JP2013077390A - 直管型ｌｅｄ灯の駆動回路 - Google Patents

Abstract

【課題】既存の直管型蛍光灯と交換して使用でき、しかもＰＷＭ方式の調光ができるようにしたＬＥＤ灯の駆動回路を提供する。
【解決手段】商用電源４０を入力とする照明器具に直管型ＬＥＤ灯１０を装着し、調光しながら駆動するにあたり、一側方の接続ピン対１３には照明器具のソケット３０Ａから電源電圧を印加し、該電源電圧を整流して定電流スイッチング回路に入力し、他側方の接続ピン対には照明器具のソケット３０ＢからＰＷＭ信号を入力し、該ＰＷＭ信号に応じて定電流スイッチング回路からパルス状定電流を出力し、該パルス状定電流に応じてＬＥＤ回路に通電してＬＥＤを発光させるとともに、定電流のパルス幅によって調光する一方、他側方の接続ピン１３と上記スイッチング回路との間をフォトカプラ１００によって電気的に絶縁する。
【選択図】図１

Description

本発明は直管型ＬＥＤ灯の駆動回路に関し、例えば既存の直管型蛍光灯と交換して使用でき、しかもＰＷＭ方式の調光ができるようにした駆動回路に関する。

従来の照明器具には蛍光灯や白熱電球を光源に使用したものが一般的であった。最近、高輝度ＬＥＤ、例えば高輝度の白色ＬＥＤが実用化されたことを契機とし、省エネルギーや省電力化の観点から、従来の蛍光灯や白熱電球に代えてＬＥＤ灯を光源に採用することが実用化されている。

従来のＬＥＤ灯では電源電圧の位相を制御し、位相角を設定値と比較してスイッチング素子をパルス駆動してＬＥＤをＯＮ・ＯＦＦし、調光を行って位相制御方式（特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４）、あるいはＬＥＤに印加するパルス電圧のデューティー比を制御することによって調光を行うＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式（特許文献５）、が知られている。

特開２０１１−１６５３９４号公報 特開２０１１−１３４６７２号公報 特開２０１１−９０９９０号公報 特開２０１０−２１２２６７号公報 特表２００５−５２４９６０号公報

ところで、特許文献１〜４記載の直管型ＬＥＤ灯では直管を直管型照明器具のソケットの間に接続できるように、直管両端に接続ピン対を設けるとともに、直管内に整流回路や定電流スイッチング回路を内蔵し、一側方の接続ピン対に位相制御された電源電圧を印加するように構成されており、直管型蛍光灯を取外して直管型ＬＥＤ灯に装着でき、既存の照明器具を利用しつつ、省エネルギーや省電力化を図ることが期待される。

しかし、特許文献１〜４記載の直管型ＬＥＤ灯では他側方の接続ピン対については有効に活用されていない。

本発明はかかる点に鑑み、既存の直管型蛍光灯と交換して使用でき、しかも接続ピン対の有効活用を図って調光ができるようにした直管型ＬＥＤ灯の駆動回路を提供することを課題とする。

そこで、本発明に係る直管型ＬＥＤ灯の駆動回路は、商用電源を入力とする照明器具に用いられる直管型ＬＥＤの駆動回路であって、照明器具の対向するソケットの間に装着され、上記ソケットに接続される接続ピン対が両端の口金に取付けられ、上記一側方の接続ピン対には電源電圧が印加され、他側方の接続ピン対にはＰＷＭ信号が入力される直管と、該直管内に内蔵され、複数のＬＥＤを直列に接続した直列回路を用いて構成されたＬＥＤ回路と、上記直管内に内蔵され、上記一側方の接続ピン対から印加される商用電源を入力として直流電流を出力する整流回路と、上記直流電流を入力とし、上記他側方の接続ピン対から入力されるＰＷＭ信号に応じてスイッチング素子をスイッチングすることによってパルス状定電流を出力し、上記ＬＥＤ回路に通電して複数のＬＥＤを発光させる定電流スイッチング回路と、上記他側方の接続ピンから入力されるＰＷＭ信号を上記定電流スイッチング回路に与える一方、上記他側方の接続ピンと上記定電流スイッチング回路との間を電気的に絶縁するフォトカプラと、を備えたことを特徴とする。

本発明の特徴の１つはフォトカプラによって他側方の接続ピンから入力されるＰＷＭ信号を定電流スイッチング回路に与えるとともに、他側方の接続ピンとスイッチング回路との間を電気的に絶縁するようにした点にある。

本発明の特徴の１つは一側方の接続ピン対に電源電圧を入力し、他側方の接続ピン対からＰＷＭ信号を入力して定電流スイッチング回路に与え、定電流スイッチング回路によってＬＥＤ回路の通電電流をデューティ制御するようにした点にある。

これにより、直管両端の接続ピン対を有効活用してＬＥＤ灯を点灯させるとともに、調光することができる。

他側方の接続ピン対に外部からのＰＷＭ信号を入力し、調光できるように構成すると、直管型ＬＥＤ灯をソケットに対して逆に装着すると、ＰＷＭ信号系に電源電圧が加わって破壊されることが懸念される。

そこで、電源電圧が印加される接続ピン対には電磁リレー又はフォトリレーを並列に接続し、リレー接点又はフォトリレーの接点用素子を接続ピンとフォトカプラの間に接続し、直管型ＬＥＤ灯をソケットに対して正しく装着したときには、リレー接点又はフォトリレーの接点用素子が接続状態となり、定電流スイッチング回路にＰＷＭ信号を入力する一方、逆に装着したときには、リレー接点又はフォトリレーの接点用素子が遮断状態となり、定電流スイッチング回路のＰＷＭ信号系に電源電圧が加わることがなく、ＰＷＭ信号系の破壊を確実に防止できる。

即ち、電源電圧が印加される接続ピン対には電磁リレー又はフォトリレーを並列に接続し、電磁リレー又はフォトリレーへの電圧印加時には接続状態を保持し非印加時には遮断状態となるリレー接点又はフォトリレーの接点用素子をＰＷＭ信号が入力される接続ピンとフォトカプラの間に接続するのがよい。

また、本発明によれば、商用電源を入力とする照明器具に直管型ＬＥＤ灯を装着し、調光しながら駆動するにあたり、一側方の接続ピン対には照明器具のソケットから電源電圧を印加し、該電源電圧を整流して定電流スイッチング回路に入力し、他側方の接続ピン対には照明器具のソケットからＰＷＭ信号を入力し、該ＰＷＭ信号に応じて定電流スイッチング回路からパルス状定電流を出力し、該パルス状定電流に応じてＬＥＤ回路に通電してＬＥＤを発光させるとともに、上記定電流のパルス幅によって調光する一方、上記他側方の接続ピンと上記スイッチング回路との間を上記フォトカプラによって電気的に絶縁するようにしたことを特徴とする直管型ＬＥＤの駆動方法を提供することができる。

本発明に係る直管型ＬＥＤ灯の駆動回路の好ましい実施形態を示す概略構成図である。 上記実施形態の回路構成の１例を示す図である。 上記実施形態におけるＰＷＭ発生回路の１例を示す図である。 上記実施形態における作用を説明するための図である。 第２の実施形態を示す図である。

以下、本発明を図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。図１ないし図４は本発明に係る直管型ＬＥＤ灯の駆動回路の好ましい実施形態を示す。直管型ＬＥＤ灯１０において、ガラス製直管１１の両端には口金１２が嵌合され、口金１２には一対の接続ピン１３が固定され、接続ピン１３は照明器具のソケット３０Ａ、３０Ｂに接続され、一側方のソケット３０Ａには１００Ｖ〜２００Ｖの商用電源４０が接続され、他側方のソケット３０ＢにはＰＷＭ信号が入力されるようになっている。

直管１１内には整流回路１４、ＰＦＣ回路１５、定電流スイッチング回路１６、ＬＥＤ回路１９及びフォトカプラ１００が内蔵され、整流回路１４は一側方の接続ピン１３に接続され、電源電圧を入力とし直流電流を出力し、ＰＦＣ回路１５は整流回路１４の出力端に接続され、力率を改善するようになっている。

ＬＥＤ回路１９は複数のＬＥＤを直列に接続した直列回路を相互に並列に接続して構成され、定電流スイッチング回路１６は定電流スイッチング制御回路１７とスイッチング素子１８から構成され、スイッチング素子１８はＬＥＤ回路１９の接地側に接続され、定電流スイッチング制御回路１７はＰＦＣ回路１５の出力を入力とし、定電流をＬＥＤ回路１９に与える一方、ＰＷＭ信号に応じてスイッチング素子１８をＯＮ・ＯＦＦすることによってＬＥＤ回路１９に流れる電流をデューティ制御して調光するようになっている。

また、フォトカプラ１００は他側方の接続ピン１３と定電流スイッチング回路１６のＰＷＭ信号入力端子１６Ａとの間に接続され、接続ピン１３に入力されたＰＷＭ信号を入力端子１６Ａに入力する一方、接続ピン１３とＰＷＭ信号入力端子１６Ａとの間を電気的に絶縁するようになっている。

ＰＷＭ信号発生回路４１は発振回路４２、ディーティ制御回路４３、スイッチング素子４４から構成される。発振回路４２は定電流スイッチング回路１６の動作に影響を与えない程度の周波数、例えば２００Ｈｚ〜２ＫＨｚの発振出力を出力し、ディーティ制御回路４３は外部コントローラの調光信号、アナログ直流電流、可変電圧など、０〜１００％のディーティ信号（図３の（ｂ）参照、デューティ比Ｔ／Ｔ０）を受けて発振信号の周波数を変化させ、当該周波数に応じてスイッチング素子４４をＯＮ・ＯＦＦし、ＰＷＭ信号を接続ピン１３に出力するようになっている。

今、ソケット３０Ａ、３０Ｂの間に本例の直管型ＬＥＤ灯１０を装着し、電源スイッチをＯＮすると、ＬＥＤ灯１０の一側方の接続ピン１３に商用電源が入力され、商用電源の交流電流が整流回路１４で直流電流に整流され、ＰＦＣ回路１５で力率が改善され、定電流スイッチング回路１６に入力され、定電流スイッチング回路１６から定電流がＬＥＤ回路１９に出力される。

他方、ＰＷＭ信号発生回路４１からはＰＷＭ信号が出力され、接続ピン１３に入力され、フォトカプラ１００を経て定電流スイッチング回路１６のＰＷＭ信号入力１６Ａに与えられる。

定電流スイッチング回路１６内の定電流スイッチング制御回路１７はＰＷＭ信号を受け、スイッチング素子１８をＯＮ・ＯＦＦし、これによってＬＥＤ回路１９の電流がＯＮ・ＯＦＦされ、ＬＥＤはＰＷＭ信号に応じてディーティ制御され、調光される。

ところで、接続ピン１３には電源電圧とＰＷＭ信号が与えられるようになっているので、図４に示されるように、ＬＥＤ灯１０を逆に装着すると、定電流スイッチング回路１６のＰＷＭ信号系に電源電圧が入力され、ＰＷＭ信号系が破壊されるおそれがある。

図５は第２の実施形態を示し、図１ないし図４は同一符号は同一又は相当部分を示す。本例はＬＥＤ灯１０をソケット３０Ａ、３０Ｂの間に逆に装着したときにＰＷＭ信号系が破壊されるのを防止するようにした例である。

本例では、一側方の接続ピン１３の間に電磁リレー１１０が接続され、他側方の接続ピン１３とフォトカプラ１００との間にはリレー接点１１１が接続され、電磁リレー１００に電源電圧が印加されたときにリレー接点１１１が接続状態を保持する一方、電磁リレー１００に電源電圧が印加されないときにはリレー接点１１１が遮断状態を保持するようになっている。

したがって、ＬＥＤ灯１０をソケット３０Ａ、３０Ｂの間に逆に装着したときには電磁リレー１１０に電源電圧が印加されないので、リレー接点１１１は遮断状態となり、フォトカプラ１００などのＰＷＭ信号系に電源電圧が印加されて破壊されるおそれを確実に解消できる。

また、電源スイッチをＯＮにしたままＬＥＤ灯１０を交換することがあるが、この場合、フォトカプラ１００側の接続ピン１３を誤って商用電源側のソケット３０Ａに接触させても、ＬＥＤ灯１０のＰＷＭ信号系に電源電圧が印加されて破壊されるおそれがなく、安全性が高い。

１０ 直管型ＬＥＤ灯
１１ ガラス製直管
１２ 口金
１３ 接続ピン
１４ 整流回路
１６ 定電流スイッチング回路
１６Ａ ＰＷＭ信号入力端子
１８ スイチング素子
１９ ＬＥＤ回路
４０ 商用電源
４１ ＰＷＭ信号発生回路
１００ フォトカプラ
１１０ 電磁リレー
１１１ リレー接点

Claims (3)

1. 商用電源を入力とする照明器具に用いられる直管型ＬＥＤの駆動回路であって、
   照明器具の対向するソケット（３０Ａ、３０Ｂ）の間に装着され、上記ソケット（３０Ａ、３０Ｂ）に接続される接続ピン対（１３）が両端の口金（１２）に取付けられ、上記一側方の接続ピン対（１３）には電源電圧が印加され、他側方の接続ピン対（１３）にはＰＷＭ信号が入力される直管（１１）と、
   該直管（１１）内に内蔵され、複数のＬＥＤを直列に接続した直列回路を用いて構成されたＬＥＤ回路（１９）と、
   上記直管（１１）内に内蔵され、上記一側方の接続ピン対（１３）から印加される商用電源を入力として直流電流を出力する整流回路（１４）と、
   上記直流電流を入力とし、上記他側方の接続ピン対（１３）から入力されるＰＷＭ信号に応じてスイッチング素子（１８）をスイッチングすることによってパルス状定電流を出力し、上記ＬＥＤ回路（１９）に通電して複数のＬＥＤを発光させる定電流スイッチング回路（１６）と、
   上記他側方の接続ピン（１３）から入力されるＰＷＭ信号を上記定電流スイッチング回路（１６）に与える一方、上記他側方の接続ピン（１３）と上記定電流スイッチング回路との間を電気的に絶縁するフォトカプラ（１００）と、
   を備えたことを特徴とする直管型ＬＥＤ灯の駆動回路。
2. 電源電圧が印加される接続ピン対（１３）には電磁リレー（１１０）又はフォトリレーが並列に接続され、電磁リレー（１１０）又はフォトリレーへの電圧印加時には接続状態を保持し非印加時には遮断状態となるリレー接点（１１１）又はフォトリレーの接点用素子がＰＷＭ信号が入力される接続ピン（１３）とフォトカプラ（１００）の間に接続されている請求項１記載の直管型ＬＥＤ灯の駆動回路。
3. 商用電源を入力とする照明器具に直管型ＬＥＤ灯を装着し、調光しながら駆動するにあたり、
   一側方の接続ピン対には照明器具のソケットから電源電圧を印加し、該電源電圧を整流して定電流スイッチング回路に入力し、他側方の接続ピン対には照明器具のソケットからＰＷＭ信号を入力し、該ＰＷＭ信号に応じて定電流スイッチング回路からパルス状定電流を出力し、該パルス状定電流に応じてＬＥＤ回路に通電してＬＥＤを発光させるとともに、上記定電流のパルス幅によって調光する一方、
   上記他側方の接続ピンと上記スイッチング回路との間を上記フォトカプラによって電気的に絶縁するようにしたことを特徴とする直管型ＬＥＤの駆動方法。

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