JP2005011739A

JP2005011739A - Circuit for preventing malfunction when dimming and lighting system

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Publication number: JP2005011739A
Application number: JP2003176234A
Authority: JP
Inventors: Tatsumi Setomoto; 龍海瀬戸本; Nobuyuki Matsui; 伸幸松井; Tetsushi Tamura; 哲志田村; Noriyasu Tanimoto; 憲保谷本; Masanori Shimizu; 正則清水
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-06-20
Filing date: 2003-06-20
Publication date: 2005-01-13

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a malfunction preventing circuit capable of preventing malfunction caused by flickering when dimming a LED. <P>SOLUTION: A lighting circuit 5 is provided with the circuit 54 for preventing malfunction when dimming. When the output voltage of a dimmer 82 is not less than a prescribed value, if ZD1 is turned on, and the S1 terminal of IC1 is grounded, a pulse signal with a prescribed duty ratio is output from the S2 terminal and a transistor Q1 is switched on. Thus, power to light the LED from the secondary winding T2 of a transformer is generated and the LED is lighted. On the other hand, if the output voltage of the dimmer 82 becomes lower than the prescribed value, the ZD1 is turned off, and the output voltage of the tertiary winding T3 is thereby applied on the S1 terminal of the IC1, the pulse signal from the S2 terminal is stopped and switching of the transistor Q1 is stopped. Thus, the output of the secondary winding T2 is stopped to put out the LED. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子の調光時に誤動作を防止できる調光時誤動作防止回路および照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トライアック等の制御素子を用いた調光器により商用交流電源の導通角を制御することにより、白熱電球等を調光するシステムが普及している。このシステムを用いれば、ユーザーは、調光器のつまみを回す等といった簡易な操作で室内の明るさを好みの明るさに調節することができる。
【０００３】
ところで、近年、発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」という。）が高照度化、量産による低コスト化等に伴い、一般照明に用いるものとしても注目されており、例えば特許文献１には、多数のＬＥＤを備える照明器具が提案されている。
このような照明器具では、ＬＥＤを点灯させるため、商用交流電源を全波整流した後、平滑用コンデンサにより平滑し、平滑された直流電圧をＬＥＤに供給する点灯回路が備えられている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−３５２３９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のＬＥＤ照明器具を上記調光システムに接続すると、調光に伴ってＬＥＤのちらつきが発生するという問題がある。
すなわち、調光器の導通角制御により、調光器からＬＥＤ照明器具に流入される電流のオフ時間が長くなると、平滑コンデンサの充電量が少なくなって平滑が十分に行われなくなり、その分リップル電圧が大きくなって、リップルによる電圧変動に従いＬＥＤが明るくなったり暗くなったりしてちらつきが生じるものである。
【０００６】
白熱電球の場合、調光器の導通角制御によりオフ時間が長くなってもフィラメントが徐々に暗くなって行くので人の目にはちらつきと感じるまでには至らないが、ＬＥＤは、応答時間（電流が流れてから発光するまでの時間）が極めて短いため、人の目にはちらつきと映ってしまうのである。
したがって、ユーザーが調光器のつまみを明から暗に向けて回して行くと、あるところでＬＥＤにちらつきが発生し、ユーザーに不快感を与えることになってしまう。
【０００７】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、調光器と接続された場合に、ＬＥＤ等の発光素子のちらつきによる誤動作を防止できる調光時誤動作防止回路および照明装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る調光時誤動作防止回路は、外部の調光器からの出力を制御するスイッチ素子と、一次側に前記スイッチ素子により制御された出力が入力されると、これを変圧して二次側に接続される外部の発光素子に出力すると共に、所定の巻線部から前記スイッチ素子の作動用出力を発生する出力トランスと、を有する前記発光素子の点灯回路内に設けられる調光時誤動作防止回路において、前記調光器の出力値が所定値よりも低いか否かを検出する検出回路と、前記検出回路により前記調光器の出力値が所定値よりも低いことが検出されると、前記作動用出力を制御することにより前記スイッチ素子の動作を制御して、前記出力トランスの出力を停止または低下させる制御回路と、を備えることを特徴としている。
【０００９】
これにより、ちらつきが発生する前に発光素子を消灯させることが可能になり、ユーザーに対し、ちらつきによる不快感を与えることを防止できる。
また、本発明に係る照明装置は、発光素子と、外部の調光器からの出力を前記発光素子を点灯させるための電力に変換して出力する点灯回路とを備える照明装置であって、前記点灯回路は、前記調光器からの出力を制御するスイッチ素子と、入力側に前記スイッチ素子により制御された出力が入力されると、これを変圧して二次側に接続される前記発光素子に出力すると共に、所定の巻線部から前記スイッチ素子の作動用出力を発生する出力トランスと、前記調光器の出力値が所定値よりも低いか否かを検出する検出回路と、前記検出回路により前記調光器の出力値が所定値よりも低いことが検出されると、前記作動用出力を制御することにより前記スイッチ素子の動作を制御して、前記出力トランスの出力を停止または低下させる制御回路と、を備えることを特徴としている。
【００１０】
これにより、ちらつきが発生する前に発光素子を消灯させることが可能になる。
また、前記制御回路は、前記出力トランスからの出力を停止させる場合には、前記スイッチ素子の動作を停止させることを特徴としている。
これにより、発光素子への電力供給が停止されるので、節電につながる。
【００１１】
さらに、前記制御回路は、前記出力トランスからの出力を低下させる場合には、前記発光素子に動作電圧よりも小さい電圧が印加されて前記発光素子が消灯状態になるように、前記スイッチ素子の動作を制御することを特徴としている。
また、前記発光素子が発光ダイオードであることを特徴としている。
本発明に係る照明装置は、発光素子と、外部の調光器からの出力を前記発光素子を点灯させるための電力に変換して出力する点灯回路とを備える照明装置であって、前記点灯回路は、前記調光器の出力値が所定値よりも低いか否かを検出する検出回路と、前記検出回路により前記調光器の出力値が所定値よりも低いことが検出されると、前記発光素子が消灯状態になるまで前記発光素子への出力を低下させる制御回路と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
ここで、「前記発光素子への出力を低下」とは、出力の停止を含む概念で用いられる。
これにより、ちらつきが発生する前に発光素子を消灯させることが可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、実施の形態に係る照明装置１の構成例を示す斜視図であり、説明の都合上一部を破断して示している。
同図に示すように、照明装置１は、一般の白熱電球に代替するものであって、複数のＬＥＤを備えるＬＥＤユニット２、ＬＥＤユニット２から発せられる光の内の、拡散した光を反射させて前方（同図上方）へ導く反射笠３、ケース４、ケース４内に収容され、ＬＥＤユニット２の各ＬＥＤを点灯させるための点灯回路５（破線）、および口金６を備えている。口金６は、白熱電球等の一般照明電球に用いられるものと同サイズ（同規格）のものである。
【００１４】
ＬＥＤユニット２は、プリント基板上に複数個（ここでは、６４個）のＬＥＤが搭載されたものであり、図２に示すように、３２個のＬＥＤを直列に接続したＬＥＤ列２１、２２が並列接続された回路から構成されている。
点灯回路５は、リード線を介してＬＥＤユニット２と接続されると共に、リード線７１、７２を介して口金６と接続されており、外部の商用交流電源８１（図２）から口金６を介して入力される電力を直流に変換してＬＥＤユニット２に供給する。
【００１５】
図２は、点灯回路５の回路構成を示す図であり、照明装置１が外部の調光器８２を介して商用交流電源８１（ＡＣ１００Ｖ）と接続されている場合を示している。
ここで、調光器８２は、商用交流電源８１の導通角（位相）を位相制御素子（トライアック等）を用いて制御して出力する公知の装置（出力波形は、同図の調光器出力波形図の例を参照）であり、ユーザーにより調光つまみ（不図示）が操作されると、その操作に応じて位相制御素子のオン／オフ時間を変化させ、出力電圧を可変させるものである。
【００１６】
同図に示すように、点灯回路５は、主な構成要素として、整流器５１、コンデンサＣ１、出力トランスＴ、トランジスタＱ１、Ｑ２、ツェナーダイオードＺＤ１、ＩＣ１等を含んでいる。
整流器５１は、商用交流電源８１からの出力を調光器８２を介して入力し、調光器８２からの交流出力を整流する。
【００１７】
コンデンサＣ１は、整流器５１の出力端Ｏ１、Ｏ２間に接続され、整流された電力を平滑する。
出力トランスＴは、入力側となる一次巻線Ｔ１、出力側となる二次巻線Ｔ２、三次巻線Ｔ３を備えている。一次巻線Ｔ１の入力端Ｉ１は、整流器５１の出力端Ｏ１と接続され、一次巻線Ｔ１の入力端Ｉ２は、トランジスタＱ１のコレクタＣと接続されている。二次巻線Ｔ２の出力端Ｏ３、Ｏ４間には、ダイオードＤ２と、並列接続されたＬＥＤ列２１、２２の回路とが直列に接続されている。また、ＬＥＤ列２１、２２と並列にコンデンサＣ３とダイオードＤ３が接続されている。
【００１８】
このダイオードＤ２とコンデンサＣ３は、二次巻線Ｔ２からのほぼ矩形波となる出力電圧を整流、平滑するものであり、ダイオードＤ３は、ＬＥＤ列２１、２２に対する逆電圧保護用として用いられるものである。
三次巻線Ｔ３は、トランジスタＱ１を作動させるための出力（作動用出力）を発生させるものであり、その出力端Ｏ５は、ダイオードＤ１を介してＩＣ１のＳ３端子と接続されており、出力端Ｏ６は、整流器５１の出力端Ｏ２と接続されている。また、Ｏ５、Ｏ６間には、コンデンサＣ２が接続されている。
【００１９】
トランジスタＱ１のエミッタＥは、三次巻線Ｔ３の出力端Ｏ６と接続され、ベースＢは、ＩＣ１のＳ２端子と接続されている。
スイッチ素子としてのトランジスタＱ１は、ＩＣ１の信号出力端子Ｓ２からの信号に基づいてオン（コレクタ、エミッタ間がほぼ導通状態）、オフ（非導通状態）し、出力トランスＴの一次巻線Ｔ１に印加される直流電圧をスイッチングする。
【００２０】
出力トランスＴは、当該スイッチングにより一次側のＴ１に印加された直流電圧を変圧して、二次側のＴ２、三次側のＴ３に巻数比に応じた電圧を出力させる。
また、コンデンサＣ１と出力トランスＴの間には、調光時におけるＬＥＤのちらつきを防止するための調光時誤動作防止回路５４が設けられている。
【００２１】
この調光時誤動作防止回路５４は、調光器８２の出力電圧が所定値よりも低いか否かを検出する検出部５２と、検出部５２の検出結果により、トランスＴの三次巻線Ｔ３から発生する上記作動用出力を制御して、トランジスタＱ１のスイッチング動作を制御する制御部５３を備えている。
具体的には、検出部５２は、抵抗Ｒ１、Ｒ２、ツェナーダイオードＺＤ１を備えている。抵抗Ｒ１、Ｒ２は、直列接続され、直列接続された抵抗Ｒ１、Ｒ２の回路はコンデンサＣ１と並列に接続されている。
【００２２】
ツェナーダイオードＺＤ１のカソード側は、抵抗Ｒ１とＲ２の接続点に接続されており、アノード側は、トランジスタＱ２のベースＢと接続されている。
一方、制御部５３は、ＩＣ１、トランジスタＱ２等を備えており、検出部５２により調光器８２からの出力電圧が所定値よりも低いことが検出された場合には、トランジスタＱ１のスイッチングを停止させてＬＥＤを消灯させ、所定値以上の場合には、スイッチングさせてＬＥＤを点灯させる。
【００２３】
ＩＣ１は、公知のＰＷＭ型スイッチング電源制御用ＩＣであり、Ｓ１は、信号入力端子、Ｓ２は、信号出力端子、Ｓ３は、電源入力端子になっており、Ｓ４は接地用の端子で整流器５１の出力端Ｏ２と接続されている。
ＩＣ１の電源入力端子Ｓ３は、抵抗Ｒ４を介して整流器５１の出力端Ｏ１と接続されており、またダイオードＤ１を介して出力トランスＴの三次巻線Ｔ３の出力端Ｏ５と接続されている。信号入力端子Ｓ１は、トランジスタＱ２のコレクタＣと接続されており、抵抗Ｒ３を介して電源入力端子Ｓ３とも接続されている。また、トランジスタＱ２のエミッタＥは、整流器５１の出力端Ｏ２と接続されている。
【００２４】
このような構成において、点灯回路５は、次のような動作を行う。
（調光が行われていないとき）
まず、照明装置１が商用交流電源８１に接続されると、商用交流電源８１からの電力が調光器８２を介して点灯回路５に供給される。ここで、調光が行われていないとは、調光器８２により導通角制御がされておらず、商用交流電源８１の電力がそのまま供給される（すなわち、調光器８２を介さないで商用交流電源８１と接続された場合と同じ）ことを示している。
【００２５】
点灯回路５では、入力された交流電力が整流器５１により整流され、整流後の直流電圧が抵抗Ｒ４を介してＩＣ１の電源入力端子Ｓ３に印加される。また、同時にコンデンサＣ２への充電が開始される。ここでは、ＩＣ１保護のため抵抗Ｒ４の値が大きくとられており、コンデンサＣ２への充電が完了するとＩＣ１の動作電圧に達してＩＣ１の動作が開始されるようになっている。
【００２６】
また、整流後の直流電圧が抵抗Ｒ１とＲ２の直列回路に印加される。Ｒ１とＲ２の値は、調光されていない場合、Ｒ１とＲ２で分圧された電圧がツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧以上になるように設定されている。そのため、ここではツェナーダイオードＺＤ１を通してトランジスタＱ２のベースＢに分圧された電圧が印加され、Ｑ２がオン（コレクタ、エミッタ間がほぼ導通状態）になり、ＩＣ１の信号入力端子Ｓ１はほぼ接地された状態になる（トランスＴの三次巻線Ｔ３からの作動用出力の入力が阻止された状態になる。）。
【００２７】
ＩＣ１は、電源入力端子Ｓ３に動作電圧が印加されており、信号入力端子Ｓ１が接地されている（Ｌレベルになっている）場合には、所定の周期、所定のデューティ比（Ｄｔ１）の信号を信号出力端子Ｓ２から出力し、トランジスタＱ２をスイッチング（オン／オフ）させる。これにより、出力トランスＴの一次巻線Ｔ１に、波形がほぼ矩形波となる電圧が印加され、巻数比に応じた電圧が二次巻線Ｔ２、三次巻線Ｔ３から出力される。
【００２８】
二次巻線Ｔ２からの出力は、ほぼ矩形波であるが、ダイオードＤ２、コンデンサＣ３により整流、平滑されるため、ＬＥＤ列２１、２２には、ほぼ一定の直流電圧が供給され、これにより各ＬＥＤは、ちらつくことなく安定して点灯する。
なお、三次巻線Ｔ３からの作動用出力もダイオードＤ１、コンデンサＣ２により整流、平滑されてＩＣ１の電源入力端子Ｓ３に印加され、ＩＣ１の動作電圧の供給源となる。
【００２９】
（調光時）
ユーザーが調光器８２のつまみを用いて調光を行った場合には、調光器８２からの出力電圧が低下する。調光器８２は、明るさが明から暗に調節されるに連れて、位相制御素子のオン時間を短くする（オフ時間を長くする）ため、それに伴い、整流器５１の出力端Ｏ１、Ｏ２間の電圧が低下することになる。
【００３０】
出力電圧が低下し、ある値（以下、「所定値Ｖ１」という。）まで来ると、Ｒ１とＲ２で分圧された電圧がツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧より低くなる。その場合、ツェナーダイオードＺＤ１がオフ（非導通）になってトランジスタＱ２がオフに転じ、ＩＣ１の信号入力端子Ｓ１には、出力トランスＴの三次巻線Ｔ３からの作動用出力がダイオードＤ１、抵抗Ｒ３を介して印加されることになる（以下、Ｓ１が「Ｈレベルになる。」という。）。この意味で、作動用出力は、出力電圧低下の検出信号をＩＣ１に入力するための制御用信号としても用いられているものであるといえる。
【００３１】
ＩＣ１は、信号入力端子Ｓ１がＨレベルになると、信号出力端子Ｓ２からの信号出力を停止し、トランジスタＱ２のスイッチング動作を停止させる（トランジスタＱ２をオフ状態にさせる。）。これにより、出力トランスＴの一次巻線Ｔ１に電流が流れなくなり、二次巻線Ｔ２の出力がほぼゼロになって各ＬＥＤは消灯する。
【００３２】
ＩＣ１は、信号出力端子Ｓ２からの信号出力の停止状態をラッチする機能を有しており、電源再投入（照明装置１を商用交流電源８１と一旦切り離し再度接続する動作）で出力停止状態を解除する。これにより、一度ラッチ機能が働くと、電源再投入を行わない限り、ラッチ後に調光器８２からの出力電圧が例えば調光の操作により上昇しても、出力停止状態は解除されず、ＬＥＤは消灯したままとなる。
【００３３】
以上説明したように、本実施の形態の点灯回路５（照明装置１）は、調光がなされていない場合には、安定した状態でＬＥＤを点灯させることができ、検出部５２が、調光により調光器８２からの出力電圧が予め設定された値（所定値Ｖ１）よりも低くなったことを検出すると、制御部５３が三次巻線Ｔ３からの作動用出力を制御して、トランジスタＱ１の動作を停止させ、ＬＥＤを強制的に消灯させるようにしている。したがって、例えばＶ１の値を、上記「従来の技術」欄で説明したようなＬＥＤのちらつきが生じ始めると想定される値に予め設定しておけば、ちらつきが発生する前にＬＥＤを消灯させることができる。これにより、ちらつきによる誤動作を防止でき、ユーザーに不快感を与えることを防止できる。また、三次巻線Ｔ３からの作動用出力を、ＩＣ１の信号入力端子Ｓ１への制御信号用と共にＩＣ１の動作電源用に流用しており、これにより回路構成を簡単にすることができる。
【００３４】
さらに、電源再投入までＬＥＤを点灯させない（消灯状態を維持させる）ことにより、ユーザーに対し当該照明装置が調光システムには不向きであることを伝えることにもなる。
なお、上記Ｖ１の値は、抵抗Ｒ１、Ｒ２の分圧比の調整により任意に設定することができ、ちらつきが生じる前にＬＥＤが消灯されるように実験等から最適な値が設定される。
【００３５】
（変形例）
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施の形態では、調光により調光器８２からの出力がＶ１まで低下すると、ＩＣ１の信号出力端子Ｓ２からの信号出力を停止し、出力トランスＴの出力を完全に停止させることによりＬＥＤを消灯させるとしたが、例えば各ＬＥＤに、人の目で見てＬＥＤがほぼ消灯状態になっていると感じられる程度の微弱な電圧（例えば、約０．１ボルト等）が印加されるように（換言すれば、視覚的に点灯していると感じることができる程度の電圧を動作電圧としたとき、当該動作電圧よりも小さい電圧が印加されてほぼ消灯状態になるように）、デューティ比を上記Ｄｔ１よりも小さくした信号を出力して、トランジスタＱ１をスイッチング動作させる（ＬＥＤを消灯させる）構成とすることも可能である。
【００３６】
（２）上記実施の形態では、ＩＣ１が、信号出力端子Ｓ２からの信号出力の停止状態をラッチする機能を有しており、一度ＬＥＤを消灯させると、電源再投入まで、その消灯状態を維持させるとしたが、例えば、ラッチ機能をなくし、調光器８２からの出力電圧がユーザーの調光操作により上昇し、上記所定値Ｖ１以上になると、再度デューティ比Ｄｔ１の信号を出力して、トランジスタＱ１をスイッチングさせＬＥＤを点灯させる構成とすることもできる。
【００３７】
また、トランジスタＱ１の作動用出力を、出力トランスＴの三次巻線Ｔ３から発生させるとしたが、例えば他の巻線部、一次巻線等を作動用出力発生のための所定の巻線部として用いる構成としても良い。
（３）上記実施の形態では、スイッチング素子としてトランジスタＱ１を用いたが、例えばＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴ等を用いることもできる。同様に、トランジスタＱ２に代えて、ＦＥＴ等を用いても良い。
【００３８】
また、例えば検出部５２を整流器５１の出力側に配置したが、例えば調光器８２と整流器５１の間に挿入する構成とすることもできる。さらに、制御部５３に、デジタル回路としてのＩＣ１を用いる構成としたが、上記同様の動作を実行できる回路であれば、例えばＲ．Ｃ．Ｃ（リンキングチョークコンバータ）回路等のようなアナログ回路を用いても良い。
【００３９】
（４）上記実施の形態では、出力トランスＴの一次巻線Ｔ１に印加される電圧をトランジスタＱ１でスイッチングして二次巻線Ｔ２にＬＥＤ点灯のための電力を得る構成としたが、外部商用電源（交流）を、整流、平滑等によりＬＥＤ点灯のための直流電圧に変換する構成であれば、上記の構成に限定されることはない。例えば、調光器８２からの出力をトランスにより変圧し、変圧した交流出力を整流、平滑してＬＥＤ列に供給する構成が考えられる。この場合には、調光器８２とトランスの間に、またはトランスとＬＥＤ列の間に、上記検出部５２、制御部５３に相当する回路を挿入すると共に、トランジスタ、リレー等のスイッチ手段を介在させ、調光器８２の出力電圧が所定値よりも低下すると、スイッチ手段のスイッチを開放して回路を遮断し、ＬＥＤへの出力を停止させる構成にすれば実現できる。
【００４０】
また、出力トランスを用いる構成でなくても、整流、平滑した直流電圧を抵抗等で降圧してＬＥＤ列に供給する簡易な回路構成とすることもできる。さらに、定電流回路を介してＬＥＤ列に供給する構成とすれば、ＬＥＤをより安定した状態で発光させることができる。
（５）上記実施の形態では、発光素子としてＬＥＤを用いた場合の照明装置の例を説明したが、発光素子はＬＥＤに限られず、例えばレーザダイオード、ＥＬ等を用いる場合にも適用できる。具体的には、レーザダイオード等の発光素子と、これを点灯させる点灯回路とを備える照明装置に、上記調光時誤動作防止回路５４と同様の動作を行う回路を付加する構成とすれば良い。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、外部の調光器からの出力を制御するスイッチ素子と、一次側に前記スイッチ素子により制御された出力が入力されると、これを変圧して二次側に接続される外部の発光素子に出力すると共に、所定の巻線部から前記スイッチ素子の作動用出力を発生する出力トランスと、を有する前記発光素子の点灯回路内に設けられる調光時誤動作防止回路において、前記調光器の出力値が所定値よりも低いか否かを検出する検出回路と、前記検出回路により前記調光器の出力値が所定値よりも低いことが検出されると、前記作動用出力を制御することにより前記スイッチ素子の動作を制御して、前記出力トランスの出力を停止または低下させる制御回路と、を備えることを特徴としている。これにより、ちらつきが発生する前に発光素子を消灯させることが可能になり、ちらつきによる誤動作を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】照明装置の構成例を示す斜視図である。
【図２】上記照明装置に備えられる点灯回路の回路構成を示す図である。
【符号の説明】
１照明装置
２ＬＥＤユニット
５点灯回路
２１、２２ＬＥＤ列
５１整流器
５２検出部
５３制御部
５４調光時誤動作防止回路
８１商用交流電源
８２調光器
Ｑ１、Ｑ２トランジスタ
ＩＣ１制御用ＩＣ
ＺＤ１ツェナーダイオード
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３平滑用コンデンサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a malfunction control circuit and a lighting device that can prevent malfunction during light control of a light emitting element.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a system for dimming an incandescent lamp or the like by controlling a conduction angle of a commercial AC power source by a dimmer using a control element such as a triac has been widely used. By using this system, the user can adjust the brightness of the room to the desired brightness by a simple operation such as turning a knob of the dimmer.
[0003]
By the way, in recent years, light emitting diodes (hereinafter referred to as “LEDs”) have been attracting attention as being used for general illumination along with higher illuminance and lower costs due to mass production. Lighting fixtures comprising LEDs have been proposed.
In such a lighting fixture, in order to light the LED, a lighting circuit for supplying a smoothed DC voltage to the LED after full-wave rectification of a commercial AC power supply and smoothing by a smoothing capacitor is provided.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2001-35239 [0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the conventional LED lighting apparatus is connected to the dimming system, there is a problem in that LED flickering occurs with dimming.
That is, if the off time of the current flowing from the dimmer to the LED lighting fixture becomes longer due to the conduction angle control of the dimmer, the amount of charge of the smoothing capacitor is reduced and smoothing is not sufficiently performed. As the voltage increases, the LED becomes brighter or darker according to voltage fluctuations caused by ripples, causing flickering.
[0006]
In the case of an incandescent light bulb, the filament gradually darkens even when the off-time becomes longer due to the conduction angle control of the dimmer, so it does not seem to flicker to the human eye, but the LED has a response time ( The time from when the current flows until it emits light is extremely short, so it appears to flicker in the human eye.
Therefore, when the user turns the knob of the dimmer from light to dark, the LED flickers at a certain point, which causes discomfort to the user.
[0007]
The present invention has been made in view of such a problem, and when connected to a dimmer, the dimming malfunction prevention circuit and the illuminating device can prevent malfunction caused by flickering of light emitting elements such as LEDs. The purpose is to provide.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a dimming malfunction prevention circuit according to the present invention includes a switch element that controls an output from an external dimmer and an output controlled by the switch element on a primary side. A lighting circuit for the light emitting element, comprising: an output transformer for transforming this and outputting to an external light emitting element connected to the secondary side and generating an output for operating the switch element from a predetermined winding portion In the dimming malfunction prevention circuit provided inside, a detection circuit for detecting whether or not the output value of the dimmer is lower than a predetermined value, and the output value of the dimmer by the detection circuit is more than a predetermined value And a control circuit that controls the operation of the switch element by controlling the output for operation to stop or reduce the output of the output transformer.
[0009]
Accordingly, it is possible to turn off the light emitting element before the flickering occurs, and it is possible to prevent the user from feeling uncomfortable due to the flickering.
The lighting device according to the present invention is a lighting device including a light emitting element and a lighting circuit that converts an output from an external dimmer into electric power for lighting the light emitting element and outputs the power. The lighting circuit includes a switching element that controls an output from the dimmer, and the light emitting element that is connected to the secondary side by transforming the switching element when the output controlled by the switching element is input to the input side. An output transformer that generates an output for operating the switch element from a predetermined winding portion, a detection circuit that detects whether an output value of the dimmer is lower than a predetermined value, and the detection When the circuit detects that the output value of the dimmer is lower than a predetermined value, the operation of the switch element is controlled by controlling the output for operation, and the output of the output transformer is stopped or lowered. Control circuit It is characterized in that it comprises.
[0010]
Accordingly, the light emitting element can be turned off before flickering occurs.
Further, the control circuit stops the operation of the switch element when the output from the output transformer is stopped.
As a result, power supply to the light emitting element is stopped, which leads to power saving.
[0011]
Further, when the output from the output transformer is reduced, the control circuit operates the switch element so that a voltage lower than an operating voltage is applied to the light emitting element and the light emitting element is turned off. It is characterized by controlling.
The light-emitting element is a light-emitting diode.
The lighting device according to the present invention is a lighting device including a light emitting element and a lighting circuit that converts an output from an external dimmer into electric power for lighting the light emitting element, and outputs the electric power. A detection circuit that detects whether or not the output value of the dimmer is lower than a predetermined value, and when the detection circuit detects that the output value of the dimmer is lower than a predetermined value, And a control circuit that reduces an output to the light emitting element until the light emitting element is turned off.
[0012]
Here, “reducing the output to the light emitting element” is used in a concept including stopping the output.
Accordingly, the light emitting element can be turned off before flickering occurs.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view illustrating a configuration example of a lighting device 1 according to an embodiment, and a part thereof is broken for convenience of explanation.
As shown in the figure, the illuminating device 1 is an alternative to a general incandescent light bulb, and reflects a diffused light among an LED unit 2 having a plurality of LEDs and light emitted from the LED unit 2. In this case, there are provided a reflective shade 3, a case 4, and a lighting circuit 5 (broken line) for lighting each LED of the LED unit 2 and a base 6. The base 6 is of the same size (same standard) as that used for general lighting bulbs such as incandescent bulbs.
[0014]
The LED unit 2 has a plurality of (here, 64) LEDs mounted on a printed circuit board. As shown in FIG. 2, there are LED rows 21 and 22 in which 32 LEDs are connected in series. It consists of circuits connected in parallel.
The lighting circuit 5 is connected to the LED unit 2 via lead wires and is connected to the base 6 via lead wires 71 and 72, and is connected to the base 6 from an external commercial AC power supply 81 (FIG. 2). The input electric power is converted into direct current and supplied to the LED unit 2.
[0015]
FIG. 2 is a diagram illustrating a circuit configuration of the lighting circuit 5, and illustrates a case where the lighting device 1 is connected to a commercial AC power supply 81 (AC 100 V) via an external dimmer 82.
Here, the dimmer 82 is a known device (the output waveform is the dimmer output of the figure) that controls and outputs the conduction angle (phase) of the commercial AC power supply 81 using a phase control element (triac or the like). When the user operates a dimming knob (not shown), the on / off time of the phase control element is changed in accordance with the operation to vary the output voltage. .
[0016]
As shown in the figure, the lighting circuit 5 includes a rectifier 51, a capacitor C1, an output transformer T, transistors Q1, Q2, a Zener diode ZD1, IC1, and the like as main components.
The rectifier 51 inputs the output from the commercial AC power supply 81 via the dimmer 82 and rectifies the AC output from the dimmer 82.
[0017]
The capacitor C1 is connected between the output terminals O1 and O2 of the rectifier 51, and smoothes the rectified power.
The output transformer T includes a primary winding T1 on the input side, a secondary winding T2 on the output side, and a tertiary winding T3. The input terminal I1 of the primary winding T1 is connected to the output terminal O1 of the rectifier 51, and the input terminal I2 of the primary winding T1 is connected to the collector C of the transistor Q1. Between the output terminals O3 and O4 of the secondary winding T2, a diode D2 and a circuit of the LED strings 21 and 22 connected in parallel are connected in series. Further, a capacitor C3 and a diode D3 are connected in parallel with the LED rows 21 and 22.
[0018]
The diode D2 and the capacitor C3 rectify and smooth the output voltage that is a substantially rectangular wave from the secondary winding T2, and the diode D3 is used as a reverse voltage protection for the LED strings 21 and 22. is there.
The tertiary winding T3 generates an output (operation output) for operating the transistor Q1, and its output terminal O5 is connected to the S3 terminal of the IC1 via the diode D1, and the output terminal O6. Is connected to the output terminal O2 of the rectifier 51. A capacitor C2 is connected between O5 and O6.
[0019]
The emitter E of the transistor Q1 is connected to the output terminal O6 of the tertiary winding T3, and the base B is connected to the S2 terminal of IC1.
The transistor Q1 as a switch element is turned on (almost conductive between the collector and emitter) and turned off (non-conductive) based on a signal from the signal output terminal S2 of the IC1, and is applied to the primary winding T1 of the output transformer T. DC voltage to be switched.
[0020]
The output transformer T transforms the DC voltage applied to the primary side T1 by the switching, and causes the secondary side T2 and the tertiary side T3 to output a voltage corresponding to the turns ratio.
Further, a dimming malfunction prevention circuit 54 is provided between the capacitor C1 and the output transformer T to prevent LED flickering during dimming.
[0021]
The dimming malfunction prevention circuit 54 detects whether or not the output voltage of the dimmer 82 is lower than a predetermined value, and from the tertiary winding T3 of the transformer T based on the detection result of the detection unit 52. A control unit 53 is provided for controlling the switching operation of the transistor Q1 by controlling the generated output for operation.
Specifically, the detection unit 52 includes resistors R1 and R2 and a Zener diode ZD1. The resistors R1 and R2 are connected in series, and the circuit of the resistors R1 and R2 connected in series is connected in parallel with the capacitor C1.
[0022]
The cathode side of the Zener diode ZD1 is connected to the connection point of the resistors R1 and R2, and the anode side is connected to the base B of the transistor Q2.
On the other hand, the control unit 53 includes IC1, a transistor Q2, and the like. When the detection unit 52 detects that the output voltage from the dimmer 82 is lower than a predetermined value, switching of the transistor Q1 is stopped. Then, the LED is turned off, and when it is equal to or greater than a predetermined value, the LED is turned on by switching.
[0023]
IC1 is a known PWM type switching power supply control IC, S1 is a signal input terminal, S2 is a signal output terminal, S3 is a power supply input terminal, and S4 is a grounding terminal. It is connected to the output terminal O2.
The power input terminal S3 of IC1 is connected to the output terminal O1 of the rectifier 51 through the resistor R4, and is connected to the output terminal O5 of the tertiary winding T3 of the output transformer T through the diode D1. The signal input terminal S1 is connected to the collector C of the transistor Q2, and is also connected to the power supply input terminal S3 via the resistor R3. The emitter E of the transistor Q2 is connected to the output terminal O2 of the rectifier 51.
[0024]
In such a configuration, the lighting circuit 5 performs the following operation.
(When dimming is not performed)
First, when the lighting device 1 is connected to the commercial AC power supply 81, power from the commercial AC power supply 81 is supplied to the lighting circuit 5 via the dimmer 82. Here, that the dimming is not performed means that the conduction angle is not controlled by the dimmer 82 and the power of the commercial AC power supply 81 is supplied as it is (that is, the commercial dimmer 82 is not used via the dimmer 82). This is the same as when connected to the AC power supply 81).
[0025]
In the lighting circuit 5, the input AC power is rectified by the rectifier 51, and the rectified DC voltage is applied to the power input terminal S3 of the IC 1 via the resistor R4. At the same time, charging of the capacitor C2 is started. Here, the value of the resistor R4 is set large to protect the IC1, and when the charging of the capacitor C2 is completed, the operating voltage of the IC1 is reached and the operation of the IC1 is started.
[0026]
Further, the rectified DC voltage is applied to the series circuit of the resistors R1 and R2. The values of R1 and R2 are set so that the voltage divided by R1 and R2 is equal to or higher than the Zener voltage of the Zener diode ZD1 when not dimmed. Therefore, here, the divided voltage is applied to the base B of the transistor Q2 through the Zener diode ZD1, the Q2 is turned on (the collector and the emitter are almost conductive), and the signal input terminal S1 of the IC1 is almost grounded. (The input of the operation output from the tertiary winding T3 of the transformer T is blocked).
[0027]
When the operating voltage is applied to the power input terminal S3 and the signal input terminal S1 is grounded (L level), the IC 1 is a signal having a predetermined cycle and a predetermined duty ratio (Dt1). Is output from the signal output terminal S2, and the transistor Q2 is switched (ON / OFF). As a result, a voltage having a substantially rectangular waveform is applied to the primary winding T1 of the output transformer T, and a voltage corresponding to the turns ratio is output from the secondary winding T2 and the tertiary winding T3.
[0028]
The output from the secondary winding T2 is a substantially rectangular wave, but since it is rectified and smoothed by the diode D2 and the capacitor C3, a substantially constant DC voltage is supplied to the LED strings 21 and 22, thereby The LED lights up stably without flickering.
The operation output from the tertiary winding T3 is also rectified and smoothed by the diode D1 and the capacitor C2 and applied to the power supply input terminal S3 of the IC1, thereby serving as a supply source of the operating voltage of the IC1.
[0029]
(During light control)
When the user performs dimming using the knob of the dimmer 82, the output voltage from the dimmer 82 decreases. As the brightness is adjusted from light to dark, the dimmer 82 shortens the ON time of the phase control element (increases the OFF time), and accordingly, between the output terminals O1 and O2 of the rectifier 51. The voltage of will decrease.
[0030]
When the output voltage decreases and reaches a certain value (hereinafter referred to as “predetermined value V1”), the voltage divided by R1 and R2 becomes lower than the Zener voltage of the Zener diode ZD1. In this case, the Zener diode ZD1 is turned off (non-conducting) and the transistor Q2 is turned off, and the output for operation from the tertiary winding T3 of the output transformer T is connected to the diode D1 and the resistor R3 at the signal input terminal S1 of IC1. (Hereinafter, S1 is referred to as “H level”). In this sense, it can be said that the operation output is also used as a control signal for inputting an output voltage drop detection signal to the IC 1.
[0031]
When the signal input terminal S1 becomes H level, the IC1 stops the signal output from the signal output terminal S2 and stops the switching operation of the transistor Q2 (turns the transistor Q2 off). As a result, no current flows through the primary winding T1 of the output transformer T, the output of the secondary winding T2 becomes almost zero, and each LED is turned off.
[0032]
The IC 1 has a function of latching the stop state of the signal output from the signal output terminal S2, and the output stop state is canceled by turning on the power again (operation for once disconnecting the lighting device 1 from the commercial AC power source 81 and reconnecting it). To do. As a result, once the latch function is activated, the output stop state is not released even if the output voltage from the dimmer 82 rises due to, for example, dimming operation after the latch unless the power is turned on again. It remains off.
[0033]
As described above, the lighting circuit 5 (illumination device 1) of the present embodiment can light the LED in a stable state when the light is not dimmed, and the detection unit 52 is dimmed. When it is detected that the output voltage from the dimmer 82 is lower than a preset value (predetermined value V1), the control unit 53 controls the operation output from the tertiary winding T3, and the transistor Q1 Is stopped and the LED is forcibly turned off. Therefore, for example, if the value of V1 is set in advance to a value that is assumed to cause the flickering of the LED as described in the above-mentioned “Prior art” section, the LED is turned off before the flickering occurs. Can do. Thereby, malfunction due to flickering can be prevented, and discomfort to the user can be prevented. Further, the operation output from the tertiary winding T3 is used for the control power to the signal input terminal S1 of the IC1 and the operation power source of the IC1, thereby simplifying the circuit configuration.
[0034]
Furthermore, by not turning on the LED until the power is turned on again (maintaining the extinguished state), the user is informed that the lighting device is unsuitable for the dimming system.
Note that the value of V1 can be arbitrarily set by adjusting the voltage dividing ratio of the resistors R1 and R2, and an optimal value is set by experiment or the like so that the LED is turned off before flickering occurs.
[0035]
(Modification)
As described above, the present invention has been described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the following modifications may be considered.
(1) In the above embodiment, when the output from the dimmer 82 decreases to V1 by dimming, the signal output from the signal output terminal S2 of the IC1 is stopped and the output of the output transformer T is completely stopped. However, a weak voltage (for example, about 0.1 volts or the like) is applied to each LED so that it is felt that the LED is almost turned off by human eyes. As stated above (in other words, when the operating voltage is a voltage that can be felt visually lit), a voltage smaller than the operating voltage is applied and the light is almost turned off) It is also possible to adopt a configuration in which a signal with a duty ratio smaller than Dt1 is output to switch the transistor Q1 (LED is turned off).
[0036]
(2) In the above embodiment, the IC 1 has a function of latching the stop state of the signal output from the signal output terminal S2, and once the LED is turned off, the off state is maintained until the power is turned on again. For example, when the latch function is eliminated and the output voltage from the dimmer 82 is increased by the user's dimming operation and becomes equal to or higher than the predetermined value V1, the signal of the duty ratio Dt1 is output again, and the transistor It can also be set as the structure which switches Q1 and makes LED light.
[0037]
Further, the operation output of the transistor Q1 is generated from the tertiary winding T3 of the output transformer T. For example, another winding portion, the primary winding, etc. are used as predetermined winding portions for generating the operation output. It is good also as a structure to use.
(3) In the above embodiment, the transistor Q1 is used as the switching element. However, for example, an FET, a MOS FET, or the like can be used. Similarly, an FET or the like may be used instead of the transistor Q2.
[0038]
In addition, for example, the detection unit 52 is disposed on the output side of the rectifier 51, but it may be configured to be inserted between the dimmer 82 and the rectifier 51, for example. Furthermore, although the control unit 53 is configured to use the IC 1 as a digital circuit, any circuit that can perform the same operation as described above, for example, R.I. C. An analog circuit such as a C (linking choke converter) circuit may be used.
[0039]
(4) In the above embodiment, the voltage applied to the primary winding T1 of the output transformer T is switched by the transistor Q1 to obtain power for LED lighting in the secondary winding T2. The power source (AC) is not limited to the above configuration as long as the power source (AC) is converted into a DC voltage for LED lighting by rectification, smoothing, or the like. For example, a configuration is conceivable in which the output from the dimmer 82 is transformed by a transformer, and the transformed AC output is rectified and smoothed and supplied to the LED array. In this case, a circuit corresponding to the detection unit 52 and the control unit 53 is inserted between the dimmer 82 and the transformer or between the transformer and the LED array, and switch means such as a transistor and a relay are interposed. If the output voltage of the dimmer 82 falls below a predetermined value, the switch means can be opened to shut off the circuit and stop the output to the LED.
[0040]
Even if the output transformer is not used, a simple circuit configuration in which a rectified and smoothed DC voltage is stepped down by a resistor or the like and supplied to the LED array can be used. Furthermore, if it is set as the structure supplied to LED row via a constant current circuit, LED can be light-emitted in the more stable state.
(5) In the above embodiment, an example of a lighting device in which an LED is used as a light emitting element has been described. However, the light emitting element is not limited to an LED, and can be applied to, for example, a laser diode or an EL. Specifically, a circuit that performs the same operation as that of the dimming malfunction prevention circuit 54 may be added to a lighting device including a light emitting element such as a laser diode and a lighting circuit that lights the light emitting element.
[0041]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when a switch element that controls the output from the external dimmer and an output controlled by the switch element are input to the primary side, this is transformed to the secondary side. And an output transformer for generating an output for operating the switch element from a predetermined winding portion, and outputting to an external light-emitting element connected to the light-emitting element, preventing malfunction during dimming provided in the lighting circuit of the light-emitting element In the circuit, a detection circuit that detects whether the output value of the dimmer is lower than a predetermined value, and when the detection circuit detects that the output value of the dimmer is lower than a predetermined value, A control circuit for controlling the operation of the switch element by controlling the output for operation to stop or reduce the output of the output transformer. Accordingly, the light emitting element can be turned off before flickering occurs, and malfunction due to flickering can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view illustrating a configuration example of a lighting device.
FIG. 2 is a diagram showing a circuit configuration of a lighting circuit provided in the lighting device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Illuminating device 2 LED unit 5 Lighting circuit 21, 22 LED row 51 Rectifier 52 Detection part 53 Control part 54 Dimming malfunction prevention circuit 81 Commercial alternating current power supply 82 Dimmer Q1, Q2 Transistor IC1 Control IC
ZD1 Zener diode C1, C2, C3 Smoothing capacitor

Claims

外部の調光器からの出力を制御するスイッチ素子と、一次側に前記スイッチ素子により制御された出力が入力されると、これを変圧して二次側に接続される外部の発光素子に出力すると共に、所定の巻線部から前記スイッチ素子の作動用出力を発生する出力トランスと、を有する前記発光素子の点灯回路内に設けられる調光時誤動作防止回路において、
前記調光器の出力値が所定値よりも低いか否かを検出する検出回路と、
前記検出回路により前記調光器の出力値が所定値よりも低いことが検出されると、前記作動用出力を制御することにより前記スイッチ素子の動作を制御して、前記出力トランスの出力を停止または低下させる制御回路と、
を備えることを特徴とする調光時誤動作防止回路。When the switch element for controlling the output from the external dimmer and the output controlled by the switch element are input to the primary side, this is transformed and output to the external light emitting element connected to the secondary side In addition, in the dimming malfunction prevention circuit provided in the lighting circuit of the light emitting element having an output transformer that generates an output for operating the switch element from a predetermined winding portion,
A detection circuit for detecting whether the output value of the dimmer is lower than a predetermined value;
When the detection circuit detects that the output value of the dimmer is lower than a predetermined value, the operation of the switch element is controlled by controlling the output for operation, and the output of the output transformer is stopped. Or a lowering control circuit,
A circuit for preventing malfunction during dimming.

発光素子と、外部の調光器からの出力を前記発光素子を点灯させるための電力に変換して出力する点灯回路とを備える照明装置であって、
前記点灯回路は、
前記調光器からの出力を制御するスイッチ素子と、
入力側に前記スイッチ素子により制御された出力が入力されると、これを変圧して二次側に接続される前記発光素子に出力すると共に、所定の巻線部から前記スイッチ素子の作動用出力を発生する出力トランスと、
前記調光器の出力値が所定値よりも低いか否かを検出する検出回路と、
前記検出回路により前記調光器の出力値が所定値よりも低いことが検出されると、前記作動用出力を制御することにより前記スイッチ素子の動作を制御して、前記出力トランスの出力を停止または低下させる制御回路と、
を備えることを特徴とする照明装置。A lighting device comprising: a light emitting element; and a lighting circuit that converts an output from an external dimmer into electric power for lighting the light emitting element and outputs the power.
The lighting circuit is
A switch element for controlling the output from the dimmer;
When an output controlled by the switch element is input to the input side, this is transformed and output to the light emitting element connected to the secondary side, and the output for operating the switch element from a predetermined winding portion An output transformer that generates
A detection circuit for detecting whether the output value of the dimmer is lower than a predetermined value;
When the detection circuit detects that the output value of the dimmer is lower than a predetermined value, the operation of the switch element is controlled by controlling the output for operation, and the output of the output transformer is stopped. Or a lowering control circuit,
A lighting device comprising:

前記制御回路は、
前記出力トランスからの出力を停止させる場合には、前記スイッチ素子の動作を停止させることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。The control circuit includes:
The lighting device according to claim 2, wherein when the output from the output transformer is stopped, the operation of the switch element is stopped.

前記制御回路は、
前記出力トランスからの出力を低下させる場合には、前記発光素子に動作電圧よりも小さい電圧が印加されて前記発光素子が消灯状態になるように、前記スイッチ素子の動作を制御することを特徴とする請求項２に記載の照明装置。The control circuit includes:
When the output from the output transformer is reduced, the operation of the switch element is controlled so that a voltage lower than an operating voltage is applied to the light emitting element and the light emitting element is turned off. The lighting device according to claim 2.

前記発光素子が発光ダイオードであることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の照明装置。The lighting device according to claim 2, wherein the light emitting element is a light emitting diode.

発光素子と、外部の調光器からの出力を前記発光素子を点灯させるための電力に変換して出力する点灯回路とを備える照明装置であって、
前記点灯回路は、
前記調光器の出力値が所定値よりも低いか否かを検出する検出回路と、
前記検出回路により前記調光器の出力値が所定値よりも低いことが検出されると、前記発光素子が消灯状態になるまで前記発光素子への出力を低下させる制御回路と、
を含むことを特徴とする照明装置。A lighting device comprising: a light emitting element; and a lighting circuit that converts an output from an external dimmer into electric power for lighting the light emitting element and outputs the power.
The lighting circuit is
A detection circuit for detecting whether the output value of the dimmer is lower than a predetermined value;
When the detection circuit detects that the output value of the dimmer is lower than a predetermined value, the control circuit reduces the output to the light emitting element until the light emitting element is turned off;
A lighting device comprising: