取りするための第1及び第2端子と、
― コンデンサを介して前記第1端子に結合される第1入力部、及び前記第2端子に結合される第2入力部を備える整流器と、
― 前記整流器の出力部に結合される少なくとも1つの発光ダイオードとを有する光源が提供される。
前記光源は、蛍光灯に取って代わるよう設計される。前記光源及び前記ドライバは、少なくとも1kHz、好ましくは、少なくとも10kHzの周波数を持つ交流信号をやり取りする。結果として、前記ドライバと、前記光源との間では、極性の問題は、最早、生じないだろう。前記少なくとも1つの発光ダイオードは、直流信号で駆動される必要があるという事実のため、前記光源には、前記交流信号を整流するための整流器が付加されている。最後に、前記光源の前記端子のうちの一方と、前記整流器の前記入力部のうちの一方との間に前記コンデンサを付加していることにより、最早、前記光源を取り付けている人が、前記交流信号によってひどく負傷させられることはない。これは、前記コンデンサは、前記コンデンサに直列に結合されているときに前記人に流れる電流信号の値を制限するという事実のためである。
結果として、改善された光源であって、最早、極性の問題に悩まされず、前記改善された光源を取り付けている人に安全性を供給する改善された光源が作成されている。
前記少なくとも1つの発光ダイオードは、あらゆる種類の、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。前記整流器は、ダイオードを有し、好ましくは、ダイオードブリッジの4つのダイオードを有する。
前記光源の実施例は、前記光源が、前記第1端子が配置される第1端部と、前記第2端子が配置される第2端部とを持つと規定される。例えば管のようなこの光源は、器具内の配線が適応させられる必要がないように、電気の伝達のための端部を2つ持ち、ダミー端部を全く持たない。
前記光源の実施例は、前記第1端子が、前記第1端部において、第1ヒューズを介して相互接続される2つの第1ピンを有し、前記コンデンサが、前記第1ピンのうちの一方に接続され、前記第2端子が、第2ヒューズを介して相互接続される2つの第2ピンを有し、前記整流器の前記第2入力部が、前記第2ピンのうちの一方に接続されると規定される。前記第1及び第2ヒューズは、或る端部の2つのピンが、電源の異なる端子に接続される場合に、保護を供給する。
前記光源の実施例は、前記第1端子から、前記コンデンサを介し、前記整流器を介して、前記第2端子に至る電流路が、第3ヒューズを有すると規定される。前記第3ヒューズは、前記端子のうちの一方の端子から前記端子のうちの他方の端子へ流れる電流信号が高すぎる値になることに対する保護を供給する。
前記光源の実施例は、前記光源が、蛍光灯に取って代わるよう設計されると規定される。
第2の態様によれば、
― 電圧源に接続されるべき第1及び第2入力部と、
― 少なくとも1kHzの周波数を持つ交流信号を前記光源とやり取りするための第1及び第2出力部とを有するドライバが提供される。
前記光源を駆動する前記ドライバは、前記蛍光灯を駆動する蛍光灯安定器に取って代わるよう設計される。前記電圧源は、例えば、50Hz又は60Hzの周波数を持つ交流電圧信号を前記ドライバとやり取りする主電源である。前記ドライバは、少なくとも1kHz、好ましくは、少なくとも10kHzの周波数を持つ交流信号を前記光源とやり取りする。
前記ドライバの実施例は、前記交流信号を生成するためのスイッチング回路を更に有し、前記スイッチング回路の第1及び第2出力部のうちの少なくとも一方が、リアクタンス回路を介して前記ドライバの前記第1及び第2出力部のうちの少なくとも一方に結合されると規定される。前記スイッチング回路は、例えば、ハーフブリッジを有し、又は例えば、フルブリッジを有する。前記リアクタンス回路は、前記スイッチング回路の動作周波数において、前記スイッチング回路が、改善されたドライバ効率のためにソフトスイッチングモードで動作されるような誘導性インピーダンスを持ち得る。前記ドライバは、前記ドライバの前記入力部と、前記スイッチング回路の入力部との間に配置される、電磁干渉フィルタ及び/又は整流器及び/又は力率改善回路を更に有し得る。
前記ドライバの実施例は、前記リアクタンス回路が、前記スイッチング回路の前記第1出力部、及び前記ドライバの前記第1出力部に結合されるインダクタを有すると規定される。前記リアクタンス回路は、前記スイッチング回路の前記第2出力部、及び前記ドライバの前記第1出力部に結合されるコンデンサを更に有する。前記インダクタ及び前記コンデンサを含む前記リアクタンス回路は、共振タンクを形成し得る。
前記ドライバの実施例は、前記スイッチング回路の前記第1出力部から、前記インダクタを介して、前記ドライバの前記第1出力部に至る電流路が、コンデンサを有すると規定される。最早、前記ドライバを取り付けている人が、前記交流信号によってひどく負傷させられることはない。これは、前記コンデンサは、前記コンデンサに直列に結合されているときに前記人に流れる電流信号の値を制限するという事実のためである。前記ドライバ及び前記スイッチング回路の前記第2出力部がアースに結合されない場合には、前記コンデンサは、代わりに、これらの第2出力部の間に配置され得る。
前記ドライバの実施例は、前記リアクタンス回路が、変圧器を更に有し、前記変圧器の1次側が、前記インダクタ、及び前記スイッチング回路の前記第2出力部に結合され、前記変圧器の2次側が、前記ドライバの前記第1及び第2出力部に結合されると規定される。前記変圧器は、ガルバニック絶縁を供給する。前記2次側の或る端部は、アースに結合され得る。
前記ドライバの実施例は、前記ドライバの前記第1出力部から、前記ドライバの前記第2出力部に至る電流路が、コンデンサを有すると規定される。
前記ドライバの実施例は、前記ドライバが、蛍光灯安定器に取って代わるよう設計されると規定される。
他の光源を更に駆動するための前記ドライバの実施例は、少なくとも1kHzの周波数を持つ他の交流信号を前記他の光源とやり取りするための第3及び第4出力部を更に有すると規定される。1つの同じドライバが、2つ以上の光源を駆動するために用いられ得る。
第3の態様によれば、前記光源を有し、且つ前記ドライバを有するシステムが提供される。
第4の態様によれば、少なくとも1つの発光ダイオードを有する光源を駆動するための方法であって、
― 少なくとも1kHzの周波数を持つ交流信号を、前記光源とドライバとの間でやり取りするステップと、
― 前記交流信号に、前記光源内のコンデンサを通過させるステップと、
― 前記光源内で前記交流信号を整流するステップとを有する方法が提供される。
洞察は、直流信号は極性に対する注意を必要とし、交流信号は極性に対する注意を必要としないというものである。基本的な考えは、1つ以上の発光ダイオードを有する光源は、少なくとも1kHzの周波数を持つ交流信号をドライバとやり取りすべきであり、前記光源は、内蔵整流器及び内蔵コンデンサを有するべきであるというものである。
改善された光源及び改善されたドライバを提供する問題は、解決された。他の利点は、安全性の問題は、最早、生じないこと、及び前記器具内の配線は、適応させられる必要がないことである。最後に、前記改善されたドライバは、更に、蛍光灯を駆動するために用いられることができる(後方互換性)。
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。
従来技術の交換を示す。 従来技術のドライバ及び従来技術の光源を示す。 改善されたドライバ及び改善された光源を示す。 光源の実施例をより詳細に示す。 改善された交換を示す。 改善されたドライバの第1実施例を示す。 改善されたドライバの第2実施例を示す。
図1には、従来技術の交換が示されている。矢印の上では、電圧源6が、蛍光灯安定器500に結合されている。蛍光灯安定器は、第1青色ワイヤB1を介して第1蛍光灯100の第1端子に結合されており、第2青色ワイヤB2を介して第2蛍光灯200の第1端子に結合されており、1本の赤色ワイヤRを介して第1蛍光灯100及び第2蛍光灯200の第2端子に結合されている。矢印の下では、蛍光灯安定器500に取って代わるドライバ5が、電圧源6に結合されており、第1蛍光灯100に取って代わる、少なくとも1つの発光ダイオードを有する第1光源1の第1端子の第1及び第2ピンに2本のワイヤを介して結合されており、第2蛍光灯200に取って代わる、少なくとも1つの発光ダイオードを有する第2光源2の第1端子の第1及び第2ピンに他の2本のワイヤを介して結合されている。
第1光源1及び第2光源2の第2端子は、ダミー端子である。これが行われている理由は、光源1、2を取り付けている人に安全性を供給するためである。過去には、この人は、ランプの、器具への設置中に、器具を介してランプの一方の端部に電圧が印加されている間に手で他方の端部に触れ、ひどく負傷するおそれがあった。ダミー端子を作成したことにより、これは、最早、あり得ない。
図2には、従来技術のドライバ5及び従来技術の光源1が示されている。ドライバ5の入力部は、主電源などの電圧源6の出力部に結合される。ドライバ5の各々の出力部は、光源1の第1端部にある第1端子11の各々の第1ピン21及び第2ピン22に結合される。光源1は、各々のピン21及び22に結合される各々の第1及び第2入力部と、少なくとも1つの発光ダイオード15に結合される出力部とを備える整流器13を有する。第2端部においては、光源1は、第1ピン23及び第2ピン24を備えるダミー端子を持つ。ここで重要なことは、従来技術のドライバ5は、光源1に直流信号を供給することである。光源1内の整流器13は、極性の問題を解決するためだけに存在し、それによって、電気的な非効率性をもたらすと共に、コストを増大させる。
図3には、改善されたドライバ5及び改善された光源1が示されている。ドライバ5の入力部は、主電源などの電圧源6の出力部に結合される。ドライバ5の第1出力部は、光源1の第1端部にある第1端子11の第1ピン21及び第2ピン22の両方に結合される。ドライバ5の第2出力部は、光源1の第2端部にある第2端子12の第1ピン23及び第2ピン24の両方に結合される。光源1は、第1ピン21及び第2ピン22の両方にコンデンサ14を介して結合される第1入力部と、ピン23及び24の両方に結合される第2入力部とを備える整流器13を有する。整流器13の出力部は、少なくとも1つの発光ダイオード15に結合される。ここで重要なことは、改善されたドライバ5は、少なくとも1kHzの周波数を持つ交流信号を光源1とやり取りすることである。光源1内の整流器13は、この交流信号を整流するために存在する。コンデンサ14は、光源1を取り付けている人に安全性を供給する。これは、コンデンサ14は、例えば、コンデンサ14に直列に結合されているときに前記人に流れる電流信号の振幅などの値を制限するという事実のためである。更に、コンデンサ14は、少なくとも1つの発光ダイオード15に流れる電流信号の値を決定する。コンデンサ14には、例えば1kHz又は10kHzにおいては、その相対的に低いインピーダンスが、十分な電流が流れることを可能にし、50kHz又は60kHzにおいては、その相対的に高いインピーダンスが、人がひどく負傷させられることを防止するだろうような値が与えられ得る。
図4には、光源1の実施例がより詳細に示されている。第1端子11において、第1ピン21は、第1ヒューズ31の一方の側に結合され、第2ピン22は、第1ヒューズ31の他方の側、及びコンデンサ14の一方の側に結合される。コンデンサ14の他方の側は、整流器13の第1入力部に結合され、整流器13の第2入力部は、第3ヒューズ33の一方の側に結合される。第3ヒューズ33の他方の側は、第2端子12の第2ピン24、及び第2ヒューズ32の一方の側に結合される。第2ヒューズ32の他方の側は、第2端子12の第1ピン23に結合される。整流器13の出力部は、コンデンサ16及び少なくとも1つの発光ダイオード15の並列接続部に結合される。
整流器13は、ダイオード、好ましくは、ダイオードブリッジの4つのダイオードを有する。ヒューズは、本当のヒューズであってもよく、又はヒューズの機能を持つ他の構成要素であってもよい。コンデンサ16は、フィルタリング機能を持つ。第1ヒューズ31及び第2ヒューズ32は、或る端部にある2つのピンが電源の異なる端子に接続される場合に保護を供給する。第3ヒューズ33は、前記端子のうちの一方の端子から前記端子のうちの他方の端子へ流れる電流信号が高すぎる値になることに対する保護を供給する。
図5には、図6に示されているようなドライバ5及び光源1の使用時の、改善された交換が示されている。矢印の上では、図1について記載したように、電圧源6が、蛍光灯安定器500に結合されている。蛍光灯安定器は、第1青色ワイヤB1を介して第1蛍光灯100の第1端子に結合されており、第2青色ワイヤB2を介して第2蛍光灯200の第1端子に結合されており、1本の赤色ワイヤRを介して第1蛍光灯100及び第2蛍光灯200の第2端子に結合されている。矢印の下では、蛍光灯安定器500に取って代わるドライバ5が、電圧源6に結合されており、第1蛍光灯100に取って代わる、少なくとも1つの発光ダイオードを有する第1光源1の第1端子の第1及び第2ピンに第1青色ワイヤB1を介して結合されており、第2蛍光灯200に取って代わる、少なくとも1つの発光ダイオードを有する第2光源2の第1端子の第1及び第2ピンに第2青色ワイヤB2を介して結合されており、第1光源1及び第2光源2の第2端子の第1及び第2ピンに1本の赤色ワイヤを介して結合されている。明らかに、如何なる再配線も、過去に属する。
図6には、改善されたドライバ5の第1実施例が示されている。ドライバ5は、電圧源6に接続されるべき第1入力部51及び第2入力部52を有し、且つ少なくとも1kHzの周波数を持つ交流信号を光源1とやり取りするための第1出力部53及び第2出力部55を有する。
ドライバ5は、交流信号を生成するためのスイッチング回路61を更に有してもよく、それによって、スイッチング回路61の第1及び第2出力部は、リアクタンス回路62、66を介してドライバ5の第1出力部53及び第2出力部55に結合される。ここでは、リアクタンス回路62、66は、スイッチング回路61の第1出力部及びドライバ5の第1出力部53に結合されるインダクタ62を有し、且つスイッチング回路61の第2出力部及びドライバ5の第1出力部53に結合されるコンデンサ66を有する。他の例においては、コンデンサ66は、省かれてもよい。スイッチング回路61は、例えば、ハーフブリッジを有し、又は例えば、フルブリッジを有する。ドライバ5は、インダクタ62に直列に結合される、又は他の例においては、スイッチング回路61の第2出力部と、ドライバ5の第2出力部55との間に結合されるコンデンサ64を更に有してもよい。インダクタ62及びコンデンサ66は、共振タンクを形成し得る。リアクタンス回路62、66は、スイッチング回路の動作周波数において、スイッチング回路が、改善されたドライバ効率のためにソフトスイッチングモードで動作されるような誘導性インピーダンスを持ち得る。
図6に示されているようなドライバ5と、図4に示されているような光源1とが接続される場合には、コンデンサ64及び14の直列回路が、前記ドライバ5と、前記光源1との間でやり取りされる交流信号の振幅を規定するだろう。コンデンサ64は、コンデンサ14のように、システム又はシステムのパーツを取り付けている人に安全性を供給する。
1つ以上の他の光源を更に駆動することができるよう、ドライバ5は、第3出力部54及び第4出力部55を具備し得る。ここでは、第2及び第4出力部は、同じ出力部55であるが、他の例においては、それらは、異なる出力部であり得る。更に、ここでは、第3出力部54は、コンデンサ65を介してインダクタ62に結合される。光源は、独立して駆動され、これは、前記光源のうちの一方の光源が取り除かれる場合に、他方の光源は、動作し続けることを意味する。これは、改善されたドライバ5の別の非常に有利な点である。
ドライバ5は、入力部51、52に結合される入力部と、スイッチング回路61の入力部に結合される出力部とを備える電磁干渉フィルタ71を更に有し得る。ドライバ5は、入力部51、52に結合される入力部と、スイッチング回路61の入力部に結合される出力部とを備える整流器72を更に有し得る。ドライバ5は、入力部51、52に結合される入力部と、スイッチング回路61の入力部に結合される出力部とを備える力率改善回路73を更に有し得る。これらのユニット71乃至73の2つ以上の組み合わせも可能である。電磁干渉フィルタ71は、電磁干渉がフィルタにかけられる必要がある場合に必要とされる。整流器72は、電圧源6が直流信号を供給しない場合に必要とされる。力率改善回路73は、力率が補正される必要がある場合に必要とされる。
図7には、改善されたドライバ5の第2実施例が示されている。この第2実施例は、リアクタンス回路62、63、66が、変圧器63を更に有する点で、図6に示されている第1実施例と異なる。変圧器63の1次側は、前述のコンデンサ66に並列に結合され、変圧器63の2次側は、コンデンサ64を介してドライバ5の第1出力部53及び第2出力部55に結合される。変圧器63は、ガルバニック絶縁を供給する。2次側の一方の端部は、アースに結合され得る。
1つ以上の他の光源を更に駆動することができるよう、ドライバ5は、第3出力部54及び第4出力部55を具備し得る。ここでも、第2及び第4出力部は、同じ出力部55であるが、他の例においては、それらは、異なる出力部であり得る。更に、ここでは、第3出力部54は、変圧器63の2次側を介してコンデンサ65に結合される。他の例においては、変圧器63は、幾つかの2次側、例えば、1つの光源あたり1つの2次側を有してもよい。
要約すると、蛍光灯100に取って代わる光源1は、少なくとも1kHzの周波数を持つ交流信号をドライバ5とやり取りするための端子11、12と、コンデンサ14を介して前記端子11,12に結合される入力部を持つ整流器13と、前記整流器13の出力部に結合される発光ダイオード15とを具備する。前記整流器13は、前記交流信号を整流し、前記コンデンサ14は、前記光源1を取り付ける人に安全性を供給する。好ましくは、前記光源1は、異なる前記端子11、12が配置される異なる端部を持つ。各端子11、12は、ヒューズ31、32を介して相互接続される2つのピン21、22、23、24を有し得る。蛍光灯安定器500に取って代わるドライバ5は、電圧源6に接続されるべき入力部51、52と、前記交流信号を前記光源1とやり取りするための出力部53、55とを具備する。前記ドライバ5は、前記交流信号を生成するためのスイッチング回路61を有してもよく、前記スイッチング回路61の出力部は、インダクタ62、コンデンサ66及び変圧器63を備えるリアクタンス回路62、63、66を介してドライバ5の出力部53、55に結合される。
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 (13)

  1. 少なくとも1kHzの交流信号をドライバとやり取りするよう構成される第1及び第2端子と、
    前記第1端子に結合される第1入力部、及び前記第2端子に結合される第2入力部を備える整流器と、
    前記整流器の出力部に結合される少なくとも1つの発光ダイオードとを有する光源であって、
    前記光源が、前記第1端子が配置される第1端部と、前記第2端子が配置される第2端部とを持ち、
    前記第1端子が、2つの第1ピンを有し、前記第2端子が、2つの第2ピンを有し、
    前記整流器の前記第1入力部が、コンデンサを介して前記第1端子に結合され、
    前記2つの第1ピンが、第1ヒューズを介して相互接続され、前記コンデンサが、前記第1ピンのうちの一方に接続され、前記2つの第2ピンが、第2ヒューズを介して相互接続される光源。
  2. 前記第1端子から、前記コンデンサを介し、前記整流器を介して、前記第2端子に至る電流路が、第3ヒューズを有する請求項1に記載の光源。
  3. 前記光源が、蛍光灯に取って代わるよう設計される請求項1に記載の光源。
  4. 請求項1に記載の光源を有し、且つドライバを有するシステム。
  5. 請求項に記載のシステムであって、前記ドライバが、
    電圧源に接続されるべき第1及び第2入力部と、
    前記ドライバによって生成される、少なくとも1kHzの周波数を持つ交流信号を、前記光源とやり取りするための第1及び第2出力部とを有するシステム。
  6. 前記ドライバが、前記交流信号を生成するためのスイッチング回路を更に有し、前記スイッチング回路の第1及び第2出力部のうちの少なくとも一方が、リアクタンス回路を介して前記ドライバの前記第1及び第2出力部のうちの少なくとも一方に結合される請求項に記載のシステム。
  7. 前記リアクタンス回路が、前記スイッチング回路の前記第1出力部、及び前記ドライバの前記第1出力部に結合されるインダクタを有する請求項に記載のシステム。
  8. 前記スイッチング回路の前記第1出力部から、前記インダクタを介して、前記ドライバの前記第1出力部に至る電流路が、コンデンサを有する請求項に記載のシステム。
  9. 前記リアクタンス回路が、変圧器を更に有し、前記変圧器の1次側が、前記インダクタ、及び前記スイッチング回路の前記第2出力部に結合され、前記変圧器の2次側が、前記ドライバの前記第1及び第2出力部に結合される請求項に記載のシステム。
  10. 前記ドライバの前記第1出力部から、前記ドライバの前記第2出力部に至る電流路が、コンデンサを有する請求項に記載のシステム。
  11. 前記ドライバが、蛍光灯安定器に取って代わるよう設計される請求項に記載のシステム。
  12. 他の、請求項1に記載の光源を更に駆動するために、少なくとも1kHzの周波数を持つ他の交流信号を前記他の光源とやり取りするための第3及び第4出力部を更に有する請求項に記載のシステム。
  13. 少なくとも1つの発光ダイオードを有する光源を駆動するための方法であって、
    2つの第1ピンを有する第1端子が配置される第1端部、及び2つの第2ピンを有する第2端子が配置される第2端部を持つ光源であって、前記2つの第1ピンが、第1ヒューズを介して相互接続され、前記第1ピンのうちの一方に、前記光源内のコンデンサが接続され、前記2つの第2ピンが、第2ヒューズを介して相互接続される光源を設けるステップと、
    少なくとも1kHzの周波数を持つ交流信号を、前記光源とドライバとの間でやり取りするステップと、
    前記交流信号に、前記光源内のコンデンサを通過させるステップと、
    前記光源内で前記交流信号を整流するステップとを有する方法。
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