JP2015046345A - Led照明用電源回路 - Google Patents
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Abstract
【課題】医療現場においても安心して使用できる低ノイズなLED照明用電源回路を実現する。【解決手段】交流電源12から供給される交流電流を整流するダイオードブリッジ整流回路14と、ダイオードブリッジ整流回路14で整流された直流電流を平滑化する平滑コンデンサ16を備え、ダイオードブリッジ整流回路14及び平滑コンデンサ16で整流・平滑された直流電流をLED負荷20に供給して点灯駆動させるLED照明用電源回路10であって、上記交流電源12とダイオードブリッジ整流回路14との間に、並列接続された第1〜第4の電流制限回路26,28,30,32を挿接して成り、上記電流制限回路26,28,30,32は、静電容量の異なる積層セラミックコンデンサ44a〜44dを備えて構成されていると共に、電流制限回路26,28,30,32のON/OFFを個別に制御する制御スイッチ34a,34b,34c,34dを設けた。【選択図】図1
Description
この発明は、交流電源の供給を受けてLEDを点灯駆動させるLED照明用電源回路に関する。
近年、低消費電力・長寿命なLED(Light Emitting Diode)を用いた照明が注目を浴び、病院等の医療現場においても、斯かるLED照明の普及が求められているが、医療現場にはMRI(磁気共鳴診断装置装置)等、微少電磁界で測定する必要がある最新医療機器や、外来ノイズを嫌う補助装置等があるため、低ノイズの照明が必要とされる。
上記LEDはDC駆動であるため、通常、AC−DC変換はコンデンサインプット型のスイッチング電源回路が用いられている。
図3は、従来のLED照明用電源回路60の一例を示すものであり、斯かるLED照明用電源回路60は、交流電源62から供給された交流電流を整流するダイオードブリッジ整流回路64と、該ダイオードブリッジ整流回路64で生成された直流電流を平滑するコンデンサ66と、LED負荷68に直列接続されたコイル70と、一端が上記コイル70に接続されると共に他端がLED負荷68に接続され、上記コイル70に生じる逆起電力をLED負荷68に供給する還流ダイオード72と、LED負荷68に供給する直流電流をON/OFFする半導体スイッチ(MOSFET)より成るスイッチング素子74と、スイッチング素子74のON/OFFのタイミングを制御し、LED負荷68に供給する直流電流を所定の電流値に制御する電源制御IC76と、LED負荷68に流れる直流電流を検出し電源制御IC76にフィードバックする抵抗器78を備えている。
図3は、従来のLED照明用電源回路60の一例を示すものであり、斯かるLED照明用電源回路60は、交流電源62から供給された交流電流を整流するダイオードブリッジ整流回路64と、該ダイオードブリッジ整流回路64で生成された直流電流を平滑するコンデンサ66と、LED負荷68に直列接続されたコイル70と、一端が上記コイル70に接続されると共に他端がLED負荷68に接続され、上記コイル70に生じる逆起電力をLED負荷68に供給する還流ダイオード72と、LED負荷68に供給する直流電流をON/OFFする半導体スイッチ(MOSFET)より成るスイッチング素子74と、スイッチング素子74のON/OFFのタイミングを制御し、LED負荷68に供給する直流電流を所定の電流値に制御する電源制御IC76と、LED負荷68に流れる直流電流を検出し電源制御IC76にフィードバックする抵抗器78を備えている。
従来の上記LED照明用電源回路60にあっては、ダイオードブリッジ整流回路64で整流後の直流電流を、電源制御IC76及びスイッチング素子74でON/OFF制御することによりLED負荷68に一定値の電流を流すため、スイッチング素子74のON/OFF時にスイッチングノイズを生じていた。また、電流が0になったタイミングにおいて還流ダイオード72にもスイッチングノイズが発生していた。
このため、医療現場において、従来のLED照明用電源回路60を用いたLED照明を使用する場合には、ノイズが発生しやすいLED照明用電源回路60とLED負荷68とを分離し、LED照明用電源回路60を室外に設置する等のノイズ対策が必要であった。
このため、医療現場において、従来のLED照明用電源回路60を用いたLED照明を使用する場合には、ノイズが発生しやすいLED照明用電源回路60とLED負荷68とを分離し、LED照明用電源回路60を室外に設置する等のノイズ対策が必要であった。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、医療現場においても安心して使用できる低ノイズなLED照明用電源回路を実現することにある。
上記目的を達成するため、本発明の請求項1に記載のLED照明用電源回路は、
交流電源から供給される交流電流を整流回路で整流し、該整流回路で整流された直流電流をLED負荷に供給して点灯駆動させるLED照明用電源回路であって、
上記交流電源と整流回路との間に、コンデンサを備えて構成された複数の電流制限回路を並列接続した状態で挿接して成り、
上記複数の電流制限回路を構成するコンデンサの静電容量が異なっていると共に、複数の電流制限回路のON/OFFを個別に制御する制御スイッチを設けたことを特徴とする。
交流電源から供給される交流電流を整流回路で整流し、該整流回路で整流された直流電流をLED負荷に供給して点灯駆動させるLED照明用電源回路であって、
上記交流電源と整流回路との間に、コンデンサを備えて構成された複数の電流制限回路を並列接続した状態で挿接して成り、
上記複数の電流制限回路を構成するコンデンサの静電容量が異なっていると共に、複数の電流制限回路のON/OFFを個別に制御する制御スイッチを設けたことを特徴とする。
本発明の請求項2に記載のLED照明用電源回路は、請求項1に記載のLED照明用電源回路において、
上記制御スイッチを、交流電流のノイズが発生しないタイミングでON/OFF制御することを特徴とする。
上記制御スイッチを、交流電流のノイズが発生しないタイミングでON/OFF制御することを特徴とする。
本発明の請求項3に記載のLED照明用電源回路は、請求項2に記載のLED照明用電源回路において、
上記制御スイッチを、交流電流がゼロのタイミングでON/OFF制御することを特徴とする。
上記制御スイッチを、交流電流がゼロのタイミングでON/OFF制御することを特徴とする。
本発明の請求項4に記載のLED照明用電源回路は、請求項1〜3の何れかに記載のLED照明用電源回路において、
上記コンデンサが、積層セラミックコンデンサであることを特徴とする。
上記コンデンサが、積層セラミックコンデンサであることを特徴とする。
本発明の請求項5に記載のLED照明用電源回路は、請求項1〜4の何れかに記載のLED照明用電源回路において、
上記整流回路で整流された直流電流を平滑化する平滑回路を備えることを特徴とする。
上記整流回路で整流された直流電流を平滑化する平滑回路を備えることを特徴とする。
本発明に係る請求項1に記載のLED照明用電源回路は、交流電源と整流回路の間に、コンデンサを備えて構成された複数の電流制限回路を並列接続した状態で挿接して構成したので、上記複数の電流制限回路を構成するコンデンサの交流リアクタンスで所定値に制限された交流電流が、整流回路及び平滑回路で直流電流に整流・平滑されてLED負荷に供給されるものであり、整流後における能動的なスイッチングが無いため低ノイズであり、医療現場においても安心して使用することができる。
また、電流制限回路をコンデンサを備えて構成した場合には、消費電力が小さく、且つ、放熱が少ないという利点も有する。
また、電流制限回路をコンデンサを備えて構成した場合には、消費電力が小さく、且つ、放熱が少ないという利点も有する。
さらに、本発明に係る請求項1に記載のLED照明用電源回路は、複数の電流制限回路を構成するコンデンサの静電容量が異なっていると共に、複数の電流制限回路のON/OFFを個別に制御する制御スイッチを設けているので、複数(n個)の電流制限回路を選択的にON又はOFFすることにより、2のn乗段階でLED負荷の調光を行うことができる。
請求項2又は3に記載のLED照明用電源回路の如く、交流電流がゼロのタイミングといった交流電流のノイズが発生しないタイミングで制御スイッチをON/OFF制御することにより、ノイズの発生を防止することができる。
請求項4に記載のLED照明用電源回路の如く、電流制限回路を構成するコンデンサとして積層セラミックコンデンサを用いた場合、積層セラミックコンデンサは電解コンデンサやフィルムコンデンサに比べて小型であることから、小型薄型のLED照明用電源回路を実現することができる。
以下、図1及び図2に基づき、本発明に係るLED照明用電源回路10を説明する。図1は、本発明に係るLED照明用電源回路10を示すブロック図、図2は制御スイッチ及び電流制限回路の構成を示す回路図である。
本発明に係るLED照明用電源回路10は、交流電源12から供給される交流電流を整流するダイオードブリッジ整流回路14と、該ダイオードブリッジ整流回路14で整流された直流電流を平滑する平滑回路としての平滑コンデンサ16を備えており、上記ダイオードブリッジ整流回路14及び平滑コンデンサ16で整流・平滑された直流電流を、複数個の発光ダイオード(LED)18を直列接続して成るLED負荷20に供給して点灯駆動させるものである。
図1において、22は一般の100ボルト商用交流電源のコンセントに適合する電源プラグ、24は電源スイッチである。
図1において、22は一般の100ボルト商用交流電源のコンセントに適合する電源プラグ、24は電源スイッチである。
また、上記交流電源12とダイオードブリッジ整流回路14の間に、並列接続された第1の電流制限回路26、第2の電流制限回路28、第3の電流制限回路30、第4の電流制限回路32と、上記第1〜第4の電流制限回路26,28,30,32のON/OFF制御をそれぞれ行う4個の制御スイッチ34a,34b,34c,34dが挿接されている。
さらに、本発明のLED照明用電源回路10はマイコンより成る制御部36を有しており、該制御部36は、コントローラ38からのコントロール信号の送信、及び、交流電源12の電圧を検出する電圧検出部40からの検出信号の送信を受けて上記制御スイッチ34a,34b,34c,34dのON/OFFを制御するものである。
図2に示すように、上記制御スイッチ34a,34b,34c,34dは、フォトダイード42a及びトライアック42bを備えたフォトトライアック42で構成されており、信号入力側のフォトダイード42aと信号出力側のフォトトライアック42が絶縁されている。
また、上記第1〜第4の電流制限回路26,28,30,32は、積層セラミックコンデンサ44a〜44dと放電抵抗46を並列接続して構成されている(図2参照)ものであり、第1の電流制限回路26は、単体の積層セラミックコンデンサ44aと放電抵抗46を並列接続して成り、第2の電流制限回路28は、2並列の積層セラミックコンデンサ44bと放電抵抗46を並列接続して成り、第3の電流制限回路30は、4並列の積層セラミックコンデンサ44cと放電抵抗46を並列接続して成り、第4の電流制限回路32は、8並列の積層セラミックコンデンサ44dと放電抵抗46を並列接続して成るものである。
積層セラミックコンデンサ44a〜44dは、電解コンデンサやフィルムコンデンサに比べて小型であることから、本実施形態の如く、電流制限回路26,28,30,32を構成するコンデンサとして積層セラミックコンデンサ44a〜44dを用いることにより小型薄型のLED照明用電源回路10を実現することができる。
単体の積層セラミックコンデンサで必要な容量が得られない場合には、上記の如く、複数の積層セラミックコンデンサを並列接続して使用れば良い。
単体の積層セラミックコンデンサで必要な容量が得られない場合には、上記の如く、複数の積層セラミックコンデンサを並列接続して使用れば良い。
このように、第1〜第4の電流制限回路26,28,30,32の積層セラミックコンデンサ44a,44b,44c,44dの構成数が異なることから、各電流制限回路26,28,30,32毎にコンデンサの静電容量が異なるものとなる。
例えば、積層セラミックコンデンサとして静電容量が0.47μFの474タイプを用い場合、第1の電流制限回路26を構成する積層セラミックコンデンサ44aの静電容量は0.47μF、第2の電流制限回路28を構成する積層セラミックコンデンサ44bの静電容量は0.94μF(0.47μF×2) 、第3の電流制限回路30を構成する積層セラミックコンデンサ44cの静電容量は1.88μF(0.47μF×4)、第4の電流制限回路32を構成する積層セラミックコンデンサ44dの静電容量は3.76μF(0.47μF×8)となる。
例えば、積層セラミックコンデンサとして静電容量が0.47μFの474タイプを用い場合、第1の電流制限回路26を構成する積層セラミックコンデンサ44aの静電容量は0.47μF、第2の電流制限回路28を構成する積層セラミックコンデンサ44bの静電容量は0.94μF(0.47μF×2) 、第3の電流制限回路30を構成する積層セラミックコンデンサ44cの静電容量は1.88μF(0.47μF×4)、第4の電流制限回路32を構成する積層セラミックコンデンサ44dの静電容量は3.76μF(0.47μF×8)となる。
以下において、本発明に係るLED照明用電源回路10の動作について説明する。
上記コントローラ38は、可変抵抗又はロータリーエンコーダ等で構成される調光信号発生手段を備えており、利用者が所定の操作を行うと、所定の範囲内で値が増減する調光信号が生成され、マイコンより成る制御部36に送信する。
上記コントローラ38は、可変抵抗又はロータリーエンコーダ等で構成される調光信号発生手段を備えており、利用者が所定の操作を行うと、所定の範囲内で値が増減する調光信号が生成され、マイコンより成る制御部36に送信する。
上記した通り、第1〜第4の電流制限回路26,28,30,32を構成する積層セラミックコンデンサ44a〜44dの静電容量が異なることから、積層セラミックコンデンサ44a〜44dの交流リアクタンスで制限される電流量も各電流制限回路26,28,30,32毎に異なることとなる。
従って、本発明のLED照明用電源回路10にあっては、第1〜第4の電流制限回路26,28,30,32を選択的にON又はOFFすることにより、2の4乗の16段階でLED負荷20の調光を行うことができるようになっている。
従って、本発明のLED照明用電源回路10にあっては、第1〜第4の電流制限回路26,28,30,32を選択的にON又はOFFすることにより、2の4乗の16段階でLED負荷20の調光を行うことができるようになっている。
マイコンより成る上記制御部36は、受信した調光信号に対応してON/OFFさせる制御スイッチ34a,34b,34c,34dがプログラミングされており、コントローラ38からの調光信号を受信すると、該調光信号に応じて、フォトトライアック42より成る制御スイッチ34a,34b,34c,34dの所定のフォトダイード42aの駆動信号を出力する。
また、上記制御部36は、交流電源12から供給される交流電流のノイズが発生しないタイミングで上記制御スイッチ34a,34b,34c,34dをON/OFFするものであり、具体的には、交流電流がゼロのタイミングで制御スイッチ34a,34b,34c,34dのON/OFFを行うものである。
本実施形態においては、電圧検出部40からの検出信号に基づいて交流電流がゼロのタイミングを検出するものであるが、使用対象の負荷によって電流がゼロとなる電圧値は異なることから、使用負荷における電流がゼロとなる電圧値を予め計測しておき、計測した電圧値をマイコンに書き込んでおく。そして、電圧検出部40から送信された電圧値の検出信号と、制御部36を構成するマイコンに記録された電圧値とが合致したタイミングで、上記調光信号に対応する制御スイッチ34a,34b,34c,34dの所定のフォトダイード42aの駆動信号を出力する。
尚、上記電圧検出部40の代わりに、電流検出用の抵抗を備えた電流検出部を設け、制御部36へフィードバックすることにより、交流電流がゼロのタイミングを検出するようにしても良い。
上記駆動パルスを受けてフォトダイード42aが発光すると、トライアック42bが導通し、対応する電流制限回路26,28,30,32がONする。この結果、電流制限回路26,28,30,32を構成する積層セラミックコンデンサ44a,44b,44c,44dの交流リアクタンスに応じて交流電流が制限される。
尚、上記放電抵抗46は、電流制限回路26,28,30,32をオフした際に積層セラミックコンデンサ44a,44b,44c,44dに蓄積されている電荷を速やかに放電させて回路の安全を確保する機能を果たすものである。
上記電流制限回路26,28,30,32で所定の電流値に制限された交流電流は、ダイオードブリッジ整流回路14及び平滑コンデンサ16で整流・平滑されて直流電流に変換された後、斯かる直流電流の供給を受けてLED負荷20が点灯駆動するのである。
本発明のLED照明用電源回路10は、交流電源12とダイオードブリッジ整流回路14の間に、積層セラミックコンデンサ44a〜44dを備えて構成された複数の並列接続されて成る電流制限回路26,28,30,32を挿接して構成したので、上記複数の電流制限回路26,28,30,32を構成する積層セラミックコンデンサ44a〜44dの交流リアクタンスで所定値に制限された交流電流が、ダイオードブリッジ整流回路14及び平滑コンデンサ16で直流電流に整流・平滑されてLED負荷20に供給されるものであり、整流後における能動的なスイッチングが無いため低ノイズであり、医療現場においても安心して使用することができる。
尚、電流制限回路26,28,30,32をンデンサ44a〜44dで構成した場合には、消費電力が小さく、且つ、放熱が少ないという利点も有する。
尚、電流制限回路26,28,30,32をンデンサ44a〜44dで構成した場合には、消費電力が小さく、且つ、放熱が少ないという利点も有する。
また、ノイズが発生しない交流電流がゼロのタイミングで制御スイッチ34a,34b,34c,34dをON/OFFすることから、ノイズの発生を防止することができる。
尚、上記においては、構成する積層セラミックコンデンサ44a〜44dの静電容量が異なる4個の電流制限回路26,28,30,32を設け、斯かる電流制限回路26,28,30,32を選択的にON又はOFFすることにより、2の4乗の16段階でLED負荷20の調光を行う場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
すなわち、構成するコンデンサの静電容量が異なる複数個(n個)の電流制限回路を設け、斯かる複数個(n個)の電流制限回路を選択的にON又はOFFする構造と成せば良く、これにより、2のn乗段階でLED負荷20の調光を行うことができる。
すなわち、構成するコンデンサの静電容量が異なる複数個(n個)の電流制限回路を設け、斯かる複数個(n個)の電流制限回路を選択的にON又はOFFする構造と成せば良く、これにより、2のn乗段階でLED負荷20の調光を行うことができる。
10 LED照明用電源回路
12 交流電源
14 ダイオードブリッジ整流回路
16 平滑コンデンサ
18 発光ダイオード
20 LED負荷
22 電源プラグ
24 電源スイッチ
26 第1の電流制限回路
28 第2の電流制限回路
30 第3の電流制限回路
32 第4の電流制限回路
34a,34b,34c,34d 制御スイッチ
36 制御部
38 コントローラ
40 電圧検出部
42 フォトトライアック
42a フォトダイード
42b トライアック
44a,44b,44c,44d 積層セラミックコンデンサ
46 放電抵抗
12 交流電源
14 ダイオードブリッジ整流回路
16 平滑コンデンサ
18 発光ダイオード
20 LED負荷
22 電源プラグ
24 電源スイッチ
26 第1の電流制限回路
28 第2の電流制限回路
30 第3の電流制限回路
32 第4の電流制限回路
34a,34b,34c,34d 制御スイッチ
36 制御部
38 コントローラ
40 電圧検出部
42 フォトトライアック
42a フォトダイード
42b トライアック
44a,44b,44c,44d 積層セラミックコンデンサ
46 放電抵抗
Claims (5)
- 交流電源から供給される交流電流を整流回路で整流し、該整流回路で整流された直流電流をLED負荷に供給して点灯駆動させるLED照明用電源回路であって、
上記交流電源と整流回路との間に、コンデンサを備えて構成された複数の電流制限回路を並列接続した状態で挿接して成り、
上記複数の電流制限回路を構成するコンデンサの静電容量が異なっていると共に、複数の電流制限回路のON/OFFを個別に制御する制御スイッチを設けたことを特徴とするLED照明用電源回路。 - 上記制御スイッチを、交流電流のノイズが発生しないタイミングでON/OFF制御することを特徴とする請求項1に記載のLED照明用電源回路。
- 上記制御スイッチを、交流電流がゼロのタイミングでON/OFF制御することを特徴とする請求項2に記載のLED照明用電源回路。
- 上記コンデンサが、積層セラミックコンデンサであることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のLED照明用電源回路。
- 上記整流回路で整流された直流電流を平滑化する平滑回路を備えることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載のLED照明用電源回路。
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