JP2010165645A - Led lighting system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、従来の2線式の照明配線に組み込まれる位相制御式照明コントローラでLED照明機器の調光を可能にするためのLED照明システムに関する。 The present invention relates to an LED illumination system for enabling dimming of an LED illumination device with a phase control illumination controller incorporated in a conventional two-wire illumination wiring.
LED照明機器の点灯には、商用電源を整流しスイッチング電源回路等により高周波電源を生成し、それを電源として複数直列接続された発光ダイオード(LED)に供給し点灯させる方式がとられていることが多い。この種の方式を採用したLED照明機器を、従来から広く用いられている白熱ランプ用位相制御式照明コントローラによって調光した場合、調光範囲の上限(高電流側)では点灯するものの、下限方向(低電流側)に絞り込んでいくと発光ダイオードが突然消灯してしまい、下限側では消灯するまでに滑らかな調光ができない問題があった。 For lighting of LED lighting equipment, a method is adopted in which a commercial power supply is rectified, a high-frequency power supply is generated by a switching power supply circuit, etc., and is supplied to a plurality of light emitting diodes (LEDs) connected in series as a power supply. There are many. When LED lighting equipment that employs this type of system is dimmed by a phase control illumination controller for incandescent lamps that has been widely used in the past, it lights up at the upper limit (high current side) of the dimming range, but the lower limit direction When narrowing down to the (low current side), the light-emitting diode suddenly turned off, and on the lower limit side, there was a problem that smooth dimming was not possible before the light was turned off.
すなわち、白熱ランプ用位相制御式照明コントローラは、交流電源と直列に接続された位相制御素子(トライアック)を内蔵しており、このトライアックに保持電流を越える電流が流れている間だけ作動状態が保持されて調光が可能となる。一方、LED照明機器には複数の発光ダイオードが複数直列に接続されているため、各発光ダイオードに印加される電圧が順方向電圧の総和電圧よりも低くなったとき電流が流れなくなる。このため、LED照明機器に電流が流れなくなった瞬間に、トライアックに保持電流が流れなくなってトライアックがオフとなって調光ができなくなる。これが原因で、上述したような下限側で滑らかな調光ができないという問題が生じていた。 In other words, the phase control lighting controller for incandescent lamps has a built-in phase control element (triac) connected in series with the AC power supply, and the operating state is maintained only while a current exceeding the holding current flows through the triac. Dimming is possible. On the other hand, since a plurality of light emitting diodes are connected in series to the LED lighting device, current does not flow when the voltage applied to each light emitting diode is lower than the total voltage of the forward voltage. For this reason, at the moment when the current stops flowing to the LED lighting device, the holding current does not flow to the triac, the triac is turned off, and the light cannot be adjusted. This has caused a problem that smooth dimming cannot be performed on the lower limit side as described above.
このように、2線式配線である白熱ランプ用位相制御式照明コントローラで、LED照明機器のスムーズな調光は困難である等の理由から、近年のLED照明機器は4線式配線を用いる傾向にある。すなわち、LED照明機器を介さずに商用電源を整流しスイッチング電源回路等により高周波電源を生成し、それを新たに設けた信号線でコントロールし、LED照明機器の調光を行う方式を採る傾向にある。特許文献1は、この種の4線式配線のLED照明機器における調光回路を開示している。
As described above, in the phase-controlled illumination controller for incandescent lamps that is a two-wire wiring, the LED lighting devices in recent years tend to use a four-wire wiring because it is difficult to smoothly dimm the LED lighting devices. It is in. That is, there is a tendency to rectify commercial power without going through LED lighting equipment, generate high-frequency power using a switching power supply circuit, etc., control it with a newly provided signal line, and dimming LED lighting equipment is there.
しかしながら、4線式配線を採用した場合は、現在広く一般に普及している2線式の配線構造(方式)を利用することができず、新たに4線式の配線を施工する必要があり、利用者にとっては多額の工事費を負担しなければならず、このことがLED照明機器の普及を停滞させる大きな要因となっていた。 However, when 4-wire wiring is adopted, it is not possible to use the 2-wire wiring structure (method) that is currently widely used, and it is necessary to construct a new 4-wire wiring. For the user, a large amount of construction cost has to be borne, and this has been a major factor that has slowed the spread of LED lighting equipment.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、現在広く普及している2線式の照明配線に組み込まれる位相制御式照明コントローラを用いて、LED照明機器の全点灯から消灯に至る滑らかな調光が実現できるLED照明システムの提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and uses a phase-controlled illumination controller incorporated in a currently widely used two-wire illumination wiring to smoothly turn on and off LED lighting equipment. An object of the present invention is to provide an LED lighting system that can realize dimming.
上記目的を達成するために、本発明のLED照明システムは、複数の発光ダイオードを直列に接続してなる第1のLEDアレイと、交流電源を全波整流して第1のLEDアレイに出力する全波整流回路と、第1のLEDアレイに流れる電流を制限する電流制限手段と、を備えた第1のLED照明ユニットと、
複数の発光ダイオードを直列に接続してなる第2のLEDアレイと、交流電源を全波整流して第2のLEDアレイに出力する全波整流回路と、第2のLEDアレイに流れる電流を制限する電流制限手段と、を備えた第2のLED照明ユニットと、を含み、
これら第1及び第2のLED照明ユニットは、相互に並列接続されるとともに、交流電源に対して、位相制御式照明コントローラを介して直列に接続され、
位相制御式照明コントローラは、一定の保持電流が流れている間だけ作動して調光が可能な位相制御素子を内蔵しており、
第2のLEDアレイは、位相制御素子がオフ状態では、順方向電圧の総和電圧によって電流が流れないように発光ダイオードの数を設定するとともに、
第1のLEDアレイは、第2のLEDアレイに当該LEDアレイの順方向電圧の総和電圧を超える電圧が印加される前に、この第1のLEDアレイを経由して位相制御素子に保持電流を越える電流が流れるように発光ダイオードの数を制限したことを特徴とする。
In order to achieve the above object, an LED lighting system of the present invention includes a first LED array in which a plurality of light emitting diodes are connected in series, and an AC power supply full-wave rectified and output to the first LED array. A first LED lighting unit comprising: a full-wave rectifier circuit; and current limiting means for limiting a current flowing through the first LED array;
A second LED array in which a plurality of light emitting diodes are connected in series, a full-wave rectifier circuit that full-wave rectifies an AC power supply and outputs it to the second LED array, and a current flowing through the second LED array is limited. A second LED lighting unit comprising: a current limiting means to:
These first and second LED lighting units are connected in parallel to each other and connected in series to an AC power source via a phase-controlled lighting controller.
The phase control type lighting controller has a built-in phase control element that can be operated and dimmed only while a certain holding current flows.
The second LED array sets the number of light emitting diodes so that no current flows due to the total voltage of the forward voltage when the phase control element is in an off state,
The first LED array passes a holding current to the phase control element via the first LED array before a voltage exceeding the total forward voltage of the LED array is applied to the second LED array. The number of light emitting diodes is limited so that a current exceeding it flows.
このように構成することで、第2のLEDアレイに順方向電圧の総和電圧を超える電圧が印加されたときには、すでに第1のLED照明ユニットを経由して位相制御素子に流れる電流が、位相制御素子の作動状態を維持するために必要となる保持電流以上に保たれるので、少なくとも第2のLED照明ユニットは、位相制御式照明コントローラによって全点灯から消灯に至る滑らかな調光を実現することができる。 With this configuration, when a voltage exceeding the total forward voltage is applied to the second LED array, the current that has already flowed to the phase control element via the first LED illumination unit is phase-controlled. Since it is maintained above the holding current required for maintaining the operating state of the element, at least the second LED lighting unit must realize smooth dimming from full lighting to extinguishing by the phase control type lighting controller. Can do.
ここで、位相制御式照明コントローラは、例えば、交流電源と直列に接続されたトライアックを位相制御素子として内蔵するとともに、ノイズ抑制用のコンデンサがトライアックに対して並列に接続された構成のものを使用することができる。このような構成の位相制御式照明コントローラは、従来から2線式の白熱ランプ用位相制御式照明コントローラとして広く普及している。 Here, the phase control type lighting controller uses, for example, a triac connected in series with an AC power source as a phase control element, and a noise suppression capacitor connected in parallel to the triac. can do. The phase control illumination controller having such a configuration has been widely used as a two-wire incandescent lamp phase control illumination controller.
また、本発明は、第2のLED照明ユニットを複数備え、各第2のLED照明ユニットは、相互に並列接続されるとともに、交流電源に対して直列に接続される構成とすることができる。 Moreover, this invention can be set as the structure provided with two or more 2nd LED lighting units, and each 2nd LED lighting unit is connected in series while being mutually connected in parallel.
本発明によれば、現在広く普及している2線式の照明配線に組み込まれる位相制御式照明コントローラを用いて、LED照明機器の全点灯から消灯に至る滑らか調光と、発光色が変化しないLED照明システムを実現することができる。 According to the present invention, using a phase control type illumination controller incorporated in a two-wire illumination wiring that is currently widely used, smooth dimming from full lighting to extinguishing of LED lighting equipment and emission color does not change. An LED lighting system can be realized.
以下、この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。
図1は本発明の実施形態に係るLED照明システムの全体構成を示す回路図である。
同図に示すように、本実施形態のLED照明システムは、交流電源10、第1のLED照明ユニット20、第2のLED照明ユニット30、及び位相制御式照明コントローラ40を主要な構成要素に含んでいる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a circuit diagram showing the overall configuration of an LED illumination system according to an embodiment of the present invention.
As shown in the figure, the LED lighting system of the present embodiment includes an
第1及び第2のLED照明ユニット20、30は、それぞれ交流電源10に対して直列に接続されており、さらに各LED照明ユニット20、30の相互間は並列接続となっている。第2のLED照明ユニット30は複数備えてもよく、その場合は各第2のLED照明ユニット30が交流電源10に対して直列に接続し、且つ各LED照明ユニット20、30の相互間は並列接続とする。
The first and second
図2は第1のLED照明ユニットを取り出して示す回路図である。
第1のLED照明ユニット20は、複数の発光ダイオードを直列に接続してなる第1のLEDアレイ21と、交流電源10を全波整流して第1のLEDアレイ21に出力する全波整流回路22と、第1のLEDアレイ21に流れる電流を制限する電流制限手段としての定電流回路23とを含んでいる。
FIG. 2 is a circuit diagram showing the first LED illumination unit taken out.
The first
本実施形態では、全波整流回路22にダイオードブリッジ回路を適用しており、入力される交流電源10(商用電源)を全波整流する機能を有している。この全波整流回路22は、図2中に示すブリッジ回路のAC入力端子A及び端子Bから電力が入力され、ブリッジ回路のDC出力端子から全波整流した電力が出力される。
第1のLEDアレイ21は、全波整流回路22を構成するブリッジ回路のDC出力端子に直列に接続されている。
定電流回路23は、第1のLEDアレイ21と全波整流回路22との間に直列に挿入してあり、所定の電流量を流すように動作する内部回路が形成されている。
In the present embodiment, a diode bridge circuit is applied to the full-
The
The constant
図3は第2のLED照明ユニットを取り出して示す回路図である。
第2のLED照明ユニット30も、第1のLED照明ユニット20と同様に、複数の発光ダイオードを直列に接続してなる第2のLEDアレイ31と、交流電源10を全波整流して第2のLEDアレイ31に出力する全波整流回路32と、第2のLEDアレイ31に流れる電流を制限する電流制限手段としての全波整流回路33とを含んでいる。全波整流回路32や定電流回路33の構成、及び各要素回路間の接続は、第1のLED照明ユニット20と同様である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing the second LED illumination unit taken out.
Similarly to the first
図1に戻り、位相制御式照明コントローラ40は、ライコンと称される白熱ランプの調光用に広く普及しているものを利用している。この位相制御式照明コントローラ40によれば、位相制御回路に設けられた調光用の操作ツマミ(図示せず)を操作することで、電源電圧の位相角を任意に設定することができる。そして、その設定された電源電圧の位相角でトライアック41(位相制御素子)を作動して調光制御する構成となっている。トライアック41は電源ラインに直列に挿入されており、ゲート41aにトリガ信号が入るとオンし、一定の保持電流が流れている間はオン状態をそのまま維持して作動する。一方、保持電流がなくなればオフして作動を停止する。
また、位相制御式照明コントローラ40には、高調波ノイズ(ラジオノイズ)等を抑制するフィルターとしてのコンデンサ42が、トライアック41と並列に設けられている。
Returning to FIG. 1, the phase control
The phase control
本実施形態では、第2のLEDアレイ31を構成する発光ダイオードの数を、トライアック41がオフ状態では、順方向電圧の総和電圧によって電流が流れないような数に設定してある。そして、さらに第1のLEDアレイ21の数を、第2のLEDアレイ31に当該LEDアレイ31の順方向電圧の総和電圧を超える電圧が印加される前に、この第1のLEDアレイ21を経由してトライアック41に保持電流を越える電流が流れるような数に制限している。
In the present embodiment, the number of light emitting diodes constituting the
すなわち、位相制御式照明コントローラ40の調光用操作ツマミを絞り込み、電源電圧の波高値(P−P)を抑えた状態においては、少なくとも第2のLEDアレイ31には電流が流れないように、発光ダイオードの数を設定しておく。一方、第1のLEDアレイ21については、この状態においてすでに順方向電圧の総和電圧が電源電圧の波高値(P−P)よりも低くなるように発光ダイオードの数を減らしておき、電流が流れる状態を形成しておく。そうすると、図1の回路構成では、位相制御式照明コントローラ40内にトライアック41と並列にコンデンサ42が設けられているので、トライアック41がオフ状態でも、コンデンサ42を経由して電流が流れ、第1のLEDアレイ21は薄く点灯することになる。
That is, in the state where the operation knob for dimming of the phase control
次いで、調光用操作ツマミを操作して電源電圧の波高値(P−P)を上げていくと、第1のLEDアレイ21に流れる電流が増加していき、トライアック41の保持電流を越える電流が電源ラインに流れたとき、トライアック41がオンして作動状態を維持するようになる。第2のLEDアレイ31は、トライアック41が作動状態になるまで電流が流れないように、発光ダイオードの数を増やしてある。よって、第2のLEDアレイ31は、トライアック41が作動するまでは消灯したままの状態を維持する。
Next, when the operation knob for dimming is operated to increase the peak value (PP) of the power supply voltage, the current flowing through the
その後、さらに調光用操作ツマミを操作して電源電圧の波高値(P−P)を上げていき、第2のLEDアレイ31の順方向電圧の総和電圧を超えると、当該第2のLEDアレイ31にも電流が流れるようになって発光ダイオードが点灯する。このときはすでにトライアック41がオンして作動状態となっているので、少なくとも第2のLEDアレイ31については、突然明るく点灯することがなく、低い照度から点灯して滑らかな調光が可能となる。
Thereafter, the dimming operation knob is further operated to increase the peak value (PP) of the power supply voltage, and when the total voltage of the forward voltages of the
図4は本実施形態に係るLED照明システムによってダウンライトを構築するときの配線図、図5(a)はダウンライトの構造例を示す正面図、(b)は同じく底面図である。
図4に示すように、複数のダウンライト1、2は電源ライン3にそれぞれ直列に接続するとともに、各ダウンライト1、2はそれぞれ並列となるような接続状態を構築する。位相制御式照明コントローラ40は、交流電源10と各ダウンライト1、2との間に直列に挿入する。
複数ダウンライト1、2のうち、少なくとも一つは図2に示した第1のLED照明ユニット20で構成し、他のダウンライトは図3に示した第2のLED照明ユニット30で構成する。第1のLED照明ユニット20と第2のLED照明ユニット30は、LEDアレイを構成する発光ダイオードの個数が相違している。
ダウンライト1、2の構造は任意に設計でき、例えば、図5に示すダウンライト1、2は、上面が閉塞された円筒状の本体4で外観を形成し、その内側天井面に円形状に発光ダイオード5を配置して光源とした構造となっている。
FIG. 4 is a wiring diagram when a downlight is constructed by the LED illumination system according to the present embodiment, FIG. 5A is a front view showing a structural example of the downlight, and FIG. 4B is a bottom view thereof.
As shown in FIG. 4, a plurality of
At least one of the plurality of
The structure of the
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
現在広く普及している位相制御方式の白熱電球専用調光器(位相制御式照明コントローラ)は、調光用操作ツマミを最小にして照度を最低にしても、実効値で10〜20V/波高値(P−P)で、50〜78V程度の電圧が白熱電球に印加されている。
その理由は、調光器が作動中で、電力を消費していることを知らしめることにある。例えば、位相制御方式の白熱電球専用調光器は、調光用操作ツマミの最も絞った位置においても電流がながれ、薄く点灯している。そのときの電力は、例えば、100W電球の場合で8.7W程度、また100W×5=500Wの場合で40W程度となっており、常に電力を消費することになる。そのため、一般に、位相制御方式の白熱電球専用調光器には、遮断スイッチが併設されている。
Next, specific examples of the present invention will be described.
The phase control method incandescent lamp dedicated dimmer (phase control type lighting controller), which is widely used at present, has an effective value of 10 to 20 V / crest value even if the dimming control knob is minimized and the illuminance is minimized. In (PP), a voltage of about 50 to 78 V is applied to the incandescent bulb.
The reason is to let you know that the dimmer is working and consuming power. For example, a phase control-type dimming lamp for incandescent bulbs is lit lightly with a current flowing even at the position where the dimming operation knob is most narrowed. The power at that time is, for example, about 8.7 W in the case of a 100 W light bulb, and about 40 W in the case of 100 W × 5 = 500 W, and power is always consumed. For this reason, generally, a cut-off switch is additionally provided in the dimmer for a phase control type incandescent lamp.
さて、調光器が作動中で、電力を消費していることを知らしめるためには、位相制御方式の白熱電球専用調光器により、LED照明機器を調光する場合においても、照度を最小に絞った位置においても電流が流れ、薄らと点灯していることが望ましい。
ちなみに、LED照明機器で、例えば20WタイプLED照明機器の場合で照度を最小に絞った位置で0.2W程度は常に電力を消費することになる。
Now, in order to let you know that the dimmer is operating and consuming power, the illuminance should be minimized even when the LED lighting device is dimmed by a dimmer dedicated to a phase-controlled incandescent bulb. It is desirable that a current flows even at a position narrowed down to be lighted up.
Incidentally, in the case of an LED lighting device, for example, in the case of a 20 W type LED lighting device, about 0.2 W is always consumed at a position where the illuminance is minimized.
LED照明機器(特にダウンライト)は、複数(4〜5個程度)並列接続されるのが一般的であり、LED照明機器の照度を最小に絞った位置においても電流が流れ、薄く点灯していることが望ましいが、例えば、20WタイプLED照明機器の場合で、照度を最小に絞った位置において0.2W程度は常に電力を消費していることになるので、LED照明機器が5個並列接続されていれば、0.2W×5=1Wは常に電力を消費していることになる。 LED lighting devices (especially downlights) are generally connected in parallel (around 4-5), and the current flows even at a position where the illuminance of the LED lighting device is minimized, and the LED lighting device is lit lightly. For example, in the case of a 20W type LED lighting device, about 0.2W is always consumed at a position where the illuminance is reduced to the minimum, so five LED lighting devices are connected in parallel. If it is, 0.2W × 5 = 1W always consumes power.
一方、LED照明機器を複数(例えば、5個)並列に接続する場合では、LED照明機器の5個全てが薄く点灯する必要はなく、少なくとも1つのLED照明機器のみを薄く点灯させ、他のLED照明機器は消灯させておいても、調光器が作動中であることは確認でき、その様にした方がLED照明機器4個分の省エネルギーとなる。 On the other hand, when a plurality of (for example, five) LED lighting devices are connected in parallel, it is not necessary that all five of the LED lighting devices light up lightly, only at least one LED lighting device lights up lightly, and other LEDs Even if the lighting device is turned off, it can be confirmed that the dimmer is in operation, and doing so saves energy for four LED lighting devices.
LED照明機器を複数並列接続したうちの1つのLED照明機器を薄く点灯させ、他のLED照明機器を消灯させておくには、点灯させるLED照明機器のLEDアレイについて発光ダイオードの直列接続数を制限し、一方、他のLED照明機器のLEDアレイについては発光ダイオードの直列接続数を増加させればよい。
このようにLEDアレイを構成する発光ダイオードの直列接続数を変えることにより、それぞれのLEDアレイの順方向電圧(VF)の総和電圧が異なることになり、そのLEDアレイの順方向電圧(VF)の総和電圧を超える電圧が印加されたときにLEDアレイに電流が流れ、点灯を開始することになる。
To turn one LED lighting device out of multiple LED lighting devices connected in parallel and turn off the other LED lighting devices, limit the number of LEDs connected in series for the LED array of the LED lighting device to be turned on. On the other hand, what is necessary is just to increase the serial connection number of a light emitting diode about the LED array of another LED lighting apparatus.
Thus, by changing the number of series connection of the light emitting diodes constituting the LED array, the total voltage of the forward voltage (VF) of each LED array is different, and the forward voltage (VF) of the LED array is different. When a voltage exceeding the total voltage is applied, a current flows through the LED array and lighting is started.
以下、薄く点灯させておくLED照明機器を、既述した第1のLED照明ユニット20で構成し、他の消灯させるLED照明機器を既述した第2のLED照明ユニット30で構成する具体例を、図1及び図6を参照して説明する。
図6は、図1における端子A−B間における電圧と電流の大きさを示す波形図であり、(a)は最低照度における電圧波形、(b)は最低照度における電流波形、(c)は90°調光時(中間照度)における電圧波形、(d)は90°調光時(中間照度)における電流波形、(e)は最大照度における電圧波形、(f)は最大照度における電流波形を示している。
Hereinafter, a specific example in which the LED lighting device to be turned on lightly is configured by the first
FIG. 6 is a waveform diagram showing the magnitude of voltage and current between terminals A and B in FIG. 1, where (a) is a voltage waveform at the lowest illuminance, (b) is a current waveform at the lowest illuminance, and (c) is a waveform. Voltage waveform at 90 ° dimming (intermediate illuminance), (d) current waveform at 90 ° dimming (intermediate illuminance), (e) voltage waveform at maximum illuminance, and (f) current waveform at maximum illuminance. Show.
例えば、白色発光ダイオード1つの順方向電圧(VF)が3.5Vとした場合、第1のLED照明ユニット20のLEDアレイ21を構成する発光ダイオードの直列接続数を20個とすると、第1のLED照明ユニット20の順方向電圧(VF)の総和電圧は、3.5V×20個=70Vとなる。一方、第2のLED照明ユニット30のLEDアレイ31を構成する発光ダイオードの直列接続数を24個とすると、第2のLED照明ユニット30の順方向電圧(VF)の総和電圧は、3.5V×24個=84Vとなる。
For example, when the forward voltage (VF) of one white light emitting diode is 3.5 V, when the number of series connection of the light emitting diodes constituting the
第1のLED照明ユニット20は印加電圧が70Vを越えるとLEDアレイ21に電流が流れはじめ、点灯を開始する。一方、第2のLED照明ユニット30の順方向電圧(VF)の総和電圧は84Vなので消灯したままである。
印加電圧が84Vを越えた時点で、第2のLED照明ユニット30のLEDアレイ31にも電流が流れはじめ、第1のLED照明ユニット20と第2のLED照明ユニット30が共に点灯することになる。
When the applied voltage exceeds 70V, the first
When the applied voltage exceeds 84V, current begins to flow through the
例えば、現在市販されている位相制御方式の白熱電球専用調光器(位相制御式照明コントローラ40)は、調光用操作ツマミを最小にして照度を最低にしても波高値(P−P)で、50V〜78V程度の電圧が白熱電球に印加されている。これは、100W程度の白熱電球を調光した場合であり、第1のLED照明ユニット20の場合は10W程度である。そして、第1のLED照明ユニット20の順方向電圧(VF)の総和電圧は、3.5V×20個=70Vとなっているので、波高値(P−P)が70Vを超えたところで、第1のLEDアレイ21に20mA程度の電流が流れ、位相制御式照明コントローラ40に内蔵したトライアック41のゲート41aはトリガされることになる。しかし、トライアック41の保持電流(50mA以上)に満たないため、トライアック41はトリガ・パルス幅間のみ、オンとなるが、オン状態を保持することはできないことになる。
For example, a phase control type incandescent lamp dedicated dimmer (phase control type illumination controller 40) currently on the market has a peak value (PP) even when the dimming operation knob is minimized and the illuminance is minimized. A voltage of about 50V to 78V is applied to the incandescent bulb. This is a case where an incandescent bulb of about 100 W is dimmed, and in the case of the first
もっとも、第1のLEDアレイ21の順方向電圧(VF)の総和電圧と、位相制御式照明コントローラ40の内部に高周波ノイズ(ラジオ・ノイズ)を抑制するフィルターとして設けられているコンデンサ42とで分割された電圧が、第1のLEDアレイ21に印加される。したがって、第1のLEDアレイ21には弱電流が流れ、当該第1のLEDアレイ21は薄く点灯する。このとき印加されている電圧は70Vとなっており、(図6(a)(b)参照)第2のLED照明ユニット30の順方向電圧(VF)の総和電圧(84V)を超えていないため、第2のLED照明ユニット30は消灯したままである。
However, it is divided by the total voltage of the forward voltage (VF) of the
このように、トライアック41がオフのとき、位相制御式照明コントローラ40の内部にあるコンデンサ42を介して、第1のLEDアレイ21に弱電流が流れ、当該第1のLEDアレイ21が弱点灯することは、好ましくないという考え方もあるが、一方で、LED照明システムにおいて次のようなメリットもある。すなわち、PWM(パルス幅変調)方式を採用したLED照明システムにおいては、PWM方式特有の短パルス(照度が低いときのパルス)時のチラツキを抑制する効果がある。また、コンデンサ42を介して第1のLEDアレイ21に弱電流が流れても、コンデンサ42はリアクタンス(周波数によりインピーダンスが変わる)素子であるため熱損失を発生せず、省エネルギー効果があるといえる。これに対して、LED照明機器に他のインピーダンスを並列接続して、トライアック41の保持電流を確保した場合、省エネルギー効果を期待するLED照明システムとしては、照明効果のない無駄な電力を消費することになる。
In this way, when the
次いで、位相制御式照明コントローラ40の調光用操作ツマミを、照度の明るくなる方向に回していくと、波高値(P−P)が70Vを超えて80Vの手前で、第1のLED照明ユニット20のLEDアレイ21に50mA以上の電流が流れる。これにより、位相制御素子のトライアック41のゲート41aはトリガされるとともに、保持電流(50mA以上)を超えたのでトライアック41はオン状態を保持することになる。
Next, when the operation knob for dimming of the phase control
さらに、位相制御式照明コントローラ40の調光用操作ツマミを照度の明るくなる方向に回していくと、波高値(P−P)が84Vを超え、第2のLED照明ユニット30のLEDアレイ31にも電流が流れ、第1のLED照明ユニット20と第2のLED照明ユニット30の各LEDアレイ21、31にそれぞれパルス電流が流れ、照度がさらに明るくなる(図6(c)(d)参照)。
Further, when the operation knob for dimming of the phase control
続いて、位相制御式照明コントローラ40の調光用操作ツマミを照度の明るくなる方向に回して照度を最大値にすると、第1のLED照明ユニット20と第2のLED照明ユニット30の各LEDアレイ21、31の双方に更に幅の広いパルス電流が流れ、100%調光となる(図6(e)(f)参照)。
Subsequently, when the dimming operation knob of the phase control
本実施例のLED照明システムは、電源生成のための回路構成にスイッチング回路等を採用していないため、電解コンデンサを必要としない。そのため、電解コンデンサの寿命を延ばす為の放熱までを考慮する必要は無く、LED素子のみの放熱を考えればよい利点がある。ちなみに、電解コンデンサは、85度、105度品などがあり、その温度で使用した場合の耐用時間は2000〜10000時間等で、それを越えると電解コンデンサ内部に注入されている電解液が蒸発してドライアップ現象が起こり、電解コンデンサの容量が無くなり、寿命となる。 The LED lighting system of the present embodiment does not require an electrolytic capacitor because it does not employ a switching circuit or the like in the circuit configuration for generating a power source. Therefore, it is not necessary to consider heat dissipation for extending the life of the electrolytic capacitor, and there is an advantage that only heat dissipation of the LED element should be considered. By the way, there are 85 and 105 degree electrolytic capacitors, and the service life when used at that temperature is 2000 to 10000 hours, etc., over which the electrolyte injected into the electrolytic capacitor evaporates. As a result, the dry-up phenomenon occurs, the capacity of the electrolytic capacitor is lost, and the life is reached.
一方、発光ダイオードは、耐用時間が約4万時間と長寿命であり、消費電力が少なく省エネルギーに貢献する素子として注目されている。本実施例のシステムでは、電解コンデンサのような寿命が決定されている部品と混在して回路構成を行っていないので、回路がシンプルで、低コストで長寿命となる特徴がある。 On the other hand, light-emitting diodes are attracting attention as elements that have a long service life of approximately 40,000 hours and contribute to energy saving with low power consumption. The system of the present embodiment is characterized in that the circuit is simple, low-cost and long-life since the circuit configuration is not performed in combination with components such as electrolytic capacitors whose lifetime has been determined.
本実施例において、各LED照明ユニット20、30のLEDアレイ21、31に流れる電流は、PWM(パルス幅変調)をしているから、同じ強さの電流が周期的に短い時間で流れている状態では照度は低く、同じ周期で長い時間で流れている状態ならば照度は高く明るくなる。 各LEDアレイ21、31に流れる時間は、トライアック41のオン状態が保持されている時間で決定されるが、トライアック41がオフのときにも、位相制御式照明コントローラ40の内部にあるコンデンサ42を介して、第1のLEDアレイ21には弱電流が流れ、当該LEDアレイ21が弱点灯する。本来、デジタル信号のパルス幅識別装置等に利用されるPWM方式だと、電流は間欠的に流すことを目的としているので、特に短いパルス幅(時間)で流れ、照度が低い場合に、LEDアレイの発光チラツキが問題となるが、トライアック41のオンになっている時間だけでなく、オフ時にも第1のLEDアレイ21には弱電流を流すことにより、チラツキを抑制し、同じ強さの電流が周期的に流すPWM方式を採用することにより、発光色を変化させない効果がある。
In the present embodiment, the currents flowing through the
上述したように、位相制御式照明コントローラ40の調光用操作ツマミを最も絞った位置では、第2のLED照明ユニット30には電流が流れない。このため、第2のLED照明ユニット30については、位相制御式照明コントローラ40で、0〜100%の調光が可能となる。
ただし、第1のLED照明ユニット20には、位相制御式照明コントローラ40の調光用操作ツマミを一番絞った位置でも、LEDアレイ21に電流が流れているので、調光範囲は30%程度から100%の調光となる。
As described above, no current flows through the second
However, since the current flows through the
このように、複数並列接続したLED照明ユニット20、30のうち、第1のLED照明ユニット20だけは調光範囲が狭くなるものの、例えば、この第1のLED照明ユニット20で位相制御式照明コントローラ40を照明するように設置場所を調整すれば、位相制御式照明コントローラ40の目盛りが見やすくなり操作に便利となる。
Thus, among the
なお、第1のLED照明ユニット20には、リアクタンス(周波数によりインピーダンスが変わる)成分であるコンデンサ42を介して弱電流を流しているため、電源周波数(50Hzもしくは60Hz)の違いにより、調光範囲の下限で多少明るさの変化が起きることは否めない。その解決策としては、例えば、図7に示すように、第1のLED照明ユニット20のみに照明効果も補助できる5W程度のナツメ球50を並列に接続すればよい。
In addition, since the weak current is sent through the capacitor |
1、2:ダウンライト、3:電源ライン、4:本体、5:発光ダイオード、
10:交流電源、
20:第1のLED照明ユニット、21:第1のLEDアレイ、22:全波整流回路、23:定電流回路、
30:第2のLED照明ユニット、31:第2のLEDアレイ、32:全波整流回路、33:全波整流回路、
40:位相制御式照明コントローラ、41:トライアック、41a:ゲート、42:コンデンサ、
50:ナツメ球
1, 2: Downlight, 3: Power line, 4: Body, 5: Light emitting diode,
10: AC power supply,
20: 1st LED lighting unit, 21: 1st LED array, 22: Full wave rectifier circuit, 23: Constant current circuit,
30: Second LED lighting unit, 31: Second LED array, 32: Full wave rectifier circuit, 33: Full wave rectifier circuit,
40: Phase control type lighting controller, 41: Triac, 41a: Gate, 42: Capacitor,
50: jujube sphere
Claims (3)
複数の発光ダイオードを直列に接続してなる第2のLEDアレイと、交流電源を全波整流して前記第2のLEDアレイに出力する全波整流回路と、前記第2のLEDアレイに流れる電流を制限する電流制限手段と、を備えた第2のLED照明ユニットと、を含み、
これら第1及び第2のLED照明ユニットは、相互に並列接続されるとともに、交流電源に対して、位相制御式照明コントローラを介して直列に接続され、
前記位相制御式照明コントローラは、一定の保持電流が流れている間だけ作動して調光が可能な位相制御素子を内蔵しており、
前記第2のLEDアレイは、前記位相制御素子が作動しない状態では、順方向電圧の総和電圧によって電流が流れないように発光ダイオードの数を設定するとともに、
前記第1のLEDアレイは、前記第2のLEDアレイに当該LEDアレイの順方向電圧の総和電圧を超える電圧が印加される前に、前記第1のLEDアレイを経由して前記位相制御素子に保持電流を越える電流が流れるように発光ダイオードの数を制限したことを特徴とするLED照明システム。 A first LED array formed by connecting a plurality of light-emitting diodes in series; a full-wave rectifier circuit for full-wave rectification of an alternating current power supply to output to the first LED array; and a current flowing through the first LED array A first LED lighting unit comprising: current limiting means for limiting
A second LED array formed by connecting a plurality of light-emitting diodes in series; a full-wave rectifier circuit for full-wave rectification of an AC power supply to output to the second LED array; and a current flowing through the second LED array A second LED lighting unit comprising: a current limiting means for limiting
These first and second LED lighting units are connected in parallel to each other and connected in series to an AC power source via a phase-controlled lighting controller.
The phase control type lighting controller has a built-in phase control element that can be operated and dimmed only while a constant holding current flows.
The second LED array sets the number of light emitting diodes so that current does not flow due to the sum of forward voltages when the phase control element is not activated.
The first LED array is applied to the phase control element via the first LED array before a voltage exceeding the total forward voltage of the LED array is applied to the second LED array. An LED lighting system, wherein the number of light emitting diodes is limited so that a current exceeding a holding current flows.
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