故障状態における安全な動作のためのled置換えランプ

著者らは特許

H05B33/08 - 特殊な用途に適しない回路装置

の所有者の特許 JP2016528691:

コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V.

 

LED置換えランプ20が記載されている。LED照明要素を有するLED照明アセンブリ40は、フィラメント・エミュレーション回路に電気的に接続されており、フィラメント・エミュレーション回路42は、長形部材の2つの対向する端部22a、22bの各々の電気的接点に接続されている。フィラメント・エミュレーション回路42は、各々、第1の及び第2の電気的接点26a、24aに接続されている第1の抵抗回路46及び第2の抵抗回路48を有する。第1の抵抗回路46及び第2の抵抗回路48は、共通端子50においてLED照明アセンブリ40に接続されている。部品故障の場合にさえも安全な動作のためのLED置換えランプを提供するために、置換えランプ20が正しくない配線コンフィギュレーションにおいて使用される場合、第1の抵抗回路46及び第2の抵抗回路48は、各々、少なくとも2つの抵抗器の直列接続を、前記抵抗器の1つの故障の場合にフィラメント・エミュレーション回路42の全抵抗が、決定されている抵抗値よりも高く留まるような仕方において有する。

 

 

本発明は、LED置換えランプとLED置換えランプを含む照明配置とに関する。
蛍光ランプは、特に蛍光管ランプの形態において、今日、多くの照明アプリケーションにおいて使用されている。蛍光ランプのための多数の照明器具が据え付けられている。
非常に効率的なLED照明要素の利用可能性によって、「レトロフィット」又は置換えLEDランプとして使用されることを目的として利用可能なLED置換えランプが既にあり、据え付けられた照明器具内の蛍光ランプに置換わっている。
蛍光ランプの動作に関して、単純な電磁(EM)バラスト及びグロー・スタータを含む電気コンフィギュレーションが、電子バラストを含むより高度なコンフィギュレーションと同様に知られている。
国際出願公開第2009/136322号は、発光ダイオード及び蛍光ランプに対するレトロフィットのためのソケット・アダプタを備える発光システムを記載している。電気回路は、蛍光ランプドライバに蛍光ランプの存在を模倣するように適応化されている。
個々の構成要素の故障状態の場合にさえも安全な動作を可能にするLED置換えランプ及び照明配置を提供することが目的であると考えることができる。
この目的は、添付の請求項1に記載のLED置換えランプによって及び添付の請求項8に記載の照明配置によって本発明により達成される。添付の従属請求項は、本発明の好ましい実施例を参照している。
本発明によるランプは、第1の端及び逆の第2端部を有する長形部材上に配される1つ以上のLED照明要素を有する。本状況において、「LED」なる語は広く使用され、全ての種類の固体照明要素をカバーしており、複数の構成要素を有する電気回路又は構成要素のグループと同様に個々の構成要素を含み、前記構成要素は発光ダイオード(LED)及び有機発光ダイオード(OLED)を含む。
当該長形部材は、特に、規格化されている蛍光管ランプ(例えば、205mm、325mm、355mm等)に対応している大きさであっても良く、例えば、(特に管の形態において)少なくとも部分的に透明なハウジングを有することもできる。対向する端部の各々において、2つの電気的接点が、好ましくは突出している接点ピンの形態において設けられる。
前記ランプ内で、フィラメント・エミュレーション回路は、両方の端部において前記電気的接点に接続されている。これらのフィラメント・エミュレーション回路は、蛍光管ランプの前記フィラメントを模倣する両方の端部における前記2つの接点間の電気的振る舞いを提供するのに役立つ。従って、これらのフィラメント・エミュレーション回路を含む前記LED置換えランプが、バラスト(特に電子部品バラスト)を含む照明器具内で使用される場合、前記電気的振る舞いは加熱フィラメントの振る舞いと類似しており、特に、前記接点間に規定された電気抵抗が存在する。
LED照明アセンブリは、電力を供給されるべき前記フィラメント・エミュレーション回路に電気的に接続されている。前記LED照明アセンブリは、前記1つ以上のLED照明要素及び好ましくは付加的な回路(例えば、前記供給された電力を前記LED照明要素によって必要とされる電流及び/又は電圧値まで変換する駆動回路)を有する。
本発明によれば、前記フィラメント・エミュレーション回路は、各々、各端部において第1の電気的接点に接続されている第1の抵抗回路と、第2の電気的接点に接続されている第2の抵抗回路とを有する。前記第1の抵抗回路及び前記第2の抵抗回路は、共通端子において前記LED照明アセンブリに接続されている。
本発明の1つの見地によれば、前記第1の抵抗回路及び前記第2の抵抗回路の各々は、少なくとも2つの抵抗器の直列接続を有し、好ましくは、さらに多くの、例えば、少なくとも3つの又は特に好ましくは少なくとも4つの抵抗器の直列接続を有する。
本発明により提案される抵抗器のストリングは、単一の部品故障の場合に増大された故障許容誤差の有利な点を有する。前記抵抗器のうちの1つが故障した場合、即ち短絡された場合、前記直列接続の残っている抵抗は、依然として前記接点間に十分な抵抗値を提供するのに十分なものである、又は言い換えれば、依然として決定された抵抗値よりも高い。従って、本発明により提案される前記フィラメント・エミュレーション回路は、部品故障に対して堅牢性がある。
より多くの抵抗器が直列に配されているほど、1つの抵抗器の故障の場合において当該全体の抵抗に対する影響は少ない。例えば、直列の8つの抵抗器の配置は、前記抵抗器のうちの1つが故障した場合、僅か12.5%の2つの抵抗回路の全抵抗の減少をもたらす。
本発明の好ましい実施例によれば、前記抵抗回路のうちの少なくとも1つと直列に接続された電流制限回路は、前記フィラメント・エミュレーション回路のうちの少なくとも1つに設けられることができる。前記電流回路要素は、過電流が流れるのを防止するために配される。好ましくは、前記電流制限回路は、過電流の場合に電流の流れを遮断する。1つの考えられる実施例において、前記電流制限回路は、電気ヒューズを有する。
好ましくは、前記フィラメント・エミュレーション回路は、前記接点に関して少なくとも実質的に対称的な回路設計を有する。前記抵抗回路は、好ましくは、同じ組み合わせられた抵抗値を有する。上述した電流制限回路は、前記接点のうちの1つに設けられることができ、これは、依然として、(起動されていない)前記電流制限回路の抵抗値が十分に低い場合(例えば、前記抵抗回路の全抵抗の20%以下、好ましくは10%以下)、依然として「実質的に対称的な」回路設計であると考えられる。代替的には、完全な対称性を得るように、前記接点の各々において、1つの電流制限回路を配することが可能である。
更に好ましい見地によれば、前記抵抗回路のうちの少なくとも1つと直列に設けられている電流制限回路は、再設定可能な回路及び/又は再設定可能な要素を有する。再設定可能な回路及び/又は要素の場合、このことは、電気ヒューズの場合のように、永久の損傷を伴うことなく達成されることができる。リセットの後(例えば、電源をオフにした後)、前記再設定可能な回路又は要素の標準的な機能が回復される。特に好ましいのは、前記電流制限回路内のPTC(正温度係数)抵抗器要素の使用であり、PTC要素の冷却を可能にするように電力を遮断することによってリセットされることができる。
本発明の更なる好ましい実施例によれば、前記エミュレーション回路の少なくとも1つは、更に、前記抵抗回路と並列に接続されている電圧制限回路を有する。電圧制限回路は、1つの端部において前記電気的接点間に印加される過剰な電圧によって生じる損傷を防止するのに役立つことができる。好ましくは、前記電圧制限回路は、VDR、DIAC、SIDIAC、スパークギャップ、ガス放電管又は電圧保護装置の上の双方向性サイリスタのような、電圧制限要素を有することができる。このことは、本線電圧が同じ端部において2つの接点ピン間に直接的に印加される場合に前記ランプ回路を損傷から保護するのを可能にする。特に、前記フィラメント・エミュレーション回路の抵抗器は、前記電圧制限回路が故障し前記フィラメント抵抗器から前記電流を短絡するので、保護されている。特に、更に上述した電流制限回路が提供される場合、前記フィラメント・エミュレーション抵抗器は故障から保護されている。
上述の概念と以下で更に詳細に議論される付加的な概念との全ての組み合わせは、本願明細書において開示される本発明の内容の一部であるとして考察されることを理解されたい。
本発明のこれら及び他の見地は、以下に記載されている実施例を参照して明らかになり説明されるであろう。
フィラメント・エミュレーション回路を備えるLED置換えランプを含む照明配置の実施例の記号回路図を示している。 フィラメント・エミュレーション回路の実施例の回路図を示している。 LED置換えランプの異なる配線を有する照明配置の実施例を示している。
本発明は、蛍光管ランプを目的とする照明配置(照明器具)内の動作のためのLED置換えランプ20を提供することを目的としている。
現在、蛍光管ランプのための多数の照明器具が据え付けられている。図3aは、両方の端部における2つの電気的接点を有するランプ10(この場合、蛍光管ランプ10の配線を示している。電気本線電圧は端子12において供給され、ランプ10の第1の端部の1つの接点は直接的に接続され、バラスト14の入力は本線にも接続されている。バラスト14の出力は、ランプ10の他の、第2の端部において1つの電気的接点に接続されている。更に、ランプ10の各端部の残っている接点は、グロー・スタータ又は電子部品スタータ16を通じて相互接続されている。当業者にとって公知であるように、前記フィラメントを通る初期の加熱電流が供給された後、示されているような電磁バラストにおいて動作される蛍光ランプはオンにされる。
図3bは、蛍光管ランプの代わりにランプ器具内に挿入されている、LED置換えランプ20のための配線を示している。前記スタータは、ダミー・スタータ18と置き換えられる。この置換えの他に、前記照明器具及びバラストの再配線又は修正は、必要とされない。
図1は、LED置換えランプ20の記号回路図を示しており、この場合、電子部品バラスト15に接続されている。ランプ20は、第1の端部22a及び対向する第2の端部22bを備える細長い形状である。各端部22a、22bにおいて、2本の電気的接点ピン24a、26a、24b、26bが突出している。
LED置換えランプ20は、LED照明アセンブリ40であり、詳細には示されていない。LED照明アセンブリ40は、LED置換えランプ20の長さにわたって分配されている複数のLED照明要素28に接続されているLED駆動回路(図示略)を有する。
LED照明アセンブリ40は、両方の端部22a、22bにおいて電気的接点24a、26a、24b、26bに電気的に接続されたフィラメント・エミュレーション回路42に、電気的に接続されている。電子部品バラスト15におけるランプ20の動作において接点24a、26a、24b、26bに供給される電力は、前記LED照明要素が動作されることができるようにLED照明アセンブリ40に供給される。電子部品バラスト15は、ランプ20を始動させるための加熱電流及び点火電圧を供給する。この加熱電流のために、フィラメント・エミュレーション回路42は、両方の端部22a、22bにおける接点ピン24a、26a、24b、26b間の規定された電気抵抗を提供する。
図2は、より詳細に、LED置換えランプ20の両方の端部22a、22bに設けられるフィラメント・エミュレーション回路42の前記構成要素を示している。接点ピン26aのうちの一方に直列に接続されているのは、過電流保護のための再設定可能なヒューズとして設けられるPTC要素44である。
PTC要素44と直列に接続されているのは、4つの抵抗器の直列接続により構成されている第1の抵抗回路46である。前記抵抗器は等しい抵抗等級(resistance rating)のものであり、好ましい実施例において前記抵抗器は1Ωの電気抵抗を有する各SMD部品である。
他の接点ピン24aに接続されているのは、4つの同一の抵抗器(SMD、1Ω)の直列接続から同等に成る第2の抵抗回路48である。
抵抗回路46、48は、ED照明アセンブリ40が接続されている共通端子50において相互接続される(図1参照)。
更に、抵抗回路46、48と並列に接続されているのは、VDR38(電圧依存抵抗器)である。VDR38(バリスタとも称される)は、抵抗回路46、48を過電圧から保護している電圧制限回路として使用される。過電圧が印加された場合、VDR38が壊れ、VDR38を流れる電流は著しく増加し、この結果、前記抵抗器の両端の電流電圧が高電圧により制限され生成され、抵抗回路46、48から離れて短絡される。
記載されたフィラメント・エミュレーション回路42を備えているLED置換えランプ20は、複数の重要な操作上及び安全上の機能を果たす。電子部品(HF)バラスト15に接続されている動作において、抵抗回路46、48は8Ωのフィラメント抵抗をエミュレートし、接点ピン24a、26a、24b、26bにおける抵抗インピーダンスを提供する。ランプ20の設計は、対称であり、両方の端部22a、22bにおいて同一のフィラメント・エミュレーション回路42を使用している。同様に、通常の動作において、PTC要素44(再設定可能なヒューズ)は低い抵抗によって電流を伝導するので、従って貫通接続(through connection)としてモデル化されることができ、VDR38は、通常作動の間に印加される前記低電圧において開ループと実質的にみなされることができ、入力ピン24a、26aに対するフィラメント・エミュレーション回路42の設計も対称である。この対称性のため、器具内のLEDランプ20の配線の順序及び配置に関係なく、ランプ20は常に同じ電気コンフィギュレーションにある。
或るPTCは、かなりのオームの抵抗(例えば、数オーム)を有する。この場合、第2のPTCは、当該対称性を保つために第2の抵抗回路48と直列に付加される(即ち接点ピン24aとVDR38及び第2の抵抗回路48の共通ノードとの間に接続される)ことができる。PTC44の抵抗のために、全抵抗(PTC及び抵抗回路46、48の直列接続)が8Ωを超えている限り、第1及び第2の抵抗回路46、48のSMD抵抗器の幾つかは、省略されることができる。
如何なる個々の構成要素(開ループ故障又は短絡接続故障)の故障の場合においても、安全性が依然として保証されている。抵抗回路46、48の抵抗器の何れかにおいて発生している短絡回路でさえも、複数の抵抗器の直列接続のために十分に高い残りの電気抵抗につながる。
更に、当該設計は誤用の場合において、(例えば、再配線された器具において)さえも安全である。図3c−3fは、このような配線コンフィギュレーションの例を示している。図3cにおいて、ランプ20は、バラストを有さずに本線に直接的に接続されている。図3dにおいて、1つの端部における前記接点ピンは、本線に直接的に接続されており、VDR38により短絡されるであろう高電圧に至り、この結果、増大された電流が最終的にPTC44を起動させ、抵抗回路46、48は保護される。PTC要素44をリセットする及び冷却する後、ランプ20は、正しい配線コンフィギュレーションにおいて再利用されることさえできる。
また、図3eの配線コンフィギュレーション(ランプ20の各端部において接続される1本の接点ピンのみを備える外部LEDドライバ13)において又は図3f(ランプ20の1つの端部において両方の接点ピンに直接的に接続されている外部LEDドライバ13)に従って、フィラメント回路42は、やはり必要な安全性を提供する。
更に、当該設計は、電磁(EM)バラストを有する配線コンフィギュレーションにおいて誤用された場合、安全である。図3a及び3bは、このような例を示している。図3aにおいて、前記ランプは、グロー・スタータ16を介してEMバラスト14に接続されている。図3bにおいて、ランプ20は、ダミー・スタータ18を介してEMバラスト14に接続されている。これらの誤用場合の両方において上述した実施例によるランプ20は、動作しない。EMバラスト14は、フィラメント回路42及び前記スタータを介して短絡され、この結果、フィラメント・エミュレーション回路42を介して増大された電流をもたらす。電流制限装置(PTC44)は、増大された電流が、この場合の前記電流を妨害する及び遮断することによって抵抗回路46、48を過熱するのを防止する。
本発明は、当該図面及び上述において詳細に説明され記載されたが、このような図例及び説明は、説明的なもの又は例示的なものとみなされるべきであり、限定的なものとみなされるべきではなく、本発明は、開示されている実施例に限定されるものではない。
添付図面、開示及び添付の請求の範囲の研究から、開示された実施例に対する変化は、特許請求の範囲の発明を実施する際の当業者により理解され達成されることができる。
添付請求項において、「有する」なる語は他の要素又はステップを除外するものではなく、単数形の記載は複数のものを除外するものではない。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ることができないと示すものではない。添付請求項における如何なる符号も、この範囲を制限するものとしてみなしてはならない。



  1. 対向する端部を備える長形部材であって、対向する端部の各々において2つの電気的接点が設けられている長形部材上に配されている1つ以上のLED照明要素を有するLED置換えランプにおいて、
    フィラメント・エミュレーション回路は両方の前記端部において前記電気的接点に接続されており、
    前記1つ以上のLED照明要素を有するLED照明アセンブリは、前記LED照明要素の動作のための電力を供給されるべき前記フィラメント・エミュレーション回路に電気的に接続されており、
    前記フィラメント・エミュレーション回路は、各々、前記電気的接点の第1のものに接続されている第1の抵抗回路及び前記電気的接点の第2のものに接続されている第2の抵抗回路を有し、
    前記第1の抵抗回路及び前記第2の抵抗回路が共通端子において前記LED照明アセンブリに接続されており、
    前記第1の抵抗回路及び前記第2の抵抗回路の各々は、少なくとも2つの抵抗器の直列接続を、前記抵抗器の1つの故障の場合に前記フィラメント・エミュレーション回路の全抵抗が、決定されている抵抗値よりも高く留まるような仕方において有する、LED置換えランプ。

  2. 前記第1の抵抗回路及び前記第2の抵抗回路は、各々少なくとも4つの抵抗器の直列接続を有する、請求項1に記載のLED置換えランプ。

  3. 前記フィラメント・エミュレーション回路は、各々少なくとも1つの前記抵抗回路と直列に接続されている電流制限回路を有する、請求項1又は2に記載のLED置換えランプ。

  4. 前記電流制限回路は再設定可能な電流制限要素を有する、請求項3に記載のLED置換えランプ。

  5. 前記再設定可能な電流制限要素はPTC要素である、請求項4に記載のLED置換えランプ。

  6. 前記フィラメント・エミュレーション回路は、前記抵抗回路と並列に接続されている電圧制限回路を有する、請求項1乃至5の何れか一項に記載のLED置換えランプ。

  7. 前記電圧制限回路は、VDR、DIAC、SIDIAC、スパークギャップ、ガス放電管、過電圧保護装置上の双方向性サイリスタを有するグループから選択される少なくとも1つの要素を有する、請求項6に記載のLED置換えランプ。

  8. 蛍光ランプ器具のバラストに接続されている、請求項1乃至7の何れか一項に記載のLED置換えランプ。

 

 

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