JP5669447B2 - 照明システム - Google Patents
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Description
電球を光源とする照明システムには、位相制御調光器を用いて電球の明るさを調光するものがある。光源をLEDとし、LEDに電力を供給する電源回路が、位相制御された交流電力を入力する構成の照明システムがある。
この発明は、例えば上記のような課題を解決するためになされたものであり、位相制御調光器が誤動作した場合であっても、電源回路が正常な電力を負荷に供給することを目的とする。
調光度を入力し、入力した調光度にしたがって交流電力を位相制御する位相制御調光器と、
上記位相制御調光器が位相制御した交流電力を入力し、直流電力を生成する電源回路と、
上記電源回路が生成した直流電力により点灯するLEDと
を備え、
上記位相制御調光器は、
上記交流電力を導通又は遮断して交流電力を位相制御するサイリスタを有し、
上記電源回路は、
上記サイリスタにより位相制御された交流電力を整流する整流回路と、
上記整流回路が整流した電力から、上記直流電力を生成する直流直流変換回路と、
上記電源回路が上記位相制御された交流電力の入力を開始してから所定の遅延時間が経過したのちに、上記直流直流変換回路の動作を開始させる遅延回路とを有し、
上記所定の遅延時間は、電源が投入された直後に上記サイリスタが誤動作した場合に上記サイリスタが導通状態を維持する誤導通期間以上の時間であることを特徴とする。
実施の形態1について、図1〜図8を用いて説明する。
照明システム800は、位相制御調光器810と、照明装置820とを備える。照明システム800は、例えば位相制御調光LEDシステムである。
サイリスタ812は、制御回路813が駆動パルスを生成してから、交流電源ACから供給される交流電力の電圧が0になるまでの間、オンになる。この期間(導通期間702)において、位相制御調光器810が位相制御した交流電力の電圧波形711は、交流電源ACから供給される交流電力の電圧波形とほぼ等しい。導通期間702以外の期間において、位相制御調光器810が位相制御した交流電力は遮断され、電圧は0になる。
導通期間702は、交流電源ACから供給される交流電力の周期701の半分以下である。導通期間702を、位相角で表わしたものを導通角という。導通角は、理論的には、0度以上180度以下である。実際には、導通角の下限は0度より大きく、導通角の上限は180度より小さい。
位相制御調光器810は、電源投入直後に、誤動作する場合がある。
電源回路821は、整流回路110と、直流直流変換回路120と、制御電源回路130と、遅延回路140とを有する。
直流直流変換回路120は、例えば、フライバックコンバータ回路である。直流直流変換回路120は、例えば、制御IC121と、スイッチング素子Q22と、トランスT23と、ダイオードD26と、平滑コンデンサC27とを有する。
グランド端子GNDは、電源回路821の一次側基準電位を持つグランド配線に電気接続されている。電源端子VCCは、制御電源回路130の出力に電気接続されている。制御IC121は、電源端子VCCを介して、制御電源回路130が生成した直流制御電力を入力する。出力端子OUTは、スイッチング素子Q22を駆動する駆動信号を出力する。保護信号入力端子OVPは、保護信号を入力する。保護信号入力端子OVPは、例えば、過電圧保護端子である。制御IC121は、保護信号を入力している間、動作を停止する。すなわち、制御IC121は、スイッチング素子Q22を高周波でオンオフする駆動信号を生成せず、スイッチング素子Q22を継続してオフ状態に保つ。なお、この例において、制御IC121は、保護信号入力端子OVPの電位が高電位である場合に、保護信号を入力していると判断する。
遅延時間は、例えば、交流電源ACの周期の0.5倍以上3倍以下である。上述したように、位相制御調光器810の誤導通期間703は、交流電源ACの半周期に相当する。このため、遅延時間は、交流電源ACの半周期以上必要である。例えば、交流電源ACの周波数が50Hzであれば遅延時間は10ミリ秒以上、60Hzであれば8.33ミリ秒以上に設定する。電源回路821を2つ以上の周波数に対応させるためには、周波数が最も低い場合の遅延時間に、遅延時間を設定する。例えば、50Hzと60Hzとに対応させるためには、遅延時間を10ミリ秒以上に設定する。
逆に、遅延時間をあまり長く設定する必要はない。遅延時間をあまり長く設定すると、利用者に反応遅れとして認識されたり、位相制御調光器810が誤動作を繰り返したりする可能性がある。このため、遅延時間は交流電源ACの1周期以下であることが望ましい。遅延回路140の構成によっては、電源切断後すぐに再び電源が投入されると、遅延時間が設定値よりも短くなる可能性があるので、余裕を見たとしても、3倍程度で十分である。その場合、遅延時間は交流電源ACの3周期以下に設定することが望ましい。例えば、交流電源ACの周波数が60Hzの場合、遅延時間は50ミリ秒以下に設定する。
2つの分圧抵抗R41,R42の分圧比は、制御電源回路130が保護信号を入力しているか否かを判断する閾値電圧より低い電位まで保護信号入力端子OVPの電位が下がるよう設定する。分圧抵抗R42の抵抗値および分圧コンデンサC43の静電容量は、制御電源回路130が保護信号を入力しているか否かを判断する閾値電圧にまで保護信号入力端子OVPの電位が下がるのにかかる時間が、交流電源ACの周期の0.5倍〜3倍になるよう設定する。
横軸は、時刻を示す。縦軸は、電圧を示す。
太実線で示す電圧波形711は、電源回路821が入力する位相制御された交流電力の電圧波形である。この例では、位相制御調光器810の誤動作により、半周期の誤導通期間703がある。
太実線で示す電圧波形714は、制御電源回路130が生成する直流制御電力の電圧波形である。制御電源回路130は、生成する直流制御電力の電圧が細破線で示す電圧704を超えないように調整する。制御IC121は、制御電源回路130が生成した直流制御電力の電圧が、細破線で示す電圧705を超えた場合に、動作可能になる。
太破線で示す電圧波形715は、遅延回路140が生成する保護信号の電圧波形である。制御IC121は、遅延回路140が生成する保護信号の電位が、細破線で示す電圧706を超えた場合に、保護信号を入力したと判定する。電圧706は、電圧705よりも低い。
細破線で示す電圧707は、電圧704を、2つの分圧抵抗R41,R42の分圧比で分圧した電圧である。電圧707は、電圧706よりも低い。
時刻722において、誤導通期間703が始まる。制御電源回路130が生成する直流制御電力の電圧値は、徐々に上昇し、時刻723において、制御IC121が動作できる電圧705を超える。
時刻722より前において、分圧コンデンサC43は、充電されていない。このため、遅延回路140が生成する保護信号の電位は、制御電源回路130が生成する直流制御電力の電圧値と等しい。時刻722より後において、分圧コンデンサC43は、徐々に充電されていき、遅延回路140が生成する保護信号の電位は、制御電源回路130が生成する直流制御電力の電圧値よりも、分圧コンデンサC43の両端電圧の分、低い電位となる。
時刻723においては、分圧コンデンサC43がまだそれほど充電されていないので、遅延回路140が生成する保護信号の電位は、制御IC121が保護信号を入力したと判定する電圧706を超えている。このため、制御IC121は、動作を停止し、スイッチング素子Q22を継続してオフにする。平滑コンデンサC27が充電されないので、光源823は点灯しない。
光源823が点灯する電圧まで平滑コンデンサC27が充電されると、光源823は、調光度に見合った明るさで点灯する。
横軸は、時刻を示す。縦軸は、電圧を示す。図7と共通する部分には、同一の符号を付す。
時刻723において、制御電源回路130が生成する直流制御電力の電圧値が電圧705を超え、制御IC121が動作可能になる。このとき、遅延回路140が生成する保護信号の電位が電圧706より高いので、制御IC121は、スイッチング素子Q22を高周波でオンオフする駆動信号を生成せず、スイッチング素子Q22はオフ状態を保つ。したがって、平滑コンデンサC27は充電されず、光源823は点灯しない。
時刻724において、遅延回路140が生成する保護信号の電位が電圧706を下回り、制御IC121は、スイッチング素子Q22を高周波でオンオフする駆動信号を生成する。直流直流変換回路120が動作を開始する。光源823が点灯する電圧まで平滑コンデンサC27が充電されると、光源823は、調光度に見合った明るさで点灯する。
しかし、遅延回路140の遅延時間は、交流電源ACの周期の3倍(50Hzの場合、60ミリ秒)以下なので、利用者にはほとんど知覚されない。
Claims (6)
- 調光度を入力し、入力した調光度にしたがって交流電力を位相制御する位相制御調光器と、
上記位相制御調光器が位相制御した交流電力を入力し、直流電力を生成する電源回路と、
上記電源回路が生成した直流電力により点灯するLEDと
を備え、
上記位相制御調光器は、
上記交流電力を導通又は遮断して交流電力を位相制御するサイリスタを有し、
上記電源回路は、
上記サイリスタにより位相制御された交流電力を整流する整流回路と、
上記整流回路が整流した電力から、上記直流電力を生成する直流直流変換回路と、
上記電源回路が上記位相制御された交流電力の入力を開始してから所定の遅延時間が経過したのちに、上記直流直流変換回路の動作を開始させる遅延回路とを有し、
上記所定の遅延時間は、電源が投入された直後に上記サイリスタが誤動作した場合に上記サイリスタが導通状態を維持する誤導通期間以上の時間であることを特徴とする照明システム。 - 上記遅延回路の遅延時間は、上記交流電力の周期の0.5倍以上3倍以下であることを特徴とする請求項1に記載の照明システム。
- 上記遅延回路は、上記電源回路が上記位相制御された交流電力の入力を開始してから所定の遅延時間が経過するまでの間、保護信号を生成し、
上記直流直流変換回路は、上記遅延回路が生成した保護信号を入力する保護信号入力端子を有し、上記保護信号入力端子が上記保護信号を入力している場合に動作を停止することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の照明システム。 - 上記電源回路は、上記位相制御された交流電力から、直流制御電力を生成する制御電源回路を有し、
上記直流直流変換回路は、上記制御電源回路が生成した直流制御電力を電源として動作し、
上記遅延回路は、上記制御電源回路が生成した直流制御電力の電圧を分圧する分圧コンデンサと分圧抵抗とを有し、上記分圧抵抗の両端に発生した電圧を上記保護信号とすることを特徴とする請求項3に記載の照明システム。 - 上記位相制御調光器は、上記交流電力のゼロクロスを検出した時刻から、上記調光度にしたがった時間が経過したとき、駆動パルスを生成する制御回路を有し、
上記サイリスタは、上記制御回路が駆動パルスを生成してから、交流電力の電圧が0になるまでの間、交流電力を導通させて交流電力を位相制御することを特徴とする請求項1〜4いずれかに記載の照明システム。 - 上記誤導通期間は、電源が投入された直後の上記交流電力の半周期の時間であることを特徴とする請求項1〜4いずれかに記載の照明システム。
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