JP6152618B2 - 調光器、および照明システム - Google Patents

Description

本発明は、電力変換回路およびブリーダ回路を備える照明器具に組み合わされて光源を調光する調光器、および照明システムに関するものである。

従来から、商用電源と、３極双方向サイリスタであるトライアックとを電気的に接続し、トライアックを制御して、商用電源の電源電圧の導通角を可変とすることによって、発光素子を調光制御する発光素子点灯装置がある（例えば、特許文献１参照）。発光素子は、有機ＥＬ（Electroluminescence）素子、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子等がある。

図９に従来の照明システムの構成を示す。

まず、照明器具１０１と調光器１０２との直列回路が、商用電源１００の両端間に接続している。

照明器具１０１は、照明負荷１０１ａと、ブリーダ回路１０１ｂとを備えて、照明負荷１０１ａとブリーダ回路１０１ｂとが並列接続されている。

調光器１０２は、トライアックＱ１０１と、調光制御部１０３と、制御電源部１０４とを備える。トライアックＱ１０１は、自己保持機能を有する双方向スイッチング素子である。調光制御部１０３は、トライアックＱ１０１を制御することで、商用電源１００の電源電圧の導通角を可変とする位相制御を行う。制御電源部１０４は、調光制御部１０３等の制御電源を生成するものであり、トライアックＱ１０１に並列接続している。そして、調光制御部１０３は、トライアックＱ１０１をオン制御することによって、照明器具１０１に入力される電源電圧を位相制御している。

トライアックＱ１０１は、ゲートにトリガ信号を加えることによってオンする。そして、トライアックＱ１０１に流れるアノード電流が保持電流以下になると、トライアックＱ１０１はオフする。

一般に、トライアックＱ１０１をオフ状態からオン状態に切り替えるときのみ（ターンオン時にのみ）、トライアックＱ１０１のゲート端子にパルス状のトリガ信号を入力する、所謂パルストリガ方式が採用される。しかしながら、このパルストリガ方式では、商用電源１００の電源ラインにノイズが重畳すると、ノイズによりトライアックＱ１０１を流れるアノード電流が保持電流を下回ることで、トライアックＱ１０１が不意にオフ状態に切り替わる場合がある。

また、トライアックＱ１０１をオンさせて導通させる期間のうち所定期間、トライアックＱ１０１をオンさせるトリガ信号を継続して供給する、所謂ＤＣトリガ方式も提案されている。しかしながら、ＤＣトリガ方式を用いた場合も、ノイズによりトライアックＱ１０１を流れるアノード電流が保持電流を下回ることで、トライアックＱ１０１が不意にオフ状態に切り替わる場合がある。

以下、ＤＣトリガ方式を用いた場合について説明する。

まず、商用電源１００の電源ラインにノイズが重畳しない通常時において、トライアックＱ１０１は、図１０（ａ）に示すように、トリガ信号の継続期間Ｔ５１が終了した後、アノード電流が保持電流以下になるまでは、導通状態を維持する。この場合、トライアックＱ１０１の導通期間Ｔ５２は、トリガ信号が立ち上がってからアノード電流が保持電流以下になるまでとなる。したがって、電源電圧がゼロクロス近傍に達するまで、照明器具１０１に電源電圧が印加される。なお、図１０（ａ）において、破線は商用電源１００の電源電圧を示し、実線は、照明器具１０１の印加電圧を示す。

一方、商用電源１００の電源ラインにノイズが重畳する場合、トライアックＱ１０１は、図１０（ｂ）に示すように、トリガ信号の継続期間Ｔ５１が終了した後、ノイズによりアノード電流が保持電流以下となってオフする虞がある。この場合、図１０（ｂ）に示すように、トライアックＱ１０１の導通期間Ｔ５３は、期間Ｔ５２よりも短くなる。なお、図１０（ｂ）において、破線は商用電源１００の電源電圧を示し、実線は、照明器具１０１の印加電圧を示す。

したがって、商用電源１００の電源電圧のゼロクロス近傍において、商用電源１００の電源ラインにノイズが重畳する場合、トライアックＱ１０１の導通期間が変動することで、照明器具１０１の点灯にチラツキが生じたり、不意に消灯する虞があった。

そこで、ブリーダ回路１０１ｂは、トライアックＱ１０１のゲートにトリガ信号が加えられていない期間に、商用電源１００を供給源とするブリーダ電流Ｉｘを生成する。このブリーダ電流Ｉｘは、トライアックＱ１０１が導通しているとき（オン時）、保持電流を上回るアノード電流を確保してトライアックＱ１０１のオン状態を維持する。また、ブリーダ電流Ｉｘは、トライアックＱ１０１が導通していないとき（オフ時）、制御電源部１０４に入力されて、制御電源部１０４が制御電源を生成するために用いられる。

特開２０１２−１８５９９８号公報

図１１に示すように、１台の調光器１０２にＮ台（Ｎ≧２）の照明器具１０１を接続した場合、調光器１０２に供給されるブリーダ電流ＩｘはＮ倍となり、調光器１０２にとっては必要以上のブリーダ電流が供給される。この過剰なブリーダ電流Ｉｘは、照明器具１０１および調光器１０２等における損失発生の要因となる。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、ブリーダ回路を有する複数の照明器具を接続した場合でも、過剰なブリーダ電流の入力を抑制することができる調光器、および照明システムを提供することにある。

本発明の調光器は、交流電源から供給される電力を入力されて発光素子からなる光源に点灯電力を供給する電力変換回路と、前記電力変換回路に並列接続されて前記交流電源を供給源とするブリーダ電流を生成するブリーダ回路とを備える１または複数の照明器具に組み合わされて、前記光源を調光する調光器であって、前記電力変換回路と交流電源との直列回路に直列接続されて自己保持機能を有する双方向スイッチング素子と、前記双方向スイッチング素子を制御することで前記交流電源の交流電圧の導通角を可変とする位相制御を行う調光制御部と、前記双方向スイッチング素子に並列接続されて、前記交流電源から供給される電流を用いて前記調光制御部の制御電源を生成する制御電源部と、前記交流電源から前記制御電源部に供給される電流を上限値に制限する電流制限部とを備えることを特徴とする。

この発明において、前記調光制御部は、前記双方向スイッチング素子を導通させる期間のうち所定期間、前記双方向スイッチング素子をオンさせるトリガ信号を継続して供給することが好ましい。

この発明において、前記電流制限部は、前記制御電源部の入力電流を抑制する電流抑制部、または前記制御電源部の入力電圧を抑制する電圧抑制部で構成されることが好ましい。

この発明において、前記発光素子は、ＬＥＤ素子または有機ＥＬ素子であることが好ましい。

本発明の照明システムは、交流電源から供給される電力を入力されて発光素子からなる光源に点灯電力を供給する電力変換回路、前記電力変換回路に並列接続されて前記交流電源を供給源とするブリーダ電流を生成するブリーダ回路を具備する１または複数の照明器具と、前記電力変換回路と交流電源との直列回路に直列接続されて自己保持機能を有する双方向スイッチング素子、前記双方向スイッチング素子を制御することで前記交流電源の交流電圧の導通角を可変とする位相制御を行う調光制御部、前記双方向スイッチング素子に並列接続されて、前記交流電源から供給される電流を用いて前記調光制御部の制御電源を生成する制御電源部、前記交流電源から前記制御電源部に供給される電流を上限値に制限する電流制限部を具備する調光器とを備えることを特徴とする。

この発明において、前記ブリーダ回路は、前記位相制御された前記交流電圧の瞬時値が閾値より低い場合に、前記ブリーダ電流を生成することが好ましい。

以上説明したように、本発明では、１台の調光器に複数の照明器具を接続した場合でも、調光器に供給されるブリーダ電流の和は、電流制限部による上限値に制限され、調光器に必要以上のブリーダ電流が流れ込むことを防止できる。つまり、本発明では、ブリーダ回路を有する複数の照明器具を調光器に接続した場合でも、過剰なブリーダ電流が調光器に供給されることを抑制できるという効果がある。

実施形態１の照明システムの構成を示すブロック図である。 同上の照明器具の構成を示す回路図である。 （ａ）〜（ｅ）同上の各部の動作を示す波形図である。（ａ）は同期信号、（ｂ）はトリガ信号、（ｃ）は入力電圧、（ｄ）は力率改善機能を有する電力変換回路を用いた場合の入力電流、（ｅ）はコンデンサインプット型の電力変換回路を用いた場合の入力電流の各波形を示す。 同上の電流引込部の構成を示す回路図である。 （ａ）（ｂ）同上の位相検出回路の動作を示す波形図である。（ａ）は入力電圧、（ｂ）はデューティ信号の各波形を示す。 （ａ）〜（ｄ）同上の各部の動作を示す波形図である。（ａ）はトリガ信号、（ｂ）は入力電圧、（ｃ）はデューティ信号、（ｄ）はブリーダ電流の各波形を示す。 実施形態２の電流制限部の構成を示す回路図である。 実施形態３の電流制限部の構成を示す回路図である。 従来の照明システムの構成を示すブロック図である。 （ａ）（ｂ）従来の動作を示す各部の波形図である。（ａ）はノイズが重畳しない通常時の波形、（ｂ）はノイズが重畳した場合の波形を示す。 従来の照明システムの構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
図１は、本実施形態の照明システムの構成を示す。この照明システムは、複数の照明器具１を並列接続し、この照明器具１の並列回路に調光器２を直列接続している。そして、照明器具１と各調光器２との直列回路が、商用電源１０（交流電源）の両端間に接続している。また、照明器具１は、照明負荷１１と、ブリーダ回路１２とを並列接続している。調光器２は、商用電源１０の電源電圧（交流電圧）を位相制御する。

まず、照明負荷１１は、図２に示すように、入力フィルタ回路１ａと、整流回路１ｂと、電力変換回路１ｃと、位相検出回路１ｄと、調光回路１ｅと、出力フィードバック回路１ｆと、光源１ｇとを備える。

入力フィルタ回路１ａは、照明負荷１１の入力端間に接続したコンデンサＣ１と、照明負荷１１の両電源ラインに直列接続したインダクタＬ１とを備える。この入力フィルタ回路１ａは、電源ラインに伝播するノイズや、空間へ輻射するノイズを抑制する機能を有する。

整流回路１ｂは、ダイオードをフルブリッジ接続して構成され、商用電源１０の電源電圧を全波整流する。

電力変換回路１ｃは、コンデンサＣ２，Ｃ３と、トランスＴ１と、スイッチング素子Ｑ１と、制御回路Ｋ１と、ダイオードＤ１とを備えて、非絶縁型のフライバックコンバータを構成する。この電力変換回路１ｃは、損失低減、雑音低減のために、擬似共振回路を構成しており、さらに、商用電源１０の力率を改善する力率改善機能を有する。

コンデンサＣ２は、整流回路１ｂの出力端間に接続したフィルムコンデンサであって、スイッチング素子Ｑ１のターンオン時に発生する電圧・電流スパイクを抑制する。このコンデンサＣ２は、平滑用コンデンサに比べて容量が小さく、平滑作用を考慮したものではない。すなわち、電力変換回路１ｃは、電解コンデンサ等の容量が大きい平滑コンデンサを入力手段に備えておらず、コンデンサインプット型の電源回路を構成するものではない。

トランスＴ１は、一次巻線Ｎ１、二次巻線Ｎ２、三次巻線Ｎ３を備えて、各巻線は互いに磁気的に結合している。そして、一次巻線Ｎ１とスイッチング素子Ｑ１との直列回路が、整流回路１ｂの出力端間に接続し、二次巻線Ｎ２の一端には、ダイオードＤ１が介挿されており、二次巻線Ｎ２とダイオードＤ１との直列回路には、平滑用のコンデンサＣ３が並列接続している。三次巻線Ｎ３は、制御回路Ｋ１に接続されて、制御回路Ｋ１の動作電源を生成する。

そして、制御回路Ｋ１は、スイッチング素子Ｑ１をオン・オフ駆動する。まず、スイッチング素子Ｑ１のオン時において、一次巻線Ｎ１およびスイッチング素子Ｑ１の直列回路に電流が流れ、一次巻線Ｎ１に磁気エネルギーが蓄積される。次に、スイッチング素子Ｑ１がオフすると、一次巻線Ｎ１の磁気エネルギーによって、二次巻線Ｎ２に誘起電圧が発生し、コンデンサＣ３の両端間に電圧が生じる。また、スイッチング素子Ｑ１がオフした場合には、一次巻線Ｎ１の磁気エネルギーによって、三次巻線Ｎ３にも誘起電圧が発生し、制御回路Ｋ１へ動作電源として供給される。

さらに、制御回路Ｋ１は、スイッチング素子Ｑ１をスイッチング制御することによって、電力変換回路１ｃの出力（点灯電力）を所定値に制御し、さらには商用電源１０の力率を改善させる。なお、フライバックコンバータによる力率改善動作については、周知技術であり、詳細な説明は省略する。

光源１ｇは、単数のＬＥＤ素子または有機ＥＬ素子、もしくは直列接続または並列接続した複数のＬＥＤ素子または有機ＥＬ素子から構成されており、コンデンサＣ３の両端間に接続している。

位相検出回路１ｄは、整流回路１ｂの各入力端にアノードを接続したダイオードＤ２，Ｄ３の各カソードに接続しており、調光器２によって位相制御された電源電圧を全波整流した電圧波形が入力される。そして、位相検出回路１ｄは、照明負荷１１に入力される電源電圧の導通角を検出し、この検出した導通角に応じたデューティ比の信号１０１（デューティ信号１０１）を、調光回路１ｅおよびブリーダ回路１２へ出力する。

調光回路１ｅは、デューティ信号１０１のデューティ比に応じた負荷電流の目標値を設定し、この負荷電流の目標値に応じた電圧信号（目標信号）を、出力フィードバック回路１ｆへ出力する。

出力フィードバック回路１ｆは、光源１ｇに直列接続した抵抗等によって、光源１ｇに流れる負荷電流を検出する。また、出力フィードバック回路１ｆは、調光回路１ｅから入力された目標信号によって、負荷電流の目標値を取得する。そして、出力フィードバック回路１ｆは、負荷電流の検出値と目標値とに基づくフィードバック信号（例えば、負荷電流の検出値と目標値の誤差）を制御回路Ｋ１へ出力する。

制御回路Ｋ１は、フィードバック信号に応じて、スイッチング素子Ｑ１の導通期間（オン期間）を設定することによって、負荷電流が目標値に一致するように定電流制御を行う。

次に、調光器２は、図１に示すように、雑音防止用のフィルタを構成するコンデンサＣ１１及びインダクタＬ１１と、自己保持機能を有する双方向スイッチング素子であるトライアックＱ１１とを備える。コンデンサＣ１１は、調光器２の入力端間に接続し、コンデンサＣ１１には、トライアックＱ１１とインダクタＬ１１との直列回路が並列接続している。そして、トライアックＱ１１がオンしている導通状態にあるとき、商用電源１０から照明器具１へ交流電力が供給される。

また、調光器２は、制御電源部４を備える。制御電源部４は、調光器２の各部（後述の調光制御部３等）の制御電源を生成するものであり、トライアックＱ１１に並列接続されている。

制御電源部４は、コンデンサＣ１２と、電源回路Ｋ１１と、コンデンサＣ１３とを備える。コンデンサＣ１２は、電流制限部５ａを介してトライアックＱ１１に並列接続している。電源回路Ｋ１１は、コンデンサＣ１２の両端電圧を制御電圧Ｖｃｃに変換して出力する。コンデンサＣ１３は、電源回路Ｋ１１の出力端間に接続された平滑用コンデンサである。ここで、コンデンサＣ１３の低圧端子は、回路グランドに接続している。

さらに、調光器２は、調光制御部３を備える。調光制御部３は、位相検出回路Ｋ１２、制御回路Ｋ１３、操作部Ｋ１４を備えており、トライアックＱ１１を制御することで、商用電源１０の電源電圧の導通角を可変とする位相制御を行う。

まず、照明器具１からの電源ライン（後述の定電流ダイオードＤ５１のアノード側）には、ダイオードＤ１２を介して位相検出回路Ｋ１２が接続されている。位相検出回路Ｋ１２は、グランド端子を回路グランドに接続しており、商用電源１０から供給される電源電圧の位相に基づいて、図３（ａ）に示す同期信号１１０を生成し、制御回路Ｋ１３に出力する。具体的に、位相検出回路Ｋ１２は、ダイオードＤ１２を介して商用電源１０の電源電圧を検出することによって、商用電源１０の電源電圧と所定の閾値Ｖｔ１とを比較し、電源電圧が閾値Ｖｔ１を上回る期間をＨレベルとした同期信号１１０を生成する。すなわち、同期信号１１０は、電源電圧が閾値Ｖｔ１を上回ると立ち上がり、閾値Ｖｔ１を下回ると立ち下がる。なお、図３（ａ）〜（ｃ）において、破線は商用電源１０の電源電圧を示している。

制御回路Ｋ１３は、位相検出回路Ｋ１２から与えられる同期信号１１０、および操作部Ｋ１４から与えられる調光信号に基づいて、トライアックＱ１１をターンオンさせるトリガ信号１１１を生成する（図３（ｂ）参照）。トリガ信号１１１の立ち上がりおよび立ち下がりは、何れも同期信号１１０の立ち上がりを基準にして決定される。制御回路Ｋ１３がトリガ信号１１１をＨレベルに切り替えることによって、トライアックＱ１１のゲートに駆動電流が流れてトライアックＱ１１が導通状態（オン状態）となる。

すなわち、調光制御部３は、トライアックＱ１１をオン制御することによって、電力変換回路１ｃに入力される電源電圧を位相制御している。

また、調光器２は、電流制限部５ａを備える。電流制限部５ａは、電流抑制部として機能し、商用電源１０から制御電源部４に供給される電流Ｉａを上限値に制限する。この電流制限部５ａは、定電流ダイオードＤ５１で構成される。定電流ダイオードＤ５１は、照明器具１から制御電源部４に至る電源ラインに直列接続しており、制御電源４の入力電流Ｉａの上限をピンチオフ電流に設定する。

以下、本実施形態の調光動作について説明する。まず、位相検出回路Ｋ１２が、同期信号１１０を生成し、制御回路Ｋ１３に出力する。また、操作部Ｋ１４は、ユーザ操作に応じた調光信号を制御回路Ｋ１３に出力する。制御回路Ｋ１３は、同期信号１１０および調光信号に基づいてトリガ信号１１１を生成し、トライアックＱ１１のゲートに出力する。トライアックＱ１１は、トリガ信号１１１の立ち上がり時にターンオンし、導通状態となる。したがって、図３（ｃ）に示すように、電力変換回路１ｃには、商用電源１０の電源電圧が位相制御されて入力される（以降、電力変換回路１ｃに入力される位相制御された電源電圧を入力電圧Ｖｉと称す）。なお、トリガ信号１１１の立ち上がりは、ユーザが操作する操作部Ｋ１４から出力される電圧信号によって位相角が変化する。これにより、入力電圧Ｖｉの導通角が変化するため、調光を行うことができる。

その後、トリガ信号１１１が立ち下がると、トライアックＱ１１のゲートに駆動電流が流れなくなる。トライアックＱ１１は、アノード電流が保持電流を上回っている間は導通状態を維持するため、トリガ信号１１１の立ち下がり後も暫くは電力変換回路１ｃに商用電源１０の電源電圧が印加され続ける（図３（ｃ）参照）。そして、トライアックＱ１１のアノード電流が保持電流以下になると、トライアックＱ１１はターンオフして、非導通状態（オフ状態）に切り替わる。これにより、電力変換回路１ｃへの商用電源１０の電源電圧の印加が停止する。

照明負荷１１では、位相検出回路１ｄが、入力電圧Ｖｉの導通角を検出し、この検出した導通角に応じたデューティ信号１０１を調光回路１ｅへ出力する。調光回路１ｅは、デューティ信号１０１のデューティ比に応じて負荷電流の目標値を設定し、この目標値に応じた目標信号を出力する。出力フィードバック回路１ｆは、負荷電流の検出値と目標値とに基づくフィードバック信号を制御回路Ｋ１へ出力する。制御回路Ｋ１は、フィードバック信号に応じて、スイッチング素子Ｑ１の導通期間（オン期間）を設定することによって、負荷電流が目標値に一致するように定電流制御を行い、光源１ｇを調光する。

ここで、図３（ｂ）に示すように、トリガ信号１１１はパルストリガとは異なり、照明負荷１１に点灯用の電力を与える期間のうち一定期間は継続してＨレベルとなっている。これにより、トライアックＱ１１のゲート端子には、トリガ信号１１１が立ち下がるまで継続して駆動電流が流れる。すなわち、トライアックＱ１１を導通させる期間のうち一定期間（トリガ信号１１１のＨレベル期間）、トライアックＱ１１に駆動電流を継続して与える。

また、照明負荷１１は、電力変換回路１ｃを用いており、図３（ｄ）に示すように、照明負荷１１（電力変換回路１ｃ）の入力電流Ｉｃは正弦波状となり、商用電源１０の力率が改善されている。すなわち、商用電源１０の電源電圧の振幅がピークを過ぎて低下し、ゼロクロス付近に達した場合でも、トライアックＱ１１のアノード電流を確保できる。したがって、商用電源１０の電源電圧のゼロクロス近傍において、商用電源１０の電源ラインにノイズが重畳したとしても、トライアックＱ１１の導通期間の変動を抑制でき、光源１ｇの点灯にチラツキが生じたり、不意に消灯する可能性を低減できる。

而して、本実施形態の照明システムは、電源電圧のゼロクロス近傍において、商用電源１０の電源ラインにノイズが重畳しても、トライアックＱ１１が不意にオフすることなく、安定した調光を行うことができる。

一方、電力変換回路１ｃの代わりに、整流回路１ｂの整流電圧を平滑する大容量の平滑用コンデンサ（例えば、電解コンデンサ）を設け、この平滑用コンデンサの電圧を光源１ｇに印加したとする。この場合、照明負荷１１の入力電流Ｉｃは、図３（ｅ）に示す突入電流の波形となって、商用電源１０の力率が低くなる。したがって、このようなコンデンサインプット型の電力変換回路を用いた場合、商用電源１０の電源電圧の振幅がピークを過ぎて低下し、ゼロクロス付近に達した場合、トライアックＱ１１のアノード電流を確保することが難しくなる。したがって、電源電圧のゼロクロス近傍において、商用電源１０の電源ラインにノイズが重畳すると、トライアックＱ１１が不意にオフして、調光が不安定になる虞がある。

さらに、本実施形態では、トリガ信号１１１のオフ期間においても、トライアックＱ１１に、保持電流を上回る十分なアノード電流が継続して流れるように、電力変換回路１ｃと並列にブリーダ回路１２を設けている（図１、図２参照）。また、このブリーダ回路１２は、トライアックＱ１１のオフ時に、調光器２の制御電源部４に電力を供給する機能も併せて有する。

まず、ブリーダ回路１２は、図２に示すように、整流回路１ｂの各入力端にアノードを接続したダイオードＤ２，Ｄ３と、ダイオードＤ２，Ｄ３の各カソードと整流回路１ｂの整流出力の低圧側との間に接続した電流引込部１２ａとを備える。すなわち、ブリーダ回路１２は、図１に示すように、電力変換回路１ｃ（照明負荷１１）に並列接続したものと等価的に考えることができる。

図４に、電流引込部１２ａの回路構成を示す。電流引込部１２ａでは、ＦＥＴ素子Ｑ３１、抵抗Ｒ３１、抵抗Ｒ３２の直列回路が、ダイオードＤ２，Ｄ３の各カソードと整流回路１ｂの整流出力の低圧側との間に接続している。ＦＥＴ素子Ｑ３１のドレインは、ダイオードＤ２，Ｄ３の各カソードに接続し、ＦＥＴ素子Ｑ３１のソースは、抵抗Ｒ３１，Ｒ３２の直列回路に接続している。さらに、ＦＥＴ素子Ｑ３１のゲートは、位相検出回路１ｄに接続している。また、ＦＥＴ素子Ｑ３１のゲートと整流回路１ｂの整流出力の低圧側との間には、ツェナダイオードＺＤ３１が接続している。

そして、位相検出回路１ｄは、入力電圧Ｖｉの導通角を検出している。具体的に、位相検出回路１ｄは、入力電圧Ｖｉを全波整流した電圧波形（図５（ａ）参照）が、ダイオードＤ２，Ｄ３を介して入力されており、この電圧波形を、閾値Ｖｔ２と比較することによって、導通角に応じたデューティ信号１０１を生成している。デューティ信号１０１は、入力電圧Ｖｉの瞬時値が閾値Ｖｔ２以上の場合、Ｌレベルとなり、入力電圧Ｖｉの瞬時値が閾値Ｖｔ２未満の場合、Ｈレベルとなる（図５（ｂ）参照）。位相検出回路１ｄは、このデューティ信号１０１を電流引込部１２ａのＦＥＴ素子Ｑ３１のゲートに印加する。

そして、ＦＥＴ素子Ｑ３１は、デューティ信号１０１がＨレベルのとき、すなわち入力電圧Ｖｉの瞬時値が閾値Ｖｔ２未満のときにオンし、ダイオードＤ２またはＤ３、ＦＥＴ素子Ｑ３１、抵抗Ｒ３１，Ｒ３２を介してブリーダ電流Ｉｂが流れる。このブリーダ電流Ｉｂは、商用電源１０を供給源として、商用電源１０、ブリーダ回路１２、調光器２で構成される閉回路を流れる。

以下、このブリーダ回路１２による動作を、図６（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。なお、以下の説明では、ブリーダ電流Ｉｂの発生期間によって、ブリーダ電流Ｉｂ１，Ｉｂ２の符号を付している。なお、図６（ａ）（ｂ）において、破線は商用電源１０の電源電圧を示している。

まず、トライアックＱ１１がターンオフしてから、制御電圧Ｖｃｃを生成するためのブリーダ電流Ｉｂ１が発生する。トライアックＱ１１がターンオフした時点では、入力電圧Ｖｉの瞬時値が閾値Ｖｔ２未満であり（図６（ｂ）参照）、デューティ信号１０１がＨレベルとなって（図６（ｃ）参照）、ＦＥＴ素子Ｑ３１が導通し、ブリーダ電流Ｉｂ１が発生する（図６（ｄ）参照）。このブリーダ電流Ｉｂ１は、調光器２の定電流ダイオードＤ５１を介して、コンデンサＣ１２を充電する。すなわち、制御電源部４は、ブリーダ電流Ｉｂ１を用いて制御電圧Ｖｃｃを生成しており、簡易な構成で制御電源を確保できる。

そして、トリガ信号１１１が立ち上がり（図６（ａ）参照）、トライアックＱ１１が導通すると、商用電源１０の電源電圧が電力変換回路１ｃに入力される（図６（ｂ）参照）。入力電圧Ｖｉの瞬時値が閾値Ｖｔ２以上となった時点で、デューティ信号１０１がＬレベルとなって（図６（ｃ）参照）、ＦＥＴ素子Ｑ３１がオフし、ブリーダ電流Ｉｂ１はゼロになる（図６（ｄ）参照）。

そして、電源電圧の振幅が、ピーク値まで増加した後に低下し、トリガ信号１１１が立ち下がると（図６（ａ）参照）、トライアックＱ１１のゲートに駆動電流が流れなくなるが、トライアックＱ１１は、アノード電流が保持電流Ｉｈを上回っている間、導通状態を維持する。

そして、電源電圧が閾値Ｖｔ２未満に低下すると（図６（ｂ）参照）、デューティ信号がＨレベルとなって（図６（ｃ）参照）、ＦＥＴ素子Ｑ３１がオンし、ブリーダ電流Ｉｂ２が発生する（図６（ｄ）参照）。このブリーダ電流Ｉｂ２が、トリガ信号１１１が立ち下がった後に導通状態を維持しているトライアックＱ１１を流れることによって、アノード電流が保持電流以上に維持される。

したがって、電源電圧のゼロクロス近傍において、商用電源１０の電源ラインにノイズが重畳しても、トライアックＱ１１が不意にオフすることなく、安定した調光を行うことができる。また、図６に示す実施形態では、閾値Ｖｔ２を比較的高く設定することによって、トリガ信号が立ち下がる以前に、デューティ信号がＨレベルに切り替わって、ブリーダ電流Ｉｂ２が流れ始めるので、耐ノイズ性がさらに向上している。

例えば、深調光時や、回路素子の温度特性等によって、光源１ｇに供給される負荷電力が低減した場合、照明負荷１１の入力電流が低下することがある。この場合、入力電流のゼロクロス付近では、トライアックＱ１１のアノード電流が保持電流以下になる可能性があるが、ブリーダ電流Ｉｂ２によって、保持電流を上回るアノード電流を確保できる。

そして、本実施形態では、定電流ダイオードＤ５１を用いることによって、制御電源４の入力電流Ｉａの上限をピンチオフ電流に設定している。したがって、１台の調光器２にＮ台（Ｎ≧２）の照明器具１を接続した場合でも、調光器２に供給されるブリーダ電流Ｉｂの和は、定電流ダイオードＤ５１のピンチオフ電流に制限され、調光器２に必要以上のブリーダ電流Ｉｂ１が流れ込むことを防止できる。而して、照明器具１および調光器２等における損失を抑制できる。つまり、調光器２は、ブリーダ回路１２を有する複数の照明器具１を接続した場合でも、過剰なブリーダ電流Ｉｂ１の入力を抑制することができる。

さらに、本実施形態では、力率改善機能を有する電力変換回路１ｃを用いることによって、コンデンサインプット型の電力変換回路を用いる場合に比べて、必要なブリーダ電流Ｉｂを抑制でき、回路損失の低減を図ることができる。

また、電力変換回路１ｃによる力率改善によって、照明負荷１１の入力電流が高い位相角の領域（電源電圧が高い位相角の領域）では、ブリーダ電流Ｉｂを流す必要がないので、さらなる回路損失の低減を図ることができる。

また、電流引込部１２ａは、ＦＥＴ素子Ｑ３１のゲート−ソース間電圧と、抵抗Ｒ３１，Ｒ３２の直列回路の両端電圧との和が、ツェナダイオードＺＤ３１のツェナ電圧と一致するように、ＦＥＴ素子Ｑ３１のドレイン電流が定電流制御される。すなわち、電流引込部１２ａによって、ブリーダ電流Ｉｂは定電流制御されており、ブリーダ電流Ｉｂは、必要な保持電流を大幅に上回ることがなく、回路損失の低減に寄与している。

また、閾値Ｖｔ２を比較的低く設定することによって、トリガ信号１１１が立ち下がった後に、デューティ信号１０１がＨレベルに切り替わって、ブリーダ電流Ｉｂ２を流し始めてもよい。この場合、ブリーダ電流Ｉｂ２を流す期間を短くすることによって、回路損失をより低減できる。

上述のように、本実施形態では、電源電圧のゼロクロス近傍においてもトライアックＱ１１のオン状態を維持するためにブリーダ電流Ｉｂを生成し、このブリーダ電流Ｉｂを用いて制御電源を確保している。さらには、ブリーダ電流Ｉｂを定電流制御することによって、回路損失を低減している。

なお、本実施形態の照明器具１の調光方式では、スイッチング素子Ｑ１のオン・オフにより光源１ｇを調光しているが、光源１ｇに流れる電流を可変することにより調光を行う回路構成でも同様の効果を奏することはいうまでもない。

また、光源１ｇに用いるＬＥＤ素子、有機ＥＬ素子は、点灯時にノイズが発生しやすく、上述の各動作がより効果的となる。なお、本実施形態では、光源１ｇとしてＬＥＤ素子または有機ＥＬ素子を用いているが、これに限定される必要はなく、他の発光素子を光源１ｇに用いてもよい。

（実施形態２）
図７は、本実施形態の電流制限部５ｂの構成を示しており、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して、説明は省略する。

電流制限部５ｂは、照明器具１から制御電源部４に至る電源ラインに設けられており、抵抗Ｒ５１，Ｒ５２、ＰＮＰ型のトランジスタＱ５１、ダイオードＤ５１，Ｄ５２で構成される。そして、電流制限部５ｂは、電流抑制部として機能し、商用電源１０から制御電源部４に供給される電流Ｉａを上限値に制限する。

照明器具１から制御電源部４に至る電源ラインには、抵抗Ｒ５１、トランジスタＱ５１の直列回路が直列接続している。そして、トランジスタＱ５１のエミッタは、抵抗Ｒ５１の一端に接続し、トランジスタＱ５１のコレクタは、コンデンサＣ１２の一端に接続している。

また、トランジスタＱ５１のベースは、抵抗Ｒ５２を介してインダクタＬ１１とコンデンサＣ１２との接続点に接続している。さらに、トランジスタＱ５１のベースは、ダイオードＤ５１，Ｄ５２を介して、照明器具１から制御電源部４に至る電源ラインにも接続している。ダイオードＤ５１，Ｄ５２は、電源ラインからトランジスタＱ５１のベースに向かって順方向に接続している。

そして、ダイオードＤ５１，Ｄ５２の順方向電圧の和をＶｆ、抵抗Ｒ５１の抵抗値をｒ５１とすると、商用電源１０から制御電源部４に供給される電流Ｉａの上限は、リミッタ電流［Ｖｆ／ｒ５１］に設定される。

したがって、１台の調光器２にＮ台（Ｎ≧２）の照明器具１を接続した場合でも、調光器２に供給されるブリーダ電流Ｉｂの和は、リミッタ電流［Ｖｆ／ｒ５１］に制限され、調光器２に必要以上のブリーダ電流が流れ込むことを防止できる。而して、照明器具１および調光器２等における損失を抑制できる。つまり、調光器２は、ブリーダ回路１２を有する複数の照明器具１を接続した場合でも、過剰なブリーダ電流の入力を抑制することができる。

（実施形態３）
図８は、本実施形態の電流制限部５ｃの構成を示しており、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して、説明は省略する。

電流制限部５ｃは、照明器具１から制御電源部４に至る電源ラインに設けられており、抵抗Ｒ５３、コンデンサＣ５１、ＮＰＮ型のトランジスタＱ５２、ツェナダイオードＺＤ５１で構成される。そして、電流制限部５ｃは、電圧抑制部として機能し、制御電源部４の入力電圧Ｖａを上限値に制限することによって、商用電源１０から制御電源部４に供給される電流Ｉａを上限値に制限する。

照明器具１から制御電源部４に至る電源ラインには、トランジスタＱ５２が接続している。そして、トランジスタＱ５２のコレクタ照明器具１に接続し、トランジスタＱ５２のエミッタは、コンデンサＣ１２の一端に接続している。

また、トランジスタＱ５２のベースは、ツェナダイオードＺＤ５１を介してインダクタＬ１１とコンデンサＣ１２との接続点に接続している。さらに、トランジスタＱ５２のコレクタ−ベース間には抵抗Ｒ５３が接続し、コンデンサＣ５１が、ツェナダイオードＺＤ５１に並列接続している。

ツェナダイオードＺＤ５１のツェナ電圧をＶｚ、トランジスタＱ５２のベース−エミッタ間電圧をＶｂｅとすると、制御電源部４の入力電圧Ｖａの上限は、リミッタ電圧［Ｖｚ−Ｖｂｅ］に設定される。そして、制御電源部４の入力電圧Ｖａが上昇して、リミッタ電圧［Ｖｚ−Ｖｂｅ］に近付くと、トランジスタＱ５２のコレクタ−エミッタ間抵抗が増加して、商用電源１０から制御電源部４に供給される電流Ｉａは制限される。

したがって、１台の調光器２にＮ台（Ｎ≧２）の照明器具１を接続した場合でも、調光器２に供給されるブリーダ電流Ｉｂの和は上限値に制限され、調光器２に必要以上のブリーダ電流が流れ込むことを防止できる。而して、照明器具１および調光器２等における損失を抑制できる。つまり、調光器２は、ブリーダ回路１２を有する複数の照明器具１を接続した場合でも、過剰なブリーダ電流の入力を抑制することができる。

なお、上述の各実施形態では、照明負荷１１に点灯用の電力を与える期間のうち一定期間は継続してトリガ信号１１１をＨレベルとする、所謂ＤＣトリガ方式を採用している。しかしながら、トライアックＱ１１をターンオンさせるタイミングのみにパルス波形のトリガ信号を出力する、所謂パルストリガ方式を採用した場合でも、トリガ信号のオフ後にブリーダ電流Ｉｂ２を発生させることによって、上記同様の効果を得ることができる。

１ 照明器具
１ｃ 電力変換回路
１ｇ 光源
２ 調光器
３ 調光制御部
４ 制御電源部
５ａ，５ｂ，５ｃ 電流制限部
１０ 商用電源（交流電源）
１２ ブリーダ回路
Ｑ１１ トライアック（双方向スイッチング素子）

Claims (6)

1. 交流電源から供給される電力を入力されて発光素子からなる光源に点灯電力を供給する電力変換回路と、前記電力変換回路に並列接続されて前記交流電源を供給源とするブリーダ電流を生成するブリーダ回路とを備える１または複数の照明器具に組み合わされて、前記光源を調光する調光器であって、
   前記電力変換回路と交流電源との直列回路に直列接続されて自己保持機能を有する双方向スイッチング素子と、
   前記双方向スイッチング素子を制御することで前記交流電源の交流電圧の導通角を可変とする位相制御を行う調光制御部と、
   前記双方向スイッチング素子に並列接続されて、前記交流電源から供給される電流を用いて前記調光制御部の制御電源を生成する制御電源部と、
   前記交流電源から前記制御電源部に供給される電流を上限値に制限する電流制限部と
   を備える
   ことを特徴とする調光器。
2. 前記調光制御部は、前記双方向スイッチング素子を導通させる期間のうち所定期間、前記双方向スイッチング素子をオンさせるトリガ信号を継続して供給することを特徴とする請求項１記載の調光器。
3. 前記電流制限部は、前記制御電源部の入力電流を抑制する電流抑制部、または前記制御電源部の入力電圧を抑制する電圧抑制部で構成されることを特徴とする請求項１または２記載の調光器。
4. 前記発光素子は、ＬＥＤ素子または有機ＥＬ素子であることを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の調光器。
5. 交流電源から供給される電力を入力されて発光素子からなる光源に点灯電力を供給する電力変換回路、前記電力変換回路に並列接続されて前記交流電源を供給源とするブリーダ電流を生成するブリーダ回路を具備する１または複数の照明器具と、
   前記電力変換回路と交流電源との直列回路に直列接続されて自己保持機能を有する双方向スイッチング素子、前記双方向スイッチング素子を制御することで前記交流電源の交流電圧の導通角を可変とする位相制御を行う調光制御部、前記双方向スイッチング素子に並列接続されて、前記交流電源から供給される電流を用いて前記調光制御部の制御電源を生成する制御電源部、前記交流電源から前記制御電源部に供給される電流を上限値に制限する電流制限部を具備する調光器とを備える
   ことを特徴とする照明システム。
6. 前記ブリーダ回路は、前記位相制御された前記交流電圧の瞬時値が閾値より低い場合に、前記ブリーダ電流を生成することを特徴とする請求項５記載の照明システム。

Images