JP2011243361A - Ｌｅｄ点灯装置および照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で入力力率および入力電流波形歪を改善できるＬＥＤ点灯装置および照明装置を提供する。
【解決手段】ＬＥＤ点灯装置１１および照明装置１０は、交流電源１６が入力されるインダクタンスＬとキャパシタンスＣとの直列回路と、キャパシタンスＣと並列に接続され、交流電源１６を直流に整流するＡＣ−ＤＣ変換部１４と、複数の能動素子Ｄ５、Ｄ６、Ｄ７と複数の受動素子Ｃ２、Ｃ３との組み合わせで構成され、整流された電源を平滑する平滑部１５とを備え、平滑部１５により平滑された電源でＬＥＤ１２を点灯する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤを光源として例えばオフィスや工場、店舗、一般住宅の主照明に適用されるＬＥＤ点灯装置および照明装置に関する。

近年、省電力および長寿命という観点からＬＥＤ（発光ダイオード）が照明用の光源に適用され始めている。
ＬＥＤは直流電源により動作するため、商用交流電源によりＬＥＤを動作させるのに、商用交流電源の電圧波形の半周期中において、所望の電圧以上の一部期間でのみ電力を取り込んで動作するようにしたＬＥＤ点灯装置および照明装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
一方、商用交流電源を整流器にて整流し、直列接続された複数のＬＥＤに供給する点灯回路において、商用交流電源と整流器と間に蛍光灯安定器が接続されたＬＥＤ点灯装置および照明装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
前述した特許文献２に記載されたＬＥＤ点灯装置および照明装置は、電源が、ＬＥＤのＶＦ（順電圧）の総和以上の電圧の場合に電流供給される。

国際公開第０１／０４５４７０号明細書 特開２００９−２３８５７９号公報（図１、請求項１）

前述した特許文献１に記載されたＬＥＤ点灯装置および照明装置および特許文献２に記載されたＬＥＤ点灯装置および照明装置は、簡易な構成で交流電源に接続してＬＥＤを点灯できる。
しかし、前述した特許文献１に記載されたＬＥＤ点灯装置および照明装置および特許文献２に記載されたＬＥＤ点灯装置および照明装置は、電源周期の一部の期間のみ、商用交流電源からＬＥＤに電流が流れるために、商用交流電源から入力電流が流れない休止期間が長くなり、また入力電流波形もピーク値の高いものとなる。
従って、前述した特許文献１に記載されたＬＥＤ点灯装置および照明装置および特許文献２に記載されたＬＥＤ点灯装置および照明装置は、商用交流電源からの入力力率が低く、かつ、入力電流波形歪が非常に大きくなってしまう。

本発明は、前述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、簡易な構成で入力力率および入力電流波形歪を改善できるＬＥＤ点灯装置および照明装置を提供することにある。

本発明に係るＬＥＤ点灯装置は、交流電源が入力されるインダクタンスとキャパシタンスとの直列回路と、キャパシタンスと並列に接続され、交流電源を直流に整流するＡＣ−ＤＣ変換部と、複数の能動素子と複数の受動素子との組み合わせで構成され、整流された電源を平滑する平滑部とを備え、平滑部により平滑された電源でＬＥＤを点灯する。

本発明に係るＬＥＤ点灯装置は、インダクタンスは、グロー式安定器である。

本発明に係るＬＥＤ点灯装置は、キャパシタンスは、グロースタータの雑音防止用コンデンサである。

本発明に係る照明装置は、ＬＥＤ点灯装置を用いた。

本発明のＬＥＤ点灯装置および照明装置によれば、簡易な構成で入力力率および入力電流波形歪を改善できるという効果を奏する。

本発明に係る第１実施形態のＬＥＤ点灯装置および照明装置の回路構成図 図１のＬＥＤ点灯装置の周波数特性図 本発明に係る第２実施形態のＬＥＤ点灯装置および照明装置の回路構成図 図３のＬＥＤ点灯装置に適用されるグロー式安定器の回路構成図 図４のグロー式安定器を内蔵した蛍光灯照明器具の斜め下方から視た外観斜視図 本発明に係る第３実施形態のＬＥＤ点灯装置および照明装置の回路構成図

以下、本発明の複数の実施形態に係るＬＥＤ点灯装置および照明装置について図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１に示すように、本発明の第１実施形態であるＬＥＤ点灯装置１１を適用した照明装置１０は、ＬＥＤ点灯装置１１と、ＬＥＤ光源１２とを備えて、例えばオフィスの天井面に設置される。
ＬＥＤ点灯装置１１は、ネットワーク回路１３と、ＡＣ−ＤＣ変換回路１４と、部分平滑回路（平滑部）１５と、から構成されている。
ネットワーク回路１３は、コイルＬ１であるインダクタンスＬと、コンデンサＣ１であるキャパシタンスＣとの直列回路である。ネットワーク回路１３は、商用交流電源１６に接続されている。
ＡＣ−ＤＣ変換回路１４は、ダイオードＤ１、ダイオードＤ２、ダイオードＤ３、ダイオードＤ４からなるダイオードブリッジであり、ネットワーク回路１３のコンデンサＣ１（キャパシタンスＣ）に並列に接続されている。

部分平滑回路１５は、受動素子である、コンデンサＣ２、コンデンサＣ３と、能動素子である、ダイオードＤ５、ダイオードＤ６、ダイオードＤ７とからなり、ＡＣ−ＤＣ変換回路１４の後段に接続されている。部分平滑回路１５は、ＬＥＤ１〜ＬＥＤｎからなるＬＥＤ光源１２に接続されている。
ここで、部分平滑回路１５は、ある程度の容量（Ｆ）のコンデンサのみで構成してもＬＥＤ光源１２に一定の直流電流を供給することはできるが、コンデンサＣ２、コンデンサＣ３、ダイオードＤ５、ダイオードＤ６、ダイオードＤ７で構成することにより、入力電流休止期間を短くすることによりピーク値を抑えることができるために、入力力率および入力電流波形歪を改善することができる。

ＬＥＤ点灯装置１１は、ネットワーク回路１３を通じて商用交流電源１６がＡＣ−ＤＣ変換回路１４に与えられ、ＡＣ−ＤＣ変換回路１４により商用交流電源１６が全波整流された直流電源に変換される。そして、部分平滑回路１５を通じて直流電流がＬＥＤ光源１２に与えられる。そのため、ＬＥＤ光源１２は、常に一定以上の直流電圧が印加されることにより点灯する。

図２に示すように、コイルＬ１（インダクタンスＬ）とコンデンサＣ１（キャパシタンスＣ）とで構成されているネットワーク回路１３のインピーダンスＺ（Ω）は、共振周波数（ｋＨｚ）ｆ０をピークとした周波数特性を有している。このため、この周波数特性により入力電流高周波成分が減衰される。例えば、この共振周波数を電波周波数の３倍付近となるようにコイルＬ１（インダクタンスＬ）およびコンデンサＣ１（キャパシタンスＣ）の定数を設定しておくことにより、入力電流波形歪の第３次高調波成分（例えば１５０Ｈｚの成分）を中心に高調波成分が減衰され、それにより、入力力率および入力電流波形歪を改善できる。

従って、この第１実施形態のＬＥＤ点灯装置１１においては、商用交流電源１６が入力されるコイルＬ１（インダクタンスＬ）とコンデンサＣ１（キャパシタンスＣ）の直列回路を備え、コンデンサＣ１（キャパシタンスＣ）と並列にダイオードブリッジからなるＡＣ−ＤＣ変換回路１４を有し、整流された直流電流を平滑する平滑部として、コンデンサＣ２、コンデンサＣ３と、ダイオードＤ５、ダイオードＤ６、ダイオードＤ７とから構成された部分平滑回路１５を有し、平滑された直流電流でＬＥＤ光源１２を点灯する。
これにより、この第１実施形態のＬＥＤ点灯装置１１においては、簡易な構成で、人力力率および人力電流波形歪を改善できる。

また、この第１実施形態の照明装置１０においては、簡易な構成で、人力力率および人力電流波形歪を改善できる照明装置１０を提供できる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態の照明装置およびＬＥＤ点灯装置について説明する。なお、以下の各実施形態において、上述した第１実施形態と重複する構成要素や機能的に同様な構成要素については、図中に同一符号あるいは相当符号を付することによって説明を簡略化あるいは省略する。

図３、図４に示すように、本発明の第２実施形態の照明装置３０に適用されたＬＥＤ点灯装置３１は、ネットワーク回路１３におけるインダクタンスＬとしてグロー式安定器（銅鉄式安定器）３２が適用された蛍光灯点灯装置３３を備える。グロー式安定器３２は商用交流電源１６と蛍光灯ＬＡとに接続されており、蛍光灯ＬＡの二次側にグロースタータＧが接続されている。
ＬＥＤ点灯装置３１は、コンデンサＣ１（キャパシタンスＣ）に並列に、ＡＣ−ＤＣ変換回路１４と部分平滑回路１５とＬＥＤ光源１２とが接続されている。

図５に示すように、ＬＥＤ点灯装置３１は、グロー式安定器３２を適用しているために、グロー式安定器３２を内蔵した蛍光灯照明器具３４において蛍光灯３５をＬＥＤ光源１２に変更する際に好適である。蛍光灯照明器具３４は、器具本体３６にグロー式安定器３２が内蔵されており、グロー式安定器３２に電気的に接続されたソケット３７に蛍光灯３５が装着されている。
ＬＥＤ点灯装置３１は、蛍光灯照明器具３４において、蛍光灯３５をＬＥＤ光源１２に切換えた場合に、入力力率および人力電流波形歪を改善できる。

ここで、ＬＥＤ点灯装置３１は、ネットワーク回路１３の共振周波数ｆ０を１５０Ｈｚ≦ｆ０≦２４０Ｈｚの範囲に設定することにより、電源周波数が６０Ｈｚの商用交流電源１６に対しては、共振周波数ｆ０が２．５倍以上でかつ４．０倍以下の範囲となる。一方、電源周波数が５０Ｈｚの商用交流電源に対しては、共振周波数ｆ０が３．０倍以上でかつ４．８倍以下の範囲となる。そのため、どちらの電源周波数に対しても良好な入力電流波形を得ることができる。

従って、この第２実施形態の照明装置３０およびＬＥＤ点灯装置３１においては、インダクタンスＬとしてグロー式安定器３２を活用することにより、商用交流電源１６にて動作させるＬＥＤ点灯装置３１において既設の蛍光灯照明器具３４に取り付け可能としながら、簡易な構成で、入力力率および入力電流波形歪を改善できる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態の照明装置およびＬＥＤ点灯装置について説明する。
図６に示すように、本発明の第２実施形態の照明装置４０に適用されたＬＥＤ点灯装置４１は、ネットワーク回路１３におけるインダクタンスＬとしてグロー式安定器３２が適用されているとともに、グロースタータＧを装着するソケット部にキャパシタンスＣとしての雑音防止用コンデンサＣ４が適用されている。
ＬＥＤ点灯装置４１は、雑音防止用コンデンサＣ４（キャパシタンスＣ）に並列に、ＡＣ−ＤＣ変換回路１４と部分平滑回路１５とＬＥＤ光源１２とが接続されている。

ＬＥＤ点灯装置４１は、インダクタンスＬとして既存のグロー式安定器３２が適用されているとともに、グロースタータＧの雑音防止用コンデンサＣ４をキャパシタンスＣとして利用している。そのため、従来のグロー式安定器３２を内蔵した蛍光灯点灯装置３３を搭載した蛍光灯照明器具３４において、蛍光灯３５をＬＥＤ光源１２に切換えた場合に、入力力率および人力電流波形歪を改善できる。

従って、この第３実施形態の照明装置４０およびＬＥＤ点灯装置４１においては、キャパシタンスＣとして、グロースタータＧの雑音防止用コンデンサＣ４を活用することにより、簡易な構成で既設の蛍光灯照明器具３４に取り付け可能としながら、簡易な構成で、入力力率および入力電流波形歪を改善できる。

なお、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態で使用したＬＥＤ光源、ＡＣ−ＤＣ変換回路等は例示したものに限定するものではなく適宜変更が可能である。

１０、３０、４０ 照明装置
１１、３１、４１ ＬＥＤ点灯装置
１２ ＬＥＤ光源（ＬＥＤ）
１４ ＡＣ−ＤＣ変換回路（ＡＣ−ＤＣ変換部）
１５ 部分平滑回路（平滑部）
１６ 商用交流電源（交流電源）
Ｃ キャパシタンス
Ｃ２、Ｃ３ コンデンサ（受動素子）
Ｄ５、Ｄ６、Ｄ７ ダイオード（能動素子）
Ｌ インダクタンス

Claims (4)

1. 交流電源が入力されるインダクタンスとキャパシタンスとの直列回路と、
   前記キャパシタンスと並列に接続され、交流電源を直流に整流するＡＣ−ＤＣ変換部と、
   複数の能動素子と複数の受動素子との組み合わせで構成され、整流された前記電源を平滑する平滑部とを備え、
   前記平滑部により平滑された前記電源でＬＥＤを点灯するＬＥＤ点灯装置。
2. 請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置において、
   前記インダクタンスは、グロー式安定器であるＬＥＤ点灯装置。
3. 請求項１また請求項２に記載のＬＥＤ点灯装置において、
   前記キャパシタンスは、グロースタータの雑音防止用コンデンサであるＬＥＤ点灯装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のＬＥＤ点灯装置を用いた照明装置。

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