JP2013073781A - Ｌｅｄ点灯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブリーダ負荷の損失を小さくすることができ、しかも不快なチラツキを防止することのできるＬＥＤ点灯装置を提供する。
【解決手段】交流電圧を位相制御する位相制御素子１１を有する調光回路１０と、この調光回路１０から出力される位相制御された交流電圧でＬＥＤモジュール３０の発光ダイオードＬＥＤを点灯させる点灯回路２０とを備え、この点灯回路２０は、調光回路１０で位相制御された交流電圧を整流する整流回路４０と、この整流回路４０で整流された整流電圧を平滑する平滑コンデンサＣ２と、この平滑コンデンサＣ２によって平滑された直流電圧でＬＥＤモジュール３０の発光ダイオードＬＥＤを点灯させるインバータ回路２３と、整流回路４０の出力端子とアースラインＷ１とを接続したブリーダ抵抗Ｒ６とを有するＬＥＤ点灯装置であって、平滑コンデンサＣ２に充電される充電電流が流れている期間だけ、ブリーダ抵抗Ｒ６に流れる電流をカットするカット手段Ｑ２,５０,１００を設けた。
【選択図】 図２

Description

この発明は、発光ダイオードを点灯させるとともに調光機能を有するＬＥＤ点灯装置に関する。

従来から、インバータ回路を備えたＬＥＤ点灯装置が知られている（特許文献１参照）。

かかるＬＥＤ点灯装置は、交流電圧を位相制御するトライアックと、このトライアックにトリガ信号を出力する調光器と、第１トライアックで位相制御された交流電圧でＬＥＤモジュールの発光ダイオードを点灯させる点灯回路とを備え、この点灯回路は上記交流電圧を整流する整流回路と、この整流回路の出力電圧を平滑してＬＥＤモジュールに印加する平滑コンデンサとを備えている。

トライアックは、調光器から出力されるトリガー信号により導通を開始し、交流電圧のゼロクロスでオフすることになる。

ところで、トライアックから出力される交流電圧によって、整流回路を介して平滑コンデンサに充電電流が流れて平滑コンデンサが充電されていくが、整流回路から出力される整流電圧より平滑コンデンサの電圧が低い期間のときのみ、この平滑コンデンサが充電されることになる。

すなわち、交流電圧がゼロクロスとなっていないときにでも、整流電圧より平滑コンデンサの電圧が高い場合があり、この場合、平滑コンデンサが充電されず、トライアックには導通を保つに必要な保持電流が流れなくなり、トライアックはオフしてしまう。

このとき、調光器はこのタイミングをゼロクロスと誤認識し、次の交流入力電圧の半波サイクルにおいて、誤ったトリガー信号を出力してしまい、導通幅の異なる交流電圧がトライアックから出力される。

ＬＥＤ点灯装置は、トライアックから出力される交流電圧波形に応じて調光するので、調光器の動作（誤ったトリガー信号を出力する動作）に応じて明るさが変化してしまう。この動作がランダムあるいは周期的に繰り返されると、使用者は不快なチラツキを感じることになる。

これを防止するために、ＬＥＤ点灯装置の電源ライン間にトライアックの保持電流を確保するための抵抗（ブリーダ負荷）を設けるのが一般的である。

特開２００４−２７３２６７号公報

しかしながら、ブリーダ負荷にはトライアックの導通期間中にも電流が流れるため、損失が大きくなる問題があった。

この発明の目的は、ブリーダ負荷の損失を小さくすることができ、しかも不快なチラツキを防止することのできるＬＥＤ点灯装置を提供することにある。

請求項１の発明は、交流電圧を位相制御する位相制御素子を有する調光回路と、この調光回路から出力される位相制御された交流電圧でＬＥＤモジュールの発光ダイオードを点灯させる点灯回路とを備え、この点灯回路は、前記調光回路で位相制御された交流電圧を整流する整流回路と、この整流回路で整流された整流電圧を平滑する平滑コンデンサと、この平滑コンデンサによって平滑された直流電圧で前記ＬＥＤモジュールの発光ダイオードを点灯させるインバータ回路と、前記整流回路の出力端子とアースラインとを接続して位相制御素子の導通を保持する電流を流すブリーダ負荷とを有するＬＥＤ点灯装置であって、
前記平滑コンデンサに充電される充電電流が流れている期間だけ、前記ブリーダ負荷に流れる電流をカットするカット手段を設けたことを特徴とする。

この発明によれば、ブリーダ負荷の損失を小さくすることができ、しかも不快なチラツキを防止することができる。

ＬＥＤ点灯装置の構成を示したブロック図である。 図１に示すＬＥＤ点灯装置の主要部に流れる電流の波形を示した説明図である。

以下、この発明に係るＬＥＤ点灯装置の実施の形態である実施例を図面に基づいて説明する。

図１に示すＬＥＤ点灯装置は、交流電源Ｅの交流電圧を位相制御する調光回路１０と、この調光回路１０で位相制御された交流電圧を基にしてＬＥＤモジュール３０の発光ダイオードＬＥＤを点灯する点灯回路２０とを備えている。

調光回路１０は、トライアック（位相制御素子）１１とトライアック１１のゲート１２にトリガ信号を出力する位相制御回路１３などとを有している。位相制御回路１３は、例えば交流電圧のゼロクロスを基準にして所定のタイミングで一定の周期毎にトリガ信号を出力するものであり、図示しない調整部材の操作によりそのタイミングを調整することが可能となっている。

点灯回路２０は、入力フィルタ回路２１と、整流回路４０と、後述する入力平滑部６０に充電される充電電流を検出する充電電流検出回路５０と、入力平滑部６０と、インバータ回路７０と、出力平滑部８０と、定電流制御部９０と、ブリーダ抵抗Ｒ６の電流をオン・オフするオン・オフ制御回路（スイッチ制御回路）１００とを有している。

入力フィルタ回路２１は、電源ループ（電源Ｅ−調光回路１０−点灯回路２０のループ）で発生する減衰振動を防止するとともに外部への雑音を防止するものであり、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１とラインフィルタＬ１等とを有している。

整流回路４０は、調光回路１０で位相制御された交流電圧を全波整流する４つのダイオード(図示せず)から構成されている。コンデンサＣ２はノイズ除去用のコンデンサである。

充電電流検出回路５０は、入力平滑部６０のコンデンサＣ３,Ｃ４に充電される充電電流を検出するものであり、電流制限抵抗Ｒ２と、ダイオードＤ４とを有している。

ダイオードＤ４のカソードは入力平滑部６０のダイオードＤ２のアノードに接続され、ダイオードＤ４のアノードはコンパレータ１０１の反転端子に接続されている。

入力平滑部６０は、平滑コンデンサＣ３,Ｃ４と、ダイオードＤ１〜Ｄ３とを有している。

平滑コンデンサＣ３とダイオードＤ２と平滑コンデンサＣ４はこの順序で直列接続されて、電源ラインＷ１,Ｗ２間に接続されている。ダイオードＤ２のカソードはダイオードＤ３のアノードに接続され、ダイオードＤ３のカソードは電源ラインＷ２に接続されている。ダイオードＤ１のアノードは電源ラインＷ１に接続され、ダイオードＤ１のカソードはダイオードＤ２のアノードに接続されている。

インバータ回路７０は、トランスＴと、トランスＴの一次コイルＴ１に接続されたスイッチ素子Ｑ１と、スイッチ素子Ｑ１をオン・オフ制御する制御装置７１と、フォトカプラ７２のフォトトランジスタＰＴ２とを有している。

制御装置７１は、フォトトランジスタＰＴ２により変動する目標値に応じてスイッチ素子Ｑ１のオン期間を制御するものである。

出力平滑部８０は、トランスＴの二次コイルＴ２から出力される交流電圧を整流するダイオードＤ５と、ダイオードＤ５で整流された交流電圧を平滑する平滑コンデンサＣ５とを有している。

定電流制御部９０は、フォトカプラ５１のフォトトランジスタＰＴ１と、フォトトランジスタＰＴ１の受光電流を積分する積分回路９１と、コンパレータ９２と、コンパレータ９２の出力端子に接続されたフォトカプラ７２のフォトダイオードＰＨ２と、ＬＥＤモジュール３０に直列接続される電圧検出用の抵抗Ｒ３などとを有している。

積分回路９１は、抵抗Ｒ４,Ｒ５と、抵抗Ｒ４に並列接続されたコンデンサＣ６とを有し、コンパレータ９２の反転端子に接続され、コンパレータ９２の基準電圧を形成する。

コンパレータ９２は、コンデンサＣ６に充電された電圧（基準電圧）と抵抗Ｒ３に生じる電圧とを比較し、この電圧と基準電圧の差に応じた電流を出力するものである。

オン・オフ制御回路１００は、ブリーダ抵抗Ｒ６に直列接続されたスイッチ素子Ｑ２と、コンパレータ１０１などとを有している。コンパレータ１０１の出力端子はスイッチ素子Ｑ２のベースに接続され、コンパレータ１０１の反転端子が充電電流検出回路５０のダイオードＤ４のアノードに接続されている。また、コンパレータ１０１の非反転端子は基準電圧Ｖ０に接続され、反転端子の電圧が非反転端子の電圧より低いときコンパレータ１０１の出力端子がＨレベルとなり、スイッチ素子Ｑ２がオンする。逆に、反転端子の電圧が非反転端子の電圧より高いとき、コンパレータ１０１の出力端子がＬレベルとなってスイッチ素子Ｑ２がオフする。

そして、スイッチ素子Ｑ２と、充電電流検出回路５０と、オン・オフ制御回路１００とでカット手段が構成される。
［動 作］
次に、上記のように構成されるＬＥＤ点灯装置の動作について説明する。

調光回路１０の位相制御回路１３から所定のタイミングで所定の周期毎にトリガ信号が出力されるとトライアック１１が導通し、この導通により位相制御された交流電圧が整流回路４０に入力し、この整流回路４０から位相制御された交流電圧が出力されて平滑コンデンサＣ３,Ｃ４が充電されていく。

平滑コンデンサＣ３,Ｃ４が充電されているとき、ダイオードＤ２のアノードは高い電圧となるので、ダイオードＤ４はオフとなり、コンパレータ１０１の反転端子はＶ０より高くなる。

平滑コンデンサＣ３,Ｃ４に充電電流が流れなくなると、ダイオードＤ２のアノードの電圧がほぼゼロ（Ｖ）となり、ダイオードＤ４がオン状態となる。そして、コンパレータ１０１の反転端子はＶ０より低くなる。

すなわち、平滑コンデンサＣ３,Ｃ４が充電されている期間だけコンパレータ１０１の出力はＨレベルとなる。

平滑コンデンサＣ３,Ｃ４に充電電流が流れると、コンパレータ１０１の反転端子の電圧が非反転端子の電圧より高くなり、コンパレータ１０１の出力端子がＬレベルとなり、スイッチ素子Ｑ２はオフとなる。すなわち、図２の期間Ｔ１はスイッチ素子Ｑ２はオフとなり、ブリーダ抵抗Ｒ６に電流は流れない。

平滑コンデンサＣ３,Ｃ４に充電電流が流れなくなると、充電電流検出回路５０のフォトダイオードＰＨ１の発光が停止するとともに、コンパレータ１０１の反転端子の電圧が非反転端子の電圧より低くなり、コンパレータ１０１の出力端子がＨレベルとなる。これにより、スイッチ素子Ｑ２がオンし、ブリーダ抵抗Ｒ６に電流Ｉ１が流れる。

つまり、平滑コンデンサＣ３,Ｃ４に充電電流が流れなくなる期間、すなわち図２の期間Ｔ１,Ｔ２以外の期間でブリーダ抵抗Ｒ６に電流Ｉ１が流れる。

そして、図２の（Ａ）に示す充電電流と図２の（Ｂ）に示すブリーダ抵抗Ｒ６に流れる電流Ｉ１とを加算した電流が図２の（Ｃ）に示すようにトライアック１１に流れることになる。

ブリーダ抵抗Ｒ６に流れる電流Ｉ１は、トライアック１１の導通を保持するのに必要な保持電流Ｉ０より大きくなるように、ブリーダ抵抗Ｒ６値を設定しておくことにより、平滑コンデンサＣ３,Ｃ４に充電電流が流れなくなっても、トライアック１１の導通は確保され、位相制御回路１３は充電電流が流れなくなった時点をゼロクロスと誤認識してしまうことが防止され、次の交流入力電圧の半波サイクルにおいて、位相制御回路１３は誤ったトリガー信号を出力してしまうことはなく、このため、ＬＥＤモジュール３０の各発光ダイオードＬＥＤの不快なチラツキの発生が防止される。

また、図２の（Ｂ）に示すように、期間Ｔ１,Ｔ２ではブリーダ抵抗Ｒ６に電流が流れないので、ブリーダ抵抗Ｒ６による損失を小さくすることができる。

上記実施例では、充電電流検出回路５０にダイオードＤ４を用いてダイオードＤ２のアノード電圧を検出することにより充電電流を検出しているが、これに限らず例えばコイルなどを用いて充電電流を検出するようにしてもよい。

この発明は、上記実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

１０ 調光回路
１１ トライアック（位相制御素子）
２０ 点灯回路
２３ インバータ回路
３０ ＬＥＤモジュール
４０ 整流回路
５０ 充電電流検出回路
１００ オン・オフ制御回路（スイッチ制御回路）
Ｑ２ スイッチ素子
Ｒ６ ブリーダ抵抗（ブリーダ負荷）
Ｃ３,Ｃ４ 平滑コンデンサ

Claims (2)

1. 交流電圧を位相制御する位相制御素子を有する調光回路と、この調光回路から出力される位相制御された交流電圧でＬＥＤモジュールの発光ダイオードを点灯させる点灯回路とを備え、この点灯回路は、前記調光回路で位相制御された交流電圧を整流する整流回路と、この整流回路で整流された整流電圧を平滑する平滑コンデンサと、この平滑コンデンサによって平滑された直流電圧で前記ＬＥＤモジュールの発光ダイオードを点灯させるインバータ回路と、前記整流回路の出力端子とアースラインとを接続して位相制御素子の導通を保持する電流を流すブリーダ負荷とを有するＬＥＤ点灯装置であって、
   前記平滑コンデンサに充電される充電電流が流れている期間だけ、前記ブリーダ負荷に流れる電流をカットするカット手段を設けたことを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
2. 前記カット手段は、前記ブリーダ負荷に直列に接続したスイッチ素子と、
   前記平滑コンデンサに充電される充電電流を検出する充電電流検出回路と、
   この充電電流検出回路が検出した充電電流が所定値以下のとき前記スイッチ素子をオンさせ、その充電流が所定値より大きくなったときスイッチ素子をオフさせるスイッチ制御回路とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置。