JP7165906B2

JP7165906B2 - 照明装置及び点灯回路

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Publication number: JP7165906B2
Application number: JP2018220868A
Authority: JP
Inventors: 昭悟高橋; 暁良高橋; 譲治岡; 俊明磯貝
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2018-11-27
Filing date: 2018-11-27
Publication date: 2022-11-07
Anticipated expiration: 2038-11-27
Also published as: JP2022145960A; JP7373756B2; JP2020087716A

Description

本発明は、照明装置及び照明装置に用いられる点灯回路に関し、特に、位相制御方式の調光器と組み合わせて用いられる照明装置及び点灯回路に関する。

従来、位相制御方式の調光器と組み合わせて用いられる照明装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。近年では、騒音及びノイズを低減させる観点から、逆位相制御方式の調光器が増えていくことが予想される。

ここで、逆位相制御方式とは、調光のために交流電力をオフさせる位置（つまり、位相）を変化させる位相制御方式をいう。逆に、調光のために交流電力をオンさせる位置（つまり、位相）を変化させる位相制御方式を正位相制御方式という。単に位相制御方式と呼ぶ場合には、逆位相制御方式と正位相制御方式とを含む。

特開２０１２－２３０８５８号公報

ところが、逆位相制御方式の調光器に対応するように設計された照明装置の点灯回路が、正位相制御方式の調光器に接続された場合には、点灯回路に大きな突入電流が流れ、点灯回路を構成する抵抗器が発熱して安全性が損なわれるという問題がある。

そこで、本発明は、このような問題点に鑑み、逆位相制御方式の調光器と組み合わせて用いることができ、かつ、正位相制御方式の調光器に接続された場合であっても安全性が損なわれてしまうことが抑制される照明装置及び点灯回路を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一形態に係る照明装置は、調光器によって位相制御された交流電力の供給を受ける照明装置であって、光源と、前記光源に電流を供給する点灯回路とを備え、前記点灯回路は、前記交流電力を直流電力に変換する整流回路と、前記整流回路から供給される前記直流電力を受けて前記光源に電流を供給する電流供給回路と、前記交流電力が正位相制御されているか逆位相制御されているかを検知する検知回路と、前記検知回路による検知結果に依存して、前記整流回路から前記電流供給回路への突入電流に対する抑制を制御する制御回路とを有し、前記点灯回路は、さらに、前記突入電流を抑制する抑制回路を有し、前記制御回路は、前記検知回路によって前記交流電力が逆位相制御されていると検知された場合に、前記抑制回路の動作を無効化させる制御をする。

上記目的を達成するために、本発明の一形態に係る点灯回路は、光源に電流を供給する点灯回路であって、調光器によって位相制御された交流電力を直流電力に変換する整流回路と、前記整流回路から供給される前記直流電力を受けて前記光源に電流を供給する電流供給回路と、前記交流電力が正位相制御されているか逆位相制御されているかを検知する検知回路と、前記検知回路による検知結果に依存して、前記整流回路から前記電流供給回路への突入電流に対する抑制を制御する制御回路とを有し、前記点灯回路は、さらに、前記突入電流を抑制する抑制回路を有し、前記制御回路は、前記検知回路によって前記交流電力が逆位相制御されていると検知された場合に、前記抑制回路の動作を無効化させる制御をする。

本発明により、逆位相制御方式の調光器と組み合わせて用いることができ、かつ、正位相制御方式の調光器に接続された場合であっても安全性が損なわれてしまうことが抑制される照明装置及び点灯回路が提供される。

図１は、実施の形態１に係る照明装置の構成を示すブロック図である。図２は、実施の形態１に係る照明装置の動作を示すフローチャートである。図３は、図１に示された調光器の位相制御方式を説明する図である。図４は、実施の形態２に係る照明装置の構成を示すブロック図である。図５は、実施の形態２に係る照明装置の動作を示すフローチャートである。図６は、実施の形態１の変形例に係る照明装置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について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示す。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、各図は、必ずしも厳密に図示したものではない。各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化する場合がある。

（実施の形態１）
まず、実施の形態１に係る照明装置について説明する。

図１は、実施の形態１に係る照明装置１０の構成を示すブロック図である。ここでは、照明装置１０に交流電力を供給する交流電源５、及び、位相制御方式の調光器６も併せて図示されている。

照明装置１０は、調光器６によって位相制御された交流電力の供給を受ける照明装置であり、例えば、電球、直管等の照明用光源、ダウンライト、シーリングライト、ペンダント、テーブルスタンド等の各種照明器具に用いられる。照明装置１０は、光源１５と、点灯回路２０とを備える。

光源１５は、電流の供給を受けて発光する素子であり、例えば、ＬＥＤ、ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＬｉｍｉｎｅｓｃｅｎｔ）等の固体発光素子である。

点灯回路２０は、光源１５に電流を供給する回路であり、整流回路２１、ダイオード２２、コンデンサ２３、検知回路２４、制御回路２５、及び、電流供給回路２６を有する。なお、本実施の形態では、点灯回路２０は、基本的に、逆位相制御方式の調光器と組み合わせて用いられるように設計されている。つまり、点灯回路２０には、正位相制御方式の調光器と組み合わせて用いる場合に必要となる突入電流抑制用の抵抗器は、備えられていない。

整流回路２１は、交流電源５から調光器６を介して供給される交流電力を直流電力に変換する回路であり、例えば、ダイオードブリッジである。

ダイオード２２は、整流回路２１から出力される直流電流の逆流を防止する整流素子である。

コンデンサ２３は、整流回路２１からダイオード２２を介して出力された脈流の直流電力（つまり、電圧及び電流）に含まれる高周波成分を通過させる平滑化コンデンサである。コンデンサ２３は、整流回路２１からダイオード２２を介して出力された脈流の直流電力を平滑化するだけでなく、調光器６が正位相制御方式の調光器である場合に生じる電流の高周波成分を通過させて検知回路２４に流す。

検知回路２４は、点灯回路２０に入力される交流電力が正位相制御されているか逆位相制御されているかを検知する回路である。本実施の形態では、検知回路２４は、整流回路２１と電流供給回路２６との間で流れる電流の経路（具体的には、グランド線）に挿入された抵抗器である。検知回路２４は、抵抗器により、コンデンサ２３を通過した電流の高周波成分を電圧に変換することにより、点灯回路２０に入力される交流電力が正位相制御されているか逆位相制御されているかを検知する。

電流供給回路２６は、整流回路２１から供給される直流電力を受けて光源１５に電流を供給する回路であり、例えば、インダクタ、ダイオード及びＦＥＴ等のスイッチング素子を有する昇圧型、降圧型又は昇降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータである。

制御回路２５は、検知回路２４による検知結果に依存して電流供給回路２６から光源１５への電流供給を制御する、又は、整流回路２１から電流供給回路２６への突入電流に対する抑制を制御する回路の一例である。本実施の形態では、制御回路２５は、検知回路２４による検知結果に依存して電流供給回路２６から光源１５への電流供給を制御する。つまり、制御回路２５は、点灯回路２０に入力される交流電力が正位相制御されている（つまり、調光器６が正位相制御方式のものである）と検知回路２４によって検知された場合に、電流供給回路２６から光源１５への電流供給を停止させる制御をする。

具体的には、制御回路２５は、点灯回路２０に入力される交流電力が正位相制御されていると検知回路２４によって検知された場合に、電流供給回路２６が有するスイッチング素子のスイッチングを停止させることにより、電流供給回路２６から光源１５への電流供給を停止させる。本実施の形態では、制御回路２５は、整流回路２１から出力される直流電圧の供給を受けて動作するＩＣである。そのＩＣは、プログラムを格納しているＲＯＭ、ＲＡＭ、プログラムを実行するプロセッサ、Ａ／Ｄ変換器等の入出力回路を含むマイクロコンピュータで構成されてもよいし、専用の論理回路で構成されてもよい。

次に、以上のように構成された本実施の形態に係る照明装置１０の動作について説明する。図２は、本実施の形態に係る照明装置１０の動作を示すフローチャートである。ここでは、照明装置１０の制御回路２５による処理フローが示されている。

制御回路２５は、点灯回路２０に入力される交流電力が正位相制御されている（つまり、調光器６が正位相制御方式のものである）と検知回路２４によって検知されたか否かを判断する（Ｓ１０）。

その結果、点灯回路２０に入力される交流電力が正位相制御されていると検知回路２４によって検知された場合には（Ｓ１０でＹｅｓ）、制御回路２５は、電流供給回路２６から光源１５への電流供給を停止させる（Ｓ１１）。具体的には、制御回路２５は、電流供給回路２６が有するスイッチング素子のスイッチングを停止させる。

一方、点灯回路２０に入力される交流電力が正位相制御されていると検知回路２４によって検知されない場合には（Ｓ１０でＮｏ）、制御回路２５は、電流供給回路２６から光源１５への電流供給を継続させる。具体的には、制御回路２５は、電流供給回路２６が有するスイッチング素子のスイッチングを停止させることなく維持させる。

ここで、検知回路２４による検知（つまり、調光器６の位相制御方式が正位相制御方式及び逆位相制御方式のいずれであるかの検知）の原理を説明する。

図３は、図１に示された調光器６の位相制御方式を説明する図である。図３の（ａ）は、調光器６の位相制御方式が正位相制御方式である場合に調光器６を介して照明装置１０に入力される交流電圧（実線）及び交流電流（破線）の波形例を示す。図３の（ｂ）は、調光器６の位相制御方式が逆位相制御方式である場合に調光器６を介して照明装置１０に入力される交流電圧（実線）及び交流電流（破線）の波形例を示す。

図３の（ａ）から分かるように、調光器６の位相制御方式が正位相制御方式である場合には、調光器６から出力される電圧は、急激に立ち上がるので、点灯回路２０において突入電流が生じる。この突入電流は、点灯回路２０のコンデンサ２３によって平滑化され、その高周波成分がコンデンサ２３を通過して抵抗器である検知回路２４を流れる。検知回路２４で生じた電圧降下（つまり、電圧）は、制御回路２５に入力される。これにより、制御回路２５は、検知回路２４から入力された電圧が所定の閾値よりも大きいと検出することで、調光器６の位相制御方式が正位相制御方式であると判断する。

一方、図３の（ｂ）から分かるように、調光器６の位相制御方式が逆位相制御方式である場合には、調光器６から出力される電圧は、緩やかに立ち上がるので、点灯回路２０において突入電流が生じない。よって、点灯回路２０では、コンデンサ２３を通過して抵抗器である検知回路２４を流れる電流が小さいので、検知回路２４での電圧降下は、小さな値である。この検知回路２４で生じる小さな電圧降下（つまり、電圧）が制御回路２５に入力される。制御回路２５は、検知回路２４から入力された電圧が所定の閾値よりも大きくないと検出することで、調光器６の位相制御方式が正位相制御方式ではない（つまり、調光器６の位相制御方式が逆位相制御方式である）と判断する。

以上のように、本実施の形態に係る照明装置１０は、調光器６によって位相制御された交流電力の供給を受ける照明装置１０であって、光源１５と、光源１５に電流を供給する点灯回路２０とを備え、点灯回路２０は、交流電力を直流電力に変換する整流回路２１と、整流回路２１から供給される直流電力を受けて光源１５に電流を供給する電流供給回路２６と、点灯回路２０に入力される交流電力が正位相制御されているか逆位相制御されているかを検知する検知回路２４と、検知回路２４による検知結果に依存して、電流供給回路２６から光源１５への電流供給を制御する、又は、整流回路２１から電流供給回路２６への突入電流に対する抑制を制御する制御回路２５とを有する。本実施の形態では、制御回路２５は、検知回路２４によって交流電力が正位相制御されていると検知された場合に、電流供給回路２６から光源１５への電流供給を停止させる制御をする。

これにより、点灯回路２０として、逆位相制御方式の調光器に対応するように設計しておき、もし、点灯回路２０に入力される交流電力が正位相制御されていると検知回路２４によって検知された場合には、制御回路２５は、電流供給回路２６から光源１５への電流供給を停止させる。よって、本実施の形態に係る照明装置１０が正位相制御方式の調光器に接続された場合に点灯回路に大きな突入電流が流れて点灯回路を構成する抵抗器が発熱して安全性が損なわれてしまうという不具合の発生が回避される。つまり、逆位相制御方式の調光器と組み合わせて用いることができ、かつ、正位相制御方式の調光器に接続された場合であっても安全性が損なわれてしまうことが抑制される照明装置１０及び点灯回路２０が実現される。

また、電流供給回路２６は、スイッチング素子を有するＤＣ／ＤＣコンバータであり、制御回路２５は、検知回路２４によって交流電力が正位相制御されていると検知された場合に、スイッチング素子のスイッチングを停止させることにより、電流供給回路２６から光源１５への電流供給を停止させる。

これにより、照明装置１０が正位相制御方式の調光器に接続された場合には、電流供給回路２６が有するスイッチング素子のスイッチングを停止させるという簡単、かつ、確実な方法によって、電流供給回路２６から光源１５への電流供給が停止される。

また、検知回路２４は、整流回路２１と電流供給回路２６との間で流れる電流の経路に挿入された抵抗器である。これにより、点灯回路２０に抵抗器を設けるという簡単な回路の付加によって、照明装置１０が正位相制御方式の調光器に接続された場合に安全性が損なわれてしまうことが抑制される。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２に係る照明装置について説明する。

図４は、実施の形態２に係る照明装置１０ａの構成を示すブロック図である。ここでは、図１と同様に、照明装置１０ａに交流電力を供給する交流電源５、及び、位相制御方式の調光器６も併せて図示されている。

本実施の形態に係る照明装置１０ａは、実施の形態１と異なり、正位相制御方式及び逆位相制御方式のいずれの方式の調光器であっても組み合わせて用いられるように設計されている。以下、実施の形態１と異なる点を中心に説明する。

照明装置１０ａは、光源１５と、点灯回路２０ａとを備える。点灯回路２０ａは、光源１５に電流を供給する回路であり、整流回路２１、ダイオード２２、コンデンサ２３、検知回路２４、制御回路２５ａ、電流供給回路２６、抑制回路２７、及び、バイパススイッチ２８を有する。

抑制回路２７は、照明装置１０ａが正位相制御方式の調光器６と接続された場合に整流回路２１から発生する突入電流を抑制する回路の一例であり、本実施の形態では、整流回路２１から電流供給回路２６に流れる電流の経路に挿入された抵抗器である。

バイパススイッチ２８は、抑制回路２７の動作を無効化させるためのスイッチであり、オンした（つまり、導通状態となった）場合、整流回路２１から出力される電流が抑制回路２７をバイパスして流れることを可能にする。

制御回路２５ａは、点灯回路２０ａに入力される交流電力が逆位相制御されている（つまり、調光器６が逆位相制御方式のものである）と検知回路２４によって検知された場合に、抑制回路２７の動作を無効化させる制御をする。つまり、制御回路２５は、点灯回路２０ａに入力される交流電力が逆位相制御されていると検知回路２４によって検知された場合に、整流回路２１から電流供給回路２６に流れる電流が抑制回路２７を構成する抵抗器をバイパスして流れるように制御をする。具体的には、制御回路２５ａは、点灯回路２０ａに入力される交流電力が逆位相制御されていると検知回路２４によって検知された場合に、バイパススイッチ２８をオンさせることにより、抑制回路２７の動作を無効化させる。

次に、以上のように構成された本実施の形態に係る照明装置１０ａの動作について説明する。図５は、本実施の形態に係る照明装置１０ａの動作を示すフローチャートである。ここでは、照明装置１０ａの制御回路２５ａによる処理フローが示されている。

制御回路２５ａは、点灯回路２０ａに入力される交流電力が逆位相制御されている（つまり、調光器６が逆位相制御方式のものである）と検知回路２４によって検知されたか否かを判断する（Ｓ２０）。

その結果、点灯回路２０ａに入力される交流電力が逆位相制御されていると検知回路２４によって検知された場合には（Ｓ２０でＹｅｓ）、制御回路２５ａは、抑制回路２７の動作を無効化させる制御をする（Ｓ２１）。具体的には、制御回路２５ａは、バイパススイッチ２８をオンさせることにより、抑制回路２７の動作を無効化させる。

一方、点灯回路２０ａに入力される交流電力が逆位相制御されていると検知回路２４によって検知されない場合には（Ｓ２０でＮｏ）、制御回路２５ａは、抑制回路２７の動作を無効化させない（つまり、抑制回路２７によって突入電流を抑制させる）（Ｓ２２）。具体的には、制御回路２５ａは、バイパススイッチ２８をオフ（つまり、遮断状態に）させることにより、抑制回路２７の動作を維持させる。

以上のように、本実施の形態に係る照明装置１０ａでは、点灯回路２０ａは、突入電流を抑制する抑制回路２７を有する。制御回路２５ａは、検知回路２４によって交流電力が逆位相制御されていると検知された場合に、抑制回路２７の動作を無効化させる制御をし、検知回路２４によって交流電力が逆位相制御されていると検知されない場合に、抑制回路２７を動作させる制御をする。これにより、調光器６の位相制御方式が正位相制御方式及び逆位相制御方式のいずれであっても、適切に動作できる照明装置１０ａ及び点灯回路２０ａが実現される。

また、抑制回路２７は、整流回路２１から電流供給回路２６に流れる電流の経路に挿入された抵抗器である。そして、制御回路２５ａは、検知回路２４によって交流電力が逆位相制御されていると検知された場合に、整流回路２１から電流供給回路２６に流れる電流が抑制回路２７の抵抗器をバイパスして流れるように制御する。これにより、突入電流が発生するケースの場合だけ、抵抗器によって突入電流が抑制される。

以上、本発明の照明装置及び点灯回路について、実施の形態１及び２に基づいて説明したが、本発明は、実施の形態１及び２に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態１及び２に施したものや、実施の形態１及び２における一部の構成要素を組み合わせて構築される別の形態も、本発明の範囲内に含まれる。

例えば、上記実施の形態１及び２では、検知回路２４は、整流回路２１と電流供給回路２６とを接続するグランド線に挿入された抵抗器で実現されたが、このような接続位置及び部品に限定されない。図６は、実施の形態１の変形例に係る照明装置１０ｂの構成を示すブロック図である。この照明装置１０ｂが備える点灯回路２０ｂでは、検知回路２４（具体的には、抵抗器）は、コンデンサ２３と直列に接続され、コンデンサ２３と検知回路２４との直列接続回路が電流供給回路２６と並列に接続されている。そして、制御回路２５ｂは、コンデンサ２３と検知回路２４との接続点の電位を検知することで、調光器６が正位相制御方式及び逆位相制御方式のいずれであるかを判断する。

このような変形例に係る照明装置１０ｂであっても、制御回路２５ｂは、実施の形態１と同様の制御をすることができる。なお、この変形例に係る検知回路２４の接続位置は、実施の形態２に係る照明装置１０ａに適用してもよい。

また、上記実施の形態１及び２では、検知回路２４は、抵抗器であったが、これに限られない。例えば、整流回路２１から出力された電圧波形を監視し、電圧波形の立ち上がりが急激であるか立下りが急激であるかを判断することによって、点灯回路に入力される交流電力が正位相制御されているか逆位相制御されているかを検知する検知回路２４であってもよい。

６調光器
１０、１０ａ、１０ｂ照明装置
１５光源
２０、２０ａ、２０ｂ点灯回路
２１整流回路
２４検知回路
２５、２５ａ、２５ｂ制御回路
２６電流供給回路
２７抑制回路
２８バイパススイッチ

Claims

調光器によって位相制御された交流電力の供給を受ける照明装置であって、
光源と、
前記光源に電流を供給する点灯回路とを備え、
前記点灯回路は、
前記交流電力を直流電力に変換する整流回路と、
前記整流回路から供給される前記直流電力を受けて前記光源に電流を供給する電流供給回路と、
前記交流電力が正位相制御されているか逆位相制御されているかを検知する検知回路と、
前記検知回路による検知結果に依存して、前記整流回路から前記電流供給回路への突入電流に対する抑制を制御する制御回路とを有し、
前記点灯回路は、さらに、前記突入電流を抑制する抑制回路を有し、
前記制御回路は、前記検知回路によって前記交流電力が逆位相制御されていると検知された場合に、前記抑制回路の動作を無効化させる制御をする
照明装置。
前記抑制回路は、前記整流回路から前記電流供給回路に流れる電流の経路に挿入された抵抗器であり、
前記制御回路は、前記検知回路によって前記交流電力が逆位相制御されていると検知された場合に、前記整流回路から前記電流供給回路に流れる電流が前記抵抗器をバイパスして流れるように前記制御をする
請求項１記載の照明装置。
前記検知回路は、前記整流回路と前記電流供給回路との間で流れる電流の経路に挿入された抵抗器である
請求項１又は２に記載の照明装置。
前記点灯回路は、さらに、前記直流電力を平滑化させるコンデンサを有し、
前記検知回路は、前記コンデンサと直列に接続された抵抗器である
請求項１又は２に記載の照明装置。
光源に電流を供給する点灯回路であって、
調光器によって位相制御された交流電力を直流電力に変換する整流回路と、
前記整流回路から供給される前記直流電力を受けて前記光源に電流を供給する電流供給回路と、
前記交流電力が正位相制御されているか逆位相制御されているかを検知する検知回路と、
前記検知回路による検知結果に依存して、前記整流回路から前記電流供給回路への突入電流に対する抑制を制御する制御回路とを有し、
前記点灯回路は、さらに、前記突入電流を抑制する抑制回路を有し、
前記制御回路は、前記検知回路によって前記交流電力が逆位相制御されていると検知された場合に、前記抑制回路の動作を無効化させる制御をする
点灯回路。