JP2010219279A - Ｌｅｄ点灯回路 - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力を増加しないで、半点灯状態を改善する。
【解決手段】交流電源８に接続されるスイッチ回路２０とダイオード整流回路１３を介して接続したＬＥＤ１４間に電流制限用のインピーダンス１２を設けたＬＥＤ点灯回路に、前記ＬＥＤ１４を接続した整流回路１３と並列に分流抵抗１５を設ける。こうすることで、前記スイッチ回路２０のスイッチ２５と並列に設けたパイロット用ネオンランプ２の点灯時の点灯電流を分流抵抗１５に流れるようにする。その際、ＬＥＤ１５がオンする電圧をダイオード整流回路１３のダイオード３１の順方向降下電圧の分だけ高くすることで、半点灯状態を改善できるようにする。
【選択図】図１

Description

この発明は、ＬＥＤの半点灯状態を防止するためのＬＥＤ点灯回路に関するものである。

ＬＥＤ（発光ダイオード）は、小電力で長寿命なことから、エコロジーな素子である。
そのため、徐々に電球や蛍光灯に換えて照明の分野でも使用するようになっており、例えば、身近な常夜灯（保安灯）などに使用されつつある。

ところで、前述したように、ＬＥＤは電球に比べて遥かに小さな電流で作動する。そのため、回路のリーク電流で簡単に点灯や半点灯状態になってしまう問題がある。
すなわち、通常、電球では点灯しないような微小な電流、例えば、図４に示すようなスイッチ１のパイロットランプとして設けられたネオンランプ２の微小な点灯電流でも半点灯状態になってしまうことがある。

この照明回路は、図４のように、壁面の主スイッチ３と器具側の点灯回路４で構成され、器具側の点灯回路４は、プルスイッチ５、蛍光灯１１の点灯回路６及び保安灯の点灯回路７で構成されており、蛍光灯１１のオン・オフを器具側のプルスイッチ５のポジションに係わらず壁面の主スイッチ３で行うというものである。

ここで、主スイッチ３は、前述したように、スイッチ１と並列にパイロットランプ用のネオンランプ２を接続したもので、交流電源８と器具のプルスイッチ５間に配置され、スイッチ１をオンしたときにネオンランプ２が消灯し、オフしたときに前記ランプ２を点灯するようになっている。
また、プルスイッチ５は、全点灯、減灯、保安灯、消灯の切り替え端子を備えたもので、全点灯及び減灯端子は、チョークコイル９とグロースターター１０を介して蛍光灯１１に接続されている。
一方、保安灯の端子は、電流制限用のインピーダンス１２を介してＬＥＤ１４と接続された整流回路１３（ここではダイオードブリッジ回路）と接続してある。また、ここでは、消灯端子は開放してある。
そのため、このような照明回路では、プルスイッチ５を保安灯端子に切り替えて、壁の主スイッチ３をオフにすると、ネオンランプ２が点灯し、その点灯電流が保安灯であるＬＥＤ１４を半点灯してしまう。

このような問題を解決する一つの方法として、例えば、特許文献１には、図５のように、分流抵抗１５を設けたものが記載されている。
すなわち、このものは、ＬＥＤ１４と並列に分流抵抗１５を接続したもので、その分流抵抗１５とＬＥＤ１４の並列回路を整流回路１３に接続したものである。
こうすることで、分流抵抗１５の端子間の電圧が、ＬＥＤ１４の順方向降下電圧に達するまで点灯しないようにしたもので、回路の誘導でスイッチがオフの際に点灯してしまう誤点灯を防止するというものである。

実開平４−５９１６５号公報

しかし、上記のものでは、例えば、ネオンランプなどを使用した場合、ＬＥＤに順方向降下電圧を超える電圧が印加されてしまうことが考えられる。
すなわち、ネオンランプは、Ｓ形負性抵抗特性を呈するため、正常グロー領域の放電を維持して使用すれば、ネオンランプの電極間の電圧は放電電流の変化に係わらず一定に保持される。
したがって、定格電圧でのランプ電流ｉを、
ｉ＝（定格電圧−放電維持電圧）／ネオンランプの直列抵抗
とすれば、この式から、直列抵抗を算出して使用すると、正常なグロー領域での放電を維持できる。
ところが、前記ランプ電流ｉから算出した分流抵抗に流れる電流（放電電流）は、先述したように、ネオンランプが定電圧特性を有するため、交流による印加電圧の変化に伴って増減する。
例えば、ネオンランプに、交流の実効値では無くてピーク電圧が印加されると、電流の増加によって、分流抵抗の端子間の電圧がＬＥＤの順方向降下電圧を超えてしまうことが考えられる。その際、ＬＥＤは電球に比べて応答が速く、点灯してしまうため、ＬＥＤの半点灯状態を十分に解消できない（光量は低下するが）問題が考えられる。特に、ＬＥＤが高輝度である場合には顕著である。
このような問題を解決するため、分流抵抗の抵抗値を小さくして電流を多く流すようにすることも考えられる。
しかしながら、分流抵抗はＬＥＤと並列に接続されてＬＥＤの点灯時も電流が流れるので、消費電力が増加する問題がある。

そこで、この発明の課題は、消費電力を増加しないで、半点灯状態を改善できるようにすることである。

上記の課題を解決するため、この発明では、交流電源に接続されるスイッチと並列にパイロットランプを接続したスイッチ回路と、ダイオード整流回路を介して接続したＬＥＤ間に電流制限用のインピーダンスを設けたＬＥＤ点灯回路に、前記ＬＥＤを接続した整流回路と並列に分流抵抗を設けた構成を採用したのである。

このような構成を採用することにより、ＬＥＤは、分流抵抗の端子電圧がＬＥＤの順方向降下電圧とブリッジ回路のダイオードの順方向降下電圧を合算した電圧で点灯する。このように、ＬＥＤが点灯を始める閾値を高くすることで、半点灯状態を改善する。また、ダイオードの順方向降下電圧を用いたので、消費電力を増加させることはない。

この発明は、上記のように構成したことにより、ＬＥＤの半点灯状態を改善できる。

実施形態の回路図 （ａ）実施形態の作用説明図、（ｂ）図５の従来例の作用説明図 実施例１の回路図 従来例の回路図 従来例の回路図

以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
この形態の点灯回路は、図１に示すように、スイッチ回路２０、電流制限用のインピーダンス１２、整流回路１３、ＬＥＤ１４、分流抵抗１５で構成されており、前記スイッチ回路２０と整流回路１３を介して接続したＬＥＤ１４間に、電流制限用のインピーダンス１２を設け、かつ、ＬＥＤ１４を接続した整流回路１３と並列に、分流抵抗１５を設けた構造となっている。

スイッチ回路２０は、スイッチ２５と並列にパイロット用のネオンランプ２を設けたもので、ネオンランプ２には直列に抵抗（以下、直列抵抗）２７が接続されており、スイッチ２５をオンしたときに前記ランプ２が消灯し、オフしたときに前記ランプ２を点灯するようになっている。
なお、この形態では、スイッチ２５にシーソースイッチを使用しているが、これに限定されるものではなく、例えば、スライドスイッチやプッシュスイッチなどでも良い。

電流制限用のインピーダンス１２は、レジスタンスとリアクタンスに保護抵抗２８とコンデンサ２９を用いたもので、前記コンデンサ２９は、放電抵抗３０を並列に接続した構成となっている。
このように構成されるインピーダンス１２は、交流に対して抵抗成分として作用し、例えば、交流１００Ｖを接続した場合に、電流を制限してＬＥＤ１４を作動できるようにする。このとき、コンデンサ２９に流れる電流と電圧との位相差は９０度となるため、電力の消費は無い。
なお、保護抵抗２８は、電源投入時の突入電流からコンデンサ２９を保護するために設けたものである。一方、放電抵抗３０は、電源断時にコンデンサ２９の電荷を放電するためのものである。
また、実施形態では、インピーダンス１２として保護抵抗２８とコンデンサ２９の直列回路を用いたが、これに限定されるものではない。例えば、コンデンサ２９に替えて、コイルを用いたり、リアクタンス成分の無い抵抗だけを用いたりすることもできる。

整流回路１３は、この形態の場合、ダイオードブリッジを採用しており、交流電源８に対して正負いずれの場合も、図２（ａ）のように、２個のダイオード３１がＬＥＤ１４と直列に接続されるようになっている。
なお、実施形態では、整流回路１３にダイオードブリッジを採用したが、ダイオードブリッジに限定されるものではない。例えば、半波整流回路を使用するようにしても良い。その際、ダイオードをｎ個直列に接続して降下電圧の調整をするようにしても良い。

ＬＥＤ１４は、ここでは、例えば、複数個の素子を直列に接続して光量を調整したもので、その直列回路が整流回路出力に順方向となるように接続して所要の光量が得られるようにしてある。

分流抵抗１５は、先述のように、整流回路１３と並列に接続することにより、図２（ａ）のように、整流回路１３のダイオード３１とＬＥＤ１４を直列に接続した直列回路と並列に接続するようにしたものである。また、その値は、スイッチ２５がオフした際に、ネオンランプ２の点灯電流を流すことのできる値に決められる。

この形態は、上記のように構成され、この点灯回路は、交流電源８に接続してスイッチ２５をオンにする。すると、図１の交流電源８→スイッチ２５→電流制限用インピーダンス１２→ＬＥＤ１４を接続した整流回路１３と整流回路１３に並列に接続した分流抵抗１５に電流が流れ、分流抵抗１５の端子間の電圧が、整流回路１３の２個のダイオード３１とＬＥＤ１４の順方向降下電圧を合わせた電圧に達すると、前記整流回路１３のダイオード３１とＬＥＤ１４がオンになり、電流がＬＥＤ１４に流れて点灯する。

一方、スイッチ２５をオフにすると、図１の交流電源８→直列抵抗２７→ネオンランプ２→電流制限用インピーダンス１２→ＬＥＤ１４を接続した整流回路１３と整流回路１３に並列に接続した分流抵抗１５に交流電圧が印加され、印加された電圧がネオンランプ２の放電開始電圧に上昇すると、ネオンランプ２が点灯を開始し、さらに、放電維持電圧に達して点灯状態を維持する。
このとき、ネオンランプ２は交流による点灯なので交流電圧の変化で点灯電流は変化する。その際、分流抵抗１５は、図２（ａ）で示すように、整流回路１３のダイオード３１とＬＥＤ１４の直列回路と並列に接続されており、これは、図２（ｂ）に示した従来の分流抵抗に比べて２個の整流ダイオード３１の順方向降下電圧の分だけ電圧を高くしてある。
したがって、その順方向降下電圧の高くなった電圧の値だけ、ＬＥＤ１４がオンする閾値を高くして、ＬＥＤ１４の点灯を難しくできるので、半点灯状態を改善できる。
このとき、分流抵抗１５の接続を変更するだけなので、部品点数の増加はなく、コストもかからない。しかも、電流の増加もない。

実施例１は、図３に示すように、従来技術で述べた照明回路に本願の点灯回路を適用したもので、照明回路は先述したとおり、壁面の主スイッチ３と器具側の点灯回路４で構成されている。
また、壁面の主スイッチ３は、スイッチ１と並列にパイロット用のネオンランプ２が接続され、前記ネオンランプ２には、直列抵抗２７が取り付けられている。
器具側の点灯回路４は、プルスイッチ５、蛍光灯１１の点灯回路６、保安灯の点灯回路７で構成され、蛍光灯１１のオン・オフを器具側のプルスイッチ５のポジションに係わらず壁面の主スイッチ３で行えるようになっている。
プルスイッチ５は、全点灯、減灯、保安灯、消灯の切り替え端子を備えており、保安灯の端子は、電流制限用のインピーダンス１２を介して整流回路（ダイオードブリッジ回路）１３と接続されており、整流回路１３にＬＥＤ１４を接続した構成となっている。そして、電流制限用のインピーダンス１２と整流回路１３との間に、整流回路１３と並列に分流抵抗１５が設けてある。

この実施例１は、上記のように構成され、プルスイッチ５を保安灯に切り替えたままで、壁面の主スイッチ３をオフにすると、ネオンランプ２が点灯する。このとき、分流抵抗１５は、整流回路１３と並列に設けてある。そのため、図２（ｂ）で示す従来のものに比べて整流回路１３の２個のダイオード３１の順方向降下電圧分だけ、ＬＥＤ１４がオンする閾値を高くできる。したがって、半点灯状態を改善できる。

２ ネオンランプ
８ 交流電源
１２ 電流制限用インピーダンス
１３ 整流回路
１４ ＬＥＤ
１５ 分流抵抗
２０ スイッチ回路
２７ 直列抵抗
２８ 保護抵抗
２９ コンデンサ
３０ 放電抵抗
３１ ダイオード

Claims (1)

1. 交流電源に接続されるスイッチと並列にパイロットランプを接続したスイッチ回路と、ダイオード整流回路を介して接続したＬＥＤ間に電流制限用のインピーダンスを設けたＬＥＤ点灯回路に、前記ＬＥＤを接続した整流回路と並列に分流抵抗を設けたＬＥＤ点灯回路。

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