(57)【要約】【課題】  近年、ＬＥＤ照明は、省エネ、寿命の観点で、大手照明器具メーカが販売を開始するなど、急速に普及する機運が高まっている。本発明は、周囲の明るさに応じて、自らの明るさを調節するＬＥＤ照明の省エネ制御法に関するものである。この場合、隣り合ったＬＥＤ照明の影響を受けないで、正確に周囲の明るさを検知して、ＬＥＤ照明の駆動電流を制御する必要である。【解決手段】  本発明は、交流電源から整流回路とスイッチとインダクタを組み合わせた昇圧チョッパ回路で構成するＰＦＣ回路を介して得られた直流出力をスイッチ回路を直列に接続してＬＥＤ回路に導き、交流電源電圧波形が零電圧付近で、ＬＥＤへの直列スイッチをオフさせている間に、周囲の明るさを検出して、ＬＥＤが必要な明るさとなるようにＰＦＣ回路のスイッチにより直流電流の大きさを制御することを特長とする省エネＬＥＤ照明。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源から整流回路とスイッチとインダクタを組み合わせた昇圧チョッパ回路で構成するＰＦＣ回路を介して得られた直流出力をスイッチ回路を直列に接続してＬＥＤ回路に導き、交流電源電圧波形が零電圧付近で、ＬＥＤへの直列スイッチをオフさせている間に、周囲の明るさを検出して、ＬＥＤが必要な明るさとなるようにＰＦＣ回路のスイッチにより直流電流の大きさを制御することを特長とする省エネＬＥＤ照明。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ＬＥＤが瞬時的にオン、オフ制御出来ることと、電流を連続的に制御出来る特徴を活かして、照明器具が取り付けられる環境下に応じて、必要な明るさに制御することにより、省エネドライブを実現させる事を目的としたものである。
【背景技術】
【０００２】  近年、ＬＥＤ照明器具が急激に普及することが見込まれ、数多くのＬＥＤ照明器具が発売される様になってきた。ところが、ＬＥＤ照明器具は、明るさが自由に制御出来るにもかかわらず、照明器具が取り付けられる環境に応じた明るさ制御がなされていない現状にある。【０００３】  従来の照明器具において、一部蛍光灯による照明で、周囲環境に応じて、点灯制御するものは販売されてはいるが、連続的な制御は難しい課題を抱えている。【０００４】  本発明は、ＬＥＤが瞬時的にオン、オフ制御出来ることと、電流を連続的に制御することにより明るさが自由に制御出来る特徴を活かして、照明器具が取り付けられる環境下に応じて、必要な明るさに制御することにより、省エネドライブを実現させる事を目的としたものである。【０００５】  この目的を達成するために、照明器具が設置されるそれぞれの環境下での明るさを検出する必要がある。【０００６】  このため、照明器具自身に明るさセンサーを取り付けて、検出量に応じてＬＥＤの電流を制御することが考えられる。【０００６】  そして、単独の照明器具が取り付けられる場合は、照明器具が取り付けられている環境下で、周囲の明るさに応じた照明制御ができる目的を果たすことができる。【０００７】  しかし、数多くの隣接する照明器具からの明るさの影響があると、設置される環境下における適切な明るさを検知することができない。【０００８】  周囲環境に応じて明るさ調整できる単独の照明器具が周囲の明るさを検出する場合、隣接する周辺のすべての照明器具を働かさない状態に置く必要がある。【０００９】  このために、周囲環境に応じて明るさ調整できる単独の照明器具が周囲の明るさを検出する場合、隣接する照明器具をオフさせる特別な同期をとるための信号授受のための特別な制御装置を設置することは、価格の点で照明器具としては受け入れられないものと考えられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】  本発明では、隣接する照明器具をオフさせる特別な同期信号の授受を行うことなく、同期して一斉に照明器具をオフさせることが、照明器具の簡単化の上で求められる課題となる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】  本発明によると、ＬＥＤ照明器具の電源を交流電源から得ることとすることにより、交流電源電圧が零電圧付近において、照明器具間での特別な同期信号の授受を行うことなく、同期して一斉に照明器具をオフさせることが出来ることに着目したもので、オフ時点で個々の照明器具が周囲の明るさを検出することができ、隣接する照明器具からの明かりの影響を受けることなく、設置されている照明器具の場所に応じ適切な明るさに制御することが出来る。
【発明の効果】
【００１２】  これにより、隣接する照明器具と特別な同期信号処理回路を設けることなく、個々の照明器具で、時間的にも変化する設置される環境下において、不必要な明るさをおさえた、適切な照度環境を維持することが可能となり、照明器具の省エネドライブ手法として、極めて有用性が高いものと思われる。【００１３】  なお、明るさを検出するための光センサーを取り付ける代わりに、照明用ＬＥＤにより明るさを検出することにより、照明器具の簡単化も期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の周囲照明の影響の有無と検出可能状態の説明図
【図２】本発明のＬＥＤ照明器具の制御原理を実現する実施例における主回路構成と制御システム図
【図３】本発明の照明回路の実施回路例における電源同期点灯消灯制御動作波形
【図４】本発明の照明回路の実施例にＰＦＣ回路を組み込んだときの実施例における電源電圧と電流波形
【図５】本発明の実施例回路の実験動作波形（周囲が暗いときの電流波形）。
【図６】本発明の実施例回路の実験動作波形（周囲が明るいときの電流波形）。
【発明を実施するための形態】
【００１５】  図１（ａ）に示すように、フォトダイオードをＬＥＤ照明器具に取り付ける場合、１つのＬＥＤ照明器具がＯＦＦ状態であっても別のＬＥＤ照明器具がＯＮ状態であれば、周囲の明るさを検出できずに、隣のＬＥＤ照明器具の影響を受けることが懸念される。
【００１６】  そこで、フォトセンサーでＬＥＤ照明器具周囲の明るさを正確に検知するためには、図１（ｂ）に示すように全てのＬＥＤ照明器具を消灯させる必要がある。
【００１７】  全てのＬＥＤ照明器具が消灯している間に、明るさを検出するためには、全てのＬＥＤ照明器具を同期して消灯させることが必要となるが、同期制御システムのため、特別な配線等による情報交換等は、システムが複雑化するので実用的ではない。
【００１８】  本発明は、商用電源の零点付近で同期して消灯させることにより、特別な配線等を必要とすることなく、一斉に消灯させることができ、その間にフォトだーオードで取り付けられているＬＥＤ照明器具周辺の明るさを検出する方式を特長とする。
【００１９】  図２に、提案するＬＥＤ照明器具の主回路構成と制御システムを示す。照明用ＬＥＤは直列に多数接続して、電源電圧の最大値以上で動作させる回路構成としている。
【００２０】  昇圧スイッチＳ１により、流入電流波形を正弦波に制御整流し、その出力をコンデンサＣｄに充電する。電流制御基準電流波形は、全波整流電圧波形により正弦波絶対値波形を用いて、これに実電流波形が一致するようにＰＦＣ制御をかけている。
【００２１】  ここで、電流基準の大きさは、光センサーからの信号に応じて、反比例的に制御する。なお、光センサーからの信号は、電源周期に同期して、電源電圧が零付近だけスイッチＳ２により、ＬＥＤを消灯している間に、検出を行い、他の区間は点灯させる電源同期点灯制御方式によっている。
【００２２】
【表１】
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表１は、ＬＥＤ照明の回路パラメータであり、ＬＥＤは直列に接続されており、その等価回路定数は順電圧降下１５０Ｖ、内部抵抗１５０Ωとし、直流基準電圧２００Ｖで働かせた。
【００２３】  図３に同期点灯制御動作波形を示す。ＬＥＤ照明が設置されている付近の明るさを検出するため、電源電圧が零付近でスイッチＳ２による消灯制御動作波形を示している。
【００２４】  直流電流に１２０Ｈｚの脈動を伴うが、明るさはこの平均電流によって決まる。
【００２５】  図４は、電源電圧波形に対する電源電流波形であり、電源電圧と同相の正弦波電流波形が得られておりＰＦＣ制御が確認でき力率改善が図られている。
【００２６】  表１に示した回路パラメータと同じであるが、照明用ＬＥＤとして、日亜化学工業社製のＮＳ６Ｗ０８３Ｂを３６個に直列に接続した蛍光灯形のＬＥＤランプを用いて実験を行った。直流基準電圧は２００Ｖとした。
【００２７】  実験の結果、シミュレーション解析で得られた動作波形とほぼ同じ動作が確認できる。
【００２８】  図５は、フォトダイオードへの光を変化させたときの電流動作波形を示しており、（ａ）周囲の明るさが暗いとき、大きな電流を流すことによって、ＬＥＤ照明を明るくするが、（ｂ）周囲の明るさが明るいときは、ＬＥＤに流す電流を小さく抑えた制御が出来ていることが確認できる。
【００２９】  なお、電源電流波形は、電源電圧と同相の正弦波に近い波形となっていることも確認できた。
【００３０】  次に、上述したＬＥＤ照明器を二つ製作し、実験を行ったところ、そばに近づけても、互いのＬＥＤ光源の影響を受けないで検出できることを確認できた。
【符号の説明】
【００３１】図１  Ａ…隣接瀬する照明器具
図１  Ｂ…明るさを検出する照明器具
図２  図４  ｅａ…交流電源電圧
図２  図４  ｉａ…交流電源電流
図２  ＤＢ…ダイオードブリッジ整流回路
図２  Ｌ…リアクトル
図２  Ｃｄ…コンデンサ
図２  Ｓ１…交流電源電流波形制御とＬＥＤ電流制御用半導体スイッチ
図２  Ｓ２…ＬＥＤ電流をオフにさせる半導体スイッチ
図２  ＬＥＤ照明…ＬＥＤの直列接続回路
図２、図３、図４  ｉＬＥＤ…ＬＥＤの電流波形
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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