JP2013016419A - 点灯制御回路及びその点灯制御回路を用いた照明灯及びその照明灯を用いた照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】既存の蛍光灯用の照明器具に、蛍光灯に代えて固体発光素子を有する照明灯を取り付けて点灯制御するのに好適な点灯制御回路を提供する。
【解決手段】本発明の点灯制御回路は、商用交流電源Eから電力が供給される安定器３に接続されて交流電流を直流電流Ivに変換する整流部１２、整流部１２の出力側に設けられて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平滑用コンデンサ１３、スイッチング素子１６が設けられかつ平滑用コンデンサ１３の両端に直列に接続された複数個の固体発光素子９に流れる電流をオンオフ制御する駆動回路１４、安定器３と平滑用コンデンサ１３との間の電力供給系統に設けられて安定器３側から平滑用コンデンサ１３を見たインピーダンスを高めるためのインダクタ１５を有する。
【選択図】 図４

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及びその照明灯を備えた照明器具に関する。

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に開示のものによれば、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付けることができる。

ところで、そのインバータ式安定器を備えた蛍光灯用の照明器具は、省電力、高効率、５０Hz／６０Hz兼用、低騒音、ちらつきが感じられない等の特徴があるが、しかしながら、固体発光素子を有する照明灯をインバータ式蛍光灯用の照明器具に取り付ける場合には、安定器側から固体発光素子を有する照明灯を見たときのインピーダンスが低く見え、このため、過電流保護動作により安定器が正常に作動せず、固体発光素子を有する照明灯が点灯しないというおそれがある。

なお、一般に、既存のインバータ式の蛍光灯用安定器では、蛍光灯用安定器に流れる電流が１００ｍA以下では、過電圧保護回路が作動し、５００ｍA以上では過電流保護回路が作動すると言われている。

特許文献１に開示のものは、既存の蛍光灯のフィラメントに近似するインピーダンスを有する直流抵抗とコンデンサとを用いて安定器側から固体発光素子を有する照明灯を見たときのインピーダンスを高く設定しているが、既存の蛍光灯用の照明器具に蛍光灯に代えて固体発光素子を有する照明灯を取り付ける場合には、高周波ノイズの低減、突入電流の抑制等解決すべき問題がなお残存している。

本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、その目的は、既存の蛍光灯用の照明器具に、蛍光灯に代えて固体発光素子を有する照明灯を取り付けて点灯制御するのに好適な点灯制御回路、その点灯制御回路を用いた照明灯、その照明灯を備えた照明器具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、この整流部の出力側に設けられて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平滑用コンデンサと、この平滑用コンデンサの両端に直列に接続された複数個の固体発光素子と、スイッチング素子が設けられかつこの複数個の固体発光素子に流れる電流をオンオフ制御する駆動回路と、その安定器とその平滑用コンデンサとの間の電力供給系統に設けられてその安定器側からその平滑用コンデンサを見たインピーダンスを高めるためのインダクタとを有する。

本発明の照明灯は、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、商用交流電源が供給される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、該整流部の出力側に設けられて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平滑用コンデンサと、該平滑用コンデンサの両端に直列に接続された複数個の固体発光素子と、スイッチング素子が設けられかつ該複数個の固体発光素子に流れる電流をオンオフ制御する駆動回路と、前記安定器と前記平滑用コンデンサとの間の電力供給系統に設けられて前記安定器側から前記平滑用コンデンサを見たインピーダンスを高めるためのインダクタとからなる点灯制御回路が設けられている。

本発明によれば、既存の蛍光灯用の安定器を交換することなく、蛍光灯に代えて固体発光素子を有する照明灯を既存の照明器具に取り付けて支障なく照明灯を点灯制御することができる。
また、高周波ノイズの低減、突入電流の抑制、外部ノイズの混入防止を図ることができる。
特に、既存の蛍光灯のフィラメントに近似するインピーダンスを有する直流抵抗とコンデンサとを用いて安定器側から固体発光素子を有する照明灯を見たときのインピーダンスを高く設定する場合に較べて、消費電力が少ないという利点がある。

図１は本発明の実施例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インバータ式の蛍光灯用安定器を備えた照明器具の概要を示す断面図である。 図２は図１に示す照明器具に取付け可能な照明灯の外観を概略示す正面図である。 図３は図２に示す照明灯の断面を拡大してその概要を示す図である。 図４は本発明の実施例に係る固体発光素子を有する照明灯の点灯制御回路の一例を示す結線図である。 図５は本発明の実施例に係る固体発光素子を有する照明灯の点灯制御回路の他の例を示す結線図である。 図６は本発明の実施例に係る固体発光素子を有する照明灯の点灯制御回路の更に他の例を示す結線図である。 図７は突入電流の波形の一例を示す図である。 図８は全波整流波形の一例を示す図である。 図９は平滑電流の一例を示す図である。

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その照明灯を用いた照明器具の実施例を図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の実施例に係る点灯制御回路を有する照明灯が取り付けられる照明器具の一例を示す外観図である。

この図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、その延びる方向の両端に、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、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。

その直管５の内部には、図３に示すように、その直管５の長手方向に延びる回路基板８が設けられている。この回路基板８の一面側には、複数個の固体発光素子９が直列に接続された直列発光体１０が設けられている。その回路基板８の他面側には点灯制御回路１１が設けられている。

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。

点灯制御回路１１は、図４ないし図６に示すように、一対の整流部１２と、平滑用コンデンサ１３と、駆動回路としての定電流制御回路１４と、インダクタ１５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、定電圧ダイオード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にヒューズHSを介して接続されている。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Iｖに含まれる交流成分を除去する役割を果たす。この平滑用コンデンサ１３には、ここでは、電界コンデンサが用いられている。その平滑用コンデンサ１３の両端の電極には、直列発光体１０の両端が接続されている。この直列発光体１０を構成する固体発光素子９には、例えば、発光ダイオード（LED）が用いられる。なお、この直列発光体１０は複数個並列に接続されていても良い。

定電流制御回路１４は、スイッチング素子１６と、直流分カット用チョークコイル１７と、電流検出用抵抗器１８と、フィードバック用定電圧ダイオード１９と、制御IC２０とから大略構成されている。スイッチング素子１６は、例えば、MOSFETから構成されている。

そのスイッチング素子１６のドレインは固体発光素子９のカソードに直流分カット用コイル１７を介して接続されている。そのスイッチング素子１６のソースは電流検出用抵抗器１８を介して電力供給系統のマイナス側に接続されている。そのスイッチング素子１６のゲートは制御IC２０の出力端子に接続されている。

制御IC２０は直列発光体１０に流れる電流Iを電流検出用抵抗器１８により検出して直列発光体１０に流れる電流Iが一定となるようにスイッチング素子１６をオンオフ制御する。その制御IC２０のオンオフ周波数は、例えば、２０KHｚから７０KHｚの範囲に設定されている（なお、家庭用リモコンの周波数帯域の周波数３３KHｚ〜４１KHZは除く。）。
なお、スイッチング素子１６が時には常時オンになっている場合も含む。

直流分カット用チョークコイル１７とフィードバック用定電圧ダイオード１９とは、スイッチング素子１６がオンからオフされたときに生じる誘導起電力により矢印F方向に直流電流I’を流す役割を有する。
インダクタ１５は、安定器３と平滑用コンデンサ１３との間の電力供給系統に設けられているのが望ましい。

このインダクタ１５を安定器３と平滑用コンデンサ１３との間の電力供給系統に設けることにより、安定器３側から平滑用コンデンサ１３を見たときのインピーダンスを高めることができ、これにより、平滑用コンデンサ１３に流入する突入電流Iv’（図７参照）のピーク値を低減できる。インダクタ１５は、安定器側から平滑用コンデンサ１３を見た場合のインピーダンスを高めるものとなっている。

すなわち、実効電流を低減できるので、安定器３の過電流保護が働くのを防止でき、既存の蛍光灯用の照明器具に固体発光素子を有する照明灯４を取り付けた場合でも正常に作動させることができる。

そのインダクタ１５は、高周波コイルであることが望ましく、この高周波コイルのインダクタンスは１００マイクロヘンリーから１ミリヘンリ−までの間にあるのが望ましい。
その高周波コイルは、図４に示す実施例では、平滑用コンデンサ１３と整流部１２の出力側との間に１個設けられている。この実施例では、高周波コイルは電力供給系統のプラス側に設けられているが、電力供給系統のマイナス側に設けられていても良い。

また、図５に示すように、高周波コイルを安定器３と整流部１２の入力側との間の電力供給系統に設けても良い。
更に、図６に示すように、高周波コイルを平滑用コンデンサ１３と整流部１２の出力側との間の電力供給系統に設けると共に、安定器３と整流部１２の入力側との間の電力供給系統に設ける構成とすることもできる。

高周波コイルを安定器３と整流部１２の入力側との間の電力供給系統に設ける場合には、図５、図６に示すように、一対設ける必要があるが、各高周波コイルに小形のものを使用できるので、照明灯の小型化を図ることができる。

この点灯制御回路によれば、電源スイッチSWをオンした瞬間に、安定器３を介して商用交流電流が照明灯４の電極ピン７a、７aに供給され、その商用交流電流が整流部１２により直流電流Ivに変換され、この直流電流Ivが平滑用コンデンサ１３に突入電流Iv’として流入しようとするが、この照明灯４の電力供給系統にはインダクタ１５が設けられているので、このインダクタ１５が抵抗成分として作用することにより、突入電流Iv’のピーク値が図７に示すように低減される。

このため、安定器３に過電流が流れるのを防止できる。従って、実効電流が低減され、安定器３の過電流保護が働くのを防止できる。その結果、既存の蛍光灯用の照明器具に固体発光素子９を有する照明灯４を取り付けた場合でも正常に作動させることができる。
次に、この点灯制御回路によれば、図８に示すように、整流部１２により交流電流が全波整流されて半正弦波電流Waとされ。この半正弦波電流Waが、図９に示すように、平滑用コンデンサ１３により直流電流Iとされる。

この直流電流Iは、図９に示すように、制御IC２０によるスイッチング素子１６のオンオフによりPWM制御方式でサンプリングされ、これにより、固体発光素子９に流れる電流Iが定電流制御される。
時には、スイッチング素子１６が常時オンになっている場合も直流電流Iが流れる。

この実施例では、照明灯４の内部に設置の点灯制御回路にインダクタ１５を設けたので、落雷によるサージノイズ等の外部ノイズの混入を防止でき、外部ノイズに起因する照明灯４のちらつきの低減を図ることができる。
更に、照明灯４の内部に発生する内部の高周波ノイズが外部に洩れるのを抑制できる効果もある。
特に、既存の蛍光灯のフィラメントに近似するインピーダンスを有する直流抵抗とコンデンサとを用いて安定器側から固体発光素子を有する照明灯を見たときのインピーダンスを高く設定する場合に較べて、消費電力が少ないという利点がある。

また、突入電流Iv’の低減を図ることができるので、フューズが切れたり、屋内ブレーカーがトリップするのを防止できる。
加えて、この照明灯４によれば、インダクタ１５は交流インピーダンスとして作用することに変わりはないので、既存のインバータ式の蛍光灯用安定器のみならず、既存のグロースタータ式の蛍光灯用安定器、ラピッドスタート式の蛍光灯用安定器を備えた照明器具にも取り付けることができる。

３…安定器
９…固体発光素子
１２…整流部
１３…平滑用コンデンサ
１４…定電流制御回路（駆動回路）
１５…インダクタ
１６…スイッチング素子
E…商用交流電源
Iv…直流電流

特開２００８−２７７１８８号公報

Claims (12)

1. 商用交流電力が供給される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、該整流部の出力側に設けられて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平滑用コンデンサと、スイッチング素子が設けられかつ前記平滑用コンデンサの両端に直列に接続された複数個の固体発光素子に流れる電流をオンオフ制御する駆動回路とを有し、前記安定器と前記平滑用コンデンサとの間の電力供給ラインにインダクタを設けたことを特徴とする点灯制御回路。
2. 前記インダクタが高周波コイルであることを特徴とする請求項１に記載の照明灯の点灯制御回路。
3. 前記高周波コイルが前記平滑用コンデンサと前記整流部の出力側との間に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の照明灯の点灯制御回路。
4. 前記高周波コイルが前記安定器と前記整流部の入力側との間に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の照明灯の点灯制御回路。
5. 前記高周波コイルが前記平滑用コンデンサと前記整流部の出力側との間に設けられると共に、前記安定器と前記整流部の入力側との間に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の照明灯の点灯制御回路。
6. 前記高周波コイルのインダクタンスが１００マイクロヘンリーから１ミリヘンリ−までの間に存在することを特徴とする請求項１に記載の照明灯の点灯制御回路。
7. 前記直列に接続された複数個の固体発光素子からなる直列発光体が並列に接続されていることを特徴とする請求項３に記載の点灯制御回路。
8. 前記整流部が定電圧ダイオードを有するブリッジ型の全波整流回路からなることを特徴とする請求項７に記載の点灯制御回路。
9. 前記定電流制御回路が前記直列発光体に流れる電流を検出して該直列発光体に流れる電流が一定となるように前記スイッチング素子をオンオフ制御する制御ICを有することを特徴とする請求項８に記載の点灯制御回路。
10. 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、商用交流電力が供給される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、該整流部の出力側に設けられて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平滑用コンデンサと、該平滑用コンデンサの両端に直列に接続された複数個の固体発光素子と、スイッチング素子が設けられかつ該複数個の固体発光素子に流れる電流をオンオフ制御する駆動回路と、前記安定器と前記平滑用コンデンサとの間の電力供給系統に設けられて前記安定器側から前記平滑用コンデンサを見たインピーダンスを高めるためのインダクタとからなる点灯制御回路が設けられていることを特徴とする直管式の照明灯。
11. 前記直管の内部にその長手方向に延びる回路基板が設けられ、該回路基板の一面側に請求項１０に記載の固体発光素子が設けられ、該回路基板の他面側に請求項１０に記載の点灯制御回路が設けられていることを特徴とする照明灯。
12. 直管式蛍光灯に用いられる反射傘と、該反射傘の両端に間隔を開けて設けられた一対のソケットと、商用交流電源が供給可能な蛍光灯用の安定器とを有し、請求項１１に記載の照明灯の一対の電極ピンが前記一対のソケットにそれぞれ装着されていることを特徴とする照明器具。