JP3155752U

JP3155752U - 調光装置及び照明装置

Info

Publication number: JP3155752U
Application number: JP2009004925U
Authority: JP
Inventors: 王濠源; 陳憲忠; 何況
Original assignee: 泰金寶電通股▲ふん▼有限公司
Priority date: 2009-04-24
Filing date: 2009-07-15
Publication date: 2009-12-03
Anticipated expiration: 2019-07-15
Also published as: US20100270948A1; TWM366854U; US8049436B2

Abstract

【課題】調光器から交流（ＡＣ）電力を受けて安定した駆動電圧と駆動電流とを供給することができる調光装置を提供する。【解決手段】調光装置は、整流器ユニット２０６、コントローラー２０８、電圧分割器２２０及び電圧変換器２１０とを有する。整流器ユニットは、ＡＣ電力を整流して第１の作動電圧を発生し、電圧分割器は第１の作動電圧の分割電圧を出力し、コントローラーは分割電圧を積分して平均電圧を得て、平均電圧に基づいてパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を提供する。電圧変換器は、発光ダイオード（ＬＥＤ）２０４を駆動し、ＰＷＭ信号に従ってＬＥＤの駆動電圧及び駆動電流を調整する。この際、コントローラーは、また電圧変換器が発生するフィードバック信号に従ってＰＷＭ信号を調整する。【選択図】図２

Description

本考案は、調光装置に関する。より詳しくは、本考案は、発光ダイオードランプに適合させた調光装置に関する。

一般的に、調光装置は、電力の供給を制御するために照明装置に適用され、それによって照明装置の発光素子（例えば、電球）をオン・オフすることを可能とするばかりではなく、照明装置の発光効果を微調整することを可能とする。図１に、従来の照明装置を示す図である。図１において、照明装置１００は電力供給装置１０２、調光器と電球１０４とを有する。電力供給装置１０２は入力電圧を供給するが、入力電圧は交流（ＡＣ）電力とすることもできる。使用者が調光器１０４により電球１０６の発光効果を調整する際に、調光器１０４は通電状態に基づいて電圧を供給して、電球１０６の発光効果を微調整することができるようになっている。また、回路構造に関しては、一般的には、従来の照明装置の発光器（例えば、従来のタングステン電球）は抵抗特性のような特性を備えている。

エネルギーの節減及び炭酸ガスを削減するという一般的な技術的趨勢があり、発光ダイオード（ＬＥＤ）ランプは、徐々に発光装置の選択肢の主流となってきている。従って、関連技術において、費用を考慮して、電源供給部１０２と調光器１０４は変更しないで、電球１０６をＬＥＤランプに置き換えている。しかしながら、回路構造に関しては、ＬＥＤランプは一般的にはコンデンサーの特性と同様の特性を有するので、使用者が調光器１０４によってＬＥＤランプの明るさを調整する場合には、電力供給装置１０２からのＡＣ電力の出力を調光器１０４を介して通電した後、調光器１０４によって提供された電圧によりＬＥＤランプのちらつき現象が生ずる場合がある。

本考案は、調光器から交流（ＡＣ）電力を受けて安定した駆動電圧と駆動電流とを供給することができる調光装置に関する。

本考案は、調光器から交流（ＡＣ）電力を受けて安定した駆動電圧と駆動電流とを供給することができる照明装置に関し、発光ダイオード（ＬＥＤ）は駆動電圧及び駆動電流に従って相当する安定な明るさを提供することが可能となっている。

本考案はＡＣ電力を受けてＬＥＤを駆動するのに適合させた調光装置を提供する。調光装置は、整流器ユニットと、コントローラーと、電圧分割器と電圧変換器とを少なくとも有する。整流器ユニットは、ＡＣ電力を整流して第１の作動電圧を発生する。電圧分割器が第１の作動電圧に接続され、第１の作動電圧に対応する分割電圧を発生するようになっている。コントローラーは電圧分割器に接続され、分割電圧を積分して平均電圧を得て、平均電圧に従ってパルス幅変調（PWM)シグナルを出力する。電圧変換器をコントローラーとＬＥＤの間に連結して、ＬＥＤを駆動しかつPWM信号に従ってＬＥＤの駆動電圧と駆動電流を調整する。その場合に、コントローラーはさらに電圧変換器によって発生されたフィードバック信号に従ってPWM信号を調整する。

本考案の一つの実施態様では、整流器ユニットは、整流器、フィルター及びレギュレータを含む。整流器は、ＡＣ電力を整流して、第１の作動電圧を発生する。フィルターは、整流器の出力側に連結され、フィルター後の電圧を電圧変換器に出力するために使用されている。レギュレータは、フィルターの出力側に接続され、第２の作動電圧をコントローラーへ出力するのに用いられる。

本考案の一つの実施態様においては、整流器ユニットは整流器、フィルター及びレギュレータを含む。整流器は、ＡＣ電力を整流して、第１の作動電圧を電圧変換器へ発生する。フィルターは、整流器の出力側に接続され、フィルターをかけた電圧を出力するのに用いられる。レギュレータはフィルターの出力側に接続され、第２の作動電圧をコントローラーに出力するために用いられている。

本考案の一つの実施態様では、電圧変換機はバック回路（Buck circuit)と（Buck circuit)（Buck circuit)（Buck circuit)なっている。

本考案の一つの実施態様では、コントローラーは用途特定集積回路（ＡＳIC）となっている。

本考案の一つの実施態様では、ＡＣ電力は調光器で調整されるＡＣ電力となっている。

本考案は、照明目的にＡＣ電力を受けるように適合させた照明装置に関する。照明装置には、ＬＥＤ及び調光装置が含まれる。調光装置はＬＥＤに接続され、ＡＣ電力を変換してＬＥＤを駆動させるのに用いられる。調光装置は、調光ユニット、コントローラー、電圧分割器及び電圧変換器とを少なくとも有する。整流器ユニットは、ＡＣ電力を整流して第１の作動電圧を発生する。電圧分割器は第１の作動電圧に連結され、第１の作動電圧に対応する分割電圧を発生する。コントローラーは電圧分割器に接続され、分割電圧を積分して平均電圧を得て、平均電圧に従ってＰＷＭ信号を出力する。電圧変換器がコントローラーとＬＥＤとの間に接続され、ＬＥＤを駆動し、ＰＷＭ信号に従ってＬＥＤの駆動電圧と駆動電流とを調整する。この場合に、コントローラーは、さらに電圧変換器が発生するフィードバック信号に従ってＰＷＭ信号を調整する。

従って、本考案の照明装置は、調光装置とＬＥＤとを少なくとも含むので、ＬＥＤを有する照明装置を従来のランプをベースとしてそれに直接設置することができ、その光の明るさを従来の調光器によって調整することができる。調光装置は調光器によって提供されるＡＣ電力を受けて、ＰＷＭ信号に従って安定な駆動電圧と駆動電流とを提供することが可能となっている。それに対応して、ＬＥＤは、駆動電圧と駆動電流とに基づいて安定な明るさを提供することができる。従って、ＬＥＤの明るさを調整することができるのみならず、ＡＣ電力の波形のばらつきにより発生するＬＥＤのちらつき現象も回避することができる。

図１は、従来の照明装置を表示する略図である。図２は、本考案の一実施態様に係る照明装置の略図である。図３は、ＡＣ電力Ｖｉｎの波形図である。図４は、第１の作動電圧Ｖｍの波形図である。図５は、フィルターをかけた電圧Ｖｆの波形図である。図６は、ＰＷＭ信号：ＰＷＭＳの波形図である。図７は、本考案の別の実施態様に係る照明装置の略図である。

１０２・・・電力供給装置、１０４・・・調光装置、１０６・・・電球、２００・・・照明装置、２０２・・・調光装置、２０４・・・発光ダイオード（ＬＥＤ）、２０６・・・整流ユニット、２０８・・・コントローラー、２１０・・・電圧変換器、２１２・・・整流装置、２１４・・・フィルター、２１６・・・レジュレータ、２２０・・・電圧分割器

本考案の上記及び他の特徴及び長所の理解を助けるため、以下に、図面とともにいくつかの例示的な的実施態様を詳細に述べる。

本考案をさらに理解さるため添付図面を含め、かつ本明細書の一部に含めるとともにその一部を構成するものとする。図面に本考案の複数の実施態様を図示し、かつ明細書と一緒に本考案の原理を説明する役目を負う。

図２は、本考案の一実施態様に係る照明装置の略図である。図２には、照明装置２００は、調光器１０４、調光装置２０２及び発光ダイオード（ＬＥＤ）２０４からなる。調光装置２０２は、調光ユニット２０６、コントローラー２０８、電圧変換器２１０及び電圧分割器２２０を含む。調光器１０４は電力供給装置１０２から入力電圧Ｖｓを受け、通電状態で交流（ＡＣ)電力Ｖｉｎを出力する。本実施態様では、調光器１０４を３極電極ＡＣスイッチ（トライアック、ＴＲＩＡＣ）によって構成することができるが、本考案はこれに限定されるものではない。さらに、電力１０２をローカルＡＣ電力あるいは動力供給装置によって提供される電力とすることもできるが、本考案はこれらのものに限定されない。

本整流ユニット２０６は、ＡＣ電力Ｖｉｎを整流し第１の作動電圧Ｖｍを発生する。第１の作動電圧Ｖｍの電力あるいは電圧がコントローラー２０８の負荷を超える場合があるので、コントローラー２０８を保護するため、電圧分割器２２０によって第１の作動電圧Ｖｍを分割して分割電圧Ｖｄを発生させ、分割電圧Ｖｄをコントローラー２０８に付与する。一方、コントローラー２０８は、分割電圧Ｖｄ及び電圧変換器２１０が付与するフィードバック信号Ｖｆｂに従ってパルス幅変調（ＰＷＭ）信号：ＰＷＭＳを発生する。さらに、電圧変換器２１０はＬＥＤ２０４を駆動することが可能となっており、ＰＷＭ信号：ＰＷＭＳに従ってＬＥＤ２０４の駆動電圧Ｖｄｒ及び駆動電流Ｉｄｒを調整することができる。

整流器ユニット２０６は、整流器２１２、フィルター２１４及びレギュレータ２１６を含んでいる。整流器２１２は、ＡＣ電力Ｖｉｎを整流して第１の作動電圧Ｖｍを発生し、第１の作動電圧Ｖｍをフィルター２１４に付与する。フィルター２１４は、フィルターをかけた電圧Ｖｆを電圧変換器２１０とレギュレータ２１６に出力する。レギュレータ２１６は、第２の作動電圧Ｖｄｃをコントローラー２０８に出力する。

本実施態様の照明装置２００の作動を詳細に記載するために、照明器具２００が作動している間に発生する関連信号あるいは電圧の波形図を図３乃至６に図示する。図３は、ＡＣ電力Ｖｉｎの波形図である。図３において、調光器１０４は、トライアックの通電状態を調節してＡＣ電力Ｖｉｎの負荷サイクル及び波形を調節する。言い換えると、調光器１０４はＡＣ電力Ｖｉｎの半負荷サイクルＴ１とＴ２を調整することができる。その後、調光器２１２はＡＣ電力Ｖｉｎを整流して第１の作動電流Ｖｍを発生するが、
第１の作動電圧Ｖｍの波形は図４に示すものとなる。

さらに、図３と図４において、ＡＣ電力Ｖｉｎの負荷サイクルと波形を変更すると、それに応じて第１の作動電圧Ｖｍの負荷サイクルと波形も変更される。言い換えると、第１の作動電圧Ｖｍの負荷サイクルＴ３とＴ４は入力電圧Ｖｓの通電波形と対応しており、負荷サイクルＴ３は負荷サイクルＴ１に従って変道させられ、負荷サイクルＴ４は負荷サイクルＴ２に従って変動させられる。それに応じて、整流器ユニット２０６によってＬＥＤ２０４に付与されるＬＥＤに付与される駆動電圧Ｖｄｒ及び駆動電流Ｉｄｒも変動させられ、ＬＥＤ２０４の明るさが調整される。本実施態様では、調光器２１２をブリッジ調光器とすることができるが、本考案はそれに限定されるものではない。

さらに、フィルター２１４は第１の作動電圧Ｖｍを受けそれにフィルターかけをして、フィルターかけをした電圧Ｖｆを電圧変換器２１０に出力するが、フィルターかけした電圧Ｖｆの波形は図５に示すものとなる。その後、レギュレータ２１６はフィルターかけした電圧Ｖｆを受けて第２の作動電圧Ｖｄｃを出力しコントローラー２０８を作動させる。

本実施態様では、第１の作動電圧Ｖｍの電力または電圧は恐らくコントローラー２０８の負荷を超える場合もあるので、電圧分割器２２０は第１の作動電圧Ｖｍの分割電圧Ｖｄを出力可能としている。電圧分割器２２０は、抵抗Ｒ１とＲ２とを含む。抵抗Ｒ１の一端部は整流子２１２に接続されて第１の作動電圧Ｖｍを受け、抵抗Ｒ１の他端部は抵抗Ｒ２の一端部に接続されており、抵抗Ｒ２の他端部は接地Ｖｓｓされており、抵抗Ｒ１とＲ２の共通の連結点は分割電圧Ｖｄを出力する。

それに応じて、第２の作動電圧Ｖｄｃはコントローラー２０８を作動する電力を提供し、コントローラー２０８は分割電圧Ｖｄを積分して平均電圧を得る。このようにして、コントローラー２０８は平均電圧に従ってＰＷＭ信号：ＰＷＭＳを調整することが可能となっており、また電圧変換器２１０によってフィードバック信号Ｖｆｂが発生するようになっている。本実施態様では、コントローラー２０８は用途特定集積回路（ＡＳＩＣ）によって構成することができるが、本考案はこれに限定されない。

図６はＰＷＭ信号：ＰＷＭＳ波形図である。ＰＷＭ信号：ＰＷＭＳは負荷サイクルＴ５とＴ６とを有する。本明細書では、コントローラー２０８は第１の作動電圧Ｖｍの分割電圧Ｖｄを積分して平均電圧を得て、平均電圧に従ってＰＷＭ信号；ＰＷＭＳを出力することができるようになっている。

一方、電圧変換器２１０は、ＰＷＭ信号：ＰＷＭＳに従って
駆動電圧Ｖｄｒと駆動電流Ｉｄｒと調整してＬＥＤ２０４の明るさを調整することが可能となっている。
例えば、負荷サイクルの負荷サイクルＴ５とＴ６を長くすると、電圧変換器２１０は比較的より高い駆動電圧Ｖｄｒと駆動電流Ｉｄｒとを出力することが可能となっており、その結果ＬＥＤ２０４はより明るくなる。逆に、負荷サイクルＴ５ｔoＴ６とを短くすると、駆動電圧Ｖｄｒと駆動電流Ｉｄｒが比較的より低くなるのでＬＥＤ２０４は暗くなる。ＬＥＤ２０４の一端部は電圧変換器２１０の出力側に接続され、ＬＥＤ２０４の他端部は接地Ｖｓｓされている。さらに、電圧変換器２１０によって付与される駆動電圧Ｖｄｒと駆動電流Ｉｄｒとは比較的安定しているので、ＬＥＤ２０４は安定した明るさを提供することができるようになっている。従って、ちらつき現象を低減することができる。

本実施態様では、電圧変換器２１０をバック（ｂｕｃｋ)回路とすることができ、あるいはバック変換器によって構成することもできるが、本考案はそれらのものに限定されるものではない。さらに、電圧変換器２１０はフィードバック信号Ｖｆｂをコントローラー２０８に出力することが可能となっており、その結果、コントローラー２０８はフィードバック信号Ｖｆｂを参照してＰＷＭ信号：ＰＷＭＳを調整することが可能となっている。フィードバック信号Ｖｆｂは、電圧変換器２１０によって出力される駆動電圧Ｖｄｒと駆動電流Ｉｄｒの両方の状態を含むものである。

上に記載したように、使用者は、調光器１０４と調光装置２０２とによってＬＥＤ２０４の明るさを調整することができる。使用者は調光器１０４によってＡＣ電力Ｖｉｎを調整することができ、その場合にはＡＣ電力Ｖｉｎには負荷サイクルＴ１とＴ２とを持たせることができる。整流器２１２はＡＣ電力Ｖｉｎを整流して、負荷サイクルＴ３とＴ４とを有する第１の作動電圧Ｖｍを出力するが、負荷サイクルＴ３は負荷サイクルＴ１に従って変動させ、負荷サイクルＴ４は負荷サイクルＴ２に従って変動させる。その後、コントローラー２０８が分割電圧Ｖｄを積分して平均電圧を得て、それに応じてＰＷＭ信号：ＰＷＭSを電圧変換器２１０へ付与することが可能となっている。

最後に、電圧変換器２１０が安定した駆動電圧Ｖｄｒと駆動電流Ｉｄｒとを付与することが可能となっており、その結果ＬＥＤ２０４は安定した明るさを提供することができ、かつちらつき現象を低減することができる。このようにして、整流器２１２によって受けたＡＣ電力Ｖｉｎを変化させた場合に、それに対応して電圧変換器２１０によって付与される駆動電圧Ｖｄｒと駆動電流ＩｄｒはＰＷＭ信号：ＰＷＭＳの負荷サイクルＴ５とＴ６に従って変化させることができ、その結果ＬＥＤ２０４の明るさもそれに応じて変更され、従って、ＬＥＤ２０４の明るさを調整する機能が実現される。

図２の実施態様以外に、さらに本考案を理解してもらうために、他の実施態様を以下に提供する。図７は、本考案の他の実施態様に係る照明装置の略図である。図７においては、関連する構成、電圧及び信号は図２のものと同様であり、従ってそれらの詳細な説明は繰さない。図７の実施態様と図２の実施態様との相違は、図７の電圧変換装置２１０は整流器２１２から第１の作動電圧Ｖｍを受けて、ＰＷＭ信号：ＰＷＭＳに従って駆動電圧Ｖｄｒと駆動電流Ｉｄｒを調整し、ＬＥＤ２０４の明るさを調整している点にある。

要するに、本考案の照明装置は調光装置とＬＥＤとを含んでいるので、ＬＥＤを有する照明装置は従来のランプのベースに直接取り付けることが可能であり、かつその光の明るさを従来の調光器によって調整することもできる。調光装置は、調光器によって付与されるＡＣ電力を整流することができる。コントローラーが第１の作動電圧の分割電圧を積分して平均電圧を得て、平均電圧に従ってＰＷＭシグナルを出力して、電圧変換器を調整し、その結果電圧変換器によって安定な駆動電圧及び駆動電流をＬＥＤに付与することが可能となっている。このようにして、ＬＥＤの明るさを調整することができるばかりではなく、ＡＣ電力の波形のばらつきによって発生するＬＥＤのちらつき現象も回避すること可能となる。

本考案の範囲あるいは精神から逸脱することなく本考案の構造に対して種々の変更や変形を加えることができることは当業者には自明であろう。上記のことに鑑みて、本考案の種々の変更や変形が請求の範囲及びその均等物内に入る場合には、それらのものも本考案に含まれるということを意図するものである。

Claims

ＡＣ電力を受けて発光ダイオード（ＬＥＤ）を駆動するのに適合させた調光装置であって、該調光装置は、
ＡＣ電力を整流して第１の作動電圧を発生させる整流ユニットをと、
第１の作動電圧にされ第１の作動電圧に対応する分割電圧を発生させる電圧分割器と、
電圧分割器に接続されて分割電圧を積分して平均電圧を得て、該平均電圧に従ってパルス幅変調（ＰＷＭ)信号を出力するコントローラーと、
コントローラーとＬＥＤとの間に接続されＬＥＤを駆動し、かつＰＷＭ信号に従ってＬＥＤの駆動電圧と駆動電流とを調整する電圧変換器とを少なくとも有する調光装置であって、
コントローラーは、さらに電圧変換器が発生するフィードバック信号によってＰＷＭ信号を調整する、調光装置。
前記整流器ユニットが、
ＡＣ電力を整流して第１の作動電圧を発生する整流器と、
整流器の出力側に接続されフィルターをかけた電圧を電圧変換器に出力するフィルターと、
フィルターの出力側に接続され第２の作動電圧をコントローラーに出力するレギュレーターとを少なくとも有することを特徴とする請求項１に記載の調光装置。
前記整流器ユニットが、ＡＣ電力を整流して第１の作動電圧を電圧変換器へ発生する整流器と、
整流器の出力側に接続されフィルターをかけた電圧を出力するフィルターと、
フィルターの出力側に接続され第２の作動電圧をコントローラーに出力するレギュレータ-を少なくとも有することを特徴とする請求項１に記載の調光装置。
電圧変換器がバック回路であることを特徴とする請求項１に記載の調光装置。
コントローラーが用途特定集積回路（ＡＳＩＣ）であることを特徴とする請求項１に記載の調光装置。
ＡＣ電力が調光器によって調節されるＡＣ電力であることを特徴とする請求項１に記載の調光装置。
照明用ＡＣ電力を受けるように適合させた照明装置であって、該照明装置は、
ＬＥＤと、
ＡＣ電力を変換してＬＥＤを駆動するためのＬＥＤに接続した調光装置であって、
該調光装置は、
ＡＣ電力を整流して第１の作動電圧を発生させる整流ユニットをと、
第１の作動電圧に接続され第１の作動電圧に対応する分割電圧を発生させる電圧分割器と、
電圧分割器に接続されて分割電圧を積分して平均電圧を得て、該平均電圧に従ってＰＷM信号を出力するコントローラーと、
コントローラーとＬＥＤとの間に接続されＬＥＤを駆動し、かつＰＷＭ信号に従ってＬＥＤの駆動電圧と駆動電流とを調整する電圧変換器とを少なくとも有する調光装置であって、
コントローラーは、さらに電圧変換器が発生するフィードバック信号によってＰＷＭ信号を調整する、照明装置。
前記整流器ユニットが、
ＡＣ電力を整流して第１の作動電圧を発生する整流器と、
整流器の出力側に接続されフィルターをかけた電圧を電圧変換器に出力するフィルターと、
フィルターの出力側に接続され第２の作動電圧をコントローラーに出力するレギュレーターとを少なくとも有することを特徴とする請求項７に記載の調光装置。
前記整流器ユニットが、
ＡＣ電力を整流して第１の作動電圧を電圧変換器へ発生する整流器と、
整流器の出力側に接続されフィルターをかけた電圧を出力するフィルターと、
フィルターの出力側に接続され第２の作動電圧をコントローラーに出力するレギュレーターとを少なくとも有することを特徴とする請求項７に記載の調光装置。
電圧変換器がバック回路であることを特徴とする請求項７に記載の調光装置。
コントローラーが用途特定集積回路（ＡＳＩＣ）であることを特徴とする請求項７に記載の調光装置。
ＡＣ電力が調光器によって調節されるＡＣ電力であることを特徴とする請求項７に記載の調光装置。