JP6145980B2 - 照明装置 - Google Patents
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Description
一方、高輝度の照明光源として、例えばハロゲンランプを用いた照明装置がある。このような照明装置においては、トライアックがターンオンする位相を制御するように構成された調光器を用いて商用電源を位相制御して調光する。また、磁気トランスや電子トランスを用いて商用電源を降圧する場合がある。調光器や電子トランスは、安定に動作するための最低負荷電流を必要とする。そのため、LEDなどの照明光源も、電子トランスなどで降圧した交流電圧で点灯でき、また調光器で調光できることが望ましい。
図1は、第1の実施形態に係る照明装置を例示する回路図である。
第1の実施形態の照明装置1は、照明負荷11と、直流電源回路12と、スイッチング電源13と、を備えている。照明装置1は、位相制御された交流電圧VINを供給されて点灯する。なお、図1においては、交流電圧VINは、降圧用の変圧器3と調光器4とを介して交流電源5から生成される構成を例示している。また、直流電源回路12とスイッチング電源13とは、照明用電源15を構成している。
ローパスフィルタ25は、例えば抵抗とコンデンサとで構成され、電流検出抵抗22による検出値を平滑化して、入力電流IINの平均値として出力する。
誤差増幅回路26は、基準電圧生成回路27を有し、入力電流IINの平均値と、基準電圧とを比較し、差電圧を増幅し、誤差信号として出力する。
図2に表したように、電子トランス3aは、ハイサイドスイッチ29、ローサイドスイッチ30、トランス31、共振コンデンサ32、33、チョークコイル34、整流回路35、抵抗36、コンデンサ37、ダイオード38、39、ダイアック44などを有する。
ハイサイドスイッチ29とローサイドスイッチ30とは、例えばNPNトランジスタであり、ダイオード38を介して整流回路35の出力に直列に接続される。また、共振コンデンサ32、33は、ダイオード38を介して整流回路35の出力に直列に接続される。
電子トランス3aは、安定に動作するための最低負荷電流を有している。
調光器4は、端子6、7間の電源ラインに直列に挿入されたトライアック45、トライアック45と並列に接続された位相回路46と、トライアック45のゲートと位相回路46との間に接続されたダイアック47と、を有する。
位相回路46は、可変抵抗48とタイミングコンデンサ49とで構成され、タイミングコンデンサ49の両端に位相が遅延した電圧を生成する。また、可変抵抗48の抵抗値を変化させると、時定数が変化し、遅延時間が変化する。
位相回路46の時定数を変化させてダイアック47がパルスを生成するタイミングを制御することにより、トライアック45がオンするタイミングを調整することができる。したがって、調光器4は、交流電圧における半サイクル分の導通位相を制御することができる。
なお、図4は、変圧器3がない場合の波形図であり、交流電源5の電源電圧VAC、直流電源回路12の直流電圧VC、直流電源回路12の平滑コンデンサ18の充電電流ICH、スイッチング電源13の入力電流IINを表している。また、変圧器3の最低負荷電流、例えば電子トランス3aが自励発振動作を開始する電子トランス負荷電流値をIET_MINとする。
電源が投入されると、平滑コンデンサ18の両端の電圧である直流電源回路12の直流電圧VCは、ゼロから上昇していく。このとき、スイッチング電源13が動作できる最低電圧(動作下限電圧)をVC_MINとすると、直流電圧VCが動作下限電圧VC_MIN以上になるまでスイッチング電源13は動作しない。
直流電圧VCが動作下限電圧VC_MINよりも小さいときは、スイッチング電源13は動作しないため、入力電流IINは流れない。直流電圧VCは、電源電圧VACの瞬時値の変化に対応して変化するが、スイッチング電源13には出力コンデンサ24の電荷が残存しているため、動作下限電圧VC_MIN近傍よりも小さくならない。
上記のとおり、電源電圧VACが、時間0(s)でゼロクロスして上昇していくとき、直流電圧VCが動作下限電圧VC_MIN以上になるまで、スイッチング電源13は動作せず、入力電流IIN、充電電流ICHは流れない(図4(a))。
次に、比較例について説明する。
図5は、比較例を例示する回路図である。
比較例101は、第1の実施形態の照明装置1と比較して、スイッチング電源13の構成が異なっており、スイッチング電源13の替わりにスイッチング電源113を備えた照明装置である。比較例のこれ以外の構成については、照明装置1の構成と同様である。
整流素子123とスイッチング素子121と電流検出抵抗122とは、コンデンサ19の両端に直列に接続される。整流素子123は、例えばダイオードであり、スイッチング素子121は、例えばFETである。整流素子123の両端に、出力コンデンサ124とインダクタ120とが直列に接続され、出力コンデンサ124の両端に、照明負荷11が接続される。
なお、図6は、変圧器3がない場合の波形図であり、交流電源5の電源電圧VAC、直流電源回路12の直流電圧VC、直流電源回路12の平滑コンデンサ18の充電電流ICH、スイッチング電源113の入力電流IINを表している。また、変圧器3の最低負荷電流、例えば電子トランス3aが自励発振動作を開始する電子トランス負荷電流値をIET_MINとする。
再度図1に戻ると、第2の実施形態に係る照明装置2は、照明装置1と、照明装置1の入力端子9、10に接続された変圧器3と、変圧器3の端子7に接続された調光器4と、を備える。
例えば、照明光源14は、LEDまたはOLEDなどでもよく、また照明光源14は、複数個のLEDが直列又は並列に接続されていてもよい。
Claims (1)
- 位相制御された交流電圧を直流電圧に変換する直流電源回路と、
前記直流電源回路に接続され、スイッチング電源と、
前記スイッチング電源の負荷回路として接続された照明負荷と、
前記交流電圧の周波数と異なる周波数に変換して前記直流電源回路に出力する自励式の電子トランスと、
を備え、
前記スイッチング電源は、前記スイッチング電源に入力する入力電流による電力を蓄積するインダクタと、導通時に前記入力電流が流れるとともに前記照明負荷に通流しないように接続されたスイッチング素子と、を含み、前記スイッチング素子に流れる前記入力電流の平均値が定電流となるように制御され前記スイッチング素子の遮断時に前記インダクタの蓄積電力を前記照明負荷に供給し、前記入力電流によって前記電子トランスが動作するのに必要な負荷電流を前記電子トランスに供給するコンバータである照明装置。
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