JP5834235B2 - 固体光源点灯装置およびそれを用いた照明器具と照明システム - Google Patents

Description

本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）のような固体光源を点灯させる固体光源点灯装置およびそれを用いた照明器具と照明システムに関するものである。

従来、特許文献１（特許第４，６３６，１０２号公報）によれば、装置外から供給される調光信号に応じて交流電力を直流電力に変換してＬＥＤを調光点灯させるＬＥＤ点灯装置が開示されている。この従来例では、交流電力の供給直後から所定期間の間、ＬＥＤを予め定められた調光で減光して点灯或いは消灯させるように制御し、前記所定期間の経過後、装置外から供給される調光信号に応じてＬＥＤを調光点灯させるものであった。

特許第４，６３６，１０２号公報

特許文献１の技術では、電源ＯＮのタイミングから所定期間の間、ＬＥＤを予め定められた調光で減光して点灯或いは消灯させるように制御させるものであるから、例えば、電源がＯＦＦされる直前の調光状態を電源がＯＮされた直後の制御に反映させることは出来なかった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、電源が瞬時停電や瞬時降下を起こす環境下であっても固体光源を適切に制御することが可能な固体光源点灯装置を提供することを課題とする。

請求項１の発明は、上記の課題を解決するために、図１に示すように、電源１と固体光源２との間に接続される少なくとも１つのスイッチング回路３と、電源１のＯＮ／ＯＦＦを検出する電源ＯＮ／ＯＦＦ検出回路４と、調光信号ｓに応じて前記スイッチング回路３を制御し、固体光源２を調光することが可能な制御回路５を備えた固体光源点灯装置であって、図４に示すように、電源１のＯＦＦが検出された後、所定期間Ｔは、調光信号ｓに関わらず固体光源２を消灯させることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、上記の課題を解決するために、図１に示すように、電源１と固体光源２との間に接続される少なくとも１つのスイッチング回路３と、電源１のＯＮ／ＯＦＦを検出する電源ＯＮ／ＯＦＦ検出回路４と、調光信号ｓに応じて前記スイッチング回路３を制御し、固体光源２を調光することが可能な制御回路５を備えた固体光源点灯装置であって、図４に示すように、電源１のＯＦＦが検出された後、所定期間Ｔは、調光信号ｓに関わらず固体光源２を所定の調光状態で点灯させることを特徴とするものである。

請求項３の発明は、上記の課題を解決するために、図１に示すように、電源１と固体光源２との間に接続される少なくとも１つのスイッチング回路３と、電源１のＯＮ／ＯＦＦを検出する電源ＯＮ／ＯＦＦ検出回路４と、調光信号ｓに応じて前記スイッチング回路３を制御し、固体光源２を調光することが可能な制御回路５と、電源１のＯＦＦが検出されたときの調光状態を記憶しておく記憶部（例えば、マイコン５２のメモリ）とを備えた固体光源点灯装置であって、図４に示すように、電源１のＯＦＦが検出された後、所定期間Ｔは、調光信号ｓに関わらず固体光源２を前記記憶部に記憶された調光状態で点灯させることを特徴とするものである。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の固体光源点灯装置を搭載する照明器具である。

請求項５の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の固体光源点灯装置を搭載する照明システムである。

本発明によれば、調光信号に応じてスイッチング回路を制御し、固体光源を調光可能な制御回路を備えた固体光源点灯装置において、電源ＯＮ／ＯＦＦ検出回路によって電源ＯＦＦが検出された後、所定期間が経過する前に電源ＯＮ／ＯＦＦ検出回路によって電源ＯＮが検出されたとき、所定期間が経過するまでは、調光信号に関わらない制御が行われるので、電源の降下または遮断に起因する過渡的な調光信号の影響を受けにくいという効果がある。

本発明の実施形態１の回路図である。 従来例の動作説明図である。 従来例の動作説明図である。 本発明の実施形態１の動作説明図である。

（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１の固体光源点灯装置の回路図である。商用の交流電源１には、フィルタ回路ＦＬと全波整流器ＤＢを介して昇圧チョッパ回路８が接続されている。昇圧チョッパ回路８は、スイッチング素子Ｑ１とインダクタＬ１、ダイオードＤ１、平滑コンデンサＣ１、電流検出抵抗Ｒ１を含んで構成されている。チョッパ制御回路５４によりスイッチング素子Ｑ１が高周波でオンオフすることにより、平滑コンデンサＣ１に所定の直流電圧Ｖｄｃが生成される。

図１の回路において、昇圧チョッパ回路８とチョッパ制御回路５４は省略しても良く、代わりに平滑コンデンサＣ１により直流電圧Ｖｄｃを生成する構成としても良い。また、図１では、電源１が商用の交流電源である場合を例示しているが、本発明は商用点灯に限定されるものではなく、電源として蓄電池などの直流電源を用いても構わない。

平滑コンデンサＣ１の直流電圧Ｖｄｃは、降圧チョッパ回路３により電力変換される。降圧チョッパ回路３は、スイッチング素子Ｑ２とインダクタＬ２、ダイオードＤ２、平滑コンデンサＣ２、電流検出抵抗Ｒ２を含んで構成されている。チョッパ制御回路５３によりスイッチング素子Ｑ２が高周波でオンオフすることにより、入力直流電圧Ｖｄｃを降圧した直流電圧が平滑コンデンサＣ２に生成され、固体光源２に直流電流が供給される。固体光源２は、発光ダイオード（ＬＥＤ）や有機ＥＬ素子のような半導体発光素子である。

チョッパ制御回路５３はマイコン５２により制御され、調光信号に応じてスイッチング素子Ｑ２のオンパルス幅を可変とすることにより、固体光源２の光出力を調整したり、スイッチング素子Ｑ２のスイッチング動作を停止させることにより、固体光源２を消灯する制御を可能としている。

本実施形態では、固体光源２に流れる直流電流を制御するためのスイッチング回路として、降圧チョッパ回路３を用いているが、フライバックコンバータ回路や昇圧チョッパ回路、昇降圧チョッパ回路など、他の構成のスイッチング回路を用いても構わない。

本実施形態の固体光源点灯装置は、例えば、商用の交流電源１に接続される照明器具に搭載されており、装置外部の調光器６から調光信号線７を介して受信される調光信号ｓに応じて固体光源２を調光点灯させる用途に用いることができる。

また、本実施形態の固体光源点灯装置を搭載した照明器具は、複数台が商用の交流電源１に並列に接続されていても構わない。その場合、各照明器具に対して共通の調光器６から並列的に調光信号ｓを供給し、フロア全体の照明器具を１つの調光器６により調光制御する照明システムを構成しても良い。

調光器６から調光信号線７を介して伝送される調光信号ｓは、例えば、周波数が約１ｋＨｚ、振幅が１０Ｖ程度の矩形波電圧信号よりなる。この矩形波電圧信号のＯＮデューティ（１周期中に占めるＨｉｇｈレベル期間の割合）は、調光レベルに応じて可変制御される。例えば、ＯＮデューティが０〜ｘ１（％）のとき、光出力は１００％（全点灯状態）となり、ｘ１〜ｘ２（％）のときは、ＯＮデューティが増加するにつれて減少する光出力となり、ｘ２〜１００（％）のとき、光出力が０％（消灯状態）となるように制御される。このような調光信号は、インバータ式の蛍光灯点灯装置の分野において広く用いられており、例えば、ｘ１＝５（％）、ｘ２＝９５（％）程度のものが知られている。

制御回路５では、上述のＯＮデューティ可変の矩形波電圧信号（ＰＷＭ信号）よりなる調光信号ｓを、そのＯＮデューティに応じた振幅のＤＣ電圧信号に変換する信号変換回路５１を備えている。信号変換回路５１は、例えば、波形整形回路と平滑回路よりなる。調光器６から調光信号線７を介して伝送されて来た調光信号ｓを波形整形し、平滑回路により平滑化して、ＤＣ電圧信号に変換する。このＤＣ電圧信号は、マイコン５２のＡ／Ｄ変換入力端子から取り込まれてデジタル値に変換される。マイコン５２は、内蔵のメモリにデータテーブルを備えており、Ａ／Ｄ変換により取得したデジタル値に応じた光出力の制御信号をチョッパ制御回路５３に送出する。

電源ＯＮ／ＯＦＦ検出回路４は、商用の交流電源１のＯＮ／ＯＦＦを検出して、電源ＯＮ／ＯＦＦ検出信号を生成し、制御回路５のマイコン５２に入力している。電源ＯＮ／ＯＦＦ検出回路４は、交流電源１の電圧がゼロクロスしただけでは、電源ＯＦＦとは判断しない。交流電源１の電圧が、例えば、数サイクル〜十数サイクルにわたり低い状態が継続した場合に、電源ＯＦＦと判断し、電源ＯＮ／ＯＦＦ検出信号の状態を切り替える。

制御電源回路９は、平滑コンデンサＣ１の直流電圧Ｖｄｃから制御電源電圧Ｖｃｃを生成し、制御回路５並びに電源ＯＮ／ＯＦＦ検出回路４に供給する。交流電源１がＯＦＦされて、電源ＯＮ／ＯＦＦ検出信号が電源ＯＦＦを検出している状態に切り替わったとしても、平滑コンデンサＣ１の直流電圧Ｖｄｃが残っている間は、制御電源電圧Ｖｃｃが供給されており、制御回路５並びに電源ＯＮ／ＯＦＦ検出回路４は動作可能である。

調光器６は、同じ交流電源１から電力供給を受けており、交流電源１がＯＦＦすると、調光信号ｓの出力を停止する。ただし、調光器６も内部に制御電源回路を有しているので、図２〜図４に示すように、交流電源１がＯＦＦした後、少しの時間遅れを経てから、調光信号が消失する。また、交流電源１がＯＮした後、少しの時間遅れを経てから、調光信号が発生する。

図２は本発明の対策前の従来例の電源ＯＮ時と電源ＯＦＦ時の動作を示している。電源ＯＮ前は固体光源２は消灯されており、光出力は０％である。また、調光信号は発生していない。

ｔ１のタイミングで電源１がＯＮされると、同じ電源１に接続された調光器６からは、所定時間（例えば１秒程度の短時間）の経過後に、調光信号が発生する。
ｔ２のタイミングで調光信号が発生した後は、その調光信号により指定される調光レベルに応じた光出力で固体光源２が点灯される。
ｔ３のタイミングで電源１がＯＦＦされると、マイコン５２は電源ＯＦＦの検出信号を受けて、固体光源２を直ちに消灯するように制御する。

ここで、問題となるのは、ｔ１〜ｔ２の期間における光出力である。ｔ１のタイミングで電源ＯＮが検出された後、ｔ２のタイミングで調光信号が発生するまでの間は、調光信号のＯＮデューティは０％となるので、固体光源２の光出力は１００％からスタートすることになる。したがって、例えば、ユーザーが調光器６の調光つまみを絞った状態（光出力を低く設定した状態）で電源ＯＮの操作をした場合でも、電源ＯＮから所定の短時間は１００％の光出力が生じてしまう。

従来のインバータ式の蛍光灯点灯装置であれば、電源投入後、例えば１秒程度はフィラメントの予熱期間が設定されているので、上述のように、電源ＯＮから所定の短時間は１００％の光出力に設定されていても差し支えない。むしろ調光状態でスタートするよりも全点灯状態でスタートする方が熱陰極型の放電灯の寿命の点では好ましいとさえ言える。このような観点から、従来のインバータ式の蛍光灯点灯装置に適合するように設計された調光器（いわゆるライコン）では、電源ＯＮが検出されてから、蛍光灯の予熱時間に相当する程度の短時間は調光信号を出力しない（ＯＮデューティを０％とする）仕様となっていることが一般的である。

しかしながら、ＬＥＤの調光点灯装置では、熱陰極型の放電灯のような起動時の予熱期間は不要であるので、電源ＯＮの直後から調光信号により指定される調光レベルに応じた光出力で固体光源２を点灯可能である。このため、調光状態で電源ＯＮすると、一瞬、光源が明るく点灯される現象（いわゆる“オンピカ”）が発生する。同様の現象は、電源１が瞬時停電した場合や瞬時降下した場合にも、起こり得る。

図３は本発明の対策前の従来例の電源瞬断時の動作を示している。
ｔ３のタイミングで電源のＯＦＦが検出されると、マイコン５２は電源ＯＦＦの検出信号を受けて、固体光源２を直ちに消灯するように制御する。
その後、ｔ４のタイミングで復電すると、マイコン５２は電源ＯＮの検出信号を受けて、固体光源２を調光信号の調光レベルに応じた光出力で点灯させる。

次に、ｔ５のタイミングで調光器６の調光信号のＯＮデューティが０％になると、光出力は１００％となる。
その後、ｔ６のタイミングで調光信号が発生した後は、その調光信号により指定される調光レベルに応じた光出力で固体光源２が点灯される。

ここで、問題となるのは、ｔ５〜ｔ６の期間における光出力である。ｔ５のタイミングで調光信号が消失した後、ｔ６のタイミングで調光信号が発生するまでの間は、調光信号のＯＮデューティは０％となるので、固体光源２の光出力は１００％となる。このため、調光状態で電源１が瞬時停電すると、復電に一瞬、光源が明るく点灯される現象が発生する。

これらの問題を解決するために、本発明では、図４に示すように、電源ＯＦＦが検出された後、所定期間Ｔが経過するまでは、調光信号を受け付けないように制御している。

このように制御すれば、電源がＯＦＦされた後、所定期間Ｔの間に復電した場合でも、過渡的な調光信号の影響を受けることは無くなる。

（制御例１）
１つの制御例として、図４に示すように、電源ＯＦＦが検出された後、所定期間Ｔが経過するまでは、固体光源２を消灯させるように制御する。このように制御すれば、調光状態で点灯しているときに、電源が瞬時停電した後に、すぐに復電したような場合であっても、一時的に１００％の点灯状態に移行するような不都合は生じない。

（制御例２）
他の制御例として、図４に示すように、電源ＯＦＦが検出された後、所定期間Ｔが経過するまでは、固体光源２を所定の光出力で調光点灯させるように制御する。所定の光出力は、ユーザーが眩しさを感じない程度の調光レベルに設定しておけば、ユーザーが不快感を感じることは無い。

また、所定期間Ｔの間、消灯させる制御例１に比べると、本制御例２では、所定期間Ｔの間も、最低限の明るさは確保されるので、特に夜間の照明制御において、ユーザーの不安感を解消することができる。

（制御例３）
別の制御例として、図４に示すように、電源ＯＦＦが検出された後、電源ＯＮが検出されるまでは、固体光源２を消灯し、その後、電源ＯＮが検出されると、電源ＯＦＦの検出から所定期間Ｔが経過するまでは、固体光源２を所定の光出力で調光点灯させるように制御する。

このように制御すれば、電源ＯＦＦの操作に対して、速やかに固体光源２が消灯するから、点灯装置の応答が遅いという誤解を招く恐れが無く、ユーザーの信頼感を損なうことが無い。また、電源ＯＮが検出された後は、所定の光出力で調光点灯するから、特に夜間の照明制御において、ユーザーの不安感を解消することができる。

（制御例４）
さらに、上述の制御例３において、電源ＯＦＦが検出されたときに、そのときの調光状態をマイコン５２の記憶部に一時的に記憶しておいて、その後、所定期間Ｔが経過する前に電源ＯＮが検出されたときには、その所定期間Ｔが経過するまでは、マイコン５２の記憶部に記憶された直近の電源ＯＦＦ時の調光状態で調光点灯させるように制御する。そして、所定期間Ｔが経過した後は、調光信号により指定される調光レベルに応じた光出力で固体光源２を点灯させる。

このように制御すれば、電源ＯＦＦの操作に対して、速やかに固体光源２が消灯するから、ユーザーの信頼感を損なうことが無く、なおかつ、電源瞬断後の復電時には、他の調光状態を経由することなく、元の調光状態に即座に復帰させることができる。

上述の特許文献１（特許第４，６３６，１０２号公報）の技術では、電源ＯＮのタイミングから所定期間の間は、ＬＥＤを予め定められた調光で減光して点灯或いは消灯させるように制御するので、電源がＯＦＦされる直前の調光状態を電源がＯＮされた直後の制御に反映させることは出来なかった。これに対して、本制御例４であれば、電源がＯＦＦされる直前の調光状態を電源がＯＮされた直後の制御に反映させることが出来るから、電源瞬断の前後で調光レベルの連続性を確保できる効果があり、ユーザーの快適性を高めることができる。

１ 電源
２ 固体光源
３ 降圧チョッパ回路（スイッチング回路）
４ 電源ＯＮ／ＯＦＦ検出回路
５ 制御回路

Claims (5)

1. 電源と固体光源との間に接続される少なくとも１つのスイッチング回路と、前記電源のＯＮ／ＯＦＦを検出する電源ＯＮ／ＯＦＦ検出回路と、前記スイッチング回路を制御し、前記固体光源を調光することが可能な制御回路と、前記電源がＯＦＦされている期間中に前記制御回路に電力を供給するコンデンサとを備えた固体光源点灯装置であって、前記制御回路は、前記電源ＯＮ／ＯＦＦ検出回路によって電源ＯＦＦが検出された後、所定期間が経過する前に前記電源ＯＮ／ＯＦＦ検出回路によって電源ＯＮが検出されたとき、前記所定期間が経過するまでは、調光信号に関わらず、前記固体光源を消灯させるように前記スイッチング回路を制御し、前記所定期間の経過後は調光信号に応じて前記スイッチング回路を制御することを特徴とする固体光源点灯装置。
2. 電源と固体光源との間に接続される少なくとも１つのスイッチング回路と、前記電源のＯＮ／ＯＦＦを検出する電源ＯＮ／ＯＦＦ検出回路と、前記スイッチング回路を制御し、前記固体光源を調光することが可能な制御回路と、前記電源がＯＦＦされている期間中に前記制御回路に電力を供給するコンデンサとを備えた固体光源点灯装置であって、前記制御回路は、前記電源ＯＮ／ＯＦＦ検出回路によって電源ＯＦＦが検出された後、所定期間が経過する前に前記電源ＯＮ／ＯＦＦ検出回路によって電源ＯＮが検出されたとき、前記所定期間が経過するまでは、調光信号に関わらず、所定の調光状態で前記固体光源を点灯させるように前記スイッチング回路を制御し、前記所定期間の経過後は調光信号に応じて前記スイッチング回路を制御することを特徴とする固体光源点灯装置。
3. 電源と固体光源との間に接続される少なくとも１つのスイッチング回路と、前記電源のＯＮ／ＯＦＦを検出する電源ＯＮ／ＯＦＦ検出回路と、前記スイッチング回路を制御し、前記固体光源を調光することが可能な制御回路と、前記電源ＯＮ／ＯＦＦ検出回路が電源ＯＦＦを検出したときの調光状態を記憶しておく記憶部と、前記電源がＯＦＦされている期間中に前記制御回路に電力を供給するコンデンサとを備えた固体光源点灯装置であって、前記制御回路は、前記電源ＯＮ／ＯＦＦ検出回路によって電源ＯＦＦが検出された後、所定期間が経過する前に前記電源ＯＮ／ＯＦＦ検出回路によって電源ＯＮが検出されたとき、前記所定期間が経過するまでは、調光信号に関わらず、前記記憶部に記憶された調光状態で前記固体光源を点灯させるように前記スイッチング回路を制御し、前記所定期間の経過後は調光信号に応じて前記スイッチング回路を制御することを特徴とする固体光源点灯装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の固体光源点灯装置を搭載する照明器具。
5. 請求項１〜３のいずれかに記載の固体光源点灯装置を搭載する照明システム。

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