JP2009026466A

JP2009026466A - 照明制御回路

Info

Publication number: JP2009026466A
Application number: JP2007185223A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Kuwabara; 恭雄桑原
Original assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Current assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Priority date: 2007-07-17
Filing date: 2007-07-17
Publication date: 2009-02-05

Abstract

【課題】照明用のランプの調光可能の照明制御回路に関し、調光による電子トランスへの突入電流を抑制して、ランプのちらつきを防止する。
【解決手段】照明用のランプ６に点灯用の電力を供給するインバータ機能を含む電子トランス２と、この電子トランス２に交流電源から入力する交流電圧の立ち上がりタイミング位相を制御する調光器１とを有する照明制御回路に於いて、電子トランス２と調光器１との間に接続したチョークコイルＬ２と、このチョークコイルＬ２と並列に、相互に逆極性としたツェナダイオードＺＤ１，ＺＤ２と抵抗Ｒ２との直列回路を接続したちらつき防止回路４を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、交流電圧の導通位相制御による調光器と電子トランスとを介してランプを点灯する照明制御回路に関する。

照明用のランプに供給する電力を制御して、所望の照度とする照明制御回路が各種提案されている。例えば、図６は、従来例の照明制御回路を示し、１１は調光器、１２は電子トランス、１３はランプを示し、ランプ１３としては、ハロゲンランプ、放電発光ランプ、蛍光灯等を用いることができる。又調光器１１は、トライアックＴＲと、トリガダイオードＴＤと、コンデンサＣ４と、抵抗Ｒ１と、可変抵抗ＲＶ１とを含む構成を有し、可変抵抗ＲＶ１と抵抗Ｒ１とコンデンサＣ４との直列回路の可変抵抗ＲＶ１を調整することにより、トリガダイオードＴＤを介してトライアックＴＲのゲートに印加するトリガ電圧の位相を変更し、それにより、トライアックＴＲの導通角を変更して、電子トランス１２を介してランプ１３に供給する電力を調整し、ランプ１３の発光強度を調整するものである。

又電子トランス１２は、コンデンサＣ１〜Ｃ３と、トランスＴ１と、コモンモードチョークコイルＬ１と、ブリッジダイオードＤＢによる全波整流回路と、スイッチング素子としてのトランジスタＱ１，Ｑ２とを含む構成の場合を示し、トランジスタＱ１，Ｑ２を、図示を省略したスイッチング制御回路により、例えば、数１０ｋＨｚ〜数１００ｋＨｚ程度の周期で交互にオン、オフを繰り返して、トランスＴ１の一次巻線にコンデンサＣ２，Ｃ３を介して正負方向の電流を流し、トランスＴ１の二次巻線に誘起した電圧をランプ１３に供給する。なお、トランジスタＱ１，Ｑ２は、バイポーラトランジスタのみでなく、電界効果トランジスタのスイッチング素子を適用することもできる。

ランプ１３を点灯させる為の電子トランス１２は、調光器１１を介して、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの周波数で、電圧１００Ｖ又は２００Ｖの商用交流電圧を入力し、電子トランス１２のブリッジダイオードＤＢにより全波整流し、トランジスタＱ１，Ｑ２とトランスＴ１とコンデンサＣ２，Ｃ３とを含むインバータ機能により、前述のように、数１０ｋＨｚ〜数１００ｋＨｚの周波数の電圧に変換し、この電圧を、トランスＴ１を介してランプ１３に印加することにより、ランプ１３を点灯する。そして、調光器１１の可変抵抗ＲＶ１の調整により、ランプ１３に対して、電子トランス１２を介して供給する電力を調整することにより、ランプ１３の発光強度を調整する。

又調光器１１のトライアックＴＲをターンオンさせた時、特に、商用交流電源電圧の１サイクルの９０度と２７０度との位相に於いてターンオンさせた時に、電子トランス１２のコンデンサＣ１〜Ｃ３に対して大きな突入電流が流れ、それにより発生した電圧がランプ１３に供給されることにより、ちらつきが発生する。そこで、調光器１１と電子トランス１２との間に、インダクタンスとコンデンサとによる並列共振回路を設け、突入電流の高周波成分に共振する構成として、突入電流を低減させる構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。又調光器１１と電子トランス１２との間に、インダクタンスのみ、又はインダクタンスと並列に抵抗等を接続し、突入電流の高周波成分に対して高インピーダンスとなる回路構成によって、突入電流を低減する構成が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

又蛍光灯を高周波点灯させる為のインバータと、交流電源との間に、トライアックを含む調光器と、コンデンサとインダクタンスとによるフィルタ回路と、整流回路と、平滑用のコンデンサとを含む構成を接続し、調光器のトライアックのターンオン位相を制御した時の不連続電流による蛍光灯のちらつきを防止する為に、フィルタ回路のインダクタンスと並列に、抵抗を接続して、インダクタンスにより発生する電圧を低減させる為の構成及びインダクタンスと並列に、このインダクタンスにより生じる電圧が、ツェナ電圧を超えた時に導通状態となるように、相互に逆極性のツェナダイオードを直列接続した構成が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
特開平６−７６９６２号公報特開平６−７６９６３号公報特開２００３−１７２９１号公報

従来例の例えば図６に示す調光器は、トライアックＴＲのターンオン位相を可変抵抗ＲＶ１により調整することにより、ランプ１３の発光強度を調整するものであり、前述のように、ターンオン位相を、正弦波交流電圧波形の０〜３６０度位相の中の電圧値がピーク点となる９０度及び２７０度とすると、電子トランス１２は、０Ｖからピーク点の電圧に急激に立ち上がった電圧が入力されることになり、それによって突入電流が、コンデンサＣ１及びコンデンサＣ２，Ｃ３に流れる。その場合の電子トランス１２に入力される電圧と電流とは、例えば、図７の（Ａ）に示す電圧及び電流の波形となり、同図の（Ｂ）は時間軸を拡大した時の波形を示す。即ち、図７の（Ａ）の上側波形は、交流電圧のほぼ９０度位相でトライアックＴＲをターンオンさせた時の電子トランス１２の入力電圧波形を示し、横軸は時間軸で、２ｍｓ／ｄｉｖ、縦軸は電圧で、１００Ｖ／ｄｉｖ、又下側波形は、入力電流波形を示し、横軸は２ｍｓ／ｄｉｖ、縦軸は電流で、１Ａ／ｄｉｖとして示す。又同図の（Ｂ）は、時間軸拡大波形を示し、上側の電圧波形と下側の電流波形との横軸の時間軸を、同図の（Ａ）の時間軸を５０倍した４０μｓ／ｄｉｖとし、上側の電圧波形と下側の電流波形との縦軸は、（Ａ）と同様に、１００Ｖ／ｄｉｖ及び１Ａ／ｄｉｖとして示している。このように、調光器１１のトライアックＴＲのターンオン時に電子トランス１２に対して大きなピーク電流が流入することにより、図６の（Ａ），（Ｂ）に示す電流波形のピーク値は、約３．３Ａとなり、それに伴うランプ１３に対する入力電力が瞬時増大し、ちらつきが発生する問題がある。

前述の図６に示す従来例の構成に於けるコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３の容量を小さくすることにより突入電流を小さくして、ちらつき発生を抑制することは可能であるが、コンデンサＣ１は、雑音防止の機能を有することから、或る程度以上の容量が必要である。又コンデンサＣ２，Ｃ３は、ランプ１３の電流容量等から定まる容量が必要であり、一般的には、０．１μＦ〜１μＦ程度の容量とするものである。従って、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３の容量は或る程度以下にすることができないので、調光状態によっては、ちらつきが大きくなる問題がある。

又前記特許文献３に示すように、２個のツェナダイオードを逆極性で直列に接続し、調光器の後段のフィルタをコンデンサと共に構成するインダクタンスに対して、並列に接続した構成の場合、図７の（Ａ），（Ｂ）と同様の条件による測定結果の電圧波形と電流波形とを、図８の（Ａ），（Ｂ）に示す。図７の（Ｂ）の下側の電流波形のピークは３．３Ａを示しているが、図８の（Ｂ）の下側の電流波形のピークは３．２６Ａを示し、僅かに低減できるに過ぎないものであった。従って、前記特許文献３に示す構成によっても、突入電流を低減することはできないものであり、調光条件によっては、ちらつきが発生する問題があった。

本発明は、前述の従来の問題点を解決することを目的とし、電子トランスへの突入電流を抑制して、ランプのちらつきを防止するものである。

本発明の照明制御回路は、照明用のランプに点灯用の電力を供給するインバータ機能を含む電子トランスと、この電子トランスに交流電源から入力する交流電圧の立ち上がりタイミング位相を制御する調光器とを有する照明制御回路に於いて、電子トランスと調光器との間に接続したチョークコイルと、このチョークコイルと並列に、相互に逆極性としたツェナダイオードと抵抗との直列回路を接続したちらつき防止回路を備えている。

又ちらつき防止回路の相互に逆極性としたツェナダイオード間に接続した抵抗に、並列にコンデンサを接続した構成とする。

調光器によりランプの発光強度を制御する時に、調光器を介して電子トランスに入力される突入電流をチョークコイルにより抑制すると共に、その突入電流によるチョークコイルの両端の電圧を、ツェナダイオードと抵抗とにより低減し、電子トランスに入力される突入電流の抑制により、ランプのちらつき発生を防止することができる。

本発明の照明制御回路は、図１を参照すると、照明用のランプ６に点灯用の電力を供給するインバータ機能を含む電子トランス２と、この電子トランス２に交流電源から入力する交流電圧の立ち上がりタイミング位相を制御する調光器１とを有する照明制御回路に於いて、電子トランス２と調光器１との間に接続したチョークコイルＬ２と、このチョークコイルＬ２と並列に、相互に逆極性としたツェナダイオードＺＤ１，ＺＤ２と抵抗Ｒ２との直列回路を接続したちらつき防止回路４を備えている。

図１は、本発明の実施例１の説明図であり、１は調光器、２は電子トランス、３はランプ、４はちらつき防止回路、ＺＤ１，ＺＤ２はツェナダイオード、Ｒ２は抵抗、Ｌ２はチョークコイルを示す。ちらつき防止回路４は、逆極性のツェナダイオードＺＤ１，ＺＤ２と抵抗Ｒ２との直列回路を、チョークコイルＬ２と並列に接続した構成を有するものである。又調光器１と電子トランス２とランプ３は、例えば、図５の調光器１１と電子トランス１２とランプ１３と同一構成とすることができる。

調光器１によるトライアックのターンオン位相を制御して、ランプ３の発光強度を制御する時に、チョークコイルＬ２のインピーダンスによって電子トランス２に供給するピーク電流を抑制し、このピーク電流によるチョークコイルＬ２の両端に発生する電圧が、ツェナダイオードＺＤ１，ＺＤ２のツェナ電圧を超えると、チョークコイルＬ２の両端に抵抗Ｒ２を接続した状態となり、この抵抗Ｒ２を介して電子トランス２への電流が流れる。それにより、電子トランス２に入力されるピーク電流を抑制して、ランプ３のちらつきを防止し、且つピーク電流によるチョークコイルＬ２の両端の電圧を、ツェナダイオードＺＤ１，ＺＤ２と抵抗Ｒ２とにより低減することができる。

図２は、本発明の実施例１の特性説明図であり、交流電圧のほぼ９０度位相で、調光器１のトライアック（図６参照）をターンオンさせた時の電子トランス２に対する入力電圧波形を示し、入力交流電圧は、５０Ｈｚの１００Ｖとし、ランプ３は、５０Ｗハロゲンランプ、抵抗Ｒ２は７５０Ω、チョークコイルＬ２は２００μＨとした場合について、図２の（Ａ）の上側は電圧波形、下側は電流波形で、横軸を時間軸として、２ｍｓ／ｄｉｖ、縦軸は上側の電圧波形については、１００Ｖ／ｄｉｖ、下側の電流波形については、１Ａ／ｄｉｖとして示し、（Ｂ）は、時間軸を拡大した場合の電圧波形（上側）と電流波形（下側）とを示し、（Ａ）の時間軸を５０倍した４０μｓ／ｄｉｖとしたもので、ピーク電流は、約２．２Ａとなり、これを、従来例の図７及び図８と対比すれば明らかなように、逆極性のツェナダイオードＺＤ１，ＺＤ２と抵抗Ｒ２とを直列に接続して、チョークコイルＬ２に並列に接続した実施例１の構成により、調光器１のトライアックのターンオン時に、電子トランス２に流入する電流のピーク電流を低減することができ、ランプ３のちらつきを防止することができる。

図３は、本発明の実施例２の説明図であり、図１と同一符号は同一名称部分を示し、ちらつき防止回路４は、チョークコイルＬ２と並列に、相互に逆極性としたツェナダイオードＺＤ１，ＺＤ２と抵抗Ｒ２との直列回路を接続し、且つ抵抗Ｒ２と並列にコンデンサＣ５を接続した構成とする。又調光器１と電子トランス２とは、例えば、図６に示す調光器１１と電子トランス１２と同一の構成とすることも可能である。

調光器１のトライアックのターンオン位相を制御して、ランプ３の発光強度を調整するものであり、その場合のターンオン位相が、交流電圧位相の９０度及び２７０度の場合に、電圧値が最高のタイミングでターンオンすることにより、前述のように、電子トランス２に対する流入電流ピーク値が大きくなる。このピーク電流を、ちらつき防止回路４のチョークコイルＬ２により抑制し、そのチョークコイルＬ２の両端の電圧がツェナダイオードＺＤ１，ＺＤ２のツェナ電圧を超えるとオン状態となり、抵抗Ｒ２とコンデンサＣ５との並列回路にその電圧が印加され、コンデンサＣ５によりピーク電圧が低減され、抵抗Ｒ２によりピーク電流が低減される。

図４は、本発明の実施例２の特性説明図であり、前述の実施例１と同様に、交流電圧のほぼ９０度位相で、調光器１のトライアック（図６参照）をターンオンさせた時の電子トランス２に対する入力電圧波形を示し、図２について説明した場合と、入力交流電圧とランプ３と抵抗Ｒ２とチョークコイルＬ２とは同一の値とし、コンデンサＣ５を０．０６８μＦとした場合について、（Ａ）の上側は電圧波形、下側は電流波形で、横軸を時間軸として、２ｍｓ／ｄｉｖ、縦軸は上側の電圧波形については、１００Ｖ／ｄｉｖ、下側の電流波形については、１Ａ／ｄｉｖとして示し、（Ｂ）は、時間軸を拡大した場合の電圧波形（上側）と電流波形（下側）とを示し、（Ａ）の時間軸を５０倍した４０μｓ／ｄｉｖとしたもので、ピーク電流は、２．０６Ａとなり、従来例の図７及び図８と対比すれば明らかなように、調光器１のトライアックのターンオン時に、電子トランス２に流入する電流のピーク電流を低減することができ、ランプ３のちらつきを防止することができる。

図５は、ちらつき防止回路４を構成する抵抗Ｒ２とコンデンサＣ５と突入電流との関係の一例を示すもので、入力抵抗Ｒ２を１０Ω、１００Ω、７５０Ω、２ｋΩ、１０ｋΩとし、コンデンサＣ５を１０００ｐＦ、０．０１μＦ、０．０６８μＦ、０．１μＦ、０．２２μＦ、無しとした場合であり、コンデンサＣ５無しは、実施例１の図１の示すちらつき防止回路４の構成に相当する。又入力交流電圧は、５０Ｈｚの１００Ｖ、チョークコイルＬ２は２００μＨとし、実施例１のように、チョークコイルＬ２と並列に、逆極性接続のツェナダイオードＺＤ１，ＺＤ２と抵抗Ｒ２との直列回路を接続し、コンデンサＣ５は接続していない実施例１の構成の場合、抵抗Ｒ２は、１００Ω以上であれば、ピーク電流を２．２Ａとなった。又コンデンサＣ５を接続した実施例２の構成の場合、コンデンサＣ５を０．０６８μＦ、抵抗Ｒ５を７５０Ωとした場合に、ピーク電流は、最小の２．０６Ａとなった。即ち、コンデンサＣ５と抵抗Ｒ５との選択により、調光器１の調光条件がランプ３のちらつき発生の可能性が最も大きくなる９０度及び２７０度の位相状態の場合でも、電子トランス２に流入するピーク電流を抑制して、ちらつき発生を抑制することができる利点がある。又抵抗Ｒ２やコンデンサＣ５については、ランプ３のワット数、電子トランスの構成、調光器１の構成等に対応して、それぞれの値を選定することにより、任意のランプ３の点灯制御を行う照明制御回路に適用することができる。

本発明の実施例１の説明図である。本発明の実施例１の特性説明図である。本発明の実施例２の説明図である。本発明の実施例２の特性説明図である。本発明の実施例１及び２の回路素子の組み合わせ説明図である。従来例の説明図である。従来例の特性説明図である。従来例の特性説明図である。

符号の説明

１調光器
２電子トランス
３ランプ
４ちらつき防止回路
Ｌ２チョークコイル
ＺＤ１，ＺＤ２ツェナダイオード
Ｒ２抵抗
Ｃ５コンデンサ

Claims

照明用のランプに点灯用の電力を供給するインバータ機能を含む電子トランスと、該電子トランスに交流電源から入力する交流電圧の立ち上がりタイミング位相を制御する調光器とを有する照明制御回路に於いて、
前記電子トランスと前記調光器との間に接続したチョークコイルと、該チョークコイルと並列に、相互に逆極性としたツェナダイオードと抵抗との直列回路を接続したちらつき防止回路を備えた
ことを特徴とする照明制御回路。
前記ちらつき防止回路は、前記チョークコイルと並列に相互に逆極性としたツェナダイオードと抵抗との直列回路と、前記抵抗と並列に接続したコンデンサとを含む構成を有することを特徴とする請求項１記載の照明制御回路。