JP2010140824A - Power supply device and lighting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光素子を調光点灯するための電源装置及び該電源装置を備える照明装置に関する。 The present invention relates to a power supply device for dimming and lighting a light emitting element and an illumination device including the power supply device.
近年、発光ダイオード(LED)を光源とする照明装置が様々な用途向けに開発されており、白熱電球や蛍光灯等の従来の光源を用いた照明装置に対する置換えが行われつつある。また、光源を所望の明るさに調整することができる調光機能を備えた照明装置が既に商品化されている。 In recent years, lighting devices using light emitting diodes (LEDs) as light sources have been developed for various applications, and replacement of lighting devices using conventional light sources such as incandescent bulbs and fluorescent lamps is being performed. In addition, lighting devices having a dimming function capable of adjusting the light source to a desired brightness have already been commercialized.
例えば、白熱電球を用いた照明装置では、調光器により位相制御された交流電圧を白熱電球に印加して調光を行うことができる。また、交流電圧を整流する整流回路、スイッチング素子としてのFETを有するLED電流調整回路などを備え、位相制御された交流電圧に応じてLEDを調光点灯させることができるLED点灯装置が開示されている(特許文献1参照)。 For example, in an illuminating device using an incandescent lamp, dimming can be performed by applying an AC voltage phase-controlled by a dimmer to the incandescent lamp. Also disclosed is an LED lighting device that includes a rectifying circuit that rectifies an AC voltage, an LED current adjustment circuit that has an FET as a switching element, and the like, and can dimm the LED in accordance with a phase-controlled AC voltage. (See Patent Document 1).
図11は従来のLED調光用の電源装置の要部構成の一例を示すブロック図である。従来のLED調光用の電源装置は、交流電圧を位相制御するための調光器200及びLED点灯装置300などを備えている。調光器200は、例えば、トライアックTRを備え、不図示のコントローラからの信号をトライアックTRのゲートに入力することで所要の位相角で交流電圧を位相制御することができる。なお、トライアックTRに代えてサイリスタなどを用いたものもある。
FIG. 11 is a block diagram showing an example of the configuration of a main part of a conventional power supply device for LED dimming. A conventional LED dimming power supply device includes a
LED点灯装置300は、整流器301(全波整流器や半波整流器)、整流した直流電圧を平滑するためのコンデンサ302、平滑された電圧を所要の直流電圧に変換するためのDC/DCコンバータ303などを備えている。なお、コンデンサ302は、不可欠な部品ではないものの、DC/DCコンバータ303の動作を安定化させるために多くのLED点灯装置では採用されている。そして、調光器200で位相角を調整することで位相制御された交流電圧がLED点灯装置300に入力され、位相角に応じたLED調光を実現することができる。
しかしながら、位相制御された交流電圧を用いたLEDの調光は、白熱電球の調光に比べて困難な場合がある。図12は位相制御された交流電圧により白熱電球を調光する一例を示す説明図である。図12(a)は調光器により位相制御された交流電圧(白熱電球に印加される入力電圧)を示し、図12(b)は白熱電球に流れる入力電流を示す。白熱電球は抵抗負荷と見ることができるので、入力電圧波形と入力電流波形とは相似している。図12(b)に示す保持電流は、調光器のサイリスタやトライアックなどがオン状態を維持するために必要な最小電流である。オン状態のサイリスタやトライアックに流れている電流が保持電流より少なくなると、サイリスタやトライアックはオン状態からオフ状態に遷移する。図12(b)では、入力電流が保持電流以下になった状態で調光器のサイリスタやトライアックがオフするので、その時点で入力電流が遮断されている。図12(b)に示すように、白熱電球を用いる場合には、サイリスタやトライアックがオンした後オフするまでの期間が長く、十分な位相制御可能な期間を確保することができる。 However, dimming an LED using a phase-controlled AC voltage may be more difficult than dimming an incandescent bulb. FIG. 12 is an explanatory diagram showing an example of dimming an incandescent bulb with a phase-controlled AC voltage. FIG. 12A shows an AC voltage (input voltage applied to an incandescent bulb) phase-controlled by a dimmer, and FIG. 12B shows an input current flowing through the incandescent bulb. Since an incandescent bulb can be viewed as a resistive load, the input voltage waveform and the input current waveform are similar. The holding current shown in FIG. 12B is the minimum current necessary for maintaining the ON state of the thyristor, triac, etc. of the dimmer. When the current flowing through the thyristor or triac in the on state is less than the holding current, the thyristor or triac transitions from the on state to the off state. In FIG. 12B, since the thyristor and triac of the dimmer are turned off in a state where the input current is equal to or lower than the holding current, the input current is cut off at that time. As shown in FIG. 12B, when an incandescent bulb is used, the period from when the thyristor or triac is turned on until it is turned off is long, and a sufficient phase control period can be ensured.
図13は位相制御された交流電圧によりLEDを調光する従来例を示す説明図である。図13(a)は調光器200により位相制御された交流電圧(LED点灯装置300に印加される入力電圧)を示し、図13(b)はLED点灯装置300の入力電流を示す。図13(b)に示すように、LED点灯装置300の入力側に流れる入力電流は、調光器200のトライアックTRがオンした時に比較的急峻な尖形状となっている。これは、平滑用のコンデンサ302への充電電流によるものである。また、白熱電球が、例えば、60W程度の消費電力であるのに対し、LEDの消費電力は数W程度であるため、尖形状の入力電流波形の時間幅が一層短くなる。このため、トライアックやサイリスタがオンした後、非常に短い時間の間に入力電流の波高値が保持電流以下となり、トライアックやサイリスタが白熱電球の場合に比べて短い時間経過後にオン状態からオフ状態へ遷移するので、十分な調光幅を持った調光を行うことができず、また精度良く調光を行うこともできなかった。
FIG. 13 is an explanatory view showing a conventional example in which the LED is dimmed by a phase-controlled AC voltage. FIG. 13A shows an AC voltage (input voltage applied to the LED lighting device 300) phase-controlled by the
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、位相制御による発光素子の調光を可能にする電源装置及び該電源装置を備える照明装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a power supply device that enables dimming of a light emitting element by phase control and an illumination device including the power supply device.
本発明に係る電源装置は、位相制御された交流電圧を整流する整流素子と、該整流素子で整流された電圧を平滑するコンデンサとを備え、発光素子等の負荷に電圧を出力する電源装置において、前記コンデンサへの充電電流に影響される入力電流波形の波高値を大きくする電流制御部を備えることを特徴とする。 A power supply apparatus according to the present invention includes a rectifying element that rectifies a phase-controlled AC voltage, and a capacitor that smoothes the voltage rectified by the rectifying element, and outputs a voltage to a load such as a light emitting element. And a current control unit for increasing the peak value of the input current waveform affected by the charging current to the capacitor.
本発明に係る電源装置は、位相制御方式の負荷出力調整器に接続され、交流電圧を変換して発光素子等の負荷に電圧を供給する電源装置において、整流された電圧を平滑するためのコンデンサと、自身への入力電流波形を制御する電流制御部とを備え、該電流制御部は、入力電流波形の波高値を前記負荷出力調整器の保持電流よりも大きくすることにより、負荷の出力調整が可能な期間を長くすることを特徴とする。 A power supply apparatus according to the present invention is connected to a phase control type load output regulator, and in a power supply apparatus that converts an AC voltage and supplies a voltage to a load such as a light emitting element, a capacitor for smoothing the rectified voltage And a current control unit for controlling an input current waveform to itself, the current control unit adjusting the output of the load by making a peak value of the input current waveform larger than a holding current of the load output regulator. It is characterized by extending the period during which the above can be performed.
本発明に係る電源装置は、前記電流制御部は、交流電圧の入力端から前記コンデンサまでの電源ライン経路に接続された定電流回路であることを特徴とする。 The power supply device according to the present invention is characterized in that the current control unit is a constant current circuit connected to a power supply line path from an input terminal of an AC voltage to the capacitor.
本発明に係る電源装置は、前記電流制御部は、交流電圧の入力端から前記コンデンサまでの電源ライン経路に接続された抵抗であることを特徴とする。 The power supply device according to the present invention is characterized in that the current control unit is a resistor connected to a power supply line path from an input terminal of an AC voltage to the capacitor.
本発明に係る照明装置は、前述のいずれか1つの発明に係る電源装置と、該電源装置が出力する電圧が印加される発光素子とを備えることを特徴とする。 An illumination device according to the present invention includes the power supply device according to any one of the above-described inventions, and a light emitting element to which a voltage output from the power supply device is applied.
本発明にあっては、電流制御部は、平滑用のコンデンサへの充電電流に影響される入力電流波形の波高値を大きくする。例えば、コンデンサへの急峻な充電電流により、整流素子の入力側の入力電流波形は尖形状になる。電流制御部は、尖形状になった入力電流波形の波高値を大きくすることにより、尖形状になった部分だけでなく波高値が小さい部分の波高値も大きくすることができる。波高値は、例えば、閾値より大きくする。ここで、閾値は、例えば、調光器のトライアックやサイリスタなどのスイッチング素子をオン状態に保持するための最小電流である保持電流値とすることができる。すなわち、電流制御部は、尖形状の入力電流(この入力電流は、調光器のトライアックやサイリスタに流れる電流である。)の尖形状以外の波高値を保持電流より大きくすることで、調光器のトライアックやサイリスタがオンした後オフするまでの期間を長くする。調光器のトライアックやサイリスタがオンしている期間が長ければ、それだけ調光可能な期間が長くなり、十分な調光幅を有し、かつ正確な調光を行うことができる。 In the present invention, the current control unit increases the peak value of the input current waveform affected by the charging current to the smoothing capacitor. For example, the input current waveform on the input side of the rectifying element has a pointed shape due to the steep charging current to the capacitor. By increasing the peak value of the input current waveform having a cusp shape, the current control unit can increase not only the cusp-shaped part but also the peak value of the part having a small peak value. The peak value is set larger than, for example, a threshold value. Here, the threshold value can be, for example, a holding current value that is a minimum current for holding a switching element such as a triac or a thyristor of the dimmer in an ON state. That is, the current control unit adjusts the dimming by making the peak value of the cusp-shaped input current (this input current is the current flowing through the triac or thyristor of the dimmer) larger than the holding current. Extend the period from turning on the TRIAC or thyristor to turning it off. The longer the period during which the triac or thyristor of the dimmer is on, the longer the period during which dimming can be performed, so that sufficient dimming width and accurate dimming can be performed.
本発明にあっては、整流された電圧を平滑するためのコンデンサと、自身への入力電流波形を制御する電流制御部とを備える。そして、電流制御部は、入力電流波形の波高値を負荷出力調整器の保持電流よりも大きくすることにより、負荷の出力調整が可能な期間を長くする。保持電流は、位相制御方式の負荷出力調整器に備えられたトライアックやサイリスタなどのスイッチング素子をオン状態に保持するための最小電流である。すなわち、電流制御部は、コンデンサの充電電流に影響された尖形状の入力電流波形(この入力電流は、負荷出力調整器のトライアックやサイリスタに流れる電流である。)の尖形状になった部分だけでなく波高値が小さい部分の波高値も保持電流より大きくすることで、負荷出力調整器のトライアックやサイリスタがオンした後オフするまでの期間を長くする。負荷出力調整器のトライアックやサイリスタがオンしている期間が長ければ、それだけ調光可能な期間が長くなり、十分な調光幅を有し、かつ正確な調光を行うことができる。 In the present invention, a capacitor for smoothing the rectified voltage and a current control unit for controlling an input current waveform to itself are provided. And a current control part lengthens the period when the output adjustment of a load is possible by making the peak value of an input current waveform larger than the holding current of a load output regulator. The holding current is a minimum current for holding a switching element such as a triac or a thyristor provided in a phase control type load output regulator. In other words, the current control unit has only a pointed portion of the pointed input current waveform (this input current is the current flowing through the triac or thyristor of the load output regulator) affected by the capacitor charging current. In addition, the peak value of the portion where the peak value is small is also made larger than the holding current, so that the period from when the triac or thyristor of the load output regulator is turned on to when it is turned off is lengthened. The longer the period during which the triac or thyristor of the load output regulator is on, the longer the period during which dimming can be performed, so that sufficient dimming width and accurate dimming can be performed.
本発明にあっては、電流制御部は、交流電圧の入力端から平滑用のコンデンサまでの電源ライン経路に接続された定電流回路である。定電流回路に流れる電流により尖形状になった部分以外の入力電流波形を略矩形波状にする。すなわち、定電流回路に一定の電流を流すことにより、整流素子の入力側の入力電流波が、平滑用のコンデンサに流れる充電電流による尖形状の電流波形に、定電流回路に流れる一定電流による略矩形波状の電流波形が加わり、尖形状になった部分以外の入力電流波形を略矩形状にして入力電流の波高値を所定の閾値より大きくすることができる。これにより、十分な調光幅を有し、かつ正確な調光を行うことができる。 In the present invention, the current control unit is a constant current circuit connected to the power line path from the input terminal of the AC voltage to the smoothing capacitor. The input current waveform other than the pointed portion due to the current flowing through the constant current circuit is made into a substantially rectangular wave shape. That is, by flowing a constant current through the constant current circuit, the input current wave on the input side of the rectifying element is changed into a pointed current waveform due to the charging current flowing through the smoothing capacitor, and the constant current flowing through the constant current circuit is reduced. By adding a rectangular wave-like current waveform, the input current waveform other than the pointed portion can be made substantially rectangular and the peak value of the input current can be made larger than a predetermined threshold value. Thereby, it has sufficient light control width and can perform exact light control.
本発明にあっては、電流制御部は、交流電圧の入力端から前記コンデンサまでの電源ライン経路に接続された抵抗である。抵抗に流れる電流により尖形状になった部分以外の入力電流波形を入力電圧波形と相似する略正弦波状にする。すなわち、抵抗に電流を流すことにより、整流素子の入力側の入力電流波が、平滑用のコンデンサに流れる充電電流による尖形状の電流波形に、抵抗に流れる電流による略正弦波状の電流波形が加わり、尖形状になった部分以外の入力電流波形を略正弦波状にして入力電流の波高値を所定の閾値より大きくすることができる。したがって、より簡便な構成で十分な調光幅を有し、かつ正確な調光を行うことができる。 In the present invention, the current control unit is a resistor connected to the power line path from the input terminal of the AC voltage to the capacitor. The input current waveform other than the pointed portion due to the current flowing through the resistor is made into a substantially sine wave shape similar to the input voltage waveform. In other words, by passing a current through the resistor, the input current wave on the input side of the rectifying element is added to a pointed current waveform due to the charging current flowing through the smoothing capacitor, and an approximately sinusoidal current waveform due to the current flowing through the resistor. The input current waveform other than the pointed portion can be made substantially sinusoidal, and the peak value of the input current can be made larger than a predetermined threshold value. Therefore, it is possible to perform a precise light adjustment with a simpler structure and a sufficient light adjustment width.
本発明にあっては、発光素子(例えば、発光ダイオード)を十分な調光幅で、かつ正確に調光することができる。 In the present invention, the light emitting element (for example, light emitting diode) can be dimmed accurately with a sufficient dimming width.
本発明によれば、位相制御により、十分な調光幅を有し、かつ正確な調光を行うことができる。 According to the present invention, it is possible to perform accurate dimming with sufficient dimming width by phase control.
実施の形態1
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図1は本発明に係る電源装置7の一実施の形態の構成の一例を示すブロック図である。図1において、W1は入力側のコネクタであり、トライアックやサイリスタなどを備え交流電圧を位相制御することができる調光器(位相制御方式の負荷出力調整器)に接続される。また、CN1は出力側のコネクタであり、発光素子としての発光ダイオード(LED)が接続される。なお、入力側のコネクタW1に調光器を接続していない構成もあり得る。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings illustrating embodiments thereof. FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of an embodiment of a
電源装置7は、調光器を介して、あるいは調光器を介さずに入力された交流電圧を整流する整流素子D1(なお、整流素子D1は全波整流するものでも、半波整流するものでもよい。)、ダイオードD2を介して整流素子D1で整流された電圧を平滑する平滑コンデンサC2、平滑コンデンサC2で平滑された電圧を所要の電圧に変換するコンバータとしてのDC/DCコンバータ71などを備えている。以下、図1に従って詳細に説明する。
The
コネクタW1と整流素子D1との間には、過電流が流れる異常事態から装置を保護するためのヒューズF1、入力側の電源ラインなどから侵入するノイズを遮断するためのコンデンサC1、コイルL1、また、入力側の電源ラインから侵入する過電圧(サージ電圧)などから装置を保護するサージ吸収素子(バリスタ)ZNR1などを備えている。 Between the connector W1 and the rectifying element D1, there are a fuse F1 for protecting the device from an abnormal situation in which an overcurrent flows, a capacitor C1 for blocking noise entering from a power line on the input side, a coil L1, and the like. And a surge absorbing element (varistor) ZNR1 for protecting the device from an overvoltage (surge voltage) entering from the power line on the input side.
整流素子D1の出力側には、抵抗R1とコンデンサC3との直列回路を接続してあり、抵抗R1とコンデンサC3との接続箇所には、ツェナーダイオードIC1のカソード及びトランジスタQ1のベースを接続してある。トランジスタQ1のコレクタは整流素子D1の出力の正側に接続され、トランジスタQ1のエミッタには、フォトカップラPC1と抵抗R2の直列回路を接続してある。そして、抵抗R2と並列に、抵抗R3とフォトカップラPC2との直列回路を接続してある。フォトカップラPC2の端子1、2は、それぞれDC/DCコンバータ71の端子CNT及びGNDに接続してある。整流素子D1の出力の正側には、ダイオードD2のアノードを接続してあり、ダイオードD2のカソードは、平滑コンデンサC2及びDC/DCコンバータ71の端子IN(+)に接続してある。また、整流素子D1の出力の負側は、DC/DCコンバータ71の端子IN(−)に接続してある。
A series circuit of a resistor R1 and a capacitor C3 is connected to the output side of the rectifier element D1, and the cathode of the Zener diode IC1 and the base of the transistor Q1 are connected to the connection point of the resistor R1 and the capacitor C3. is there. The collector of the transistor Q1 is connected to the positive side of the output of the rectifier element D1, and the series circuit of the photocoupler PC1 and the resistor R2 is connected to the emitter of the transistor Q1. A series circuit of a resistor R3 and a photocoupler PC2 is connected in parallel with the resistor R2. The
上述の構成において、トランジスタQ1、ツェナーダイオードIC1及び抵抗R2は、ダイオードD2を介して、平滑コンデンサC2に並列に接続された電流制御部としての定電流回路を構成している。また、抵抗R2、R3及びフォトカップラPC2は、定電流回路に流れる電流を切り替える切替部としての切替回路を構成している。また、フォトカップラPC1、抵抗R5、R6、コンデンサC5は、位相制御された交流電圧の位相角に応じたパルス幅の信号を生成する信号生成部としての信号生成回路を構成している。また、DC/DCコンバータ71は、入力される交流電圧が位相制御された電圧であるか否か、すなわち、入力側に調光器が存在するか否かを判定する電圧判定部としての電圧判定回路を備えている。
In the above configuration, the transistor Q1, the Zener diode IC1, and the resistor R2 constitute a constant current circuit as a current control unit connected in parallel to the smoothing capacitor C2 via the diode D2. The resistors R2 and R3 and the photocoupler PC2 constitute a switching circuit as a switching unit that switches a current flowing through the constant current circuit. The photocoupler PC1, resistors R5 and R6, and the capacitor C5 constitute a signal generation circuit as a signal generation unit that generates a signal having a pulse width corresponding to the phase angle of the AC voltage subjected to phase control. Further, the DC /
DC/DCコンバータ71は、例えば、ハイブッリドIC化され、内部には、スイッチング素子としてのFET、スイッチングトランス、FETのオン/オフのタイミングを制御する制御回路などを備えている。そして、端子ADJに入力される信号のパルス幅に応じて、LEDに流れる電流を調整することにより、LEDの調光を行うことができる。
The DC /
DC/DCコンバータ71の出力端子OUTと端子GNDの間には、リップルなどを除去するための平滑コンデンサC4を接続してある。また、LEDと直列になるように抵抗R4を設けてあり、抵抗R4に流れる電流を電圧に変換し、変換した電圧を端子IFに出力するようにしてある。抵抗R4の両端の電圧を検出することにより、LEDに流れる電流を検出することができる。また、出力端子OUTには、抵抗R5を介してフォトカップラPC1の出力側が接続され、抵抗R5とフォトカップラPC1との接続箇所には、抵抗R6とコンデンサC5との直列回路を接続してあるとともに、抵抗R6とコンデンサC5との接続箇所は、DC/DCコンバータ71の端子ADJに接続してある。
A smoothing capacitor C4 for removing ripples and the like is connected between the output terminal OUT and the terminal GND of the DC /
次に、電源装置7の動作について説明する。図2は電源装置7の入力電圧と入力電流の一例を示す説明図である。図2(a)は、電源装置7に入力された入力電圧波形を示し、調光器により位相角αで位相制御されている。図2(b)は、図2(a)で示す入力電圧に対して、電源装置7の入力電流波形を示す。図2(b)に示すように、入力電流波形は、平滑コンデンサC2への充電電流の影響により尖形状になった部分が存在する。なお、尖形状になった部分以外は、非常に小さい波高値となっている。また、平滑コンデンサC2に並列に接続され、トランジスタQ1、ツェナーダイオードIC1及び抵抗R2で構成される電流制御部としての定電流回路のトランジスタQ1には、一定に電流を流すことができ、トランジスタQ1に流れる一定の電流により、入力電流波形は、平滑コンデンサC2に流れる充電電流の影響により尖形状となった電流波形に、トランジスタQ1に流れる一定電流による略矩形波状の電流波形が加わり、尖形状の部分以外の入力電流波形を略矩形状にして入力電流の波高値を所定の閾値より大きくすることができる。なお、この場合、入力電流波形の尖形状の部分にも略矩形状の電流波形が加わるものの、尖形状部分の波高値が元々大きいので、尖形状は変化しない。また、所定の閾値は、例えば、調光器のトライアックやサイリスタなどのスイッチング素子をオン状態に保持するための最小電流である保持電流値とすることができる。
Next, the operation of the
すなわち、トランジスタQ1、ツェナーダイオードIC1及び抵抗R2で構成される電流制御部としての定電流回路を備えることにより、尖形状の入力電流波形(この入力電流は、負荷出力調整器のトライアックやサイリスタに流れる電流である。)の尖形状になった部分だけでなく波高値が小さい部分の波高値も保持電流より大きくし、調光器のトライアックやサイリスタがオンした後オフするまでの期間を長くする。そして、調光器のトライアックやサイリスタがオンしている期間が長ければ、それだけ調光可能な期間が長くなり、十分な調光幅を有し、かつ正確な調光を行うことができる。 That is, by providing a constant current circuit as a current control unit including a transistor Q1, a Zener diode IC1, and a resistor R2, a pointed input current waveform (this input current flows to a triac or thyristor of a load output regulator). The peak value of not only the pointed portion of the current but also the peak value of the part where the peak value is small is made larger than the holding current, and the period until the dimmer triac or thyristor is turned on and turned off is lengthened. And if the period when the triac and the thyristor of the dimmer are on is long, the period during which the dimming can be performed becomes longer, and a sufficient dimming width and accurate dimming can be performed.
図3は調光器の有無を判定するための信号の一例を示す説明図である。図3(a)は調光器あり、すなわち、入力電圧が位相制御されている場合の信号の例を示し、図3(b)は調光器なし、すなわち、入力電圧が位相制御されていない場合の信号の例を示す。調光器の有無を判定するための信号は、抵抗R1、コンデンサC3、トランジスタQ1及びフォトカップラPC1などにより構成される信号生成部としての信号生成回路により生成される。 FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a signal for determining the presence or absence of a dimmer. FIG. 3 (a) shows an example of a signal when there is a dimmer, that is, the input voltage is phase-controlled, and FIG. 3 (b) shows no signal, ie, the input voltage is not phase-controlled. An example of the signal is shown. A signal for determining the presence or absence of the dimmer is generated by a signal generation circuit as a signal generation unit including a resistor R1, a capacitor C3, a transistor Q1, a photocoupler PC1, and the like.
コンデンサC5は、入力電圧波形のゼロクロス点でフォトカップラPC1へ電流が流れず、調光用信号(DC/DCコンバータ71のADJ端子への入力電圧)が変化する(0V以上になる)のを防止する。またC5、R5、R6の値を変更することで調光信号の変化を防止できる範囲を変更することが可能で、本実施例では調光時の位相角検知を妨げない範囲とした。もちろん、調光時の最小位相角(一番明るい設定時の位相角)時の調光信号変化をも防止するようにC5、R5、R6の値を設定することで、調光信号特性を変化させて使用してもよい。なお、この場合は、調光器の有無を判定が一部限定されることとなる。 Capacitor C5 prevents the dimming signal (the input voltage to the ADJ terminal of DC / DC converter 71) from changing (becomes 0V or more) because no current flows to photocoupler PC1 at the zero cross point of the input voltage waveform. To do. Further, it is possible to change the range in which the change of the dimming signal can be prevented by changing the values of C5, R5, and R6. In this embodiment, the range does not hinder the detection of the phase angle during dimming. Of course, the dimming signal characteristics can be changed by setting the values of C5, R5, and R6 so as to prevent the dimming signal from changing at the minimum phase angle during dimming (the phase angle at the brightest setting). You may use it. In this case, the determination of the presence or absence of the dimmer is partially limited.
入力電圧が位相制御されている場合、調光器のトライアックやサイリスタがオフしている期間の入力電圧は0であるから、トランジスタQ1がオフとなり、フォトカップラPC1の出力側(フォトトランジスタ)もオンしない。そして、この状態では、DC/DCコンバータ71の出力端子OUTの電圧が端子ADJに出力される。
When the input voltage is phase controlled, the input voltage during the period when the dimmer or thyristor of the dimmer is off is 0, so the transistor Q1 is turned off and the output side (phototransistor) of the photocoupler PC1 is also turned on. do not do. In this state, the voltage at the output terminal OUT of the DC /
一方、調光器のトライアックやサイリスタがオンしている期間では、入力電圧が印加され、トランジスタQ1がオンし、フォトカップラPC1の出力側(フォトトランジスタ)がオンする。そして、この状態では、端子ADJの電圧はGNDレベルとなる。従って、フォトカップラPC1から端子ADJに出力される電圧波形(信号)は、図3(a)のように位相角αに応じたパルス幅を有する信号となる。DC/DCコンバータ71は、所定の範囲内のパルス幅の信号が端子ADJに入力された場合、入力電圧が位相制御されているものと判定し、調光器が入力側に接続されていることを判定することができる。
On the other hand, during the period when the triac or thyristor of the dimmer is on, the input voltage is applied, the transistor Q1 is turned on, and the output side (phototransistor) of the photocoupler PC1 is turned on. In this state, the voltage at the terminal ADJ is at the GND level. Therefore, the voltage waveform (signal) output from the photocoupler PC1 to the terminal ADJ is a signal having a pulse width corresponding to the phase angle α as shown in FIG. When a signal having a pulse width within a predetermined range is input to the terminal ADJ, the DC /
DC/DCコンバータ71は、調光器が入力側に接続されていると判定した場合、端子CNTからフォトカップラPC2の入力端1、2へ信号を出力してフォトカップラPC2をオンさせる。これにより、トランジスタQ1には、抵抗R2、R3の並列抵抗が接続されたことになり、これにより、トランジスタQ1に所要の一定電流を流すようにする。これにより、入力電流の波高値を保持電流より大きくする。
When it is determined that the dimmer is connected to the input side, the DC /
また、DC/DCコンバータ71は、調光器が入力側に接続されていないと判定した場合、端子CNTからフォトカップラPC2の入力端1、2への信号をGNDレベルに下げてフォトカップラPC2をオフさせる。これにより、トランジスタQ1には、抵抗R2、R3の並列抵抗よりも大きい抵抗R2が接続されたことになり、トランジスタQ1に流れる電流を所要の一定電流よりも少ない電流にする。これにより、入力電圧が位相制御された電圧でない場合、トランジスタQ1に流れる電流を小さい値に切り替えて、消費電力を低減することができる。なお、この状態では、入力電流波形は、尖形状以外の部分の波高値は、所定の閾値(保持電流)よりも小さくなっているので、電流制御部が停止している状態と同等であるといえる。
Further, when the DC /
これにより、位相制御方式の調光器が入力側に設置されているか否かを容易に判定することができ、調光器が存在しない場合には、不要な電力が消費されることを防止することができる。すなわち、電源装置7は、調光器の有無に応じて、LEDに対して十分な調光幅を有し、かつ正確な調光を行うことができるとともに、消費電力を低減することができる。
This makes it easy to determine whether or not a phase control dimmer is installed on the input side, and prevents unnecessary power from being consumed when there is no dimmer. be able to. That is, the
次に、電源装置7によるLEDの調光について説明する。図4及び図5は電源装置7による調光動作を示す説明図である。図4はLEDを高照度で調光する場合を示し、例えば、位相角αは90度よりも小さい。一方、図5はLEDを低照度で調光する場合を示し、位相角αは90度よりも大きい。なお、図4、図5は一例であって、調光の度合いはこれらに限定されるものではない。また、図4、図5で示す電圧波形や電流波形等は、一例であり、また、模式的に示している。
Next, dimming of the LED by the
図4(a)に示すように、入力電圧のゼロクロスの時点を基準として位相角αの時点で、調光器のトライアックやサイリスタがオンし、図4(b)に示すように、入力電流が流れ始める。入力電流が流れ始める時には、平滑コンデンサC2への充電電流の影響により、図4に示すように尖形状になる。しかし、位相角αの時点で抵抗R1、コンデンサC3に電圧が印加され、トランジスタQ1はオンするので、トランジスタQ1、ツェナーダイオードIC1及び抵抗R2で構成される定電流回路で矩形波状の一定の電流が流れ、入力電流の尖形状の部分のみならず尖形状以外の部分の波高値も押し上げられ、所要の波高値(トライアックやサイリスタの保持電流より大きい値)の略矩形状の波形となる。これにより、入力電流波形の波高値が保持電流よりも大きい期間を長くすることができる。 As shown in FIG. 4 (a), the triac or thyristor of the dimmer is turned on at the time of the phase angle α with respect to the time of the zero cross of the input voltage, and the input current is changed as shown in FIG. 4 (b). Start flowing. When the input current begins to flow, it becomes pointed as shown in FIG. 4 due to the influence of the charging current to the smoothing capacitor C2. However, since the voltage is applied to the resistor R1 and the capacitor C3 at the time of the phase angle α and the transistor Q1 is turned on, a constant current of rectangular wave shape is generated by the constant current circuit including the transistor Q1, the Zener diode IC1, and the resistor R2. The crest value of not only the cusp-shaped part but also the cusp-shaped part of the input current is pushed up, resulting in a substantially rectangular waveform of the required crest value (a value larger than the holding current of the triac or thyristor). Thereby, the period when the peak value of the input current waveform is larger than the holding current can be lengthened.
また、位相角αの時点でトランジスタQ1がオンし、フォトカップラPC1の発光ダイオードに電流が流れ、フォトカップラPC1のフォトトランジスタがオンするので、抵抗R5とR6との接続箇所はGNDレベルとなる。そして、DC/DCコンバータ71の端子ADJには、図4(c)に示すような信号が出力される。
At the time of the phase angle α, the transistor Q1 is turned on, a current flows through the light emitting diode of the photocoupler PC1, and the phototransistor of the photocoupler PC1 is turned on, so that the connection point between the resistors R5 and R6 is at the GND level. Then, a signal as shown in FIG. 4C is output to the terminal ADJ of the DC /
DC/DCコンバータ71の端子ADJに出力される信号は、LEDの調光用の信号と調光器の有無(位相制御の有無)を判定するための信号を兼ねている。なお、フォトカップラPC1、抵抗R5、R6、コンデンサC5に加えて、さらに、フォトカップラ、抵抗、コンデンサ等を設けて、調光用の信号生成回路と調光器の有無を判定する回路とを別個に設けてもよい。
The signal output to the terminal ADJ of the DC /
DC/DCコンバータ71は、端子ADJに出力された信号のパルス幅に応じて、LEDに流す電流の大小を調整し、調光率に応じた電流を出力する。図4(d)の例では、LEDに流れる電流の波高値が図5(d)の場合に比べて高くなっている。なお、図5は、位相角αがさらに大きい点を除いて図4の場合と同様である。
The DC /
図6は本発明に係る照明装置100の実施の形態の要部斜視図であり、図7は本発明に係る照明装置100の実施の形態の要部分解斜視図である。図6、図7に示すように、照明装置100は、1又は複数のLED(図示せず)を有する光源モジュール2を光源とするLED電球である。光源モジュール2は、放熱部3の光源取り付け面4に熱伝導シート5を介装して取り付けられている。放熱部3は、例えば、アルミニウム等の軽量かつ熱伝導性の高い金属からなり、略円筒形状をしている。また、放熱部3は、円筒の外周面に複数の放熱溝6を有しており、光源モジュール2から放熱部3に伝達される熱は放熱溝6を利用して外周面から外部の空気に放熱される。
FIG. 6 is a perspective view of a main part of an embodiment of the
さらに、放熱部3は、内部に空洞が形成されており、光源モジュール2のLEDを調光点灯させるための電源装置7を収容する収容部(不図示)を有している。また、放熱部3は、収容部の開口端9側に、外部のソケットに嵌めて商用電源に電気的に接続するための電源接続部としての口金10を備え、連結体11によって放熱部3と口金10とが連結されている。
Furthermore, the
また、放熱部3は、光源取り付け面4側に、光源モジュール2から照射される光を制御して照射面における配光分布等を制御する光制御部材である透光部12をカバーとして有しており、透光部12は、放熱部3の外周面15における光源取り付け面4側の端部に螺合係止されている。なお、透光部12は、乳白色のポリカーボネート樹脂が用いられている。
Further, the
次に、電源装置7の保持構造について説明する。放熱部3の内部は、電源装置7を収容するのに必要な容積を有する空洞の収容部(不図示)が形成されている。電源装置7は、2本の柱状のスペーサー16によって、収容部の底面(不図示)から所定の距離を保つように保持されている。各スペーサー16の一端は、収容部の底面と光源取り付け面4を貫通して設けられたネジ等の第1の係止部18に連結されて固定されており、各スペーサー16の他端は、電源装置7の基板に絶縁シート19を介装してネジ等の第2の係止部20に連結されて固定されている。
Next, the holding structure of the
これにより、電源装置7は、収容部の底面に対してスペーサー16を介して機械的に固定されることになり、照明装置が外部から衝撃を受けた場合であっても、電源装置7を収容部内で安定して保持することが可能である。また、電源装置7は、収容部内において、電源装置7を構成する電子回路部品が口金10側に配置されるように保持されていることが好ましい。そうすることにより、熱源である光源モジュール2及び電源装置7を一定の距離を空けて保持することになるので、熱源の集中を避けることができ、発火の危険性を低減するとともに、放熱部3の放熱性をより向上させることが可能となる。
As a result, the
なお、スペーサー16としては、放熱部3の底面と電源装置7の電気的な絶縁性を確保する必要があるので、PBT(ポリブチレンテレフタレート)等の合成樹脂など電気的な絶縁性を有する部材が用いられることが好ましい。また、電源装置7は、放熱部3の収容部の底面に対して所定の距離を保ちつつ、絶縁シート19を間に配して保持されているので、放熱部3と電源装置7との間で電気的な絶縁性を確保することができる。さらに、収容部の内周面に電源装置7を囲むように絶縁シート22を設けることによって、放熱部3と電源装置7との間での電気的な絶縁がより確実になされている。
In addition, as the
光源モジュール2は、セラミックからなる略矩形のモジュール基板上に1又は複数のLEDチップ(図示せず)を所要の間隔で実装した擬似白色の光源モジュールであって、LEDチップは蛍光体を含んだ封止樹脂によって封止されている。蛍光体は、LEDチップから出射される青色の光に励起されて黄色の光を発するので、光源モジュール2から出射される光は、LEDチップからの青色の光と蛍光体からの黄色の光により白色に視認される。
The
光源取り付け面4には、光源モジュール2を被照射側から押圧して保持し、かつ光源モジュール2から照射された光及び透光部12で乱反射した光を反射する板状の反射部23が取り付けられる。
On the light
図8は本発明に係る照明装置100の設置例を示す模式図である。交流電源には調光器200を設けてあり、調光器200の出力側の電源線には、複数の照明装置100を接続してある。上述したように、照明装置100は、一例としてLEDや電源装置7を内蔵した電球形状とすることにより、既存の電球に代えて、本実施の形態の照明装置100を置き換えることが可能である。図8において、調光器200の調光用のつまみ(操作スイッチなど)を回すことにより、広範囲に設置された照明装置100を一括して調光することができる。なお、本実施の形態の照明装置100では、上述したように位相制御された交流電圧に対しても正確に調光することができるので、既存の電球に置き換えることも、あるいは、既存の電球とともに併用して用いることもできる。
FIG. 8 is a schematic diagram showing an installation example of the
実施の形態2
図9は実施の形態2の電源装置7の構成を示すブロック図である。実施の形態1、すなわち、図1の例との違いは、トランジスタQ1、抵抗R2に代えて抵抗R11、R12とし、抵抗R1、R3、コンデンサC3、ツェナーダイオードIC1が削除されている点である。すなわち、実施の形態1では、トランジスタQ1、ツェナーダイオードIC1及び抵抗R2で定電流回路を構成していたのに対し、実施の形態では、定電流回路に代えて、電流制御部としての抵抗R11(抵抗回路)を構成している。
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of the
図9に示す構成において、抵抗R11は、電流制御部としての抵抗を構成している。また、抵抗R12及びフォトカップラPC2は、抵抗R11に流れる電流を切り替える切替部としての切替回路を構成している。また、フォトカップラPC1、抵抗R5、R6、コンデンサC5は、位相制御された交流電圧の位相角に応じたパルス幅の信号を生成する信号生成部としての信号生成回路を構成している。また、DC/DCコンバータ71は、入力される交流電圧が位相制御された電圧であるか否か、すなわち、入力側に調光器が存在するか否かを判定する電圧判定部としての電圧判定回路を備えている。
In the configuration shown in FIG. 9, the resistor R11 forms a resistor as a current control unit. The resistor R12 and the photocoupler PC2 constitute a switching circuit as a switching unit that switches a current flowing through the resistor R11. The photocoupler PC1, resistors R5 and R6, and the capacitor C5 constitute a signal generation circuit as a signal generation unit that generates a signal having a pulse width corresponding to the phase angle of the AC voltage subjected to phase control. Further, the DC /
次に、実施の形態2の電源装置7の動作について説明する。図10は実施の形態2の電源装置7の入力電圧と入力電流の一例を示す説明図である。図10(a)は、電源装置7に入力された入力電圧波形を示し、調光器により位相各αで位相制御されている。図10(b)は、図10(a)で示す入力電圧に対して、電源装置7の入力電流波形を示す。図10(b)に示すように、入力電流波形は、平滑コンデンサC2への充電電流により尖形状になった部分が存在する。また、平滑コンデンサC2に並列に接続された抵抗R11には、入力電圧波形に相似する略正弦波状の電流を流すことができ、抵抗R11に流れる電流により、入力電流波形は、平滑コンデンサC2に流れる充電電流による尖形状の電流波形に、抵抗R11に流れる略正弦波状の電流波形が加わり、尖形状になった部分以外の入力電流波形を略正弦波状にして入力電流の波高値を所定の閾値より大きくすることができる。ここで、所定の閾値は、例えば、調光器のトライアックやサイリスタなどのスイッチング素子をオン状態に保持するための最小電流である保持電流値とすることができる。
Next, the operation of the
すなわち、抵抗R11で構成される電流制御部としての抵抗回路を備えることにより、尖形状の入力電流波形(この入力電流は、調光器のトライアックやサイリスタに流れる電流である。)の尖形状以外の波高値を保持電流より大きくすることができる。したがって、より簡便な構成で十分な調光幅を有し、かつ正確な調光を行うことができる。 That is, by providing a resistor circuit as a current control unit configured by the resistor R11, a point-shaped input current waveform (this input current is a current flowing in a triac or thyristor of a dimmer) other than the pointed shape. Can be made larger than the holding current. Therefore, it is possible to perform a precise light adjustment with a simpler structure and a sufficient light adjustment width.
入力電圧が位相制御されている場合、調光器のトライアックやサイリスタがオフしている期間の入力電圧は0であるから、フォトカップラPC1がオフとなり、フォトカップラPC1の出力側(フォトトランジスタ)もオンしない。そして、この状態では、DC/DCコンバータ71の出力端子OUTの電圧が端子ADJに出力される。
When the input voltage is phase-controlled, the input voltage during the period when the dimmer or thyristor of the dimmer is off is 0, so the photocoupler PC1 is turned off, and the output side (phototransistor) of the photocoupler PC1 is also Do not turn on. In this state, the voltage at the output terminal OUT of the DC /
一方、調光器のトライアックやサイリスタがオンしている期間では、入力電圧が印加され、フォトカップラPC1がオンし、フォトカップラPC1の出力側(フォトトランジスタ)がオンする。そして、この状態では、端子ADJの電圧はGNDレベルとなる。従って、フォトカップラPC1から端子ADJに出力される電圧波形(信号)は、図3(a)と同様に、位相角αに応じたパルス幅を有する信号となる。DC/DCコンバータ71は、所定の範囲内のパルス幅の信号が端子ADJに入力された場合、入力電圧が位相制御されているものと判定し、調光器が入力側に接続されていることを判定することができる。
On the other hand, during the period when the triac or thyristor of the dimmer is on, the input voltage is applied, the photocoupler PC1 is turned on, and the output side (phototransistor) of the photocoupler PC1 is turned on. In this state, the voltage at the terminal ADJ is at the GND level. Therefore, the voltage waveform (signal) output from the photocoupler PC1 to the terminal ADJ is a signal having a pulse width corresponding to the phase angle α, as in FIG. When a signal having a pulse width within a predetermined range is input to the terminal ADJ, the DC /
DC/DCコンバータ71は、調光器が入力側に接続されていると判定した場合、端子CNTからフォトカップラPC2の入力端1、2へ信号を出力してフォトカップラPC2をオンさせる。これにより、抵抗R12の両端が短絡されたのと同様の状態になり、抵抗R11に所要の電流を流すことができる。これにより、入力電流の波高値を保持電流より大きくする。
When it is determined that the dimmer is connected to the input side, the DC /
また、DC/DCコンバータ71は、調光器が入力側に接続されていない判定した場合、端子CNTからフォトカップラPC2の入力端1、2への信号をGNDレベルに下げてフォトカップラPC2をオフさせる。これにより、抵抗R11には直列に抵抗R12が加わり、抵抗R11に流れる電流を所要の電流値よりも少ない電流にすることができる。これにより、入力電圧が位相制御された電圧でない場合、抵抗R11に流れる電流を小さい値に切り替えて、消費電力を低減することができる。なお、この状態では、入力電流波形は、尖形状以外の部分の波高値は、所定の閾値(保持電流)よりも小さくなっているので、電流制御部が停止している状態と同等であるといえる。
If the DC /
これにより、位相制御方式の調光器が入力側に設置されているか否かを容易に判定することができ、調光器が存在しない場合には、不要な電力が消費されることを防止することができる。すなわち、電源装置7は、調光器の有無に応じて、LEDに対して十分な調光幅を有し、かつ正確な調光を行うことができるとともに、消費電力を低減することができる。
This makes it easy to determine whether or not a phase control dimmer is installed on the input side, and prevents unnecessary power from being consumed when there is no dimmer. be able to. That is, the
以上説明したように、本実施の形態によれば、LEDなどの発光素子を十分な調光幅で、かつ正確に調光することができる。また、調光器の有無に応じて、十分な調光幅を有し、かつ正確な調光を行うことができるとともに、消費電力を低減することもできる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to accurately dim a light-emitting element such as an LED with a sufficient dimming width. In addition, depending on the presence or absence of a dimmer, it has a sufficient dimming width and can perform accurate dimming, and can also reduce power consumption.
上述の実施の形態では、LEDを光源として用いる例を説明したが、LEDに限定されず、EL(Electro-Luminescence)等の他の光源を用いてもよい。 In the above-described embodiment, an example in which an LED is used as a light source has been described. However, the present invention is not limited to an LED, and other light sources such as EL (Electro-Luminescence) may be used.
上述の実施の形態では、電球型の照明装置を一例として説明したが、照明装置は、電球形に限定されるものではなく、他の照明装置でもよい。 In the above-described embodiment, the light bulb type lighting device has been described as an example. However, the lighting device is not limited to the light bulb shape, and may be another lighting device.
上述の実施の形態では、電源回路から電圧が供給される負荷として、照明装置を一例として説明したが、照明装置に限定されるものではなく、モーターやヒーター等の負荷であってもよい。また、負荷出力調整器も、調光器に限定されるものではなく、上記負荷の出力を制御する調整器であればよい。 In the above-described embodiment, the lighting device is described as an example of the load supplied with the voltage from the power supply circuit. However, the load is not limited to the lighting device, and may be a load such as a motor or a heater. The load output adjuster is not limited to the dimmer, and may be any adjuster that controls the output of the load.
7 電源装置
71 DC/DCコンバータ
R1 抵抗(電流制御部)
R2〜R6、R12 抵抗
R11 抵抗(電流制御部)
D1 整流素子
C2 平滑コンデンサ
Q1 トランジスタ(電流制御部)
IC1 ツェナーダイオード(電流制御部)
PC1、PC2 フォトカップラ
C3、C5 コンデンサ
7
R2 to R6, R12 resistance R11 resistance (current control unit)
D1 Rectifying element C2 Smoothing capacitor Q1 Transistor (current control unit)
IC1 Zener diode (current control unit)
PC1, PC2 Photocoupler C3, C5 Capacitor
Claims (5)
前記コンデンサへの充電電流に影響される入力電流波形の波高値を大きくする電流制御部を備えることを特徴とする電源装置。 In a power supply device that includes a rectifying element that rectifies a phase-controlled AC voltage, and a capacitor that smoothes the voltage rectified by the rectifying element, and outputs a voltage to a load such as a light emitting element.
A power supply apparatus comprising: a current control unit that increases a peak value of an input current waveform affected by a charging current to the capacitor.
整流された電圧を平滑するためのコンデンサと、
自身への入力電流波形を制御する電流制御部と
を備え、
該電流制御部は、
入力電流波形の波高値を前記負荷出力調整器の保持電流よりも大きくすることにより、負荷の出力調整が可能な期間を長くすることを特徴とする電源装置。 In a power supply device that is connected to a load output regulator of a phase control system and converts an alternating voltage to supply a voltage to a load such as a light emitting element
A capacitor for smoothing the rectified voltage;
A current control unit that controls the input current waveform to itself,
The current control unit
A power supply device characterized in that a period during which output adjustment of a load can be performed is lengthened by making a peak value of an input current waveform larger than a holding current of the load output regulator.
交流電圧の入力端から前記コンデンサまでの電源ライン経路に接続された定電流回路であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電源装置。 The current controller is
The power supply device according to claim 1, wherein the power supply device is a constant current circuit connected to a power supply line path from an input terminal of an alternating voltage to the capacitor.
交流電圧の入力端から前記コンデンサまでの電源ライン経路に接続された抵抗であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電源装置。 The current controller is
The power supply device according to claim 1, wherein the power supply device is a resistor connected to a power supply line path from an input terminal of an AC voltage to the capacitor.
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