JP3193669U - Ｌｅｄランプ用ａｃ−ｄｃ変換電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】ラピッド２灯用安定器からの出力電源を、入力電源として接続した場合でも、自動判別して、グロースターター用安定器、若しくはラピッド１灯用安定器の出力電源、又はＡＣ１００Ｖ、ＡＣ２００Ｖの商用電源を、入力電源として接続した場合と同じＤＣ電力をＬＥＤモジュールに供給することができるＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システムを提供する。
【解決手段】整流平滑回路２及びＬＥＤモジュール駆動回路５と合わせて、蛍光灯用安定器から供給される予熱用のＡＣ約３Ｖのフィラメント電圧の供給の有無を検出して、電圧出力を切り替えるフィラメント電圧検出制御回路３と、蛍光灯用安定器から供給されるＡＣ数百Ｖの放電用ＡＣ電圧を整流平滑して得られるＤＣ電圧出力と、前記フィラメント電圧検出制御回路からの電圧出力と、によってＬＥＤモジュール駆動回路の調光電圧を切り替える自動切替回路４と、を組み合わせる。
【選択図】図１

Description

本考案は、ＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システムであって、ラピッド２灯用安定器からの出力電源を、ＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システムへの入力電源として接続した場合でも、グロースターター用安定器、若しくはラピッド１灯用安定器からの出力電源、又は商用ＡＣ１００Ｖ、若しくは商用ＡＣ２００Ｖの商用電源を、ＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システムへの入力電源として接続した場合と同じＤＣ電力をＬＥＤモジュールに供給することができるＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システムに関する。

現在日本では、蛍光灯への電源供給源として、グロースターター用安定器、ラピッド１灯用安定器、ラピッド２灯用安定器、等の多種の安定器がある。
また、近年、省エネの観点から蛍光灯に代わる照明としてＬＥＤランプの需要が増えており、特に直管蛍光灯型ＬＥＤランプでは、蛍光灯用のグロースターター用安定器、又はラピッド１灯用安定器、又はラピッド２灯用安定器などを介しても使用できる、蛍光灯と互換性のある形態のＬＥＤランプが実用化されている。

ＬＥＤランプには、前記のように安定器を介しても使用できるＬＥＤランプの他に、商用ＡＣ１００ＶやＡＣ２００Ｖの商用電源をランプに直接入力しても使用できるようにすることで、安定器をバイパスして安定器自体が消費する電力を削減できるＬＥＤランプもある。
つまりＬＥＤランプへの入力電源として、グロースターター用安定器、及びラピッド１灯用安定器、及びラピッド２灯用安定器からの出力電源、並びに商用ＡＣ１００Ｖ、及び商用２００Ｖの商用電源がある。

ＬＥＤランプは、ＬＥＤチップを並列又は直列に組み合わせたＬＥＤモジュールと、ＬＥＤモジュールに一定のＤＣ電力を供給するＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システムとで構成されている。

前記のように、ＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システムはＬＥＤモジュールに一定のＤＣ電力を供給する機能をもつが、グロースターター用安定器、及びラピッド１灯用安定器、及びラピッド２灯用安定器の出力電源、並びに商用ＡＣ１００Ｖ、及び商用２００Ｖの商用電源を、ＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システムへの入力電源として各々接続した場合のうち、ラピッド２灯用安定器からの出力電源をＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システムへの入力電源として接続した場合には、他の入力電源を接続した場合よりＬＥＤモジュールに供給するＤＣ電力が低くなることや、各々のＬＥＤモジュールに供給されるＤＣ電力に差が出ることがある。

グロースターター用安定器、及びラピッド１灯用安定器からの出力電源を使用する場合には、１つのＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システムに対して安定器が１台接続されるため、他のＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システムの影響を受けることはない。また商用ＡＣ１００Ｖ、及び商用ＡＣ２００Ｖの商用電源を使用する場合には、商用電源を直接ＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システムに接続するため、他のＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システムの影響を受けることはない。これに対してラピッド２灯用安定器からの出力電源を使用する場合には、ラピッド２灯用安定器１台に２つのＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システムを直列に接続するため、この２つのＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システム相互間で影響を受けてしまい、各々のＬＥＤモジュールに供給されるＤＣ電力に差が出ることや、又は両方のＬＥＤモジュールに供給するＤＣ電力が低くなることがある。

これは、従来の技術では、安定器の出力電源からＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システムに供給される放電用ＡＣ電圧値で決まる整流平滑後のＤＣ電圧値のみによって、接続された安定器の種類又は商用ＡＣ電源の種類を判別しているためである。

前記の課題を解決するために、手動で切替器を切り替えるタイプのＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システムもあるが、このタイプのＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システムでは前もって、グロースターター用安定器、若しくはラピッド１灯用安定器、若しくはラピッド２灯用安定器からの出力電源、又は商用ＡＣ１００Ｖ、若しくは商用ＡＣ２００Ｖの商用電源、のいずれの電源をＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システムへの入力電源として接続するかを確認する必要があり、使用者にその確認と切替器の切り替えを強いることになる。

本考案は、ＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システム１であって、ＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源に一般に使用される整流平滑回路２及びＬＥＤモジュール駆動回路５と合わせて、ＡＣフィラメント電圧検出制御回路３と、自動切替回路４と、を組み合わせることにより実現する。

本考案の実施形態によれば、フィラメント電圧検出制御回路３の電圧出力と整流平滑回路２のＤＣ電圧出力とを組み合わせることにより、ラピッド２灯用安定器からの出力電源をＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システム１への入力電源として接続した場合でも、フィラメント電圧検出制御回路３の電圧出力と整流平滑回路２のＤＣ電圧出力の各電圧出力に基づいて、接続した入力電源を自動判別して、自動切替回路４の出力を切り替えることで、グロースターター用安定器、若しくはラピッド１灯用安定器の出力電源、又は商用ＡＣ１００Ｖ、若しくは商用ＡＣ２００Ｖの商用電源を、ＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システム１への入力電源として接続した場合と同じＤＣ電力をＬＥＤモジュール６に供給することができるＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システム１を実現している。

本考案のＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システムの実施形態例を示した回路及びブロック図である。 本考案のＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システムの第１の使用形態例を示したシステム構成図である。 本考案のＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システムの第２の使用形態例を示したシステム構成図である。 本考案のＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システムの第３の使用形態例を示したシステム構成図である。 本考案のＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システムの第４の使用形態例を示したシステム構成図である。

図１は本考案のＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システム１の実施形態例を示した回路及びブロック図である。ＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システム１は、整流平滑回路２、フィラメント電圧検出制御回路３、自動切替回路４、ＬＥＤモジュール、駆動回路５、により構成している。本考案では、ＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システムに一般的に用いられる整流平滑回路及２及びＬＥＤモジュール駆動回路５と合わせて、フィラメント電圧検出制御回路３と、自動切替回路４と、を組み合わせたことを特徴とする。

整流平滑回路２は主に２つの整流ダイオードブリッジ１７、１８と平滑用コンデンサ２０で構成され、接続器３０の中のＡＣ電源入力端子１０ａ若しくは１０ｂ、又は接続器３１の中のＡＣ電源入力端子１０ｃ若しくは１０ｄに入力された放電用ＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換する回路である。

ＬＥＤモジュール駆動回路５は主にＬＥＤ駆動ＩＣ２７、ＦＥＴ２６、コイル２９、ダイオード２８、抵抗器１１、１２、１３で構成され、ＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システム１の外部に接続されるＬＥＤモジュール６に一定のＤＣ電力を供給する回路である。

フィラメント電圧検出制御回路３は主に整流ダイオードブリッジ１９、平滑用コンデンサ２１、フォトカップラ２２で構成され、接続器３０のＡＣ電源入力端子１０ａと１０ｂ間の交流約３Ｖのフィラメント電圧の供給の有無を検出し、フィラメント電圧の供給の有無によってＨＩＧＨレベル電圧又はＬＯＷレベル電圧を出力する回路である。

自動切替回路４は主にコンパレータ２３、ＡＮＤゲート２４、ＦＥＴ２５、抵抗器１４、１５、１６で構成され、フィラメント電圧検出制御回路３の電圧出力と、整流平滑回路２のＤＣ電圧出力との組み合わせによって、切替器として動作するＦＥＴ２５のＯＮ又はＯＦＦの状態を切り替えることで、ＬＥＤモジュール駆動回路５の調光電圧を切り替える回路である。

ＬＥＤモジュール駆動回路５のＬＥＤ駆動ＩＣ２７は調光機能を有しており、ＬＥＤ駆動ＩＣ２７に印加する調光電圧を変化させることで、ＬＥＤモジュール６に供給するＤＣ電力を変化させることができる。フィラメント電圧検出制御回路３と自動切替回路４とを、整流平滑回路２及びＬＥＤモジュール駆動回路５に組み合わせない回路構成の場合、抵抗器１１及び１２によって調光電圧を決定するため調光電圧は変えることができない。しかし、フィラメント電圧検出制御回路３と自動切替回路４とを、整流平滑回路２及びＬＥＤモジュール駆動回路５に組み合わせることで、抵抗器１４を抵抗器１１と並列に接続することができるようになり、これによりＬＥＤ駆動ＩＣ２７の調光電圧を高くすることができ、調光電圧を高くすることによってＬＥＤモジュール６へ供給するＤＣ電力を増加することができる。

フィラメント電圧検出制御回路３と自動切替回路４とを組み合わせた動作は、交流約３Ｖのフィラメント電圧が有る場合で、同時にコンパレータ２３の反転入力（−）側の整流平滑回路２のＤＣ電圧出力が非反転入力（＋）側の基準電圧（Ｖ−ＲＥＦ）よりも低い場合の組み合わせで、自動切替回路４内のＦＥＴ２５がＯＮ状態となり、ＦＥＴ２５がＯＮになることによって抵抗器１４と抵抗器１１を並列に接続することになり、抵抗器１４と抵抗器１１との並列合成抵抗値は抵抗器１１単体の抵抗値より低くなるため、ＬＥＤ駆動ＩＣ２７の調光電圧を高くすることができる。前記以外の組み合わせの場合、自動切替回路４のＦＥＴ２５はＯＦＦ状態のため、抵抗器１１と１２とで決定される調光電圧となる。

また、本考案のＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システム１に、ラピッド１灯用安定器、及びラピッド２灯用安定器からの出力電源をＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システム１への入力電源として、それぞれ接続した場合、整流平滑回路２のＤＣ電圧出力はラピッド１灯用安定器からの出力電源をＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システム１への入力電源として接続した場合の方が高く、ラピッド２灯用安定器からの出力電源をＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システム１への入力電源として接続した場合の方が低くなる。この整流平滑回路２のＤＣ電圧出力の差に基づいた閾値を、自動切替回路４の抵抗器１５と１６とで設定し、ラピッド１灯用安定器を接続したか、ラピッド２灯用安定器を接続したかを判別している。

なお、本考案のＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システム１には、フィラメント電圧はラピッド１灯用安定器、及びラピッド２灯用安定器からの出力電源をＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システム１への入力電源として接続した場合にのみ供給され、グロースターター用安定器からの出力電源、並びに商用ＡＣ１００Ｖ、及び商用ＡＣ２００Ｖの商用電源をＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システム１への入力電源として接続した場合にはフィラメント電圧は供給されない。

図１ではコンパレータ２３の非反転入力（＋）側に基準電圧（Ｖ−ＲＥＦ）を接続した例を示しているが、基準電圧（Ｖ−ＲＥＦ）は反転入力（−）側に接続する回路構成にしてもよく、また、ＡＮＤゲート２４の代わりに他の論理ゲートを使用する回路構成にしてもよい。また、自動切替回路４のＦＥＴ２５の代わりに、ＯＮとＯＦＦとを切り替えることができるトランジスタやフォトカップラ等を用いてもよく、自動切替回路をマイクロコンピューター等で構成してもよい。

図２は本考案のＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システム１の第１の使用形態例を示したシステム構成図である。第１の使用形態では、商用ＡＣ１００Ｖ又は２００Ｖの商用電源を、本考案のＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システム１への入力電源として接続した例を示している。本使用形態では、ＡＣ電源入力端子１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄのうち１０ａ及び１０ｃのみに商用電源が接続されているため、接続器３０の中のＡＣ電源入力端子１０ａ及び１０ｂの間、並びに接続器３１の中のＡＣ電源入力端子１０ｃ及び１０ｄの間には交流約３Ｖのフィラメント電圧の供給は無く、フィラメント電圧検出制御回路３の出力はＬＯＷレベル電圧となり、自動切替回路４のＦＥＴ２５はＯＦＦの状態となる。これによりＬＥＤモジュール駆動回路５の調光電圧は、図１中の抵抗器１１及び１２で決定される電圧値となる。

図３は本考案のＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システム１の第２の使用形態例を示したシステム構成図である。第２の使用形態では、グロースターター用安定器８ａからの出力電源を、本考案のＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システム１への入力電源として接続した例を示している。本使用形態では、グロースターターを使用しないため、第１の使用形態と同様、接続器３０の中のＡＣ電源入力端子１０ａ及び１０ｂの間、並びに接続器３１の中のＡＣ電源入力端子１０ｃ及び１０ｄの間には交流約３Ｖのフィラメント電圧の供給は無く、フィラメント電圧検出制御回路３の出力はＬＯＷレベル電圧となり、自動切替回路４のＦＥＴ２５はＯＦＦの状態となる。これによりＬＥＤモジュール駆動回路５の調光電圧は、図１中の抵抗器１１及び１２で決定される電圧値となる。

図４は本考案のＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システム１の第３の使用形態例を示したシステム構成図である。第３の使用形態では、ラピッド１灯用安定器８ｂからの出力電源を、本考案のＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システム１への入力電源として接続した例を示している。本使用形態では接続器３０の中のＡＣ電源入力端子１０ａ及び１０ｂの間、並びに接続器３１の中のＡＣ電源入力端子１０ｃ及び１０ｄの間に交流約３Ｖのフィラメント電圧の供給が有り、フィラメント電圧検出制御回路３の出力はＨＩＧＨレベル電圧となる。

また、図１に関する記述で述べたように、整流平滑回路２のＤＣ電圧出力は、ラピッド１灯用安定器からの出力電源をＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システム１への入力電源として接続した場合には、ラピッド２灯用安定器からの出力電源をＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システム１への入力電源として接続した場合より高くなり、図１の自動切替回路４のコンパレータ２３の反転入力（−）側の入力電圧が非反転入力（＋）側の基準電圧（Ｖ−ＲＥＦ）より高くなるために、コンパレータ２３の出力はＬＯＷレベル電圧となる。

第３の使用形態では、フィラメント電圧検出制御回路３の出力はＨＩＧＨレベル電圧であるが、図１中のコンパレータ２３の出力がＬＯＷレベル電圧であるためＡＮＤゲート２４の出力はＬＯＷレベル電圧となり、自動切替回路４のＦＥＴ２５はＯＦＦの状態となる。これによりＬＥＤモジュール駆動回路５の調光電圧は、図１中の抵抗器１１及び１２で決定される電圧値となる。

図５は本考案のＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システム１の第４の使用形態例を示したシステム構成図である。第４の使用形態では、ラピッド２灯用安定器８ｃからの出力電源を、本考案のＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システム１ａ及び１ｂへの入力電源として接続した例を示している。本使用形態ではＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システム１ａの接続器３０−１のＡＣ電源入力端子１０ａ−１〜１０ｂ−１の間、及び接続器３１−１のＡＣ電源入力端子１０ｃ−１〜１０ｄ−１の間、並びにＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システム１ｂの接続器３０−２のＡＣ電源入力端子１０ａ−２〜１０ｂ−２のＡＣ電源入力端子間、及び接続器３１−２のＡＣ電源入力端子１０ｃ−２〜１０ｄ−２の間に、それぞれ交流約３Ｖのフィラメント電圧の供給が有り、フィラメント電圧検出制御回路３の出力はＨＩＧＨレベル電圧となる。

図１に関する記述で述べたように、整流平滑回路２のＤＣ電圧出力は、ラピッド２灯用安定器からの出力電源をＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システムへの入力電源として接続した場合の方が、ラピッド１灯用安定器からの出力電源をＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システムへの入力電源として接続した場合より低くなり、図１の自動切替回路４のコンパレータ２３の反転入力（−）側の入力電圧が非反転入力（＋）側の基準電圧（Ｖ−ＲＥＦ）より低くなるためにコンパレータ２３の出力はＨＩＧＨレベル電圧となる。

第４の使用形態では、フィラメント電圧検出制御回路３の出力はＨＩＧＨレベル電圧で、コンパレータ２３の出力もＨＩＧＨレベル電圧であるためＡＮＤゲート２４の出力はＨＩＧＨレベル電圧となり、自動切替回路４のＦＥＴ２５はＯＮの状態となる。これによりＬＥＤモジュール駆動回路５の調光電圧は、図１中の抵抗器１４と抵抗器１１の並列合成抵抗と、抵抗器１２とで決定される電圧値となる。抵抗器１４と抵抗器１１の並列合成抵抗値は、抵抗器１１の抵抗値より小さいため、ＬＥＤ駆動回路内の調光電圧は高くなり、調光電圧が高くなることによってＬＥＤモジュール６へ供給するＤＣ電力が増加する。

１ ＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システム
２ 整流平滑回路
３ フィラメント電圧検出制御回路
４ 自動切替回路
５ ＬＥＤモジュール駆動回路
６ ＬＥＤモジュール
７ ＬＥＤランプ
８ａ、８ｂ、８ｃ 安定器
９ 照明システム
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ ＡＣ電源入力端子
１１、１２、１３、１４、１５、１６ 抵抗器
１７、１８、１９ 整流ダイオードブリッジ
２０、２１ 平滑用コンデンサ
２２ フォトカップラ
２３ コンパレータ
２４ ＡＮＤゲート
２５、２６ ＦＥＴ
２７ ＬＥＤ駆動ＩＣ
２８ ダイオード
２９ コイル
３０、３１ 接続器

Claims (3)

1. 蛍光灯と置き換え可能で、ＡＣ電源入力端子を４つ備え、蛍光灯用安定器から出力されるフィラメント予熱用のフィラメント電圧及び放電用ＡＣ電圧を入力電源とすることができる、ＬＥＤランプ用のＡＣ−ＤＣ変換電源システムであって、整流平滑回路及びＬＥＤモジュール駆動回路と合わせて、
   ＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システムに蛍光灯用安定器から供給されるフィラメント予熱用のＡＣ約３Ｖのフィラメント電圧の供給の有無を検出して、その供給の有無によって電圧出力を切り替えるフィラメント電圧検出制御回路と、
   ＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システムに蛍光灯用安定器から供給されるＡＣ数百Ｖの放電用ＡＣ電圧を整流平滑回路で整流平滑して得られるＤＣ電圧出力と、前記のフィラメント電圧検出制御回路からの電圧出力と、によってＬＥＤモジュール駆動回路の調光電圧を切り替える自動切替回路と、
   を組み合わせることにより、ラピッド２灯用安定器からの出力電源を、ＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システムへの入力電源として接続した場合でも、接続した入力電源を自動判別して、自動切替回路の出力を切り替えることで、グロースターター用安定器、若しくはラピッド１灯用安定器からの出力電源、又は商用ＡＣ１００Ｖ、若しくは商用ＡＣ２００Ｖの商用電源を、ＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システムへの入力電源として接続した場合と同じＤＣ電力をＬＥＤモジュールに供給することができるＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システム。
2. 請求項１のＬＥＤランプ用ＡＣ−ＤＣ変換電源システムと、ＬＥＤモジュールと、を組み合わせたＬＥＤランプ。
3. 請求項２のＬＥＤランプと、このランプを建築物に保持するための照明器具と、を組み合わせた照明システム。

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