JP5881155B2 - 発光デバイスシステム及びドライバ - Google Patents

Description

本発明は、発光デバイスシステム用のドライバ及び発光デバイスシステムに関する。

これに限定されないが発光ダイオード（ＬＥＤ）のような半導体光（ＳＳＬ；Solid State Light）源は、将来の一般照明においてますます重要な役割を果たすだろう。これは、種々の態様のＬＥＤ光源を備えた新たな導入をますますもたらすだろう。従来の光源をＬＥＤ光源と取り換える理由は、例えば、ＬＥＤ光源の低電力消費及びこれらの極めて長い寿命である。

典型的には、ＬＥＤは、ドライバと呼ばれる特別な回路により駆動される。多かれ少なかれモジュールシステムとなる所与のドライバを備えた異なる種類のＬＥＤ光源の動作を可能にするために、ＬＥＤランプが、これらの必要とされる供給電力特性をドライバに伝えることができることが望ましい。これは、ドライバを変えることなく、ＬＥＤランプを、例えばより良い効率又はより広い色範囲を与える新たなバージョンと取り換えることを可能にする。更に、これは、在庫として保持される異なるタイプのドライバを削減することを可能にする。

例えば米国特許出願公開第２００４／００５６７７４号明細書は、少なくとも１つのＬＥＤユニット用の供給ユニットを開示しており、この供給ユニットは、電気量によりＬＥＤユニットの識別子を検出するように設計された検出ユニットを有する。ＬＥＤユニットの識別子は、ＬＥＤユニットに電力を供給するために適合された、供給ユニットの供給端子を介して検出される。

しかしながら、これは、ＬＥＤユニットの識別子の検出を可能にするだけであり、ＬＥＤランプの実際の要求に依存した供給電力の特性の動的な適合を可能にするものではない。ＬＥＤランプがＬＥＤドライバに接続された場合においては、それ故、ドライバは、ランプの幾つかの固定された内部パラメータを検出し、これらの固定されたパラメータに電力を適宜設定するだけである。このシステムは、ランプの異なる動作条件下でランプを適宜駆動させる能力を欠く。

本発明は、発光デバイスシステム用のドライバであって、当該ドライバは、電力供給端子及び検出回路を有し、前記電力供給端子は、当該ドライバから前記発光デバイスシステムに電力を供給するように適合され、前記検出回路は、前記発光デバイスシステムによりもたらされた前記端子の電気負荷を検知することにより前記供給端子を介して前記発光デバイスシステムの検知した情報を取得し、前記検知した情報を用いて前記発光デバイスシステムの動作状態を決定するように適合され、当該ドライバは、決定された動作状態に依存して、供給される電力を制御するように更に適合される、ドライバを提供する。この明細書において、発光デバイスシステムは、例えば少なくとも１つのＯＬＥＤランプ、ＬＥＤランプ又はレーザランプを有する、半導体光システムとして理解される。

本発明の実施形態は、ドライバが、発光デバイスシステムの実際の電力要求に依存して、発光デバイスシステムに供給される電力を動的に調節するために用いられ得るという利点を有する。実際の電力要求は、発光デバイスシステムの動作状態に依存する。例えば、一般性を失うことなく、動作状態は、発光デバイスシステムの実際の光放出特性、発光デバイスシステムの温度、発光デバイスシステムが動作する環境の環境状態、及び／又は、発光デバイスシステムの動作時間を有し得る。

発光デバイスシステムの動作状態に関する情報が供給端子のみを介して取得されるので、発光デバイスシステムからドライバに情報を伝えるために、例えば追加のピンのような追加の信号接続は必要とされない。結果として、例えば緩い接触に起因した発光デバイスシステムの不具合の危険性は削減される。更に、これは、低コスト且つ小型された態様での発光デバイスシステムの提供を可能にする。

本発明の一実施形態によれば、前記検知した情報は、前記発光デバイスシステムによりエミュレートされたインピーダンスに含まれ、前記発光デバイスシステムによりもたらされた前記端子の電気負荷の検知により、前記検出回路によって取得される。発光デバイスシステムは、前記発光デバイスシステムの実際の動作状態を検出可能な少なくとも１つのセンサを有する。この動作状態は、発光デバイスシステムによりエミュレートされる特定のインピーダンス内の情報としてエンコードされ、ドライバに対して処理される。

本発明の一実施形態によれば、前記検知した情報は、前記発光デバイスシステムによりエミュレートされた一連のインピーダンスに含まれ、前記発光デバイスシステムによりもたらされた前記端子の電気負荷の検知により、前記検出回路によって取得される。この場合において、検知した情報の複雑なデジタルエンコーディングが、発光デバイスシステムによりエミュレートされたインピーダンスのシーケンスにより実行され得る。例えば、発光デバイスシステムのインピーダンスは、検知した情報により調節される。

一般に、発光デバイスシステムによりエミュレートされたインピーダンスに含まれる検知した情報は、予想以上に簡素で費用対効果の良い技術的実装の利点を有する。例えば、発光デバイスシステムの電気負荷を調節するためにオン及びオフに切り換えられる単純な抵抗が用いられ得る。より複雑なバージョンにおいて、この抵抗は、調節可能な抵抗であり、発光デバイスシステムは、動的な態様で電気負荷をドライバに供給するために、抵抗の時間依存型調節並びに／又はオン及びオフの調節を実行する。

更に、インピーダンスのエミュレーションの利点は、斯様なエミュレーションが発光デバイスシステムの電力経路に対して大きな影響を与えないように設計され得ることである。

本発明の一実施形態によれば、電力は、第１及び第２の電力信号特性により前記発光デバイスシステムにシーケンシャルに供給され、前記検出回路は、前記第２の電力信号特性での電力の供給の間にのみ前記発光デバイスシステムの前記検知した情報を取得するように適合され、前記第１の電力信号特性は、前記第２の電力信号特性とは異なる。ここで、電力特性は、電力信号自体の任意の物理的特性として理解される。斯様な特性は、例えば、極性、電圧、電流、位相、周波数若しくは波形又はこれらの任意の組み合わせを有し得る。例えば、第１の電力信号特性としてＤＣ信号を供給し、第２の電力信号特性として重畳ＡＣ信号を伴うＤＣ信号を供給することが可能である。

例えば、電力は、第１及び第２の周波数範囲において交流により前記発光デバイスシステムにシーケンシャルに供給され、前記検出回路は、前記第２の周波数範囲においてのみ前記発光デバイスシステムの検知した情報を取得するように適合され、前記第１の周波数範囲は、前記第２の周波数範囲とは異なる。

電力が第１の周波数範囲において交流により発光デバイスシステムに供給される有利な実施形態においては、発光デバイスシステムの各エミュレーション回路が、第１の周波数範囲における電力供給の間、アクティブにならないだろう。好ましくは、エミュレーション回路は、第２の周波数範囲においてのみ電力供給端子の大きな負荷をもたらすように適合される。これは、エミュレーション回路のバンドパスフィルタのような動作により実現され得る。この第２の周波数範囲がドライバにより励起されない時間間隔の間、前記回路は、前記ドライバと前記発光ダイオードデバイスシステムとの間の電力フローに対してほとんど影響を与えない。

本発明の一実施形態によれば、一般化された態様において、前記発光システムは、第１又は第２の電力信号特性を伴う電力を受信することにより光放出のために動作可能であり、前記発光デバイスシステムは、電気負荷をエミュレートするように適合されたエミュレーション回路を更に有し、前記エミュレーション回路は、前記第１の電力信号特性をもつ電力を受信するときよりも、前記第２の電力信号特性をもつ電力を受信するときに、より高い有効性をもつ電気負荷をエミュレートするように適合される。

例えば、発光デバイスシステムに対する供給電力の供給は、第２の周波数範囲における或る時間間隔でのみ実行され、これらの時間間隔の間のような第１の周波数範囲における残りの時間の間、発光デバイスシステムのエミュレーション回路は、第１の周波数範囲には応答しないので、不必要に電力を消費しないだろう。前記或る時間間隔でのみ、ドライバは、第１の周波数範囲から第２の周波数範囲に交流電流の供給を切り替え、そして、検出回路は、発光デバイスシステムの検知した情報を取得する。この場合にのみ、発光デバイスシステムのエミュレーション回路は、"アクティブ"、即ち共振になり、例えば一部のエネルギを消費することにより電力フローに影響を与える。更なる結果として、発光デバイスシステムのエミュレーション回路は、オン及びオフに受動的に切り替えられ得る。

異なる周波数範囲の使用の更なる利点は、よりインテリジェントな発光デバイスシステムが、或る周波数範囲における発光デバイスシステムの検知した情報を取得することにより、新規なシグナリング手法をサポートするドライバから給電されたかどうかを、関連する周波数範囲における検知により検出し得ることである。"ローエンドドライバ"だけがシグナリング手法をサポートしない発光デバイスシステムに接続される場合において、発光デバイスシステムは、そのセンサ及びエミュレーション回路をオフに切り替えることができ、それ故、システムの電力消費を更に削減する。これに対し、発光デバイスシステムが、前述したシグナリング手法をサポートする"ハイエンドドライバ"から給電されることを検出した場合においては、センサ及びエミュレーション回路は、発光デバイスシステムの動作状態をドライバに供給するために第２の周波数範囲における交流電流による電力の供給に従ってアクティブにされ得る。

本発明の一実施形態によれば、ドライバは、第１の動作モードと第２の動作モードとの間で切り替えるように適合され、前記第１の動作モードにおいては、ドライバは、前記第１の周波数範囲における交流電流により前記発光デバイスシステムに電力を供給するように適合され、前記検出回路は無効にされ、前記第２の動作モードにおいては、前記ドライバは、前記第２の周波数範囲における交流電流により前記発光デバイスシステムに電力を供給するように適合され、前記検出回路は、前記発光デバイスシステムの検知した情報を取得するために有効にされる。前述したように、これは、交流電流が第２の周波数範囲において発光デバイスシステムに供給される場合にドライバが発光デバイスシステムの検知した情報を積極的に取得するだけであるので、ドライバの電力消費の削減を可能にする。

好ましくは、第１及び第２の周波数範囲を含む、任意の周波数範囲は、発光デバイスシステムのユーザが、或る周波数範囲での動作の間、又は、電力が発光デバイスシステムに供給され、発光ダイオードが実際の電流方向に従ってオン及びオフに切り替えられることをもたらす異なる周波数範囲間の遷移の間において、歪み（例えば光学フリッカー）を見ることができないほど高いことが留意されなければならない。

本発明の他の実施形態によれば、前記検出回路は、前記発光デバイスシステムによりエミュレートされたインピーダンスを復調することにより前記発光デバイスシステムの前記検知した情報を取得するように適合される。

本発明の他の実施形態によれば、ドライバは、前記検知した情報を外部制御システムに供給し、前記検知した情報の供給に応じて前記外部制御システムから制御コマンドを受信するように更に適合され、ドライバは、前記制御コマンドに依存して、供給される電力を制御するように適合される。例えば、前記外部制御システムは、例えばＤＡＬＩネットワークのような上位制御ネットワークであり得る。ＤＡＬＩは、Digital Addressable Lighting Interfaceを表し、技術規格IEC62386において提示されたプロトコルである。斯様な上位制御ネットワークにより、多数の発光ダイオードユニットを有する複雑なシステムを完全に制御することが可能となる。これは、例えば発光ダイオードランプを監視するための温度、又は、或る時間の後にランプを交換するためのバーニング（burning）時間のようなパラメータに対して特に有益である。

本発明の他の実施形態によれば、前記発光デバイスシステムの電気負荷は、地電位（earth potential）に対して更に検知される。換言すれば、ドライバは、検知した情報を検出するために共通のモード効果を使用することが可能である。斯様な実施形態において、地電位に対する発光デバイスシステムの（寄生）容量が用いられる。斯様な実施形態は、２つの電源端子及び冷却用の金属ハウジングをもつ発光ダイオードユニットを有し得る。発光ダイオードユニット内のセンサは、電源端子と金属ハウジングとの間の結合に影響を与えるように適合される。

他の態様において、本発明は、電源端子、センサ及びエミュレーション回路を有する発光デバイスシステムであって、前記電源端子は、ドライバから電力を受信するように適合され、前記センサは、当該発光デバイスシステムの動作状態を検知するように適合され、当該発光デバイスシステムは、検知した動作状態に依存して、検出可能な電気負荷をエミュレートすることにより、前記検知した動作状態を、検知した情報として、前記電源端子を介して前記ドライバに供給するように更に適合される、発光デバイスシステムに関する。

本発明の一実施形態によれば、発光システムは、第１又は第２の電力信号特性をもつ電力を受信することにより光放出のために動作可能であり、発光デバイスシステムは、電気負荷をエミュレートするように適合されたエミュレーション回路を更に有し、前記エミュレーション回路は、前記第１の電力信号特性をもつ電力を受信するときよりも、前記第２の電力信号特性をもつ電力を受信するときに、より高い有効性を伴う電気負荷をエミュレートするように適合される。

例えば、発光デバイスシステムは、第１又は第２の周波数範囲において交流電流を受信することにより、光放出のために動作可能であり、発光デバイスシステムは、電気負荷をエミュレートするように適合されたエミュレーション回路を更に有し、前記エミュレーション回路は、第２の周波数範囲においてのみアクティブになる。

本発明の一実施形態によれば、発光デバイスシステムは、ＤＣ電流を受信することにより、光放出のために動作可能であり、発光デバイスシステムは、電気負荷をエミュレートするように適合されたエミュレーション回路を更に有し、前記エミュレーション回路は、或る周波数範囲においてのみアクティブになる。

本発明の他の実施形態によれば、発光デバイスシステムの電気負荷は、地電位に対してエミュレートされる。

以下において、本発明の好ましい実施形態が、図面を参照して、単なる例により、より詳細に説明される。

発光デバイスシステム及びドライバを示すブロック図である。 ドライバ及び発光デバイスシステムの回路図を示す概略図である。 他のドライバ及び他の発光デバイスシステムの回路図を示す他の概略図である。 発光デバイスシステム及びドライバを動作させる方法を示すフローチャートである。

図１は、ドライバ１００及び発光デバイスシステム１１２を示すブロック図である。ドライバは、電源１０２及び電源端子１０８を有する。発光デバイスシステム１１２は、電源端子１１４を有し、ドライバ１００の電源端子１０８及び発光デバイスシステム１１２の電源端子１１４は、ケーブル１１０により内部接続される。あるいは、ケーブルに代えて、他の手段が、接続１１０、例えば照明レールシステムに対して用いられてもよい。

発光デバイスシステム１１２は、ＬＥＤを有し、これは、例えば従来の発光ダイオード又は例えば有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）であり得る。

発光デバイスシステム１１２を動作させるために、ドライバ１００は、電源端子１０８、ケーブル１１０及び電源端子１１４を介して電力を発光ダイオード１１６に供給する。

発光デバイスシステム１１２は、例えば温度センサであり得るセンサ１１８を更に有する。温度センサ１１８は、例えば発光デバイスシステム１１２の回路基板の温度を検知するように適合される。発光デバイスシステム１１２の回路基板が発光デバイスシステムの動作により臨界温度まで加熱された場合において、センサ１１８は、この温度を検出し、その温度をエミュレーションモジュール１２０に伝えるだろう。

エミュレーションモジュール１２０は、コントローラ１２２及び回路１２４を有する。図１の実施形態において、コントローラ１２２は、例えばプロセッサを有するアクティブコントローラである。コントローラ１２２は、センサ１１８から温度値を受信し、発光デバイスシステム回路の過熱を、検知した情報として認識する。それ故、発光デバイスシステムの動作状態は"過熱"になるだろう。

コントローラ１２２は、回路１２４を介しての発光デバイスシステム１１２のインピーダンスの変調のために更に適合される。インピーダンスの変調は、ドライバ１００にデータを伝えるために、発光デバイスシステム１１２の動作前及び／又は動作中に実行され得る。例えば、回路１２４は、制御可能な抵抗、例えばＭＯＳＦＥＴを有し、この抵抗は、ドライバ１００に与えられるべき情報に応じて変調される。本例において、コントローラ１２２は、発光デバイスシステム１１２の動作状態として発光デバイスシステム回路の過熱を検出し、そして、コントローラ１２２は、動作状態"過熱"をドライバに伝えるために、各インピーダンスの変化に対して回路１２４を調節する。

発光デバイスシステム１１２に電力を供給する一方で、ドライバ１００は、電源端子１０８、ケーブル１１０及び電源端子１１４を介して、発光デバイスシステム１１２のインピーダンス変化を検出する。インピーダンス変化の検出は、ドライバ１００の検出部１０６により実行される。換言すれば、検出部１０６は、発光デバイスシステム１１２の電気負荷のそれぞれ割り当てられた変化を検知することにより、検知した情報"発光デバイスシステム回路の過熱"を取得する。それに応えて、ドライバ１００のコントローラ１０４は、動作状態"過熱"に依存して、電源１０２により供給される電力を制御する。例えば、コントローラ１０４は、発光デバイスシステム１１２に供給される電力を削減するように電源１０２を制御してもよく、これは、発光デバイスシステム回路の特定の冷却をもたらすだろう。

例えば上位制御ネットワークであり得るネットワーク１２６が図１に更に示される。このネットワークが存在する場合において、発光デバイスシステム１１２の動作状態は、このネットワークに転送され得る。例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）１２８のようなデータ処理システムは、ネットワークの部分であり、発光デバイスシステム１１２の不具合"過熱"をリアルタイムに表示するために用いられ得る。ＰＣ１２８が、それに応じて、発光デバイスシステム１１２に供給される電力を削減するためのコマンドをドライバ１００に自動的に送信してもよく、又は、発光デバイスシステム１１２をオフにするため、若しくは、供給される電力を或る値に設定するためのオプションがユーザに与えられてもよい。そして、ユーザの選択は、ネットワークから、発光デバイスシステム１１２をオフに切り替えるか又は供給される電力をＰＣ１２８を介してユーザにより選択された値に設定するそれぞれのユーザコマンドを実行するドライバ１００に転送されるだろう。

センサ１１８に関して、様々な種類のセンサが発光デバイスシステム１１２において用いられ得ることが留意されなければならない。温度センサに加えて、発光デバイスシステムが動作する環境の環境状態を検知し得るセンサも用いられ得る。一般性を失うことなく、例えば、斯様なセンサは、光センサ、湿度センサ、粉塵センサ、霧センサ又は近接センサであり得る。

例えば、光センサが明るい日の光を検知する場合においては、明らかに発光デバイスシステムからの高いレベルの追加の光放出が必要とされないので、最小限の電流だけがドライバ１００により発光デバイスシステム１１２に供給されるような態様でエミュレーションが実行され得る。これに対し、環境光検出センサ１１８が暗闇を検知する場合においては、回路１２４によるエミュレーションは、発光デバイスシステム１１２が最大限に明るい光放出で出力されるような態様で電力が必要とされるという情報をドライバ１００に供給するように実行され得る。

本発明の他の実施形態において、センサ１１８は、発光ダイオード１１６により生成された光の少なくとも一部を検知するように適合されたフォトダイオード又は光依存抵抗器（ＬＤＲ；light dependent resistor）をセンサ１８として用いて、発光ダイオード１１６により生成されたフラックスを測定することにより、フラックスの安定化のために用いられ得る。光依存抵抗器が回路１２４として用いられる場合においては、このＬＤＲは、コントローラ１２２を追加的に設ける必要なく、エミュレーションモジュール１２０の部分として直接的に恒久的に用いられ得ることが留意されなければならない。この場合において、エミュレーションモジュール１２０は、受動的エミュレーションモジュールである。

ドライバ１００及び発光デバイスシステム１１２の他の適用は以下のとおりである。用いられた発光ダイオード１１６が発光ダイオードストリングスのセットである場合において、例えばドライバ１００から供給された電力の極性又は周波数に依存して、発光ダイオード１１６から放出された光を暗くするときには、異なるストリングスが活性化又は非活性化される。この場合において、発光デバイスシステム１１２は、ドライバ１００から発光デバイスシステム１１２に供給される電力特性に依存して、個々の発光ダイオード又は発光ダイオードストリングスに対する電力供給を制御する追加のコントローラを更に有する。加えて、斯様な動作の前に、それぞれの動作データは、発光デバイスシステム１１２からドライバ１００に通信され得る。換言すれば、動作の前に、ドライバは、発光デバイスシステムの異なるストリングスの静的又は動的な活性化又は非活性化を可能にするために波形のような要求された電力特性に関してコントローラ１２２及び回路１２４により指示され得る。

図２は、ドライバ１００及び発光デバイスシステム１１２の回路図の概略図である。以下において、同様の要素は同一の参照符号により示される。

ドライバ１００はＤＣ電流供給源１０２を有する。発光デバイスシステム１１２は、ＬＥＤストリング２１０を形成する発光ダイオード１１６、即ち発光ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３のセットを有する。電流供給源１０２及び発光ダイオード１１６は、コネクタ及びそれぞれのソケットを含み得るワイヤ１１０により、図１における端子１０８，１１４に対応する供給端子を介して内部接続される。

発光ダイオード１１６を有する発光ダイオードストリング２１０に加えて、発光デバイスシステム１１２は、回路２００を更に有する。回路２００は、インピーダンス２０６、キャパシタンス２０４及び可変抵抗器２０２を有し、これらは、互いに対して直列に設けられる。回路２００は、発光ダイオード２１０と並列に設けられる。回路２００は、インピーダンスが可変抵抗器２０２により調整され得る周波数選択回路として機能する。最も簡素な場合において、この可変抵抗器２０２は、温度依存抵抗器又は光依存抵抗器であり得る。回路２００は、予め規定された電力信号特性を伴う電力を受信したときに、予め規定されたインピーダンスをエミュレートするように適合される任意の回路であり得る。予め規定された電力信号特性は、この例において一般性を失うことなく更に説明されるように、例えば或る周波数範囲を有してもよい。電力信号特性は、極性、電圧、電流、位相若しくは波形又はこれらの任意の組み合わせを有してもよい。

通常の、定常状態のＤＣ動作において、回路２００は、発光ダイオードストリング２１０に送られた電力に影響を与えない。しかしながら、専用ドライバ１００により、回路２００のインピーダンスが検出され得る。この目的のために、ドライバ１００は、ＡＣ電圧供給源２０８及び電流検出部１０６を有する検知部分２１２を含む。発光デバイスシステム１１２に電力として供給された或る周波数及び電圧の大きさにおいて、回路２００が共振するので、或る電流が回路２００を介して流れるだろう。１つ又は幾つかの別個の周波数でインピーダンスを検知することにより、或る周波数掃引の間にインピーダンスを検知することにより、又は、周波数応答を測定するためにパルスを印加することにより、回路２００を用いて発光デバイスシステム１１２により"エミュレートされた"インピーダンスが検出され得る。

別個の検出部１０６を用いる代わりに、検出部を電源１０２の制御ループ内に組み込むことが可能であることが留意されなければならない。

検知部分２００のインピーダンスが発光ダイオードストリング２１０のインピーダンスとは無関係に検出されなければならない場合において、発光ダイオードの効果は、ドライバの制御回路において補償され得る。他の解決策は、電源を非活性にし、小さな検知電圧だけを用いるだろう。これは、発光ダイオードの順方向電圧には達しないが、回路２００の存在に起因した電気負荷を検知するのに十分である。斯様な場合においては、発光ダイオードストリング２１０の光出力における可視的なアーチファクトを回避するために、短い検知間隔が好ましい。

予め決められた術語体系又はインピーダンスコーディング体系を用いることにより、情報は、追加の配線又はコネクタを伴うことなく、発光ダイオードランプ内に"格納"され、ドライバにより読み返され得る。それ故、この方法は、低コストの照明器具において用いられる発光ダイオードランプや、少ない端子数のソケットに特に適している。

図３は、ドライバ１００及び発光デバイスシステム１１２のより進化したバージョンの他の概略図である。図３において、発光ダイオードランプは、異なるタイプの発光ダイオード１０６、例えば温白色（ＷＷ；warm white）及び冷白色（ＣＷ；cold white）の発光ダイオードをもつ２つの逆並列ストリングス３００及び３０２からなる。今、ドライバ１００は、より高い繰り返し率で双方の極性を供給するように設定され得る。２つの発光ダイオードストリングスに送られた電力の割合は、光出力全体の生ずる色温度を決定する。

発光ダイオードの製造の間、異なる色温度及びフラックスビン（flux bin）をもつ発光ダイオードが製造される。しかしながら、或る製品を実現するためにたった１つだけの専用の組み合わせではないビンを用いることが望ましい。斯様な状況において、発光ダイオードユニットの動作状態（例えば温度、動作時間）に対する異なるビンの異なる感度レベルは、放射された光の色温度又は強度のような光の質に影響を与えるだろう。この場合も同様にインダクタンス２０６、キャパシタンス２０４及び可変抵抗器２０２からなるエミュレーション回路を適用することにより、動作状態又は放射された光の実際の色温度の情報は、抵抗器２０２の値を設定するために用いられ得る。回路２００の共振周波数は、発光ダイオードユニットの検知特性を示すために、或る周波数範囲内にあるように選択され得る。

更に、例えば温度依存抵抗器を抵抗器２０２として用いることにより、又は、キャパシタ又はインダクタのための温度検知部品の適切な選択により、発光ダイオードランプの温度の情報は、発光デバイスシステムの動作の間、ドライバ１００に動的に伝えられ得る。

最も多くのシステムに関して、ドライバ及び発光ダイオードランプの温度は、オフ状態において比較可能であるだろう。それ故、ドライバは、冷温状態における所望の比率の情報として、自己の最初の温度に対して補償された、最初に検知したインピーダンス情報を格納し得る。そして、動作の間、発光ダイオードランプは熱くなり、それ故にインピーダンスが変化するだろう。この変化は、動作の間、ドライバにより検出され得る。この情報と格納された最初の比率とに基づいて、ドライバは、温度誘発された光出力変化を補償するために電流比率を調節し得る。

第１の実施形態において、電力を発光ダイオードに供給するための選択された周波数範囲、及び、インピーダンスをエミュレート及び検知するための選択された範囲に依存して、検知するための電圧供給源を省略することが可能である。図３に示された回路において、駆動電流の極性は、通常は発光ダイオードの点滅を回避するために高速で、或るシーケンスにおいて反転される。これらの駆動電流パルスは、電圧供給源２０８を交換するために用いられ得る専用の周波数スペクトルを組み込むように設計され得る。

第２の実施形態において、電源１０２の出力電流を変調するための電圧供給源２０８を用いることが可能である。電源１０２は、コントローラ１０４により制御され得る。これは、図２に対して既に述べられた。その差は、図３の実施形態においてはコントローラ１０４が電源１０２及び電圧供給源２０８の双方を制御し得るという点だけである。

発光デバイスシステム１１２は１つだけよりも多いセンサを有してもよいことが留意されるべきである。これらのセンサは、発光デバイスシステム１１２のシーケンシャルに異なる動作状態を検出するために用いられ得る。本発明の他の実施形態において、検知された動作状態により影響されたエミュレーション回路は、異なる検出状態、例えば異なる周波数又は異なる極性で、検知した情報をドライバに与えるように調整され得る。

先の実施形態によれば、センサ信号は、負荷の電力端子間の負荷を測定するときに検出可能な影響をもつ。２つの電源端子をもつ発光ダイオードユニットの場合において、この検出可能な影響は、同時であるが反対の極性で双方の電源端子を通る電流に対して効果的であり、ディファレンシャルモード効果と呼ばれ得る。

しかしながら、ドライバは、検知された情報を検出するために共通のモード効果を用いることも可能である。斯様な実施形態において、地電位に対する発光ダイオードユニットの寄生容量が用いられる。斯様な実施形態は、２つの電源端子及び冷却用の金属ハウジングをもつ発光ダイオードユニットを有する。発光ダイオードユニット内のセンサは、電源端子と金属ハウジングとの間の結合に影響を与えるように適合される。

最も簡素な場合において、これは、ハウジングを電源端子のうち一方に接続するか、又は、ハウジングを電源端子のうち一方から切断する、バイメタルスイッチのような温度感知スイッチであり得る。発光ダイオードユニットにおいて検知された情報を検出するために、ドライバは、好ましくは高周波交流電圧で、電源端子に或る信号を重畳するだろう。センサが電源端子のうち一方を金属ハウジングに接続した場合において、電源端子からアースへの結合容量は、センサがハウジングを切断された場合よりも高くなるだろう。全ての電源端子を介して流れる高周波電流の量を測定することにより、ドライバは、良くも悪くも発光ダイオードユニットから地電位への結合が存在するかどうかを検出することができる。

この測定は、スイッチが開にされているか又は閉にされているかを検出することを可能とし、それ故に、検知した動作状態及び発光ダイオードユニットに関する情報を与える。

より詳細に述べられた実施形態において、デジタルのオン／オフスイッチングだけでなく、電源端子と金属ハウジングとの間の結合の段階的な増加が、発光デバイスシステム１１２において実現され得る。

他のオプションは、電源端子を金属ハウジングに結合するか、若しくは、金属ハウジングよりもむしろ他の金属部品、例えばプラスチックハウジング内に包まれた発光デバイスシステムの内側の内部金属ヒートシンクを用いるか、又は、例えばプラスチックハウジングの内側の導電性スクリーニング若しくはプリント回路基板上の拡張された銅領域のような他の導電性部品を用いることである。

検知した情報の検出が可能な、電圧、周波数、極性、波形のような電力特性は、製品の非常に特定の要件に対して設計され得る。異なる動作状態は、同時に又はシーケンシャルに検知され、検出用のドライバに示され得る。しかしながら、追加的に又は代わりに、検知した動作状態は、変調、好ましくは結合特性のデジタル変調に含まれ得ることも可能である。

図２及び図３の変形例において、インピーダンスエミュレーション回路は、例えば、発光ダイオードと直列に接続され、発光ダイオードのＤＣ駆動の場合に単純なインダクタからなるか、又は、インダクタ、抵抗器及び／若しくはキャパシタの並列接続からなる、発光ダイオードストリングの一部の間に接続された、キャパシタ及び抵抗器からなるように、異なって実現されてもよい。全ての場合において、周波数範囲は、好ましくは、発光ダイオードユニットによりもたらされた負荷の"電源部分"から"情報部分"を分離するように適切に選択されるべきである。容量、コスト及び損失を決定する部品上の電流ストレスを考慮すると、図２及び図３のような並列構造が好ましい。

図４は、発光デバイスシステム及びドライバからなる発光ダイオード装置を動作させる方法を示すフローチャートである。本方法は、ステップ４００で開始し、発光デバイスが第１の周波数で動作する。換言すれば、ドライバは、第１の周波数の交流電流により電力を発光デバイスシステムに供給する。ステップ４０２において或る時間が経過した後、ドライバは、第１の周波数とは異なる第２の周波数での動作のために切り替える。発光デバイスシステムは、発光デバイスシステムがステップ４０４において第２の周波数で動作するときにのみ電気負荷手段として機能する電気回路を有する。しかしながら、この回路は、発光デバイスシステムの或る動作状態に依存して、オン及びオフに切り替えられ得るスイッチを有してもよい。

ステップ４０６において、ドライバは、発光デバイスシステムのインピーダンスを検出することにより、発光デバイスシステムの電気負荷を検知する。発光デバイスシステムの電気負荷に依存して、ステップ４０８において、ドライバは、発光デバイスシステムに供給される電力の電力特性を適合させる。本方法は、第１の周波数が用いられる動作モードに切り替えることによりステップ４００を続ける。

１００ ドライバ
１０２ 電源
１０４ コントローラ
１０６ 検出部
１０８ 端子
１１０ ケーブル又はレール
１１２ 発光デバイスシステム
１１４ 端子
１１６ 発光ダイオード
１１８ センサ
１２０ エミュレーションモジュール
１２２ コントローラ
１２４ 回路
１２６ ネットワーク
１２８ ＰＣ
２００ 回路
２０２ 抵抗器
２０４ キャパシタンス
２０６ インダクタンス
２０８ 電圧源
２１０ 発光ダイオードストリング
２１２ 検知回路
３００ 発光ダイオードストリング
３０２ 発光ダイオードストリング

Claims (11)

1. 発光デバイスシステム用のドライバであって、
   当該ドライバは、電力供給端子及び検出回路を有し、
   前記電力供給端子は、前記発光デバイスシステムの電源端子に接続され、当該ドライバから前記電源端子を介して前記発光デバイスシステムに電力を供給するように適合され、
   前記検出回路は、前記発光デバイスシステムによりもたらされた前記電力供給端子の電気負荷を検知することにより前記電力供給端子を介して前記発光デバイスシステムの検知した情報を取得し、前記検知した情報を用いて前記発光デバイスシステムの動作状態を決定するように適合され、
   当該ドライバは、決定された動作状態に依存して、供給される電力を制御するように更に適合され、
   前記電力は、第１及び第２の電力信号特性により前記発光デバイスシステムにシーケンシャルに供給され、前記検出回路は、前記第２の電力信号特性での電力の供給の間にのみ前記発光デバイスシステムの前記検知した情報を取得するように適合され、前記第１の電力信号特性は、前記第２の電力信号特性とは異なり、
   当該ドライバは、前記発光デバイスシステムのエミュレーション回路を共振させる前記第２の電力信号特性をもつ電力を供給し、それによって、前記エミュレーション回路をオンにし、前記エミュレーション回路を共振させない前記第１の電力信号特性をもつ電力を供給し、それによって、前記エミュレーション回路をオフにするように適合され、前記エミュレーション回路は、当該ドライバによって、受動的に、オン及びオフにされることができ、前記エミュレーション回路は、オンにされているとき、前記発光デバイスシステムのセンサが検知した前記発光デバイスシステムの動作状態に依存して、前記発光デバイスシステムの電気負荷のインピーダンスを変調する、ドライバ。
2. 前記検知した情報は、変調された前記発光デバイスシステムの電気負荷のインピーダンスに含まれ、前記発光デバイスシステムによりもたらされた前記電力供給端子の電気負荷の検知により、前記検出回路によって取得される、請求項１に記載のドライバ。
3. 前記検知した情報は、変調された一連の前記発光デバイスシステムの電気負荷のインピーダンスに含まれ、前記発光デバイスシステムによりもたらされた前記電力供給端子の電気負荷の検知により、前記検出回路によって取得される、請求項２に記載のドライバ。
4. 前記検知した情報は、変調された一連の前記発光デバイスシステムの電気負荷のインピーダンスにデジタル情報として含まれる、請求項２又は請求項３に記載のドライバ。
5. 前記検出回路は、変調された前記発光デバイスシステムの電気負荷のインピーダンスを復調することにより前記発光デバイスシステムの前記検知した情報を取得するように適合される、請求項１に記載のドライバ。
6. 前記発光デバイスシステムの電気負荷のインピーダンスは、地電位に対して検知される、請求項１に記載のドライバ。
7. 電源端子、センサ及びエミュレーション回路を有する発光デバイスシステムであって、
   前記電源端子は、ドライバの電力供給端子に接続され、前記ドライバから前記電力供給端子を介して電力を受信するように適合され、
   前記センサは、当該発光デバイスシステムの動作状態を検知するように適合され、
   当該発光デバイスシステムは、検知した動作状態に依存して、当該発光デバイスシステムの電気負荷のインピーダンスを変調することにより、前記検知した動作状態を、検知した情報として、前記電源端子を介して前記ドライバに供給するように更に適合され、
   当該発光デバイスシステムの前記エミュレーション回路は、前記ドライバにより供給される第２の電力信号特性をもつ電力によって、共振させられ、それによって、オンにされ、前記ドライバにより供給される第１の電力信号特性をもつ電力によって、共振させられず、それによって、オフにされるように適合され、前記エミュレーション回路は、前記ドライバによって、受動的に、オン及びオフにされ、前記エミュレーション回路は、オンにされているとき、当該発光デバイスシステムの電気負荷のインピーダンスを変調するように適合される、
   発光デバイスシステム。
8. 当該発光デバイスシステムの電気負荷のインピーダンスは、地電位に対して変調される、請求項７に記載の発光デバイスシステム。
9. 前記動作状態は、当該発光デバイスシステムの実際の光放出特性、当該発光デバイスシステムの温度、当該発光デバイスシステムが動作する環境の環境状態、及び／又は、当該発光デバイスシステムの動作時間を有する、請求項７に記載の発光デバイスシステム。
10. 前記センサは、温度センサ、光センサ、湿度センサ、粉塵センサ、霧センサ及び近接センサからなるグループから選択される、請求項７に記載の発光デバイスシステム。
11. 請求項1に記載のドライバ及び請求項７に記載の発光デバイスシステムを有する照明装置であって、前記ドライバ及び前記発光デバイスシステムが、ケーブル又は照明レールシステムによって相互接続される、照明装置。

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