JP6179648B2 - 点灯制御回路及びその点灯制御回路を用いた照明灯 - Google Patents
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Description
本発明は、固体発光素子の点灯を制御するのに用いる点灯制御回路及びその点灯制御回路を用いた照明灯に関する。
従来から、フィラメント電極を有する蛍光灯に代えて、消費電力の少ない固体発光素子として例えば発光ダイオード(LED)を用いた照明灯が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
この特許文献1に開示の技術によれば、グロースタータ式蛍光灯用の照明器具、ラピッドスタート式蛍光灯用の照明器具に固体発光素子を有する照明灯を取り付けることができるのみならず、蛍光灯用のインバータ式の電子安定器を備えた照明器具に交換可能に固体発光素子を有する照明灯を取り付けることができる。
ところが、蛍光灯の電子安定器に整流回路、平滑回路、固体発光素子を有する照明灯を取り付けると、市販の蛍光灯とは異なる照明灯が電子安定器に接続されるため、電子安定器の保護動作が作動し、照明灯が点灯しないことがある。
その照明灯が安定して点灯しない現象があるという事実はそれ自体公知であり、この照明灯の不安定動作を回避するために、従来、照明灯を蛍光灯の代わりに電子安定器に接続した場合に、電子安定器の出力電圧を蛍光灯が接続されているときの出力電圧に近い電圧(等価な電圧)としている。
しかしながら、照明灯が安定器に接続されているときの出力電圧を蛍光灯が電子安定器に接続されているときの出力電圧に近づけると、電子安定器の保護動作が働きにくくなるため、照明灯を安定して点灯させることができるというメリットはあるものの、電力節約を図りにくくなるという不都合がある。
その一方、照明灯が電子安定器に接続されているときの出力電圧を蛍光灯が電子安定器に接続されているときの出力電圧よりも低く設定すると、電力節約の向上を図ることができるが、電子安定器の保護動作が作動し、照明灯の点灯が不安定となるという問題点がある。
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、固体発光素子用いた照明灯を電子安定器に接続した場合でも、安定して点灯させることができかつ省電力化を図ることが可能な点灯制御回路及びその点灯制御回路を用いた照明灯を提供することにある。
本発明の点灯制御回路は、商用交流電力が供給される電子安定器に接続されて交流電流を直流電流に変換する整流部と、
前記整流部と直列発光体との間の電流供給ラインに前記直列発光体と並列に設けられかつ前記整流部から出力された直流電流に含まれる交流成分を除去する平滑用コンデンサと、
前記電子安定器から出力される出力電圧と等価な出力電圧を前記直列発光体の起動時に起動電圧として生成し、かつ前記直列発光体の起動時から一定時間経過後に前記直列発光体を複数個の固体発光素子の直列接続からなる並列接続体に切り替える切替制御回路と、
を有することを特徴とする。
前記整流部と直列発光体との間の電流供給ラインに前記直列発光体と並列に設けられかつ前記整流部から出力された直流電流に含まれる交流成分を除去する平滑用コンデンサと、
前記電子安定器から出力される出力電圧と等価な出力電圧を前記直列発光体の起動時に起動電圧として生成し、かつ前記直列発光体の起動時から一定時間経過後に前記直列発光体を複数個の固体発光素子の直列接続からなる並列接続体に切り替える切替制御回路と、
を有することを特徴とする。
本発明によれば、起動時には電子安定器の出力電圧を蛍光灯に近い電圧を用いて照明灯を起動させ、照明灯の動作安定後は、電子安定器の出力電圧を下げることにしたので、固体発光素子を用いた照明灯でも安定して点灯させることができると共に、消費電力の低減を図ることができる。
以下に、図面を参照しつつ本発明の実施例に係る点灯制御回路、その点灯制御回路を用いた照明灯及び点灯制御回路の制御方法を説明する。
図1は本発明に係る固体発光素子を有する照明灯が取付け可能な既存の蛍光灯用の電子安定器を備えた照明器具の概要を示す外観図である。
図1は本発明に係る固体発光素子を有する照明灯が取付け可能な既存の蛍光灯用の電子安定器を備えた照明器具の概要を示す外観図である。
(共通構成)
その図1において、1は後述する直管式の照明灯が装着される反射傘である。その反射傘1には、その延びる方向両端に、一対のソケット2が間隔を開けて設けられている。その反射傘1には、商用交流電源Eからの電力が供給可能な蛍光灯用の既存の電子安定器3が設けられている。
その図1において、1は後述する直管式の照明灯が装着される反射傘である。その反射傘1には、その延びる方向両端に、一対のソケット2が間隔を開けて設けられている。その反射傘1には、商用交流電源Eからの電力が供給可能な蛍光灯用の既存の電子安定器3が設けられている。
この照明器具には、既存の直管式の蛍光灯が装着可能であるが、ここでは、この既存の直管式の蛍光灯に代えて、図2に示す直管式の照明灯4が取り付けられる。この照明灯4は、直管5の両端部が一対の口金6により封止されている。その各口金6には電力供給系統の一部を構成する一対の電極ピン7a、7aが設けられている。
電子安定器3には商用交流電源Eが接続されている。その商用交流電源Eの周波数は例えば50Hz/60Hzである。この電子安定器3の出力側は一対のソケット2に接続されている。その一対のソケット2はそれぞれ一対の電極端子2a、2bを有する。この一対の電極端子2a、2bには一対の電極ピン7a、7aが接続される。
直管5の内部には、図3に示すように、複数個の固体発光素子(例えば、発光ダイオード(LED))8と、点灯制御回路11とが設けられている。その複数個の固体発光素子8は直列接続されて直列接続体からなる直列発光体9を構成している。この直列発光体9はここでは少なくとも3列並列に設けられている。
(実施例1)
その点灯制御回路11は、電流供給ライン10と、整流部12と、平滑用コンデンサ13と、タイマー制御回路14と、インピーダンス素子15と、短絡用スイッチング素子(SW1)16とから構成されている。その整流部12は、商用交流電源Eから電力が供給される電子安定器3に接続されて交流電流を直流電流に変換する役割を果たす。
その点灯制御回路11は、電流供給ライン10と、整流部12と、平滑用コンデンサ13と、タイマー制御回路14と、インピーダンス素子15と、短絡用スイッチング素子(SW1)16とから構成されている。その整流部12は、商用交流電源Eから電力が供給される電子安定器3に接続されて交流電流を直流電流に変換する役割を果たす。
この整流部12は、整流ダイオードD1〜D4を有するブリッジ型の全波整流回路からなるのが望ましい。この各整流部12の入力側は一対の電極ピン7a、7aに接続されている。この各整流部12の出力側は平滑用コンデンサ13の両端の電極に接続されている。
その平滑用コンデンサ13は、出力側から出力された直流電流に含まれる交流成分を除去する役割を有する。その平滑用コンデンサ13の両端の電極には各直列発光体9の両端が電流供給ライン10により並列に接続されている。
インピーダンス素子15は、ここでは、整流部12と直列発光体9との間の電流供給ライン10に直列に介装されている。このインピーダンス素子15は、電子安定器3に蛍光灯が接続されて蛍光灯が起動されたときに電子安定器3から出力される出力電圧と等価な出力電圧を照明灯4(直列発光体9)の起動時に起動電圧として生成する機能を有する。
そのインピーダンス素子15には、ここでは、ツェナーダイオード(ZD1)が用いられているが、抵抗器又はインダクタを用いても良い。短絡用スイッチング素子16は、インピーダンス素子15と並列に接続されている。この短絡用スイッチング素子16には、半導体スイッチング素子を用いることができるが、リレースイッチ、メカニカルスイッチでも良い。
タイマー制御回路14は、照明灯4の起動時から蛍光灯のフィラメントへの通電時間に対応するとみなされる少なくとも一定時間(蛍光灯のフィラメントの予熱時間に相当する)経過後に短絡用スイッチング素子16を短絡させて電子安定器3から出力される出力電圧を起動電圧よりも低下させる役割を果たす。
すなわち、図3に示す電源スイッチSWをオンすると、電子安定器3がオンされ、直列発光体9の起動開始から蛍光灯のフィラメントへの通電時間に対応するとみなされる少なくとも一定時間tの間、図4に示すように、電子安定器3に蛍光灯が接続されて起動されたときに電子安定器3から出力される出力電圧と等価な起動電圧V1が生成される。
ついで、タイマー制御回路14は、その起動開始から一定時間t経過後に短絡用スイッチング素子16を閉成する。これにより、インピーダンス素子15が短絡され、図4に示すように電子安定器3から出力される出力電圧Vが起動電圧V1よりも低下される。
このように、この実施例によれば、蛍光灯が電子安定器3に接続されて蛍光灯が起動されたときに電子安定器3ら出力される出力電圧V1と等価な出力電圧を直列発光体9の起動時にこの直列発光体9に印加する制御ステップと、直列発光体9の起動開始から蛍光灯のフィラメントへの通電時間に対応するとみなされる少なくとも一定時間t経過後に、電子安定器3から出力される出力電圧Vを起動電圧V1よりも低下させる制御ステップとが実行される。
言い換えると、直列発光体9に電気的に並列に平滑用コンデンサ13が接続されて直列発光体9に電流を供給する電流供給ライン10にインピーダンス素子15を介挿すると共にインピーダンス素子15に並列に短絡用スイッチング素子16を設けることにより、短絡用スイッチング素子16を直列発光体9の起動時から一定時間t経過するまでの間、開成状態に保持することにより、蛍光灯が電子安定器3に接続されて起動されたときに電子安定器3から出力される出力電圧と等価な出力電圧Vを直列発光体9の起動時に直列発光体9に印加する制御ステップと、一定時間t経過後に電子安定器3から出力される出力電圧を起動電圧V1よりも低下させる制御ステップとが実行される。
その結果、照明灯4の起動時には電子安定器3の出力電圧Vを蛍光灯に近い電圧を用いて照明灯4を起動させ、照明灯4の動作安定後は、電子安定器3の出力電圧Vを起動電圧V1よりも下げることができるので、固体発光素子8を用いた照明灯4でも安定して点灯させることができると共に、消費電力の低減を図ることができる。
なお、蛍光灯のフィラメントへの通電開始からそのフィラメントへの通電停止とみなされるまでの時間(予熱時間;蛍光灯が放電を開始して点灯するまでに要する時間)よりも若干多めの時間を一定時間として設定するのが、安定して固体発光素子8を点灯させる観点から望ましい。
(変形例)
以上の実施例では、整流部12と直列発光体9との間の電流供給ライン10に直列にインピーダンス素子15を介装する構成としたが、図5に示すように、電子安定器3と整流部12との間にインピーダンス素子15を介装する構成としても良い。残余の構成及び作用は実施例1と同様であるので、符合のみを示し、その詳細な説明は省略する。
なお、この場合には、電子安定器3から出力される交流成分を考慮して、互いに逆向きのインピーダンス素子15を電流供給ライン10に一対設けるのが望ましい。
以上の実施例では、整流部12と直列発光体9との間の電流供給ライン10に直列にインピーダンス素子15を介装する構成としたが、図5に示すように、電子安定器3と整流部12との間にインピーダンス素子15を介装する構成としても良い。残余の構成及び作用は実施例1と同様であるので、符合のみを示し、その詳細な説明は省略する。
なお、この場合には、電子安定器3から出力される交流成分を考慮して、互いに逆向きのインピーダンス素子15を電流供給ライン10に一対設けるのが望ましい。
(実施例2)
図6は本発明に係る固体発光素子を用いた照明灯の点灯制御回路の実施例2の結線図である。
この実施例2では、平滑用コンデンサ13と直列発光体9との間の電流供給ライン10に、電子安定器3に蛍光灯が接続されて蛍光灯が起動されたときに電子安定器3から出力される出力電圧と等価な出力電圧を直列発光体9の起動時に起動電圧V1として生成するために直列発光体9の起動時に開成状態にありかつ直列発光体9の起動時から少なくとも一定時間t経過後に閉成状態とされる短絡用スイッチング素子16が介装されている。また、インピーダンス素子は整流部12と平滑用コンデンサ13の間等、整流部12と直列発光体9の間に適宜設けることができる。
図6は本発明に係る固体発光素子を用いた照明灯の点灯制御回路の実施例2の結線図である。
この実施例2では、平滑用コンデンサ13と直列発光体9との間の電流供給ライン10に、電子安定器3に蛍光灯が接続されて蛍光灯が起動されたときに電子安定器3から出力される出力電圧と等価な出力電圧を直列発光体9の起動時に起動電圧V1として生成するために直列発光体9の起動時に開成状態にありかつ直列発光体9の起動時から少なくとも一定時間t経過後に閉成状態とされる短絡用スイッチング素子16が介装されている。また、インピーダンス素子は整流部12と平滑用コンデンサ13の間等、整流部12と直列発光体9の間に適宜設けることができる。
タイマー制御回路14は、直列発光体9の起動開始から蛍光灯のフィラメントへの通電時間に対応するとみなされる少なくとも一定時間t経過後に短絡用スイッチング素子16を閉成する機能を有し、これにより電子安定器3から出力される出力電圧が低下される。
この実施例2による場合にも、起動時から一定時間t経過するまでの間、短絡用スイッチング素子16を開成状態に保持することにより蛍光灯が電子安定器3に接続されて蛍光灯が起動されたときに電子安定器3から出力される出力電圧と等価な出力電圧V1を直列発光体9に印加する制御ステップと、一定時間t経過後に電子安定器3から出力される出力電圧Vを起動電圧V1よりも低下させる制御ステップとが実行されるので、実施例1と同様の効果を奏する。
(実施例3)
図7は本発明に係る固体発光素子を用いた照明灯の点灯制御回路の実施例3の結線図である。
この実施例3では、電子安定器3に蛍光灯が接続されて蛍光灯が起動されたときに電子安定器3から出力される出力電圧と等価な起動電圧を照明灯4の起動時に生成するために、直列発光体9は固体発光素子8が42個直列に接続された直列接続体から構成されている。この直列接続体はここでは3個並列に設けられているが、図7には、図面上の煩雑さを避けるために1個の直列発光体9のみが示されている。
図7は本発明に係る固体発光素子を用いた照明灯の点灯制御回路の実施例3の結線図である。
この実施例3では、電子安定器3に蛍光灯が接続されて蛍光灯が起動されたときに電子安定器3から出力される出力電圧と等価な起動電圧を照明灯4の起動時に生成するために、直列発光体9は固体発光素子8が42個直列に接続された直列接続体から構成されている。この直列接続体はここでは3個並列に設けられているが、図7には、図面上の煩雑さを避けるために1個の直列発光体9のみが示されている。
照明灯4には、その直列発光体9の起動開始から蛍光灯のフィラメントへの通電時間に対応するとみなされる少なくとも一定時間t経過後に直列発光体9を複数個の固体発光素子8からなる並列接続体9'に切り替えることにより電子安定器3から出力される出力電圧Vを起動電圧V1よりも低下させる切り替え回路17(切替制御回路17)が設けられている。その並列接続体9'はここでは、21個の固体発光素子8の直列接続体から構成される。
この切り替え回路17(切替制御回路17)は、ここでは、タイマー回路17aと、リレースイッチ回路17bと、タイマー回路ー17a、リレースイッチ回路17b、に安定電圧を供給する電源安定化回路17cとから構成されている。
リレースイッチ回路17bは、通電コイル18、この通電コイル18と並列の逆流防止用ダイオード19、可動接点TW1、TW2、固定接点T1〜T4から構成されている。
直列発光体9には、その42個の固体発光素子8からなる直列接続体を21個の固体発光素子8からなる並列接続体9'に切り替えたときに通電電流の逆流を防止する逆流防止用ダイオード20、21、22が設けられている。
直列発光体9には、その42個の固体発光素子8からなる直列接続体を21個の固体発光素子8からなる並列接続体9'に切り替えたときに通電電流の逆流を防止する逆流防止用ダイオード20、21、22が設けられている。
なお、この実施例3においては、電流供給ライン10には平滑用コンデンサ13と並列に抵抗R1、R2、バリスタBaが回路設計上の観点から設けられているが、この発明においては、本質的ではない。
この実施例3によれば、電子安定器3に蛍光灯が接続されて蛍光灯が起動されたときに電子安定器3から出力される出力電圧と等価な起動電圧を照明灯4の起動時に生成するために、リレー接点TW1が固定接点T3に接続され、リレー接点TW2が固定接点T1に接続されているので、電流iが実線で示すように、42個の固体発光素子8に流れる。
従って、電子安定器3から起動電圧V1が直列発光体9に印加される。
従って、電子安定器3から起動電圧V1が直列発光体9に印加される。
また、切り替え制御回路17(切替制御回路17)は、照明灯4の起動時から一定時間t経過後に、リレー接点TW1を破線で示すように固定接点T4の側に切り替えると共に、リレー接点TW2を破線で示すように固定接点T2の側に切り替える。
その結果、電流iが破線で示すように、21個の固体発光素子8の直列接続からなる並列接続体9'に流れることになり、直列発光体9の起動開始から蛍光灯のフィラメントへの通電時間に対応するとみなされる少なくとも一定時間t経過後には安定器3から出力される出力電圧Vが起動電圧V1よりも低下される。
すなわち、この実施例3によれば、直列発光体9の起動開始から蛍光灯のフィラメントへの通電時間に対応するとみなされる少なくとも一定時間t経過後に、直列発光体9の接続状態が直列接続状態から固体発光素子の直列接続からなる並列接続状態に切り替える制御ステップが実行され、これにより、起動時には電子安定器の出力電圧を蛍光灯に近い電圧を用いて照明灯を起動させ、照明灯の動作安定後は、電子安定器の出力電圧を下げることにしたので、固体発光素子を用いた照明灯でも安定して点灯させることができると共に、消費電力の低減を図ることができる。
3…電子安定器
8…固体発光素子
9…直列発光体
10…電流供給ライン
12…整流部
13…平滑用コンデンサ
14…タイマー制御回路
15…インピーダンス素子
16…短絡用スイッチング素子
8…固体発光素子
9…直列発光体
10…電流供給ライン
12…整流部
13…平滑用コンデンサ
14…タイマー制御回路
15…インピーダンス素子
16…短絡用スイッチング素子
Claims (2)
- 商用交流電力が供給される電子安定器に接続されて交流電流を直流電流に変換する整流部と、
前記整流部と直列発光体との間の電流供給ラインに前記直列発光体と並列に設けられかつ前記整流部から出力された直流電流に含まれる交流成分を除去する平滑用コンデンサと、
前記電子安定器から出力される出力電圧と等価な出力電圧を前記直列発光体の起動時に起動電圧として生成し、かつ前記直列発光体の起動時から一定時間経過後に前記直列発光体を複数個の固体発光素子の直列接続からなる並列接続体に切り替える切替制御回路と、
を有することを特徴とする点灯制御回路。 - 一対の電極ピンをそれぞれ有する口金により両端部が封止された直管の内部に、
請求項1に記載の点灯制御回路と、
複数個の個体発光素子の直列接続体からなる直列発光体と、
を有することを特徴とする照明灯。
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JP2011034847A (ja) * | 2009-08-03 | 2011-02-17 | Toshiba Lighting & Technology Corp | 電源装置及び照明器具 |
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