(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源の電圧を減圧してランプを駆動するランプ駆動回路において、
交流電源からの交流を半波整流する半波整流用ダイオードを設けるとともに、該半波整流用ダイオードを介して入力される交流電源の一方の半サイクル時においては前記ランプを駆動するための電圧に対応した定電流を前記ランプに流す定電流回路と、交流電源の一方の半サイクル時において充電され、かつ、他方の半サイクル時においては前記ランプを駆動するための電圧に対応した放電電流を前記ランプに流すコンデンサ回路と、該コンデンサ回路からの放電電流が放電時にのみ前記ランプに流れる導通経路を設定するトランジスタとを具備し、
前記コンデンサ回路は、複数のコンデンサを備え、充電時には前記ランプに対して前記複数のコンデンサが直列に接続されて該コンデンサに充電するよう、前記複数のコンデンサを直列に配した状態で隣り合うコンデンサ間に前記ランプ側からの電流を一定方向にのみ流れるようにする直列接続用のダイオードを設け、かつ、放電時には前記複数のコンデンサが互いに並列に接続されて前記ランプに直列に接続して、前記各コンデンサからの放電電流が前記ランプへのみ流れるようにする並列接続用のダイオードを設けていることを特徴とするランプ駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流電源の電圧を減圧してランプを駆動するランプ駆動回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このようなランプを駆動する従来のランプ駆動回路としては、図３で示すものがある。例えば１００Ｖの交流電源の電圧より小さな例えば２４Ｖのランプ電圧で駆動される交流駆動型ランプ（交流でも直流で駆動可能なランプを含む）５０を駆動する場合では図３で示すようにトランス５１の一次側巻線５２の両端に交流電源５３を接続し、二次側巻線５４の両端にランプ５０を接続する。このランプ５０は、トランス５１の二次側巻線５４両端に入力部が接続された全波整流回路５５と、全波整流回路５５の出力部両端に接続された抵抗５６とＬＥＤ半導体チップ５７とで構成されている。そして、トランス５１で減圧された２４Ｖの交流が全波整流回路５５で全波整流されたうえで、半導体チップ５７に与えられる。これによって、半導体チップ５７が発光する。また、このようなランプ駆動回路を収納し、ランプ５０を搭載するランプ減圧点灯ユニット５８は図４に示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したランプ駆動回路を構成するトランス５１は電源に対する容量、また、その減圧程度などから巻芯も大型でその巻線数も比較的多いことなどで全体が大型化かつ重量化している。このようなトランス５１を内蔵するそのランプ減圧点灯ユニット５８は図４で示すようにケース５９のサイズが大型化でかつその重量も甚だしく重いものとなる。なおランプ５０はケース５９の装着金具６０に装着されるようになっている。
【０００４】
一方、トランス５１を用いない減圧回路で電源電圧を減圧して回路的にトランスレス型にした場合では、当然、大型のトランスが無い分、ランプ減圧点灯ユニットのケースを小さくできるうえ、重量も軽くできるのであるが、ランプ電圧を電源電圧より大きく減圧するために、トランジスタとか抵抗とかを用いて構成される減圧回路での発熱量が増大し、この発熱対策が必要となり、その発熱対策のために放熱フィンが必要となったり、あるいは複雑な回路構成となったりして、トランスの省略が可能であっても、結局、ランプ減圧点灯ユニットとして十分に小型化を図れず、そのため、従来では、トランスレス型としてランプ減圧点灯ユニットを小型化することが困難とされている。
【０００５】
したがって、本発明においては、トランスレス型としてトランスによる大型重量化を回避可能とする一方で、上述の発熱の発生が十分に軽減されるようにしてランプ減圧点灯ユニットを従来よりも大幅に小型軽量化できるようにすることを主たる解決すべき課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、交流電源の電圧を減圧してランプを駆動するランプ駆動回路において、交流電源からの交流を半波整流する半波整流用ダイオードを設けるとともに、該半波整流用ダイオードを介して入力される交流電源の一方の半サイクル時においては前記ランプを駆動するための電圧に対応した定電流を前記ランプに流す定電流回路と、交流電源の一方の半サイクル時において充電され、かつ、他方の半サイクル時においては前記ランプを駆動するための電圧に対応した放電電流を前記ランプに流すコンデンサ回路と、該コンデンサ回路からの放電電流が放電時にのみ前記ランプに流れる導通経路を設定するトランジスタとを具備し、前記コンデンサ回路は、複数のコンデンサを備え、充電時には前記ランプに対して前記複数のコンデンサが直列に接続されて該コンデンサに充電するよう、前記複数のコンデンサを直列に配した状態で隣り合うコンデンサ間に前記ランプ側からの電流を一定方向にのみ流れるようにする直列接続用のダイオードを設け、かつ、放電時には前記複数のコンデンサが互いに並列に接続されて前記ランプに直列に接続して、前記各コンデンサからの放電電流が前記ランプへのみ流れるようにする並列接続用のダイオードを設けていることを特徴とするランプ駆動回路としたことによって上述の課題を解決している。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【０００８】
図１は、本実施の形態のランプ駆動回路を示している。同図を参照して、このランプ駆動回路は、１００Ｖの交流電源が印加される一対の交流電源入力端１ａ，１ｂと、例えば２４Ｖに減圧された交流を出力する一対の交流出力端２ａ，２ｂとを有している。このランプ駆動回路は前記一対の交流出力端２ａ，２ｂ間に接続されたランプ３を駆動するようになっている。ランプ３は、交流出力端２ａ，２ｂに両入力部が接続された全波整流回路４と、全波整流回路４の両出力部間に接続された抵抗５とＬＥＤ半導体チップ６との直列回路とで構成されている。
【０００９】
そして、ランプ駆動回路は、一対の交流電源入力端１ａ，１ｂと一対の交流出力端２ａ，２ｂとの間において、交流電源の正の半サイクル時に導通し、負の半サイクル時では非導通となって交流電源を半波整流する半波整流用ダイオード７と、半波整流用ダイオード７を介して入力される交流電源の一方の半サイクルとしての正の半サイクル時においてランプ３の規格ランプ電圧例えば２４Ｖに対応した例えばランプ電流１８ｍＡを定電流としてランプ３に流す定電流回路８と、交流電源の正の半サイクル時において充電され、かつ、他方の半サイクル時においてはランプ電圧に対応した放電電流をランプに流すコンデンサ回路９とを具備している。
【００１０】
さらに、ランプ駆動回路は、ランプ３とコンデンサ回路９との直列回路に並列にトランジスタ１０のコレクタエミッタが接続され、また、このトランジスタ１０のベースコレクタ間に抵抗１１、ベースエミッタ間にダイオード１２が接続されて構成されている。
【００１１】
定電流回路８は、一方の交流入力端１ａと一方の交流出力端２ａとの間に直列にコレクタエミッタが接続されたトランジスタ１３と、このトランジスタ１３のベースコレクタ間に接続された抵抗１４と、このトランジスタ１３のベースエミッタ間に接続されたツェナーダイオード１５と、抵抗１６とを有し、抵抗１４とツェナーダイオード１５との作用によってトランジスタ１３のベース電流を一定に保持し、これによってトランジスタ１３のコレクタエミッタを介する電流を定電流化し、また、同時に抵抗１６の両端間での電圧降下を一定にしている。
【００１２】
コンデンサ回路９は、他方の交流出力端２ｂとダイオード１２との間に、複数のコンデンサ１７，１８，１９と、各コンデンサ１７，１８，１９への充電時には導通して充電経路を与える充電経路用となる複数のダイオード２０，２１と、前記各コンデンサ１７，１８，１９の放電時に導通して放電経路を与える放電経路用の複数のダイオード２２，２３，２４，２５とから構成されている。
【００１３】
コンデンサ回路９における各コンデンサ１７，１８，１９それぞれは、前記充電経路用と放電経路用それぞれのダイオードの作用によって、それへの充電時にはランプ３に対して直列に接続され、また、それからの放電時には互いに並列に接続されてランプ３に直列に接続されるようになっている。
【００１４】
次に動作を説明すると、交流電源Ａ．Ｃ．１００Ｖの正の半サイクル時においては、定電流回路８が動作する。この定電流の値は１８ｍＡとされている。これによって、ランプ３にはその規格ランプ電流１８ｍＡに対応した定電流が流されるのでランプ３両端の電圧は２４Ｖの所定にされる。この定電流は、ランプ３を通過した後でコンデンサ回路９に入力される。この定電流は充電経路用のダイオード２０，２１を介して各コンデンサ１７，１８，１９それぞれに充電電流Ｉ１として充電される。
【００１５】
次に、交流電源Ａ．Ｃ．１００Ｖの負の半サイクル時においては、半波整流用ダイオード７によって定電流回路８からは定電流が供給されないが、コンデンサ回路９内の各コンデンサの充電電荷が放電経路用のダイオード２２，２３，２４，２５それぞれを介して放電され、これによって、ランプ３はこの放電電流Ｉ２によって駆動されることになる。
【００１６】
ここで、この放電電流Ｉ２は、コンデンサ回路９からランプ３を通して流れるとともにトランジスタ１０のコレクタエミッタに流れることとなるが、このトランジスタ１０はそのベースコレクタ間の抵抗１１でバイアスされてベース電流が流れて導通するのであるが、トランジスタ１０にベース電流が流れるようにするためにダイオード１２がトランジスタ１０のベースエミッタ間に逆極性向きに挿入されている。
【００１７】
また、本実施の形態のランプ駆動回路では、定電流回路８での発熱を小さくするには電力Ｐ＝電流Ｉ（ランプ電流）×電圧Ｖの式から電流あるいは電圧を小さくするとよいが、ランプ電流を小さくするとＬＥＤ半導体チップ６での発光が弱くなってランプ照明が暗くなるので、これを回避するために電圧を小さくすることが考えられる。そこで、定電流回路８両端の電圧をＶ１、コンデンサ回路９両端の電圧をＶ２とすると、交流電源の電圧は１００Ｖであり、また、ランプ３の電圧は２４Ｖであるので、コンデンサ回路９の両端電圧Ｖ２を大きくすれば、定電流回路８の両端電圧Ｖ１が小さくなり、これによって、定電流回路８での発熱が抑制されることになる。
【００１８】
そこで、本実施の形態においては、コンデンサ回路９内のコンデンサの接続数を複数例えば３個とするとともに、これら各コンデンサが充電時においては交流電源に対して定電流回路８とランプ３と共に互いに接続されるようにしている。この接続によって、コンデンサ回路９の両端間電圧Ｖ２が大きくなって定電流回路８の両端間電圧Ｖ１が小さくなることで、充電時における定電流回路８での発熱を軽減できることになる。
【００１９】
このような本実施の形態のランプ駆動回路は図２で示すようにランプ減圧点灯ユニット２６のケース２７内に内蔵される。また、このケース２７にはランプ接続金具２８を備え、この金具にランプ３が接続されることでランプ３は前記ランプ駆動回路に接続されるようになっている。したがって、本実施の形態のランプ減圧点灯ユニット２６では、内部にトランスがないので小型軽量化が可能である一方、また、発熱が発生する定電流回路での両端電圧が小さくなるので、そこでの発熱の発生も抑制され、その小型軽量化の促進に好都合となる。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、交流電源の電圧を減圧してランプを駆動するランプ駆動回路において、交流電源の一方の半サイクル時においては前記ランプ電圧に対応した定電流を前記ランプに流す定電流回路と、交流電源の一方の半サイクル時において充電され、かつ、他方の半サイクル時においては前記ランプ電圧に対応した放電電流を前記ランプに流すコンデンサ回路とを具備したので、トランスが無い分、小型軽量化が可能である。また、これに加えてコンデンサ回路両端電圧を大きくすることで定電流回路両端の電圧を小さくして該定電流回路での発熱を抑制でき、その小型軽量化を大幅に促進できる。
【００２１】
コンデンサ回路を、充電時には前記ランプに対して直列に接続される複数のコンデンサを備える構成としたので、コンデンサ回路両端の電圧を容易に受け持たせることができる。
【００２２】
また、前記複数のコンデンサを、放電時には互いに並列に接続されて前記ランプに直列に接続されるものとしたので、放電電流を十分にとれ、十分な照明となうようにランプを駆動できる。
【００２３】
特に、前記定電流回路が動作する前記交流電源の一方の半サイクル出力時においては前記ランプにはその規格ランプ電流に対応した定電流を流して前記ランプ両端の電圧を所定にし、かつ、前記コンデンサ回路の両端電圧を大きくして前記定電流回路両端の電圧を小さくして該定電流回路における発熱を抑制することとしたので、より効果がある。
【００２４】
本発明のランプ減圧点灯ユニットによれば、前記ランプ駆動回路をケース内に内蔵し、かつ、前記ケースには前記ランプが前記駆動回路に接続されるよう搭載可能であるので、トランスを内蔵したものと比較して大幅な小型軽量を図れるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るランプ駆動回路の回路図
【図２】本実施の形態の駆動回路を内蔵したランプ減圧点灯ユニットの概略構成を示す斜視図
【図３】従来のランプ駆動回路の回路図
【図４】従来の駆動回路を内蔵したランプ減圧点灯ユニットの概略構成を示す斜視図
【符号の説明】
１ａ，１ｂ  交流電源入力端
２ａ，２ｂ  交流出力端
３  ランプ
７  半波整流用ダイオード
８  定電流回路
９  コンデンサ回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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