JP7377994B2 - 管状照明取り付け具に取り付けるための管状デバイス - Google Patents

Description

本発明は、管状照明取り付け具（tubular light fitting）に関し、とりわけ、このような器具において受けられる管状照明デバイスに関する。

固体照明（ＳＳＬ）は、多くの照明アプリケーションにおいて急速に標準になりつつある。これは、発光ダイオード（ＬＥＤ）などのＳＳＬ要素が、制御可能な光出力の色、強度、ビーム広がり及び／又は照明方向を可能にするだけでなく、優れた寿命及びエネルギ消費を示し得るからである。

管状照明デバイスは、オフィス照明用、小売環境用、廊下内、ホテル内などのような商業用照明アプリケーションにおいて広く使用されている。従来の管状照明取り付け具は、管状照明の各端部にある接続ピンに機械的及び電気的接続するためのソケットコネクタを各端部に有する。従来の管状照明は、蛍光灯の形態のものである。蛍光灯用の電子安定器を備えている照明器具の膨大な設置基盤がある。安定器回路は、蛍光管の外部にあり、磁気安定器の場合には、安定器（インダクタ）とスタータ回路とを有する。安定器、スタータ回路及び２対の接続ピンが、閉回路を形成する。従来の蛍光灯においては、各対の接続ピン間の加熱フィラメントが、回路を完成させる。電子安定器は、別個のスタータを必要としない。

現在、従来の蛍光灯にそのまま代わるものとして使用されることができる管状ＬＥＤ（「ＴＬＥＤ」）固体ランプがある。このやり方においては、既存の照明取り付け具を変更する費用なしに、固体照明の利点が得られ得る。

図１は、（１つしか示されていない）各端部に端部口金（end cap）１４を有する管状ハウジング１２を含む、基本的な既知の管状固体ランプ１０の一例を示している。図１は、単に、管状ＬＥＤが従来の蛍光管の円形プロファイルに限定されないことを説明するために、非円形管を示しているが、勿論、円形管状ＬＥＤも同様によく知られている。端部口金１４は、管状ハウジング１２の細長い軸１５と平行な、端部口金１４の中心軸から両側にずらされた２つのピンの形態の外部コネクタ１６を担持する。端部口金１４は、内部ドライバ基板と、管状ハウジング１２内に固体照明要素、例えばＬＥＤを取り付ける回路基板とに電気的に接続する。

図２は、標準的な蛍光灯照明器具の基本回路を示している。それは、グロースタータ１７と、安定器１８と、主電源ＡＣ電源１９とを有する。管１０の各端部において対の接触ピンの橋渡しをするフィラメントワイヤと一緒に、閉回路が形成される。図２において示されているような基本的な電磁（ＥＭ）安定器は、主電源周波数で動作する場合があるが、電子安定器は、２０ｋＨｚなどの高周波で動作する電子部品を有する。

図２は、蛍光灯の管の接続されていない端部に触れても安全であることを図示している。従来の蛍光灯は、ランプの両側の接続ピンが、ランプのガラス管及びガラス管内のガスによって互いに電気的に絶縁されていることから、危険を伴わずに、このような通電中の主電源設備（live mains fixture）に挿入されることができる。ランプの２つの端部の間の電気的接触は、ランプ内のガスが点火される場合にのみ確立され、これは、ランプの両方の端部が照明器具に挿入された後にのみ可能である。

照明器具からのランプの取り出しは、ランプを流れる電流と、ランプ内のガス放電との両方をすぐに停止させ、従って、ランプの両方の端部の間の電気絶縁をすぐに再確立させる。

しかしながら、照明器具へのＴＬＥＤランプの挿入は、ランプの一方の端部が、既に挿入され、危険な電圧と接触している間に、ランプの他方の端部の接続ピンに触れることが可能であることから、潜在的に危険である。

その理由は、一般的なＴＬＥＤレトロフィットランプは、ＴＬＥＤの両方の端部の接続ピンの間の電気絶縁をほとんど提供しない、ＬＥＤ ＰＣＢ及びＬＥＤドライバＰＣＢを含むためである。それ故、管の２つの端部の間に導電路があることから、このようなＴＬＥＤを通電中の主電源設備に挿入することは危険である可能性がある。

この安全性の問題を解決するために、様々なピン安全対策が提案されている。これらのピン安全対策は、通常、ＴＬＥＤの両方の端部が照明器具に挿入されているときにしか閉じられない少なくとも１つのスイッチによって、ＴＬＥＤの両方の端部の間の相対的に低い電気的接続／インピーダンスを遮断する。

電気的なピン安全機構と、機械的なピン安全機構との両方が知られている。この発明は、電気的なピン安全ソリューションに関する。

或る既知の電気的なピン安全ソリューションにおいては、電力は、管の第１の側からしか取られず、他方の側は、第１の側から絶縁され、他方の側の２つのピン接続の間の短絡として構成される。グロースタータ１７（図２）は、電流のループが閉じられるように、ブリッジワイヤ（bridging wire）又はヒューズを内部に備えるダミースタータに置き換えられる必要がある。この方法は、スタータ（図２）を含む照明設備でしか機能しないことから、制限がある。例えば、電子安定器設備の場合、回路内にスタータがなく、それ故、ダミースタータ方法は機能しない。電子安定器設備の場合、及び幾つかの他のタイプの安定器の場合、他のピン安全ソリューションが必要とされる。

例えば、幾つかの他の電気的なピン安全ソリューションにおいては、ＴＬＥＤの両方の端部が照明器具内のランプホルダに挿入されるときに、電磁リレーが閉じられる。一方の端部しか挿入されていないときには、リレーは開いたままである。照明器具へのＴＬＥＤの挿入が検出され、電子安定器からの電流及び電圧を使用して電磁リレーが閉じられる。リレーのピン安全ソリューションの利点は、フールプルーフ（fool-proof）であり、通常のランプの外観と雰囲気とを維持することである。

リレーの制御、とりわけ、リレーを閉じるには、絶え間のない電力供給が必要である。現在、電磁リレーの使用は、ディスクリート部品の複雑な回路を必要とし、これは、特にＴ５管の場合、ＴＬＥＤの限られたＰＣＢスペース内に配置するのが困難である。低ドロップアウト（ＬＤＯ）回路は、リレーのための電源として使用され得るが、回路効率が悪く、前記回路は、入力電圧が高すぎる場合には、開回路を作成し、適合性の性能問題（compatibility performance issue）をもたらす可能性がある。幾つかの他のソリューションは、リレーを駆動するために入力における電力を直接使用するが、入力における電力は、通常、高周波ＡＣ信号であり、非常に不安定である。

従って、コンパクト且つ低コストであり、様々なタイプの電子（高周波）安定器に対応する改良された電気的なピン安全ソリューションが必要である。

US20180279430A1及びUS20160227622A1は、リレーの電源が多かれ少なかれ安定器の高周波出力から直接のものである、安全リレーを備える管状ＬＥＤランプを開示している。

本発明は、請求項によって規定されている。

管状ＬＥＤランプなどのランプへの入力に絶縁スイッチを設け、ガス放電ランプ用の高周波安定器の予熱段階中、前記絶縁スイッチを開いたままにすることが、本発明の概念である。これは、前記絶縁スイッチが予熱段階の後にしか閉じられず、その結果、前記ランプが正しく接続される必要があるという点でピンの安全性を提供する。本発明の更なる概念は、リレーに給電するために、発光ユニットにおいて確保される駆動電圧、より具体的には、前記ＬＥＤがオンであるときに前記ＬＥＤにおいて確保されるＬＥＤオン電圧を使用することであり、前記ＬＥＤオン電圧は、より安定している。これは、安定器の高周波出力を直接変換するための高周波対応電力変換器を必要とせず、従って、コスト及び複雑さを軽減する。

本発明の或る態様による例によれば、
ガス放電ランプのための高周波安定器に接続されるよう適合される入力と、
ＬＥＤを含む発光ユニットであって、前記入力から電力を受け取り、前記ＬＥＤにおいてＬＥＤオン電圧を確保する（establish）ための発光ユニットと、
前記入力と前記発光ユニットとの間に結合される少なくとも１つの絶縁スイッチと、
確保される前記ＬＥＤオン電圧から電力を取得し、前記スイッチを閉じ、それによって、前記入力を前記発光ユニットに電気的に接続するために前記絶縁スイッチに給電するために前記電力を使用するよう適合される電源ユニットとを有するランプであって、
前記ランプが、
前記高周波安定器が予熱状態にあるときは、前記電源ユニットが前記絶縁スイッチを閉じるのに十分な電圧振幅を確保することができず、
前記高周波安定器が前記予熱状態後のより後の状態にあるときは、前記電源ユニットが前記絶縁スイッチを閉じるのに十分な電圧振幅を確保するよう構成されるランプが提供される。

このランプは、前記高周波安定器の最初の前記予熱状態の間、前記絶縁スイッチを開いたままにし、このことは、一部の高周波安定器の正しい接続検出要件を満たす。その後、フル点弧フェーズ（full ignition phase）などの、より後のフェーズに達するときにのみ、前記電源ユニットは前記絶縁スイッチを閉じる。従って、前記ランプはデフォルトで人間の接触から隔離されている。前記ランプが蛍光灯安定器に正しく接続された後にだけ、前記絶縁スイッチを閉じることが行われ得る。

前記発光ユニットのオン電圧は、例えば、（直接又はダウンコンバージョン後に）前記電源ユニットに給電するために使用され得る。この電圧が、前記電源ユニットが前記絶縁スイッチを閉じるには不十分である間、前記発光ユニットは前記入力から絶縁されたままである。前記ランプは、前記予熱段階の間は必要とされる電圧に達しないように設計される。前記発光ユニットにおいて確保されるオン電圧は、通常、より安定しており、従って、前記リレーに良好な電圧供給を提供する。

前記電源ユニットに給電するために使用される電圧は、順方向電圧が前記電源ユニットに給電するのに十分である限り、ＬＥＤストリングに沿った中間位置からのタップ電圧（tapped voltage）であってもよい。

前記絶縁スイッチは、前記高周波安定器が起動することを可能にするために前記ランプが前記高周波安定器によって高インピーダンスとみなされるよう適合されるような前記予熱状態において、開いているよう適合されてもよい。

前記ランプは、前記発光ユニットと並列に出力コンデンサを更に有してもよい。

前記出力コンデンサは、ＬＥＤ電流リップルを低減させ、ＬＥＤにおける電圧を安定化させるために、バッファ目的のためのエネルギ蓄積構成要素を形成する。従って、前記出力コンデンサは、前記電源ユニットへの電圧も安定化させる。

実施形態においては、前記ランプは、前記ランプが前記高周波安定器に接続されていることを検出するよう適合される検出回路と、前記検出回路が、前記ランプが前記高周波安定器に接続されていることを検出するとき、前記電源ユニットを有効にする制御回路とを有する。

この実施形態は、前記入力が高周波入力であることを保証し、指定されていないシナリオでＬＥＤオン電圧も存在する場合、前記電源ユニット及び前記絶縁スイッチの誤作動を回避する。

更なる実施形態においては、前記ランプは、随意に、ＡＣ主電源と、電磁安定器の出力とのうちの少なくとも一方を含む低周波電力に接続される更なる入力を有し、前記検出回路は、随意に、前記ランプが前記高周波安定器に接続されているか否かを判定するために入力の周波数を検出する周波数検出器を有し、前記制御回路は、随意に、前記検出回路が、前記ランプが前記高周波安定器に接続されていることを検出する場合、前記ＬＥＤオン電圧を前記電源ユニットに結合し、それ以外の場合、前記ＬＥＤオン電圧を前記電源ユニットから切り離すスイッチを有する。

この実施形態においては、前記更なる入力が、低周波電力を受け取り、前記ＬＥＤを駆動するよう適合されることから、前記ランプが実際に前記高周波安定器に接続されていることを前記ランプが検出するときに、前記高周波安定器のために設計された電力経路を閉じるよう前記絶縁スイッチをオンにすることしか必要ない。このことは、前記ランプが低周波電力に接続されているとき、前記電源ユニットにおける電力消費を回避する。より具体的な実施例においては、検出は周波数検出によるものである。

前記予熱状態における前記高周波安定器から前記発光ユニットへの電流は、通常の駆動状態における公称電流の１０％乃至２０％の範囲内であってもよく、前記公称電流は、１００ｍＡ乃至１Ａの範囲内である。従って、前記予熱段階の間の電流は、一般に、数十ｍＡであり、この電流は、通常、前記発光ユニットがオンになり、十分な電圧を確保することを可能にするには小さすぎる。

前記より後の段階は、例えば、前記高周波安定器の点弧状態を含み、前記点弧状態における前記発光ユニットへの点弧電流は、通常の駆動状態における公称電流の１００％乃至２００％の範囲内であり、前記点弧電流は、２００ｍＡと１Ａとの間であり、前記発光ユニットは、オンにされることができ、１ｍｓ乃至２０ｍｓの間に前記電圧振幅を確保するよう適合される。

前記絶縁スイッチは、前記点弧状態の間、低インピーダンス経路を通して前記発光ユニットに給電することを可能にするよう、閉じられる。

前記絶縁スイッチには、例えば、前記絶縁スイッチが閉じられる前に高周波点弧電流が流れることを可能にする並列バイパスコンデンサが設けられる。従って、前記照明要素における電圧は、上昇し始める可能性があるが、前記予熱段階の間、前記電源ユニットが作動されるのに十分ではない。

前記電源ユニットは、例えば、スイッチモード電源を有し、前記絶縁スイッチは、リレー（又はリレーのセット）を有する。前記スイッチモード電源は、例えば、バックコンバータを有する。

前記スイッチモード電源は、例えば、前記スイッチモード電源を動作させるためのＩＣコントローラを有し、前記ＩＣコントローラは、前記電圧振幅に対応する閾値電圧を超える電圧供給によって作動され、前記ランプは、前記ＬＥＤオン電圧から前記電圧供給を生成するための分圧器を更に有する。従って、前記ＩＣのための電源は、前記ＬＥＤにおいて確保される前記ＬＥＤオン電圧のスケーリングされたもの（scaled version）である。

他の例においては、前記電源ユニットは、分圧電源又は直接電源（direct power supply）を有する。ここでは、分圧電源は、前記ＬＥＤオン電圧の一部を取り、前記絶縁スイッチを駆動するために残りの前記ＬＥＤオン電圧を供給するインピーダンス構成要素があることを意味する。また、前記直接電源は、実質的に電圧降下することのない直接的な電気的接続があり、故に、前記ＬＥＤオン電圧が実質的に全て前記絶縁スイッチを駆動するために使用されることを意味する。これは、前記電源ユニットのための、前記スイッチモード電源の実施例よりも単純な実施例を提供する。

或る実施形態においては、前記分圧電源は、抵抗器分圧回路を有する。ここでは、抵抗器は、過剰な電圧を取り、前記絶縁スイッチを駆動するのに十分な残りの電圧を供給することができる。

別の実施形態においては、前記分圧電源は、コンデンサ・抵抗器分圧回路を有する。ここでは、前記コンデンサ・抵抗器分圧回路は、コンデンサと抵抗器との並列接続である。前記ＬＥＤオン電圧が確保され、前記スイッチＳＷ１が (前記ランプが前記高周波安定器に接続されていることを検出することによって)閉じているとき、前記コンデンサＣ１は、それ自身において形成される電圧を抑制しようとし、このことは、前記絶縁スイッチを駆動するためにコイルに前記ＬＥＤオン電圧のより多くの部分を与える。これは、リレーなどの前記絶縁スイッチを閉じ、閉じたままにするための強化された作動を提供する。時間が経つにつれて、前記コンデンサにおける電圧は増大するが、残りの（ただし）低減されるＬＥＤオン電圧は、依然として、前記絶縁スイッチの閉状態を維持するのに十分である。駆動電圧におけるこのような初期ブーストは、前記リレーによって非常に好まれ、本実施形態は、前記ＬＥＤオン電圧と前記コンデンサ・抵抗器分圧回路との組み合わせを使用することによってこれを実施した。

前記ランプは、管状ＬＥＤランプを有してもよく、前記発光ユニットは、ＬＥＤ装置を有し、前記ランプは、
或る端部における入力端子の第１の対、及び反対側の端部における入力端子の第２の対と、
前記入力端子の第１の対における第１絶縁スイッチ、及び前記入力端子の第２の対における第２絶縁スイッチとを有する。

従って、前記ランプの両方の端部において絶縁がある。

入力端子の各対における絶縁スイッチには、前記絶縁スイッチが閉じられる前に前記点弧電流が流れることを可能にするよう、それぞれの、上述のような並列バイパスコンデンサが設けられてもよい。

前記ランプは、前記入力と前記発光ユニットとの間に整流装置を更に有してもよく、前記整流装置は、前記第１絶縁スイッチを介して前記入力端子の第１の対に接続される第１ブリッジ整流器と、前記第２絶縁スイッチを介して前記入力端子の第２の対に接続される第２ブリッジ整流器とを有する。

前記電源ユニットは、前記第１絶縁スイッチ及び前記第２絶縁スイッチを制御するための単一の出力を有してもよい。これは、リレー制御信号が１つである単純な構造を提供する。

前記ランプは、第１フィラメントエミュレーション回路と、第２フィラメントエミュレーション回路とを有してもよく、前記第１絶縁スイッチ及び前記第２絶縁スイッチが開いているとき、
前記第１フィラメントエミュレーション回路は、前記ランプの或る端部における第１の対の入力端子の間に接続され、
前記第２フィラメントエミュレーション回路は、前記ランプの別の端部における第２の対の入力端子の間に接続される。

予熱電流は前記フィラメントエミュレーション回路を流れる。小さな電流が、或る端部における入力端子から別の端部における入力端子へ流れる場合もある。代わりに、前記点弧電流が前記ランプの前記端部の間を流れる。

前記第１絶縁スイッチ及び前記第２絶縁スイッチが閉じられているとき、前記第１フィラメントエミュレーション回路及び前記第２フィラメントエミュレーション回路は、好ましくは、電気的に浮いている。その場合、それらは、前記ランプの機能において何の役割も果たさない。

本発明は、
ガス放電ランプのための電子蛍光灯安定器と、
前記蛍光灯安定器に取り付けられる、上記で規定されているようなランプとを有する照明設備も提供する。

下記の実施形態を参照して、本発明のこれら及び他の態様を説明し、明らかにする。

本発明のより良い理解のために、及び本発明がどのようにして実施され得るかをより明確に示すために、ここで、ほんの一例として、添付図面を参照する。
基本的な既知の管状ＬＥＤランプを示す。 電磁安定器の例を示す。 スイッチモード電源をベースとした関連制御回路を示す。 照明回路を示す。 別の照明回路を示す。 別の照明回路を示す。 電源ユニットの他の実施例を示す。 電源ユニットの他の実施例を示す。 電源ユニットの他の実施例を示す。

図を参照して本発明について説明する。

詳細な説明及び特定の例は、装置、システム及び方法の例示的な実施形態を示しているが、説明の目的のためのものでしかなく、本発明の範囲を限定しようとするものではないことは理解されたい。本発明の装置、システム及び方法のこれら及び他の特徴、態様及び利点は、以下の説明、添付の特許請求の範囲及び添付の図面からよりよく理解されるようになるだろう。図は、単に概略的なものに過ぎず、縮尺通りには描かれていないことは、理解されたい。図の全体を通して、同じ参照符号は、同じ又は同様のパーツを示すために使用されていることも、理解されたい。

本発明は、ガス放電ランプのための高周波安定器との接続のための入力を有するランプを提供する。電源ユニットが、ランプの発光ユニットのＬＥＤオン電圧から電力を取得し、電源ユニットは、入力における絶縁スイッチに給電する。安定器の予熱状態の間は、電源ユニットは絶縁スイッチを閉じないが、高周波安定器が、より後の状態、即ち、点弧フェーズにあるときは、絶縁スイッチは閉じられる。この選択は、異なる予熱状態及びより後の状態において、発光ユニットにおいて十分な電圧が確保されている否かによって自動的に行われる。

本発明は、とりわけ、管状ＬＥＤが高周波蛍光管安定器と共に使用されることを可能にするようにするために、リレーなどの絶縁スイッチを利用する電気的なピン安全ソリューションが採用されているランプに関する。

従来の方法では、このようなリレーは、特にＴ５管の場合、ＴＬＥＤのＰＣＢの限られたスペース内に配置するのが困難である複雑な回路をもたらす、ディスクリート部品の回路によって駆動される。

代わりに、低ドロップアウト（ＬＤＯ）回路が、リレーのための電源として使用され得るが、回路効率が悪く、このことは、過剰な発熱の恐れがあり、調光安定器などの一部の安定器との適合性の問題がある。ＬＤＯ回路は、線形モードで動作するＭＯＳＦＥＴを使用し、従って、バス電圧（Ｖｂｕｓ）が高い状態においては高い電力損失を有する。

本発明は、スイッチモード電源ＩＣを含むスイッチモード電源回路をリレー制御回路として使用することに基づく。これは、ＴＬＥＤランプの限られたＰＣＢスペースに適したソリューションを提供する。それはまた、過熱のリスクなしに、高い効率を可能にし、従って、より優れたルーメン出力を可能にする。

図３は、スイッチモード電源のパルススイッチ変調ＩＣコントローラ３０をベースとしたリレー制御回路を示いている。ＩＣコントローラ３０は、例えば、メインコンバータスイッチとフィードバック制御回路とを含むバックコンバータである。

ＩＣコントローラは、フィードバック制御電圧を受け取るための検知端子ＶＳＥＮを有し、回路は、フィードバック電圧を調整するよう（コントローラＩＣ３０に組み込まれている）メインコンバータスイッチのスイッチングを制御する。

バックコンバータ回路は、インダクタＬ０と、ダイオードＤ０と、抵抗器Ｒ０及びコンデンサＣ０の形態の負荷とを有する。

リレー制御電圧Ｖ＿ＲＥＬＡＹは、コンバータの出力電圧である。

検知端子のためのフィードバック電圧は、出力Ｖ＿ＲＥＬＡＹ ｏｕｔと、ＩＣコントローラの接地端子との間の抵抗分割器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３によって得られる。

ＩＣコントローラは、接地端子ＧＮＤ、電源端子ＶＩＮ、電圧検知入力ＶＳＥＮ、電流設定入力ＩＳＥＴ、及びメインスイッチ（高電圧ＭＯＳＦＥＴ）のドレインに接続する端子ＬＸを有する。

コントローラＩＣ３０は、電圧Ｖ＿ＬＥＤと接地ＧＮＤとの間の抵抗分割器Ｒ４、Ｒ５に基づく電圧を端子ＶＩＮに供給される。コントローラＩＣ３０に供給される電圧は、順方向電圧が電源に給電するのに十分である限り、代わりに、ＬＥＤストリングに沿った中間位置からのタップ電圧であってもよいことに留意されたい。示されている例における分圧器Ｒ４、Ｒ５は、いつＶ＿ＬＥＤがＩＣをオンにするのに十分であるかを決定する。コンデンサＣ５は、ジッタ又はスパイクを除去するために分圧器の結果をバッファリングする。

バックコンバータへの入力はＶ＿ＬＥＤである。電流は、端子ＬＸを介して流入し、ＩＳＥＴを介してインダクタＬ０へ流出する。コントローラＩＣによって実施されるフィードバック制御は、出力電圧Ｖ＿ＲＥＬＡＹの電圧調整を提供するためのものである。電流設定入力ＩＳＥＴは、電流制限を設定するために使用される。

（図４において示されている）ＴＬＥＤの２つの端部の間の安定器のランプ電流は、予熱段階の間、非常に小さい。一般に、それは、２秒未満の間持続する。前記電流は、通常の動作電流の約１０％乃至２０％である。通常の動作電流は、例えば、数百ｍＡである。予熱段階の間の電流は、ＬＥＤをオンにするのに十分な電圧を（図４において示されている蓄積コンデンサＣ７、Ｃ８において）ＬＥＤの両端に形成するのに十分ではない。従って、ＬＥＤ電圧Ｖ＿ＬＥＤは非常に小さい。

一部のインテリジェントな安定器は、予熱段階の間、回路インピーダンスを検出し、ランプインピーダンスが低すぎる場合には、安定器は正常に起動することができない。絶縁リレーがオフである場合には、回路は高いインピーダンスを有し、このことは、安定器の検出及び動作に役立つ。

コントローラＩＣは、一般に、不足電圧保護電圧（under voltage protection voltage）（Ｖｕｖｐ）も実施する。これは、以下の式に基づいて設定されることができる。
Ｖｕｖｐ＝（Ｒ４＋Ｒ５）／Ｒ５＊ＶＩＮ＿ｏｎ

ＶＩＮ＿ｏｎは、ＩＣがオンになる電圧である。

Ｖｕｖｐは、例えば、通常のＬＥＤストリング電圧の約８０％に設定されることができる。コンデンサＣ５の両端の電圧がＶｕｖｐ未満であるときは、ＩＣ３０は動作を停止し、リレーはオフに切り替えられる（即ち、リレーは開いている）。

回路は、例えば、ＬＥＤストリング電圧が、予熱段階の間、通常のＬＥＤストリング電圧の５０％未満になるように設計される。その結果、ＩＣは停止する。ランプは、コンデンサＣ５がＶＩＮ＿ｏｎまで充電されるときに動作し始め、これは、安定器の点弧フェーズ中に生じる。

従って、予熱段階の間、電圧Ｖ＿ＬＥＤは、通常のＬＥＤストリング電圧の例えば５０％にしか到達せず、従って、Ｖｕｖｐに到達せず、電圧ＶＩＮはＶＩＮ＿ｏｎに到達しない。

Ｖ＿ＬＥＤによって到達される電圧は、（図４においては）コンデンサＣ７、Ｃ８の充電の結果として、供給される電流に依存する。従って、回路は、予熱段階の間の既知の電流の流れと、予熱段階の既知の持続時間（又は様々なタイプの安定器の持続時間の範囲）とに基づいて、予熱段階の間は分割電圧ＶＩＮ＿ｏｎに到達しないように設計される。

ほんの一例として、ＶＩＮ＿ｏｎ＝１５Ｖ、Ｒ５＝５０ｋΩ、Ｒ４＝２５０ｋΩである。この場合には、Ｖｕｖｐ＝９０Ｖ、Ｖ＿ＬＥＤ（公称）＝１２０Ｖ（故に、ＶｕｖｐはＶ＿ＬＥＤの約８０％）である。

予熱段階の間、Ｖ＿ＬＥＤは、公称ＬＥＤストリング電圧の５０％、即ち、６０Ｖに達し、故に、Ｖ＿ＬＥＤはＶｕｖｐに到達せず、ＶＩＮにおいてはＶＩＮ＿ｏｎに到達しない（ＶＩＮは約１０Ｖである）。

点弧中、Ｖ＿ＬＥＤは急速に上昇する。Ｖ＿ＬＥＤが９０Ｖを超えるとき、ＩＣ３０はオンになり、絶縁スイッチは閉じる。

（従来の方法ではそうであるようなより低い値ではなく）Ｖ＿ＬＥＤの公称値の約８０％にＶｕｖｐを設定するのは、ＩＣ３０が予熱段階の間に誤ってトリガしないようにするためであり、ＩＣは、通常の動作状態の間しか不足電圧保護によってトリガされない。

図４は、本発明による照明回路を示している。

照明回路は、図１において示されているタイプの管状ランプ内に組み込まれている。管状ランプは、外部コネクタＰｉｎＬ１及びＰｉｎＬ２を備える第１（左側）端部と、外部コネクタＰｉｎＲ１及びＰｉｎＲ２を備える第２（右側）端部とを有する。各外部コネクタは、ガス放電ランプのための高周波安定器に接続されるよう適合される入力を規定する。

各ピンは、リレーの形態のそれぞれの電気絶縁スイッチと直列に接続される。リレーＲｅｌａｙａ＿ＬはピンＰｉｎＬ１にあり、リレーＲｅｌａｙｂ＿ＬはピンＰｉｎＬ２にあり、リレーＲｅｌａｙａ＿ＲはピンＰｉｎＲ１にあり、リレーＲｅｌａｙｂ＿ＲはピンＰｉｎＲ２にある。

一方の端部における一方のピンにあるリレーＲｅｌａｙａ＿Ｌは、並列ＹコンデンサＣｙＬを有し、他方の端部における対応するピンにあるリレーＲｅｌａｙａ＿Ｒも、並列ＹコンデンサＣｙＲを有する。

これらのコンデンサは、絶縁スイッチがオフにされるときに高周波導電路を提供する。

ＴＬＥＤランプの各端部は、フィラメントエミュレーション回路を有する。第１端部は、フィラメントエミュレーション回路Ｆ１を抵抗器の形態で有し、フィラメントエミュレーション回路Ｆ１は、絶縁スイッチが開いているとき、第１端部にあるピンの間に接続される。同様に、第２端部は、フィラメントエミュレーション回路Ｆ２を抵抗器の形態で有し、フィラメントエミュレーション回路Ｆ２は、絶縁スイッチが開いているとき、第２端部にあるピンの間に接続される。フィラメントエミュレーション回路Ｆ１及びＦ２は、予熱段階においてはランプ検出のためにしか使用されない。安定器によって見られる実際の負荷は、（点弧後の）通常動作時のＬＥＤ負荷である。

各端部における対のピンは、出力においてバッファコンデンサを備えるフルブリッジダイオード整流器に接続する。第１整流器Ｄ１乃至Ｄ４及びバッファコンデンサＣ７が、第１（左側）端部にあり、第２整流器Ｄ５乃至Ｄ８及びバッファコンデンサＣ８が、第２（右側）端部にある。

第１端部においては、整流器Ｄ１乃至Ｄ４の出力が、ＬＥＤ電圧Ｖ＿ＬＥＤを規定する。これは、ＬＥＤのＬＥＤ１乃至ＬＥＤｎの形態の発光ユニットの両端のＬＥＤオン電圧である。ＬＥＤの直列回路、又は直列及び並列ＬＥＤの組み合わせが存在し得る。このＬＥＤオン電圧は、バックコンバータ４０に供給電圧を提供する。バックコンバータは、確保されるＬＥＤオン電圧から電力を取得し、絶縁スイッチを制御するために電力を使用する可能な電源ユニットの或る例である。分離スイッチを閉じることは、それぞれの入力を発光ユニットに電気的に接続する。

第２端部においては、外部端子は、コイルＥＥ８ａ及びＥＥ８ｂを通して整流器Ｄ５乃至Ｄ８に接続する。これらは、異なる安定器に接続されるときにＬＥＤ電流を調節するためのマッチングインダクタ（matching inductor）である。

整流器Ｄ５乃至Ｄ８の出力も、ＬＥＤ電圧Ｖ＿ＬＥＤを規定する。

バックコンバータ４０は、図３において示されているパーツの全てを有する。従って、供給電圧は、バックコンバータ４０のコントローラＩＣ３０に供給される前に、抵抗分割器によって変換される。

出力電圧Ｖ＿ＲＥＬＡＹは、２つのリレーコイルＲｅｌａｙｃｏｉｌ＿Ｌ及びＲｅｌａｙｃｏｉｌ＿Ｒを駆動する。一方のコイルは、一方の端部における対のリレーを同期して駆動し、他方のコイルは、他方の端部における対のリレーを同期して駆動する。

安定器の予熱段階の間、絶縁スイッチ（リレー）はオフにされており（即ち、スイッチは開いており）、点弧段階において、それらはオンにされる。予熱段階の間、予熱状態における高周波安定器から発光ユニットへの電流は、例えば、通常の駆動状態における公称電流の１０％乃至２０％の範囲内である。公称電流は、例えば、１００ｍＡ乃至１Ａの範囲内であり、従って、予熱段階の間の発光ユニットへの電流は、数十ｍＡである。この小さな電流は、ＰｉｎＬ１とＰｉｎＲ１との間を流れる。予熱段階の間、一般に数百ｍＡの電流がフィラメントエミュレーション回路Ｆ１及びＦ２を流れる。

コンデンサＣｙＬ及びＣｙＲは、ＬＥＤストリングと直列にある。従って、回路は高いインピーダンスを有し、このことは安定器の正しい動作に有益である。

数十ｍＡの小さな電流は、電源ユニット４０がオンになり、それによって、絶縁スイッチを閉じるのに十分な電圧振幅をバッファコンデンサＣ７、Ｃ８及びＬＥＤにおいて確保することができない。

予熱段階の後に、安定器は点弧電流を供給する。予熱段階の間、電流の大部分は、同じ端子における一方のピンから他方のピンへ（例えば、ＰｉｎＬ１からＰｉｎＬ２へ、及びＰｉｎＲ１からＰｉｎＲ２へ）流れる。代わりに、（ガスランプ内のガスのイオン化用の）点弧電流が２つの端部の間を流れる。この電流は、一方の端部にあるダイオードブリッジの一部を通って、ＬＥＤ装置を通って、他方の端部にあるダイオードブリッジの一部を通って流れる。

この点弧電流は、電源ユニット４０に給電するのに十分な電圧振幅に達するのに十分である。次いで、絶縁スイッチが閉じられる。その場合、第１フィラメントエミュレーション回路及び第２フィラメントエミュレーション回路は、電気的に浮いている。その場合、それらは、ランプの通常の機能において何の役割も果たさない。

従って、点弧フェーズに達するときにのみ、電源は絶縁スイッチを閉じる。従って、ランプは、予熱段階が完了するまで、触れても安全である。

より実際的には、高周波安定器の点弧状態の間、発光ユニットに供給される点弧電流は、通常の駆動状態における公称電流の１００％乃至２００％の範囲内である。点弧電流は、例えば、２００ｍＡと１Ａとの間である。

次いで、発光ユニットは、１ｍｓ乃至２０ｍｓの間に電源ユニット４０をオンにするための電圧振幅を確保することができる。

コンデンサＣ２、Ｃ４、Ｃ５及びＣ６は、異なる安定器に接続されるときにＬＥＤ電流を調節するために使用されるマッチングコンデンサである。

図５Ａ及び５Ｂは、本発明の概念を使用する別のＬＥＤ管ランプの回路図を示している。図５ＡのＬＥＤ管の追加機能は、それが左側端部にあるｐｉｎ１とｐｉｎ２との間の電磁安定器入力又はＡＣ主電源入力をサポートすることができることである。ＡＣ電源入力又は電磁安定器入力の場合、エネルギは、ＬＥＤに給電するために、ダイオードＤ６、Ｄ７、Ｄ８及びＤ９によって形成される整流器及びＤＣＤＣコンバータに入ってくる。また、それは、上記と同様に左側端部と右側端部との間の高周波安定器入力をサポートすることができる。高周波安定器入力の場合、ｐｉｎ１とｐｉｎ２とが同じ電圧であり、ｐｉｎ３とｐｉｎ４とが同じ電圧であり、エネルギは、まず、Ｙｃａｐ及びダイオードを介して入ってきて、ＬＥＤをオンにし、次いで、Ｖ＋とＶ－との間のＬＥＤオン電圧が、上記と同様に、リレードライバに給電してリレーをオンにし、Ｙｃａｐをバイパスする。

本発明者は、ＡＣ主電源入力又は電磁安定器入力の場合には、リレーは駆動される必要がないことに気付いた。しかしながら、リレードライバは、リレーを駆動するためにＬＥＤオン電圧を取得することから、ＬＥＤがＡＣ主電源入力又は電磁安定器入力によってオンにされる場合でも、リレードライバは給電される。これは、電力浪費をもたらす。更に、ハイポットテスト（hi-pot test）においては、左側端部と右側端部との間にＡＣ周波数の高電圧が印加され、この高電圧が、Ｙｃａｐを通過する場合があり、ＬＥＤをオンにする場合もある。この場合には、ＬＥＤオン電圧が、リレードライバに給電し、リレーを閉じ、閉じたリレーが、ハイポットテスト電圧のための低インピーダンス経路をもたらし、ハイポットテストは失敗する。本発明者はまた、この問題を回避したいと考えている。

少なくともこれらの２つの問題を解決するために、本発明者は、ＬＥＤ管ランプへの入力が、低周波ＡＣ主電源若しくは電磁安定器入力、又は低周波ハイポットテスト電圧の場合を除いて、高周波安定器である場合にのみ、リレードライバがＬＥＤオン電圧によって給電されることを提案する。高周波安定器の存在を検出するための検出回路があり、より具体的には、検出回路は、入力の高周波信号を検出するための周波数検出器であり得る。ハイパスフィルタなどの、高周波を認識し、低周波を除去するための周波数検出器の実施例は、当業者にはよく知られている。また、図５Ｂにおいて示されているように、検出回路が、ランプが高周波安定器に接続されていることを検出する場合、ＬＥＤオン電圧を電源ユニット／リレードライバ４０に結合するよう閉じるＳＷ１が存在し、それ以外の場合、スイッチＳＷ１は、開いており、ＬＥＤオン電圧を電源ユニット／リレードライバ４０から切り離す。スイッチＳＷ１は、ＭＯＳＦＥＴ、バイポーラトランジスタ、又はリレーによって実施され得る。検出回路の出力は、スイッチＳＷ１を駆動するために適切に変換されてもよく、スイッチの駆動も、当業者にとって非常に一般的な実施例である。本明細書は更なる詳細を示さない。

スイッチモード電源によって電源ユニットを実施する代わりに、分圧又は直接電源によって電源ユニットを実施することもできる。

直接電源は、実質的に電圧降下することのない直接的な電気的接続があり、故に、ＬＥＤオン電圧が実質的に全て絶縁スイッチを駆動するために使用されることを意味する。これは、電源ユニットのための、スイッチモード電源の実施例よりも単純な実施例を提供する。図６Ａは、この実施例を示している。

分圧電源は、一部の電圧を取り、絶縁スイッチを駆動するために残りのＬＥＤオン電圧を供給するインピーダンス構成要素があることを意味する。図６Ｂにおいて示されているように、オン電圧の合計が駆動電圧よりも高い１つ以上のＬＥＤを選択することができる。ＬＥＤオン電圧の一部を取り、ＬＥＤオン電圧の残りの部分を残して絶縁スイッチを駆動するために、或る抵抗器Ｒ１が使用されている。分圧電源はより良い効率を有する。

更に改善されたソリューションにおいては、図６Ｃにおいて示されているように、コンデンサ・抵抗器分圧回路が使用される。コンデンサ・抵抗器分圧回路は、コンデンサと抵抗器との並列接続を意味する。コンデンサは、コンデンサにおいて形成される電圧を抑制しようとすることから、絶縁スイッチを駆動するためにＬＥＤオン電圧のより多くの部分を与える。これは、リレーなどの絶縁スイッチを閉じるための強化された作動を提供する。時間が経つにつれて、コンデンサにおける電圧は上昇し、絶縁スイッチによって取得されるＬＥＤオン電圧の残りの部分は、絶縁スイッチの閉状態を維持するのに十分である。従って、効率も高い。

当業者は、請求項記載の発明の実施において、図面、明細及び添付の特許請求の範囲の研究から、開示されている実施形態に対する変形を、理解し、達成することができる。特許請求の範囲において、「有する」という単語は、他の要素又はステップを除外せず、単数形表記は、複数性を除外しない。

単に、或る特定の手段が、相互に異なる従属請求項において挙げられているという事実は、これらの手段の組み合わせは有利になるようには使用されることができないことを示すものではない。

特許請求の範囲又は明細書において「～するよう適合される」という用語が使用されている場合には、「～するよう適合される」という用語は、「～するよう構成される」という用語と同等であるよう意図されていることに留意されたい。

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

Claims (15)

1. ガス放電ランプのための高周波安定器に接続されるよう適合される入力と、
   ＬＥＤを含む発光ユニットであって、前記入力から電力を受け取り、前記ＬＥＤがオンであるときに前記ＬＥＤの両端にＬＥＤオン電圧を確保するための発光ユニットと、
   前記入力と前記発光ユニットとの間に結合される少なくとも１つの絶縁スイッチと、
   確保される前記ＬＥＤオン電圧から電力を取得し、前記スイッチを閉じ、それによって、前記入力を前記発光ユニットに電気的に接続するために前記少なくとも１つの絶縁スイッチに給電するために前記電力を使用するよう適合される電源ユニットとを有するランプであって、
   前記ランプが、
   前記高周波安定器が予熱状態にあるときは、前記電源ユニットが前記少なくとも１つの絶縁スイッチを閉じるのに十分な前記ＬＥＤオン電圧を確保することができず、
   前記高周波安定器が前記予熱状態後のより後の状態にあるときは、前記電源ユニットが前記少なくとも１つの絶縁スイッチを閉じるのに十分な前記ＬＥＤオン電圧を確保するよう構成されるランプ。
2. 前記少なくとも１つの絶縁スイッチが、前記高周波安定器が起動することを可能にするために前記ランプが前記高周波安定器によって高インピーダンスとみなされるよう適合されるような前記予熱状態において、開いているよう適合され、前記ランプが、前記発光ユニットと並列に出力コンデンサを更に有する請求項１に記載のランプ。
3. 前記ランプが、
   前記ランプが前記高周波安定器に接続されていることを検出するよう適合される検出回路と、
   前記検出回路が、前記ランプが前記高周波安定器に接続されていることを検出するとき、前記電源ユニットを有効にする制御回路とを更に有し、
   前記入力が、更に、ＡＣ主電源と、電磁安定器の出力とのうちの少なくとも一方を含む低周波電力に接続されるよう適合され、
   前記検出回路が、前記ランプが前記高周波安定器に接続されているか否かを判定するために入力の周波数を検出する周波数検出器を有し、
   前記制御回路が、前記検出回路が、前記ランプが前記高周波安定器に接続されていることを検出する場合、前記ＬＥＤオン電圧を前記電源ユニットに結合し、それ以外の場合、前記ＬＥＤオン電圧を前記電源ユニットから切り離すスイッチを有する請求項１又は２に記載のランプ。
4. 前記予熱状態における前記高周波安定器から前記発光ユニットへの電流が、通常の駆動状態における公称電流の１０％乃至２０％の範囲内であり、前記公称電流が、１００ｍＡ乃至１Ａの範囲内である請求項１乃至３のいずれか一項に記載のランプ。
5. 前記より後の段階が、前記高周波安定器の点弧状態を含み、前記点弧状態における前記発光ユニットへの点弧電流が、通常の駆動状態における公称電流の１００％乃至２００％の範囲内であり、前記点弧電流が、２００ｍＡと１Ａとの間であり、前記発光ユニットが、１ｍｓ乃至２０ｍｓの間に前記十分なＬＥＤオン電圧を確保するよう適合される請求項１乃至４のいずれか一項に記載のランプ。
6. 前記少なくとも１つの絶縁スイッチに、前記少なくとも１つの絶縁スイッチが閉じられる前に高周波点弧電流が流れることを可能にする並列バイパスコンデンサが設けられる請求項５に記載のランプ。
7. 前記電源ユニットが、スイッチモード電源、又は分圧電源若しくは直接電源を有し、前記分圧電源が、抵抗器分圧回路又はコンデンサ・抵抗器分圧回路を有し、
   前記少なくとも１つの絶縁スイッチが、少なくとも１つのリレーを有する請求項１乃至６のいずれか一項に記載のランプ。
8. 前記電源ユニットが、前記スイッチモード電源を有し、前記スイッチモード電源が、前記スイッチモード電源を動作させるためのＩＣコントローラを有し、前記ＩＣコントローラが、前記十分なＬＥＤオン電圧に対応する閾値電圧を超える電圧供給によって作動され、前記ランプが、前記ＬＥＤオン電圧から前記電圧供給を生成するための分圧器を更に有する請求項７に記載のランプ。
9. 前記ランプが、管状ＬＥＤランプを有し、前記ランプが、
   或る端部における前記入力の入力端子の第１の対、及び反対側の端部における前記入力の入力端子の第２の対と、
   前記入力端子の第１の対における前記少なくとも１つの絶縁スイッチの第１絶縁スイッチ、及び前記入力端子の第２の対における前記少なくとも１つの絶縁スイッチの第２絶縁スイッチとを有する請求項５に記載のランプ。
10. 入力端子の各対における前記少なくとも１つの絶縁スイッチの１つに、前記１つの絶縁スイッチが閉じられる前に高周波である前記点弧電流が流れることを可能にするそれぞれの並列バイパスコンデンサが設けられる請求項９に記載のランプ。
11. 前記ランプが、前記入力と前記発光ユニットとの間に整流装置を更に有し、前記整流装置が、前記第１絶縁スイッチを介して前記入力端子の第１の対に接続される第１ブリッジ整流器と、前記第２絶縁スイッチを介して前記入力端子の第２の対に接続される第２ブリッジ整流器とを有する請求項９又は１０に記載のランプ。
12. 前記電源ユニットが、前記第１絶縁スイッチ及び前記第２絶縁スイッチを制御するための単一の出力を有する請求項９、１０又は１１に記載のランプ。
13. 前記ランプが、第１フィラメントエミュレーション回路と、第２フィラメントエミュレーション回路とを有し、前記第１絶縁スイッチ及び前記第２絶縁スイッチが開いているとき、
    前記第１フィラメントエミュレーション回路が、前記ランプの或る端部における前記入力端子の第１の対の間に接続され、
    前記第２フィラメントエミュレーション回路が、前記ランプの別の端部における前記入力端子の第２の対の間に接続される請求項９乃至１２のいずれか一項に記載のランプ。
14. 前記第１絶縁スイッチ及び前記第２絶縁スイッチが閉じられているとき、前記第１フィラメントエミュレーション回路及び前記第２フィラメントエミュレーション回路が電気的に浮いている請求項１３に記載のランプ。
15. ガス放電ランプのための電子蛍光灯安定器と、
    前記蛍光灯安定器に取り付けられる、請求項１乃至１４のいずれか一項に記載のランプとを有する照明設備。

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