JP5693264B2 - Light control device and lighting apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、調光装置及び照明器具に関するものである。 The present invention relates to a light control device and a lighting fixture.
従来、照明器具の光源を調光する調光装置において、光源である白熱電球へ供給する電力を制御するサイリスタ調光器と、白熱電球に流れる電流の大きさを検出する電流検出器と、電流検出器で過電流が検出されたとき、一定期間サイリスタ調光器をオフにする信号を送出するタイマーとを備えるものがある(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, in a dimming device that dimmes a light source of a lighting fixture, a thyristor dimmer that controls the power supplied to the incandescent bulb that is the light source, a current detector that detects the magnitude of the current flowing through the incandescent bulb, and a current Some have a timer that sends a signal to turn off the thyristor dimmer for a certain period when an overcurrent is detected by the detector (see, for example, Patent Document 1).
白熱電球のフィラメントが寿命末期等で断線すると、フィラメントでアーク放電が発生する場合がある。白熱電球へ電力が供給され続けていると、アーク放電の電流は配電線路のインピーダンスで決まる値まで増加する。これによって、サイリスタ調光器に過大電流が流れ、サイリスタ調光器が破損する場合がある。そこで、従来の調光装置では、電流検出器で過電流を検出した際に、タイマーにより所定期間だけサイリスタ調光器の出力を停止し、その後、再びサイリスタ調光器の出力を発生させる。 When the filament of an incandescent bulb breaks at the end of its life, arc discharge may occur in the filament. As power continues to be supplied to the incandescent bulb, the arc discharge current increases to a value determined by the impedance of the distribution line. As a result, an excessive current flows through the thyristor dimmer and the thyristor dimmer may be damaged. Therefore, in the conventional dimmer, when an overcurrent is detected by the current detector, the output of the thyristor dimmer is stopped for a predetermined period by the timer, and then the output of the thyristor dimmer is generated again.
上記のように、従来の調光装置では、白熱電球のフィラメントが断線してアーク電流が生じた場合に装置内部等の保護動作を行う。しかしながら、負荷が白熱電球でない場合には、負荷に不具合が発生したときに同様の保護動作を行っても確実な保護にはならないという課題があった。特に、負荷がLEDの場合には、LED又はLEDを点灯させる装置に不具合が発生したときにタイマーで所定期間だけ調光装置の出力を停止しても、所定期間経過後に不具合(例えば、短絡故障)の状態が変わるわけではないので、再び出力が発生したときには不具合による過電流が生じてしまう。 As described above, in the conventional light control device, when the arc current is generated due to the filament of the incandescent light bulb being broken, a protective operation is performed inside the device. However, when the load is not an incandescent bulb, there is a problem that even if the same protection operation is performed when a failure occurs in the load, the protection is not surely performed. In particular, when the load is an LED, even if the output of the dimming device is stopped by a timer for a predetermined period when a problem occurs in the LED or a device that lights the LED, the malfunction (for example, a short circuit failure) ) Does not change, so when an output is generated again, an overcurrent due to a malfunction occurs.
本発明は、例えば、光源又は点灯装置に短絡故障等の不具合が発生した場合に、調光装置を故障から保護することを目的とする。 An object of the present invention is to protect a light control device from a failure when, for example, a failure such as a short circuit failure occurs in a light source or a lighting device.
本発明の一の態様に係る調光装置は、
印加される入力電圧の導通位相に応じて光源を調光する点灯装置と接続され、前記点灯装置に前記入力電圧を印加する調光装置であり、
前記点灯装置に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記光源の調光率が徐々に上がるように前記入力電圧の導通位相を制御する制御部であって、前記電流検出部で過電流が検出された場合、前記入力電圧の導通位相を一定の導通位相に維持する制御部とを備える。
A light control device according to one aspect of the present invention is provided.
A dimming device that is connected to a lighting device that dims a light source according to a conduction phase of an applied input voltage, and that applies the input voltage to the lighting device,
A current detection unit for detecting a current flowing in the lighting device;
A control unit for controlling a conduction phase of the input voltage so that a dimming rate of the light source gradually increases, and when an overcurrent is detected by the current detection unit, the conduction phase of the input voltage is kept constant. And a control unit for maintaining the phase.
本発明の一の態様によれば、調光装置において、光源の調光率が徐々に上がるように点灯装置への入力電圧の導通位相を制御する制御部が、電流検出部で過電流が検出された場合、入力電圧の導通位相を一定の導通位相に維持することにより、光源又は点灯装置に短絡故障等の不具合が発生した場合に、調光装置を故障から保護することが可能となる。 According to one aspect of the present invention, in the dimming device, the control unit that controls the conduction phase of the input voltage to the lighting device so that the dimming rate of the light source gradually increases, the overcurrent is detected by the current detection unit. In such a case, by maintaining the conduction phase of the input voltage at a constant conduction phase, it becomes possible to protect the light control device from the failure when a failure such as a short circuit failure occurs in the light source or the lighting device.
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
実施の形態1.
図1は、本実施の形態に係る照明器具10の構成を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a configuration of a
図1において、照明器具10は、交流電源11に接続される調光装置12と、調光装置12に接続されるLED点灯装置13A,13B(点灯装置の例)と、LED点灯装置13Aに接続される2つのLED14A(光源の例)と、LED点灯装置13Bに接続される2つのLED14B(光源の例)とを具備する。
In FIG. 1, a
調光装置12は、位相制御部21、電流検出部22、導通制御回路23、異常表示装置24(通知部の例)、整流回路25(整流部の例)を備える。位相制御部21及び導通制御回路23は、制御部の例である。整流回路25は、交流電源11から入力される交流電圧を整流して脈流電圧(直流電圧)に変換する。位相制御部21は、MOS−FETであり、この脈流電圧をスイッチング動作によってオン/オフすることで、位相制御電圧を出力する。この位相制御電圧は、LED点灯装置13A,13Bに入力電圧として印加される。導通制御回路23は、位相制御部21にスイッチング動作のタイミングを指令することで、位相制御部21から出力される位相制御電圧を制御する。即ち、導通制御回路23は、LED点灯装置13A,13Bに印加する入力電圧の導通位相を制御する。電流検出部22は、抵抗であり、LED点灯装置13A,13Bに流れる電流を検出する。異常表示装置24は、電流検出部22で過電流が検出された場合(電流検出部22で検出された電流が予め定められた閾値より大きい場合)、例えば表示灯を点灯又は点滅させることにより異常を通知する。表示灯は、調光装置12の表面プレート等に設けられる。
The
LED点灯装置13A,13Bは、ダウンコンバータやバックコンバータといった定電流電源回路(直流電力発生回路)からなり、負荷であるLED14A,14Bに電力を供給することで、LED14A,14Bを点灯させる。LED点灯装置13A,13Bは、調光装置12から印加される入力電圧の導通位相に応じてLED14A,14Bを調光する。LED点灯装置13A,13Bは、後述するようにインピーダンス成分を含んでいる。
The
以下、調光装置12の導通制御回路23の動作について説明する。
Hereinafter, the operation of the
交流電源11が投入されると、導通制御回路23は、LED14A,14Bの調光率が徐々に上がるように、LED点灯装置13A,13Bへの入力電圧の導通位相を制御する。正常時において、導通制御回路23は、入力電圧の導通位相を、LED14A,14Bの調光率(光出力)が所望の調光率(例えば、定格出力、あるいは、コントローラ等から指定された調光率)となる導通位相まで制御すると、それ以降は入力電圧の導通位相をそのまま維持する。異常時において、即ち、電流検出部22で過電流が検出された場合、導通制御回路23は、入力電圧の導通位相を一定の導通位相に維持する。このとき、導通制御回路23は、入力電圧の導通位相を、電流検出部22で過電流が検出される前の導通位相に維持する(導通制御回路23は、制御対象である入力電圧の導通位相を記憶装置に少なくとも一定期間、例えば時系列データとして記憶しているものとする)。あるいは、導通制御回路23は、入力電圧の導通位相を、予め定められた導通位相に維持する。この場合、導通制御回路23は、LED14A,14Bの調光率が20%以下に保たれるように(定格出力の20%以下でLED14A,14Bが点灯するように)入力電圧の導通位相を制御することが望ましい。
When the
図2(a)は、交流電源11の出力電圧を示す波形図である。図2(b)は、調光装置12の正常時の出力電圧を示す波形図である。図2(c)は、調光装置12の異常時の出力電圧を示す波形図である。
FIG. 2A is a waveform diagram showing the output voltage of the
図2(a)において、交流電源11は、ゼロクロス位相θ0の交流電圧を出力している。図2(b)において、調光装置12は、LED点灯装置13A,13Bに印加する入力電圧として、例えばLED14A,14Bの調光率を90%程度に制御する導通位相θ2の電圧を出力している。図2(c)において、LED点灯装置13A,13Bのうち少なくとも1つ、あるいは、LED14A,14Bのうち少なくとも1つが故障のため短絡状態であるとする。このとき、調光装置12は、LED点灯装置13A,13Bに印加する入力電圧として、例えばLED14A,14Bの調光率を10%程度に制御する導通位相θ1の電圧を出力している。
In FIG. 2A, the
例えば、LED14Aを含むLED点灯装置13A側で短絡故障があったとする。交流電源1の投入時、導通制御回路23は位相制御部21をソフトスタートさせる(交流電源11のゼロクロス近傍から徐々に出力電圧を上昇させる)。このとき、電流検出部22が過電流を検出すると、導通制御回路23は、位相制御部21の出力電圧の導通位相を、過電流の限度値を超えない位相θ1にとどめる。これにより、位相制御部21が過電流で故障することを防ぐことができる。また、正常なLED点灯装置に接続された正常なLEDには、設定された位相θ2に対応する電力より小さいものの、一定の電力が供給されるので、点灯状態を維持できる。よって、使用者はどのLED又はLED点灯装置が不点灯であるか判別でき、修理すべきLED又はLED点灯装置をすぐに見極めることができる。
For example, it is assumed that there is a short circuit failure on the side of the
電流検出部22が過電流を検出した状態では、さらに、異常表示装置24が、例えば表示灯の点灯(又は点滅)により異常な負荷等が接続されていることを表示する。表示灯の点灯(又は点滅)状態は、交流電源11をオフすることで調光装置12がリセットされるまで維持されることが望ましい。
In a state where the
このように、本実施の形態では、調光装置12に接続されたLED点灯装置13A,13BあるいはLED14A,14Bの中で短絡的な故障が発生したものがあっても過電流を防止することができる。したがって、本実施の形態によれば、特にLEDを負荷とする点灯装置を接続した調光装置12において、負荷を含む点灯装置側の短絡故障等が発生したときに調光装置12を故障から保護することができる。
As described above, in this embodiment, even if there is a short-circuit failure among the
ここで、白熱電球の光出力と電気的入力との関係は、例えばランプ電力を30%供給しても光出力はわずか数%しかないというようなものである。即ち、白熱電球では、供給される電力が小さい場合、輝度が著しく低くなる。本実施の形態では、LED14A,14Bの代わりに白熱電球を負荷として使用することもできるが、この場合、異常時に負荷の調光率を低く抑えることで負荷の点灯状態を維持したとしても、人間が正常ランプと不点灯ランプとを識別するのは容易ではない。
Here, the relationship between the light output of the incandescent bulb and the electrical input is, for example, such that even if 30% of lamp power is supplied, the light output is only a few percent. That is, in the incandescent lamp, the luminance is remarkably lowered when the supplied power is small. In this embodiment, an incandescent bulb can be used as a load instead of the
LEDは、白熱電球の発光効率が約10[lm/W(ルーメン毎ワット)]であるのに対し、その10倍近い発光効率が期待できるものである。また、LEDは、指向性が強いため、照射する光の方向が限定されており、供給される電力が小さくても(その結果、出力全光束が少なくなっても)、直下の輝度は人間が正常(点灯)/不点灯を識別するのに十分な高さとなる。例えば、LEDでは、定格電力の10〜20%の光源電力でも、人間が正常ランプと不点灯ランプとを容易に識別できる。よって、本実施の形態のように、LED14A,14Bを負荷として使用すれば、正常/不点灯の確認のために必要な光源電力はわずかで足りる。そのため、調光装置12を故障させることなく、正常ランプと不点灯ランプとの識別が可能な程度に負荷の点灯状態を維持することができる。つまり、本実施の形態によれば、調光装置12が、正常な点灯装置に接続された正常なLEDに対し、正常/不点灯を識別するための電力を供給することができる。
The LED has a luminous efficiency of about 10 [lm / W (lumen per watt)] of an incandescent bulb, and can be expected to have a luminous efficiency close to 10 times that. Moreover, since the directivity of LED is strong, the direction of the light to irradiate is limited, and even if the supplied electric power is small (as a result, the total output light flux decreases), the luminance directly underneath is The height is high enough to distinguish between normal (lit) / non-lit. For example, in an LED, a human can easily distinguish between a normal lamp and a non-lighted lamp even with a light source power of 10 to 20% of the rated power. Therefore, if the
以上のように、本実施の形態によれば、複数のLEDあるいは複数の点灯装置の中で短絡故障したものがあっても、過電流を防止して調光装置12を故障させないようにするとともに、正常なLEDを識別可能なように点灯させておくことができる。
As described above, according to the present embodiment, even if there is a short circuit failure among a plurality of LEDs or a plurality of lighting devices, overcurrent is prevented so that the
なお、本実施の形態では、位相制御部21としてMOS−FETを使用しているが、位相制御部21としてサイリスタ等、他の種類のスイッチング素子を使用しても構わない。
In the present embodiment, a MOS-FET is used as the
また、本実施の形態では、交流電源11から入力される交流電圧を整流回路25で脈流電圧に変換した上で位相制御し、入力電圧としてLED点灯装置13A,13Bに印加しているが、後述する実施の形態3のように、交流電圧を位相制御し、入力電圧としてLED点灯装置13A,13Bに印加してもよい。この場合、整流回路25と同様の整流部をLED点灯装置13A,13Bに設ける。
In the present embodiment, the AC voltage input from the
また、本実施の形態では、照明器具10が2つのLED点灯装置13A,13Bを具備しているが、照明器具10が1つのみ又は3つ以上のLED点灯装置を具備しても構わない。なお、照明器具10がLED点灯装置を1つのみ具備している場合、このLED点灯装置に短絡故障等の不具合が発生すると、正常なLEDも点灯させることができないが、異常表示装置24が異常を通知していれば、使用者はLED点灯装置又はLEDに不具合が発生したことを認識できる。
In the present embodiment, the
また、本実施の形態では、照明器具10がLED点灯装置13A,13Bの各々に対応するLED14A,14Bを2つずつ具備しているが、LED14A,14Bの個数がそれぞれ3つ以上でも構わないし、互いに異なる個数でも構わない。また、本実施の形態では、照明器具10が負荷としてLED14A,14Bを具備しているが、負荷として有機EL等、他の種類の光源を具備しても構わない。
In the present embodiment, the
実施の形態2.
本実施の形態について、主に実施の形態1との差異を説明する。
Embodiment 2. FIG.
In the present embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described.
実施の形態1では、調光装置12において、電流検出部22で過電流が検出された場合、導通制御回路23が、LED点灯装置13A,13Bに印加する入力電圧の導通位相を単に一定の導通位相に維持する。これに対し、本実施の形態では、電流検出部22で過電流が検出された場合、導通制御回路23が、LED点灯装置13A,13Bに印加する入力電圧の導通位相を一定の導通位相に維持する期間(通電期間)と、LED点灯装置13A,13Bに入力電圧を印加しない期間(停電期間)とを交互に複数回繰り返す間欠動作を行う。ここで、通電期間及び停電期間の長さ、間欠動作の繰り返し回数等は、例えば、調光装置12に備えられるマイコン等で適宜設定されるものとする。
In the first embodiment, when an overcurrent is detected by the
図3は、導通制御回路23の間欠動作を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an intermittent operation of the
図3において、交流電源11が投入されたときに、異常なLED点灯装置あるいはLEDが調光装置12に接続されていた場合、導通制御回路23は、通電を複数回(例えば、4回)間欠的に行った後、位相制御部21の出力を停止させる。これにより、故障したLED点灯装置あるいはLEDの通電中に発生する位相制御部21等の過熱を防止できる。また、調光装置12は、交流電源11を再投入すれば同じ動作を繰り返すので、故障箇所を再確認することは可能である。仮に使用者が故障箇所を確認する前に導通制御回路23が間欠動作を終えてしまっても、異常表示装置24は、位相制御部21の出力が停止している間も表示灯の点灯等により異常な負荷等が接続されていることを表示しているため、故障箇所の確認が必要であることを使用者に容易に気付かせることができる。
In FIG. 3, when an abnormal LED lighting device or LED is connected to the dimming
実施の形態3.
本実施の形態について、主に実施の形態1との差異を説明する。
Embodiment 3 FIG.
In the present embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described.
図4は、本実施の形態に係る照明器具10の構成を示す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram illustrating a configuration of the
図4において、調光装置12からLED点灯装置13Aに印加される入力電圧は交流の位相制御電圧である。LED点灯装置13Aは、突入電流を抑制する突入電流抑制部31のほか、スイッチング素子32、点灯制御回路33、整流回路34、出力コンデンサ35、平滑コンデンサ36、ダイオード37、トランス38を備えたフライバックコンバータとして構成されている。なお、LED点灯装置13Bも、LED点灯装置13Aと同様に構成されるが、図示を省略している。
In FIG. 4, the input voltage applied from the
突入電流抑制部31は、LED点灯装置13A又はLED14Aが短絡故障したときのインピーダンスを大きくし、故障箇所の判別を容易にする。
The inrush
本実施の形態においても、調光装置12は、LED14Aを含むLED点灯装置13A側の異常に対して、実施の形態1と同様の保護動作を行うことができる。
Also in the present embodiment, the
実施の形態4.
本実施の形態について、主に実施の形態1との差異を説明する。
Embodiment 4 FIG.
In the present embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described.
図5は、本実施の形態に係る照明器具10の構成を示す回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of the
図5において、照明器具10は、2つのLED14が接続されたLED点灯装置13を1つのみ具備している。LED点灯装置13は、突入電流を抑制する突入電流抑制部31のほか、スイッチング素子32、点灯制御回路33、出力コンデンサ35、平滑コンデンサ36、ダイオード37、チョークコイル39を備えたバックコンバータとして構成されている。
In FIG. 5, the
本実施の形態において、突入電流抑制部31は、サーミスタのような抵抗からなる。なお、突入電流抑制部31としてサーミスタ以外の手段(例えば、サイリスタと並列抵抗)を使用しても構わない。
In the present embodiment, the inrush
ここで、実施の形態3及び4において、突入電流抑制部31を備えていないが、それ自身で設定電流維持機能を有しているコンバータを、LED点灯装置13,13Aの代わりに、調光装置12に接続する場合について考える。この場合、LED点灯装置13,13Aは正常で、その負荷のLED14,14Aに短絡故障が発生したとしても、調光装置12から無制限に短絡的電流が流れないことが多いので、調光装置12側からみてコンバータ側はある程度のインピーダンスを有するとみなせる。しかしながら、LED14,14Aではなく、LED点灯装置13,13Aに短絡故障が発生したとすると、調光装置12側からみてコンバータ側は非常にインピーダンスが低い状態になるため、調光装置12からLED点灯装置13,13Aに突入電流が流れやすくなる。したがって、このような状況に対処するため、本実施の形態のように、突入電流抑制部31があることが望ましい。特に、LED点灯装置13,13Aの入力側に大きな容量の平滑コンデンサ36が備えられている場合には、突入電流抑制部31が有効である。
Here, in the third and fourth embodiments, the inrush
以上、本発明の実施の形態について説明したが、これらのうち、2つ以上の実施の形態を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、これらのうち、1つの実施の形態を部分的に実施しても構わない。あるいは、これらのうち、2つ以上の実施の形態を部分的に組み合わせて実施しても構わない。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, you may implement combining 2 or more embodiment among these. Alternatively, one of these embodiments may be partially implemented. Or you may implement combining two or more embodiment among these partially.
10 照明器具、11 交流電源、12 調光装置、13,13A,13B LED点灯装置、14,14A,14B LED、21 位相制御部、22 電流検出部、23 導通制御回路、24 異常表示装置、25 整流回路、31 突入電流抑制部、32 スイッチング素子、33 点灯制御回路、34 整流回路、35 出力コンデンサ、36 平滑コンデンサ、37 ダイオード、38 トランス、39 チョークコイル。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記点灯装置に流れる電流を検出する電流検出部と、
電源が投入されると、前記光源の調光率が徐々に上がるように前記入力電圧の導通位相を制御するとともに制御対象である前記入力電圧の導通位相を時系列データとして記憶する制御部であって、前記電流検出部で過電流が検出された場合、前記入力電圧の導通位相を、前記時系列データとして記憶した、前記電流検出部で過電流が検出される前の導通位相に維持する制御部と
を備えることを特徴とする調光装置。 In a dimming device connected to a lighting device for dimming a light source according to a conduction phase of an applied input voltage, and applying the input voltage to the lighting device,
A current detection unit for detecting a current flowing in the lighting device;
A control unit that controls the conduction phase of the input voltage so that the dimming rate of the light source gradually increases when the power is turned on, and stores the conduction phase of the input voltage that is a control target as time-series data. When the overcurrent is detected by the current detection unit, the conduction phase of the input voltage is stored as the time series data, and is controlled to maintain the conduction phase before the overcurrent is detected by the current detection unit. And a light control device.
前記点灯装置として、突入電流を抑制する突入電流抑制部を介して前記調光装置と接続された点灯装置を具備することを特徴とする照明器具。 While comprising the light control device according to any one of claims 1 to 3 ,
A lighting apparatus comprising: a lighting device connected to the light control device via an inrush current suppressing unit that suppresses an inrush current as the lighting device.
前記光源として、LEDを複数具備することを特徴とする照明器具。 While comprising the light control device in any one of Claim 1 to 3 , and the said lighting device,
A lighting apparatus comprising a plurality of LEDs as the light source.
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