(57)【要約】【課題】  位相制御方式の調光器で消費電力の大きなＬＥＤ照明器具や蛍光灯インバータ照明器具を光のちらつきなく安定した調光動作をさせる照明器具用電源を提供する。【解決手段】  ＬＥＤ照明器具４に内蔵される電源の商用交流電源を整流するダイオードブリッジＤＢを電源の交流入力部に配し、両波整流するダイオードブリッジＤＢと、整流用のコンデンサＣ４の間に配したパワー制御素子Ｑ１を配し、位相制御方式の調光器１のトライアックＴがターンＯＮすると同時にパワー制御素子Ｑ１の導通動作を開始し、さらにパワー制御素子Ｑ１を電源装置の入力電流に振動電流が流れないように駆動することで調光器のトライアックＴが正常に位相制御動作を確保し、課題を解決している。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用交流入力を調光器で位相制御された交流を入力とし、ダイオードブリッジで両波整流された出力の一端はパワー制御素子を経由し、抵抗器とコンデンサの直列回路を並列に接続した、平滑用コンデンサに接続されたのちコンバータを経て照明用ＬＥＤや蛍光ランプを駆動する照明器具用電源装置において、調光器のトライアックがターンＯＮし、同時にパワー制御素子の導通動作を開始し、そこを流れる平滑用コンデンサの充電電流や負荷電流のピーク電流を押さえるためにソフトにパワー制御素子を敢えて活性領域を通過させることで調光器の振動電流を低減し、平滑コンデンサの充電が終了した直後の電流低下は前記抵抗器とコンデンサの直列回路に流れる充電電流で補うことにより、調光器のトライアックに流れる電流を保持電流以下にならないようにした照明器具用電源装置。
【請求項２】
請求項１のパワー制御素子の導通動作の方法で、パワー制御素子を流れる平滑用コンデンサの充電電流や負荷電流のピーク電流を押さえるために定電流に制御することでパワー制御素子を敢えて活性領域を通過させ、調光器の振動電流を低減し、平滑コンデンサの充電が終了した直後の電流低下は前記抵抗器とコンデンサの直列回路に流れる充電電流で補うことにより、調光器のトライアックに流れる電流を保持電流以下にならないようにした照明器具用電源装置。
【請求項３】
請求項１、請求項２、の回路構成において、パワー制御素子を通過する前の交流入力間、あるいはダイオードブリッジで両波整流された出力の両端間に接続するコンデンサを少なくする目的で、ノイズフィルター回路をダイオードブリッジで両波整流した出力の一端はパワー制御素子を経由し平滑用コンデンサに接続された後に具備した照明器具用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、商用交流電源を２線式位相制御方式の調光器で位相制御することで調光することが可能なＬＥＤや蛍光灯などを点灯するための照明器具用電源装置に関する事である。
【背景技術】
【０００２】  商用交流電源を位相制御することで白熱灯などの照明器具を調光する２線式位相制御方式の調光器は、調光用の信号線を別個に配線する必要がなく照明器具との間の配線が２線で済むため産業上非常に有用である。【０００３】  しかしながら、白熱灯などの純粋な抵抗負荷でなくＬＥＤ照明器具や蛍光灯インバータ照明器具用の電源装置が負荷の場合、これらの電源装置の入力にあるノイズフィルター回路の構成部品であるコンデンサや整流後の平滑用コンデンサと、位相制御方式の調光器に内蔵されているノイズ低減のためのインダクタとの間の振動電流によって、調光器のトライアックの保持電流が確保できなくなる現象によるＬＥＤなどの照明素子のちらつきの発生が問題となる。【０００４】  小容量の電球型蛍光灯や電球型ＬＥＤ灯などは入力ラインにダンピング回路を挿入する事で前記の振動電流の発生を防止することなどで、対応しているものが商品として既に販売されている。（特許文献１）【０００５】  近年特に省エネの流れの中、ベース照明として直管型の銅鉄式安定器方式の蛍光灯などの代替にＬＥＤ照明などが採用されるケースが極端に増加してきた。したがって２線式位相制御方式の調光器を利用することで、従来の蛍光灯用の屋内配線に調光用の制御線を新しく敷設することなく調光ができることは、省エネの推進にとって非常に有用なことであるのは言うまでもない。【０００６】  このＬＥＤ照明器具や蛍光灯インバータ照明器具用の電源装置の容量は照明器具の照度も高いため、電球型ＬＥＤ灯に比べはるかに大きい電源容量となっている。そのため、電源の入力電流も電球型ＬＥＤ灯より多く、位相制御方式の調光器に対応しようとすると前記のダンピング回路に含まれる抵抗の損失が大きくなり実用性がなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】  特開２０１１−５４５３７号  公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  現在市販されている位相制御方式の調光器の代表的な回路の主要構成は図１の位相制御方式の調光器１に示してあるように、位相制御を行う代表的なスイッチ素子であるトライアックＴを設け、さらにトライアックＴの導通した瞬間に発生するノイズ低減のためのインダクタＬ１を直列に配しているのが一般的である。【０００９】  この位相制御方式の調光器１が純粋な抵抗負荷である白熱灯では起こらなかった問題がＬＥＤ照明器具や蛍光灯インバータ照明器具用の電源装置では、それ自体の雑音低減のためのノイズフィルター回路の構成部品であるコンデンサや整流後の平滑用コンデンサが具備されているため、前記調光器のインダクタＬ１との間で次のような問題が発生する。【００１０】  以下、ＬＥＤ照明器具を例にとって説明をする。図１は位相制御方式の調光器１でＬＥＤ照明器具４を駆動した場合の一例である。位相制御を行っているトライアックＴが導通した瞬間の調光器の出力電圧と出力電流を図２のａ区間拡大波形で示している。インダクタＬ１とコンデンサＣ２あるいはコンデンサＣ３の間で発生する振動電流が流れようとし、（波形１−１）で示しているとおり入力電流が０Ａに減少するため、トライアックＴの電流は保持電流を確保できなくなり、導通していたトライアックＴはＯＦＦする。トライアックＴが仮にＯＦＦしなかったとすると入力電流は図１の点線の振動波形（波形１−１）をたどる事となる。一旦トライアックＴがＯＦＦすると位相制御方式の調光器１のトリガ素子が再度動作する短い時間後トライアックＴが再トリガされることが繰返され、ＬＥＤ照明器具には光のちらつきが発生する。【００１１】  （特許文献１）ではＬＥＤ照明器具の入力端に直列に抵抗器を配し、さらにコンデンサ及びインダクタを直並列の組み合わせによりこの問題を解決している。図３にこの回路を組み込んだ照明器具の各部電圧電流波形を表している。この入力電流を図３の（波形２−１）のように振動を低減することで、調光器での位相制御動作を確実にしている。【００１２】  この方法は、少ない消費電力の電球型ＬＥＤ照明器具などでは、入力電流も少なく前記の入力端に直列に入れた抵抗器の損失もわずかで、問題もなく動作する事ができる。しかしながら、たとえば事務所などで使用されるベース照明としてのＬＥＤ照明器具などは消費電力も多く、したがって入力電流も多いため、直列に抵抗器を配した場合、抵抗の電力ロスも大きく位相制御方式の調光器で調光を行うことの実用化が困難であった。
【課題を解決するための手段】
【００１３】  請求項１の発明は、商用交流入力を調光器で位相制御された交流を入力とし、ダイオードブリッジで両波整流された出力の一端はパワー制御素子を経由し、抵抗器とコンデンサの直列回路を並列に接続した、平滑用コンデンサに接続されたのちコンバータを経て照明用ＬＥＤや蛍光ランプを駆動する照明器具用電源装置において、調光器のトライアックがターンＯＮし、同時にパワー制御素子の導通動作を開始し、そこを流れる平滑用コンデンサの充電電流や負荷電流のピーク電流を押さえるためにソフトにパワー制御素子を敢えて活性領域を通過させることで調光器の振動電流を低減し、平滑コンデンサの充電が終了した直後の電流低下は前記抵抗器とコンデンサの直列回路に流れる充電電流で補うことにより、調光器のトライアックに流れる電流を保持電流以下にならないようにすることを特徴としている。【００１４】  この発明の目的は、位相制御方式の調光器に内蔵されているチョークコイルと、この調光器で位相制御された交流を入力とする照明器具用電源装置に内蔵される交流入力間あるいはダイオードブリッジ整流後の平滑コンデンサ等の間で、調光器のトライアックのターンＯＮ時に発生する振動電流によりトライアックの保持電流を下回るために発生する、トライアックのＯＦＦを防止する事でＬＥＤなどの照明素子のちらつきの発生を防いでいる。【００１５】  請求項２の発明は、請求項１のパワー制御素子の導通動作の方法で、パワー制御素子を流れる平滑用コンデンサの充電電流や負荷電流のピーク電流を押さえるために定電流に制御することでパワー制御素子を敢えて活性領域を通過させ、調光器の振動電流を低減し、平滑コンデンサの充電が終了した直後の電流低下は前記抵抗器とコンデンサの直列回路に流れる充電電流で補うことにより、調光器のトライアックに流れる電流を保持電流以下にならないようにしたことを特徴としている。【００１６】  この発明の目的は、請求項１と同様に、位相制御方式の調光器に内蔵されているチョークコイルと、この調光器で位相制御された交流を入力とする照明器具用電源装置に内蔵される交流入力間あるいはダイオードブリッジ整流後の平滑コンデンサ等の間で、調光器のトライアックのターンＯＮ時に発生する振動電流によりトライアックの保持電流を下回るために発生する、トライアックのＯＦＦを防止する事でＬＥＤなどの照明素子のちらつきの発生を防いでいる。【００１７】  請求項３の発明は、請求項１、請求項２の回路構成において、パワー制御素子を通過する前の交流入力間、あるいはダイオードブリッジで両波整流された出力の両端間に接続するコンデンサを少なくする目的で、ノイズフィルター回路をダイオードブリッジで両波整流した出力の一端はパワー制御素子を経由し平滑用コンデンサに接続された後に具備したことを特徴としている。【００１８】  請求項１、請求項２の回路を容易に実現するためには調光器からの位相制御された交流入力から、パワー制御素子を接続する回路の前に接続されるコンデンサで発生する振動電流をこのパワー制御素子の制御では防止できないため、できるだけ小さな値のコンデンサを接続する必要がある。また、特にノイズフィルター回路の一部を構成するコンデンサの値は一般的に大きく、そのため交流入力部に設置するのではなく、パワー制御素子のあとに構成させることでこれらの問題を回避している。
【発明の効果】
【００１９】  本発明は、ＬＥＤ照明器具に内蔵される電源の商用入力交流を両波整流するダイオードブリッジと、平滑整流用のコンデンサの間に配したパワー制御素子を電源の入力に振動電流が流れないようにＯＮさせることによって、市販の調光器に内蔵されているトライアックが正常に位相制御動作を確保する事ができるようになり、その結果たとえば事務所などのベース照明としてのＬＥＤ照明器具などの消費電力の多い照明器具を２線式位相制御方式の調光器で位相制御を行うことで容易に調光ができるようになり、省配線で省エネを推進できるため、産業上非常に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】調光器と調光器未対応照明器具を接続した回路図である。
【図２】調光器で調光器未対応の照明器具を駆動した場合の各部電圧電流波形。
【図３】調光器で（特許文献１）による回路を組み込んだ照明器具を駆動した場合の各部電圧電流波形。
【図４】調光器で本発明の電源を内蔵した照明器具を接続した回路図である。
【図５】本発明の回路のＱ１駆動回路の形態１。
【図６】本発明の回路のＱ１駆動回路の形態２。
【図７】本発明の回路のＱ１駆動回路の形態１で駆動した場合の各部電圧電流波形。
【図８】本発明の回路のＱ１駆動回路の形態２で駆動した場合の各部電圧電流波形。
【発明を実施するための形態】
【００２１】  以下に本発明の実施するための形態について説明する。図４に示すようにＬＥＤ照明器具４に内蔵される電源の商用交流電源を整流するダイオードブリッジＤＢを電源の交流入力部に配し、両波整流するダイオードブリッジＤＢと、整流用のコンデンサＣ４の間に配したＦＥＴやＩＧＢＴ、トランジスタに代表されるパワー制御素子Ｑ１を配し、位相制御方式の調光器１のトライアックＴがターンＯＮすると同時にパワー制御素子Ｑ１の導通動作を開始し、さらにパワー制御素子Ｑ１を電源装置の入力電流に振動電流が流れないように駆動することで調光器のトライアックＴが正常に位相制御動作を確保する事で課題を解決している。以下、パワー制御素子Ｑ１は一例として代表的な素子であるＦＥＴで説明を行う。
【００２２】    第一の形態として図５のＱ１駆動回路▲１▼７の動作を説明する。図７において、トライアックＴの導通した瞬間であるａ区間（波形３）の拡大波形であるコンデンサＣ４両端電圧（波形３−２）において、Ａで示す期間はコンデンサＣ４をある程度制限した充電電流になるようにパワー制御素子Ｑ１をソフトにＯＮする制御を行う。図５のパワー制御素子Ｑ１駆動回路▲１▼７の機能はＡの期間はトライアックＴが導通してダイオードブリッジＤＢの整流電圧が発生したことを検知しパワー制御素子Ｑ１を敢えて活性領域を通過させてターンＯＮロスを発生させながらソフトにＯＮさせていく。（波形（３−１）の入力電流波形のＡ区間の波形の形自体には意味がなく、ピーク電流が抑える事ができていれば調光器内蔵のインダクタＬ１の振動電流を発生させる励磁電流が抑えられ、目的は達している。）その結果コンデンサＣ４の電圧はソフトに上昇し、充電電流も抑えられる。コンデンサＣ４の充電が完了すると電流は急激に減少し、期間Ｂでは入力電流（波形３−１）に点線で示すようなわずかな振動波形が現れる。
【００２３】  この入力電流の振動波形が調光器の動作に影響を及ぼす場合は、振動波形が入力電流に出ないように期間ＢではコンデンサＣ４の充電が終了した直後の電流低下は抵抗器Ｒ５とコンデンサＣ５の直列回路に流れる充電電流で補うことにより、調光器のトライアックに流れる電流を保持電流以下にならないように期間Ｂでは入力電流（波形３−１）は実線で示すような振動波形の少ない波形となり、トライアックＴの保持電流が確保できる。このことにより、調光器１のトライアックＴは安定的に位相制御動作をする事が可能となる。なお、図４のコンデンサＣ２は本電源装置のノイズ除去のために必要な場合はできるだけ容量の少ない値を選定し、インダクタＬ１の間で発生する振動電流が動作に影響を与えないようにする必要がある。
【００２４】  また、第二の形態として図６のようにダイオードブリッジＤＢによって整流されたあと、パワー制御素子Ｑ１のドレーン電流を一定に保つように電流検出抵抗Ｒ１をパワー制御素子Ｑ１のソースに接続し、その電流検出抵抗Ｒ１に流れる電流によって得られる電圧降下をフィードバックし、Ｑ１駆動回路▲２▼８にてドレーン電流が定電流になるようにパワー制御素子Ｑ１を敢えて活性領域を通過させてターンＯＮロスを発生させながらコントロールした結果、入力電流は図８のようにＡ期間は定電流となる。（（波形４−１）の実線）。ピーク電流が抑える事ができていれば調光器内蔵のインダクタＬ１の振動電流を発生させる励磁電流が抑えられ、目的は達している。）その結果コンデンサＣ４の電圧はある傾きをもって上昇し、充電電流も抑えられる。コンデンサＣ４の充電が完了すると電流は急激に減少し、期間Ｂでは入力電流（波形４−１）に点線で示すようなわずかな振動波形が現れる。
【００２５】  この入力電流の振動波形が調光器の動作に影響を及ぼす場合は、振動波形が入力電流に出ないように期間ＢではコンデンサＣ４の充電が終了した直後の電流低下は抵抗器Ｒ５とコンデンサＣ５の直列回路に流れる充電電流で補うことにより、調光器のトライアックに流れる電流を保持電流以下にならないように期間Ｂでは入力電流（波形４−１）は実線で示すような振動波形の少ない波形となり、トライアックＴの保持電流が確保できる。このことにより、調光器１のトライアックＴは安定的に位相制御動作をする事が可能となる。
【符号の説明】  １    位相制御方式の調光器
２    ＬＥＤ駆動コンバータ
３    ＬＥＤ群
４    ＬＥＤ照明器具
５    電源装置
６    ノイズフィルター回路
７    Ｑ１駆動回路▲１▼
８    Ｑ１駆動回路▲２▼
ＡＣ  商用交流電源
Ｔ    トライアック
Ｃ１  コンデンサ
Ｃ２  コンデンサ
Ｃ３  コンデンサ
Ｃ４  コンデンサ
Ｃ５  コンデンサ
ＤＢ  ダイオードブリッジ
Ｌ１  インダクタ
Ｑ１  パワー制御素子
Ｒ１  電流検出抵抗
Ｒ２  抵抗
Ｒ３  抵抗
【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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【図７】
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【図８】
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