照明用ＬＥＤランプの電源装置および照明システム
【課題】位相制御された交流電力をＬＥＤランプの電源電力に変換して供給する電源装置であって、電力ロスを増大させることなく、かつ、突入電流による位相制御装置の誤動作を確実に防止できる照明用ＬＥＤランプの電源装置を供給することにある。
【解決手段】交流電力が供給される一対の入力端子３，４に対して並列接続されるノイズ防止用コンデンサＣ１と、一方の入力端子３およびコンデンサＣ１の間に接続される突入電流制限回路５と、コンデンサＣ１を通過する交流電力をＬＥＤランプ２の電源電力に変換する変換回路７とを備える。突入電流制限回路５は、コイルＬ１および抵抗Ｒ１を並列接続した回路を有する。位相制御された交流電力が供給された際、導通直後にコンデンサＣ１に流入する突入電流が突入電流制限回路５によって制限される。
【解決手段】交流電力が供給される一対の入力端子３，４に対して並列接続されるノイズ防止用コンデンサＣ１と、一方の入力端子３およびコンデンサＣ１の間に接続される突入電流制限回路５と、コンデンサＣ１を通過する交流電力をＬＥＤランプ２の電源電力に変換する変換回路７とを備える。突入電流制限回路５は、コイルＬ１および抵抗Ｒ１を並列接続した回路を有する。位相制御された交流電力が供給された際、導通直後にコンデンサＣ１に流入する突入電流が突入電流制限回路５によって制限される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は照明用ＬＥＤランプの電源装置および照明システムに関し、特に、電源装置における調光機能の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ハロゲンランプなどの白熱ランプ用の調光機能を備えた電源装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。調光機能とは、照明器具の照度を適宜変更する機能であり、白熱ランプの調光には、位相制御方式の調光器が広く用いられている。
近年、長寿命などの特徴を持つＬＥＤランプの高出力化が進み、従来型ランプに代えて街路灯、車のヘッドライトなどにＬＥＤランプを用いる試みがある。このような現状に対し、発明者は、従来型ランプに用いられてきた既存の調光器をそのまま、ＬＥＤ照明の調光器として用いる研究を鋭意行ってきた。白熱ランプの調光器を用いてＬＥＤランプを調光することができれば、ＬＥＤ照明の利便性を高める上で、非常に好都合である。
【０００３】
上記の特許文献１に記載の電源装置は、点灯スイッチ、位相制御回路および白熱ランプの直列回路によって構成され、商用の交流電源に接続されている。位相制御回路は、トライアックを有し、トライアックに対して可変抵抗およびコンデンサの直列回路が並列に接続されている。可変抵抗及びコンデンサ間の接続点とトライアックのゲートとの間にトリガ素子（ダイアック）が接続され、可変抵抗の抵抗値が調光つまみの操作により変化するようになっている。
【０００４】
このような調光回路では、点灯スイッチのオンによってトライアックがすぐに導通するわけではなく、まず位相制御回路の可変抵抗およびコンデンサに交流電源が供給される。そして、可変抵抗およびコンデンサの時定数に基づくタイミングでトリガ素子からトライアックに向けてトリガ信号が出力される。トライアックは、トリガ信号の入力時から交流電圧波形の半周期が終わるまでの間、オンとなり、白熱ランプへ点灯電流を供給する。
【０００５】
調光の際、調光つまみを回動操作して、可変抵抗の抵抗値を変化させる。すると、抵抗値の変化に応じて交流電圧波形に対するトリガ信号の位相が変化し、トライアックのオン期間が長短する。これにより、白熱ランプへの負荷電流が変化し、白熱ランプの明るさが変更される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５１−１１６０６８号公報
【特許文献２】特開２００４−２９６２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
通常、交流電源を用いてＬＥＤランプを点灯させるには、交流電力をＬＥＤランプに適応できる所定の電源電力に変換する変換回路が必要となる。従って、前記特許文献１に記載の電源装置を用いて、位相制御された交流電力をＬＥＤランプに供給する場合には、位相制御回路と、ＬＥＤランプとの間に変換回路を設ける必要がある。
【０００８】
このような変換回路を設ける場合、交流電源からの電源ノイズを除去するためのノイズ除去回路を併設させる場合が多い。図４(Ａ)に、交流電源５１、位相制御回路５２、ノイズ除去回路５３、変換回路５４およびＬＥＤランプ５５を有する回路構成を示す。
交流電力が位相制御されない通常の電圧波形のものであれば、交流の半周期においてゼロから連続的に上昇する電圧が、ノイズ除去回路５３を構成するコンデンサＣ１に印加される。
しかしながら、図４(Ａ)のように位相制御された交流電力を供給する場合、トライアック５６がオンとなる瞬間に、ゼロ電圧からではなく、いきなり大きな電圧がコンデンサＣ１に印加され、コンデンサＣ１に過大な瞬時電流が流れる。このため、トライアック５６の誤動作が発生してしまう。誤動作とは、トライアック５６がオンした直後、過大な瞬時電流によって電圧が降下し、トライアック５６がすぐにオフして非導通状態になってしまう現象を指す。以降、このような過大な瞬時電流のことを突入電流と呼ぶ。
【０００９】
突入電流によって、位相制御回路５２が誤動作すると、ランプ電流が低下し、ＬＥＤランプ５５にチラツキが発生してしまう。従って、特許文献１の電源回路をＬＥＤランプに用いる場合には、ＬＥＤランプにチラツキが生じないように、位相制御回路の誤動作を防止する対策が必要となる（第１の課題）。
【００１０】
これに対して、特許文献２に記載のＬＥＤランプ用の電源装置は、図４(Ｂ)に示すように、位相制御回路５２よりもＬＥＤランプ側において、交流電源５１に対して並列接続された並列抵抗ＲHを有する。並列抵抗ＲHは、白熱ランプの発熱により生じるランプ抵抗に似た機能があり、コンデンサＣ１への突入電流を防止する。
【００１１】
しかしながら、特許文献２の電源装置では、並列抵抗ＲHがコンデンサＣ１と並列に接続されているので、常時、並列抵抗ＲHに電流が流れ、特に交流電圧の振幅が大きい期間には大きな電流が流れてしまう。このように並列抵抗ＲHは、電源装置における電力ロスの原因となっている（第２の課題）。
【００１２】
並列抵抗ＲHは、前述の第１の課題の対策のために設けられたものであるから、白熱ランプ用の電源装置をＬＥＤランプに使用するための代償と考えれば、このような電力ロスの増加は容認できるとも考えられる。しかしながら、近年では、ＬＥＤ照明の改善が目覚しく、消費電力・明るさともに増加している。従って、ＬＥＤ照明の効率（ｌｍ／Ｗ）の改善のためには、並列抵抗ＲHによる電力ロスが無視できなくなってきた。
特許文献２の技術において、並列抵抗ＲHに流れる電流が必要最小限となるように抵抗値を選択することで、並列抵抗ＲHによる電力ロスを最小化できるが、照明負荷の接続台数に応じて可変抵抗を適切に調節するのは容易ではなく、非常に手間がかかる。また、常時接続されている並列抵抗ＲHには、交流電圧の振幅が大きい期間には大きな入力電流が流れるため、抵抗値が必要以上に大きいと、その分の電力ロスも無視できなくなる。従って、並列抵抗ＲHの抵抗値は低めに設定する必要がある。一方、位相制御回路の誤動作を確実に防止するためには、並列抵抗ＲHの抵抗値を高めに設定してある程度の余裕を持たせることが好ましい。このように、並列抵抗ＲHを用いて、誤動作防止と電力ロスの低減との効果を両立させるのは非常に困難であった。
【００１３】
従って、本発明の目的は、白熱ランプに供給される位相制御された交流電力を用いて、ＬＥＤランプに電源電力を供給する場合であっても、前記第１、第２の課題を解決することができ、つまり、電力ロスを増大させることなく、かつ、突入電流による位相制御装置の誤動作を確実に防止できる照明用ＬＥＤランプの電源装置および照明システムを供給することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するために本発明にかかる照明用ＬＥＤランプの電源装置は、交流電力を所定の電源電力に変換してＬＥＤランプに供給するものであって、
前記交流電力が供給される一対の入力端子と、
前記一対の入力端子に対して並列接続されるコンデンサと、
前記入力端子の一方および前記コンデンサの一端の間に接続される突入電流制限回路と、
前記突入電流制限回路および前記コンデンサを通過する交流電力を前記ＬＥＤランプの電源電力に変換する変換回路と、を備える。
前記突入電流制限回路は、コイルおよび抵抗を並列接続した回路を有する。
各半周期の途中で交流電流を導通させることにより位相制御された交流電力が前記入力端子に供給される場合、前記突入電流制限回路は、前記交流電流の導通直後に前記入力端子から前記コンデンサに短絡的に流入する電流を制限することを特徴とする。
【００１５】
ここで、交流電力を予め位相制御する方法としては、例えば、トライアックを用いた位相制御装置を交流電源と本発明の電源装置との間に接続して、各半周期の途中でトライアックをオンさせることで交流電流を導通させるという方法を採用できる。
また、本発明では、交流電流の導通直後に入力端子からコンデンサに短絡的に流入する電流のことを瞬時電流と呼び、特に、位相制御の誤動作の原因となるような過大な瞬時電流を突入電流と呼ぶものとする。以降、本発明のコンデンサをＣ１、突入電流制限回路の抵抗をＲ１、コイルをＬ１として説明する。
【００１６】
本発明において、交流電流が導通する直前における、コンデンサＣ１のインピーダンスはゼロであり、コイルＬ１のインピーダンスは無限大である。導通した瞬間に入力端子に印加される交流電圧をＶ１とすると、突入電流制限回路への瞬時電流の最大値は、Ｖ１／Ｒ１で示される。従って、瞬時電流の最大値は、抵抗Ｒ１により決定されると言える。導通後は、コンデンサＣ１に印加される電圧が徐々に増加し、また、コイルＬ１に流れる電流も増加する。従って、定常状態に達するとコイルＬ１および抵抗Ｒ１の並列回路のインピーダンスは、コイルＬ１の抵抗成分のみとなり、ゼロに近い抵抗値となる。つまり、突入電流制限回路の抵抗Ｒ１が接続されていない状態と等しくなる。
【００１７】
従って、本発明によれば、突入電流制限回路を設けたことにより、位相制御によって半周期の途中で交流電流が導通しても、コンデンサＣ１への瞬時電流が抵抗Ｒ１により制限されるので、突入電流の発生を防止することができる。これにより、位相制御におけるトライアックなどのオン・オフの切り替え（スイッチング）の誤動作を防止でき、点弧ミスを無くせる。
また、コイルＬ１を抵抗Ｒ１に対して並列接続したことにより、導通から次の半周期までの定常状態においては、突入電流制限回路の抵抗値がゼロに近くなり、抵抗Ｒ１を設けたことによる電力ロスを避けることができる。
以上の回路構成を備えた本発明の電源装置によれば、従来の白熱ランプ用の位相制御装置を用いる場合であっても、点弧ミスおよび電力ロスの増大が生じることなく、所定の電源電力をＬＥＤランプに供給することができ、ＬＥＤランプの照度を調整することができる。
【００１８】
また、コイルＬ１は、インダクタンスが大きいほど突入電流の制限機能が良くなるという特性を有する。しかし、コイルＬ１のインダクタンスが大き過ぎると、コイルＬ１によって交流電流の流れが制限されたり、交流電流の波形が歪んだりする可能性がある。一方、コイルＬ１のインダクタンスが小さ過ぎると、突入電流の制限機能が低下する。以上のことから、本発明の電源装置において、前記交流電力を１００Ｖ以上、１２０Ｖ以下として、前記ＬＥＤランプの負荷を１Ｗ以上、１００Ｗ以下とした場合、前記コイルとして１００μＨ以上、１０ｍＨ以下のインダクタンスを有するチョーク・コイルを用いることが好ましい。
【００１９】
また、抵抗Ｒ１は、その抵抗値が大きいほど突入電流の最大値の制限機能が良くなるという特性を有する。しかし、抵抗値が大き過ぎると、コイルＬ１の作用が顕著に現れ、逆起電力によって交流電流の位相が遅れてしまう可能性がある。一方、抵抗値が小さ過ぎると、突入電流の制限機能が悪くなってしまう。以上のことから、本発明の電源装置において、前述の１００μＨ以上、１０ｍＨ以下のインダクタンスを有するチョーク・コイルを用いた場合、前記抵抗の抵抗値を１Ω〜１００Ωとすることが好ましい。
【００２０】
また、本発明に係る照明システムは、
各半周期の途中で交流電流を導通させることにより位相制御された交流電力を出力する位相制御装置と、
前記位相制御装置からの交流電力を分岐する分岐装置と、
前記分岐装置にそれぞれ接続される複数の照明器具と、を備え、
前記複数の照明器具は、白熱ランプとＬＥＤランプとを少なくとも１つずつ有し、
前記ＬＥＤランプは、請求項１または２記載の電源装置を介して前記分岐装置に接続されていることを特徴とする。
【００２１】
本発明によれば、既設の白熱ランプ用の位相制御装置をそのまま使って、簡単に低コストでＬＥＤランプの調光を実施できる。また、突入電流による他の照明器具の動作への影響の心配もない。
【発明の効果】
【００２２】
以上の回路構成を備えた本発明の電源装置および照明システムによれば、白熱ランプに供給される位相制御された交流電力を用いて、ＬＥＤランプに電源電力を供給する場合であっても、電源装置での電力ロスを増大させることなく、かつ、突入電流による位相制御装置の誤動作を確実に防止することができる。従って、チラツキが生じたり、効率の低下を招いたりすることなく、ＬＥＤランプの調光を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態にかかる照明用ＬＥＤランプの電源装置の回路構成の説明図である。
【図２】図１の電源装置を用いた照明用ＬＥＤランプの照明システムの全体構成の説明図である。
【図３】(Ａ)は、位相制御された交流電力の電圧波形を示す図であり、（Ｂ）は、比較例として本発明の突入電流制限回路を有さない電源装置を用いた場合の電流波形を示す図であり、（Ｃ）は、図１の電源装置を用いた場合の電流波形を示す図である。
【図４】（Ａ）は、従来の電源装置の概略回路構成の説明図であり、（Ｂ）は、従来の他の電源装置の概略回路構成の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面に基づき本発明にかかる照明用ＬＥＤランプの電源装置１の好適な一実施形態について説明する。
図１に示すように、電源装置１は、位相制御された交流電力を所定の電源電力に変換してＬＥＤランプ２に供給するためのものであって、一対の入力端子３，４と、突入電流制限回路５と、ノイズ除去回路６と、変換回路７とを備えている。
【００２５】
入力端子３，４は、位相制御装置８を介して交流電源９に接続されている。すなわち、位相制御装置８は、交流電源と一方の入力端子３との間に設けられ、位相制御された交流電力を電源装置１に供給する。ここで、位相制御とは、電源装置１に印加する交流電圧が半周期中の所定期間だけオフとなるように、各半周期の途中で交流電力を導通させる制御のことを示す。位相制御装置８の具体的な構成は特に制限されるものではないが、本実施形態では、トライアックを有する位相制御装置８を用いて、交流の各半周期の途中でトライアックをオンさせることで、位相制御された交流電流を電源装置１に供給する場合を説明する。
また、ＬＥＤランプ２は、変換回路７に接続されている。
【００２６】
突入電流制限回路５は、一方の入力端子３に接続されており、コイルＬ１および抵抗Ｒ１を並列接続した回路を有する。突入電流制限回路５は、交流電源からノイズ防止用コンデンサＣ１，Ｃ２に向けて、位相制御の導通直後に短絡的に流入する電流を制限するために設けられている。
なお、一方の入力端子３には、図１のように第１接続点３１、第２接続点３２、第３接続点３３がこの順番に直列接続されている。また、他方の入力端子４には、第４接続点３４が接続されている。前述の突入電流制限回路５を構成するコイルＬ１および抵抗Ｒ１は、第１接続点３１および第２接続点３２の間に並列接続されている。
【００２７】
ノイズ除去回路６は、突入電流制限回路５および他方の入力端子４に対して並列接続されており、１組のノイズ防止用コンデンサＣ１，Ｃ２と、コモンモードのチョークコイルＴ１とを有して構成され、交流電力に含まれるノーマルモードのノイズをノイズ防止用コンデンサＣ１，Ｃ２が除去し、コモンモードのノイズをチョークコイルＴ１が阻止する。
第１のノイズ防止用コンデンサＣ１は、突入電流制御回路５および他方の入力端子４に対して並列接続されている。チョークコイルＴ１は、ノイズ防止用コンデンサＣ１のＬＥＤランプ側に接続され、第２のノイズ防止用コンデンサＣ２は、さらにＬＥＤランプ側に並列接続されている。
なお、ノイズ防止用コンデンサＣ１と後述する変換回路７とは、第３接続点３３および第４接続点３４に対して並列接続されている。
【００２８】
変換回路７は、ノイズ除去回路６を通過する交流電力をＬＥＤランプ２の電源電力に変換するためのものであり、ダイオードブリッジからなる整流回路１１と、スイッチング素子Ｑ１のオン・オフに伴う高周波電流のバイパスコンデンサＣ３からなる平滑回路１２と、ＤＣ-ＤＣ変換回路１３とを備えて構成される。
整流回路１１は、ノイズ除去回路６を通過した交流電力から直流電力を発生させる。直流電力は、平滑回路１２でわずかに平滑化されて、ＤＣ-ＤＣ変換回路１３に送られる。
【００２９】
ＤＣ-ＤＣ変換回路１３は、第２のノイズ防止用コンデンサＣ２に対して、整流回路１１および平滑回路１２とともに並列接続され、高周波電流のバイパスコンデンサＣ３の両端に発生する全波整流波形を制御回路１５が認識可能な電圧値まで抵抗Ｒ２，Ｒ３で分圧し制御回路１５に交流信号波形を入力する。
制御回路１５は、絶縁型オペアンプ１４からの信号に基づき、ＬＥＤランプ２の電流値が設定された電流値となるように、スイッチング素子Ｑ１をオンさせるパルス幅を制御する。これと同時に制御回路１５は、抵抗Ｒ２，Ｒ３で分圧された全波整流波形の電圧値に比例するようにスイッチング素子Ｑ１のオン・オフ周期を制御し、力率改善をおこなわせるようになっている。
スイッチング素子Ｑ１の切り替えによって、高周波トランスＴ２に高周波電圧が印加され、ＬＥＤランプ側の回路に所定の高周波電力が発生する。発生した高周波電力は、ダイオードＤ２で整流され、平滑コンデンサＣ５により平滑化された後、ＬＥＤランプ２に供給されるようになっている。
照明用のＬＥＤランプ２は、熱に弱いにも関わらず、低い温度で大量の熱が発生する。従って、放熱板を設けて放熱面積を多く取る必要があり、さらに放熱性能を良くするためにはＬＥＤランプ２と放熱板との絶縁層を薄くする必要がある。そのため、交流電源９と放熱板との絶縁性に関して、ＬＥＤランプ２によって絶縁性を確保することが困難となり、本実施形態の電源装置１において絶縁性を確保する必要がある。電源装置１には、絶縁型の高周波トランスＴ２および絶縁型オペアンプ１４を使用して、照明用ＬＥＤと交流電源との絶縁をおこなうことができる。
【００３０】
本実施形態では、交流電源９の供給電圧を、１００Ｖ以上、１２０Ｖ以下とし、ＬＥＤランプ２の負荷を、１Ｗ以上、１００Ｗ以下としている。
突入電流防止装置５のコイルＬ１は、インダクタンスが大きいほど突入電流の制限機能が良くなるという特性を有する。しかし、コイルＬ１のインダクタンスが大き過ぎると、コイルＬ１によって交流電流の流れが制限されたり、交流電流の波形が歪んだりする可能性がある。一方、コイルＬ１のインダクタンスが小さ過ぎると、突入電流の制限機能が低下する。以上のことから、本実施形態では、１００μＨ以上、１０ｍＨ以下のインダクタンスを有するチョーク・コイルを用いている。
【００３１】
一方、抵抗Ｒ１は、その抵抗値が大きいほど突入電流の最大値の制限機能が良くなるという特性を有する。しかし、抵抗値が大き過ぎると、コイルＬ１の作用が顕著に現れ、逆起電力によって交流電流の位相が遅れてしまう可能性がある。一方、抵抗値が小さ過ぎると、突入電流の制限機能が悪くなってしまう。以上のことから、本実施形態では、１Ω〜１００Ωの抵抗値を有する抵抗を用いている。
【００３２】
＜調光システムの構成＞
図２は、本実施形態の電源装置１を用いた調光システムの一例を示す図である。
調光システムは、交流電力を同時に複数の照明器具に供給し、共通の調光器２１を用いて各照明器具を一括して調光するシステムである。調光システムは、交流電源２２に接続された調光器２１と、分岐装置としてのライティングレール２３と、ライティングレール２３にそれぞれ接続される複数の照明器具２４，２５，２６とを備えて構成される。
【００３３】
調光器２１は、前述の位相制御装置８と同様の機能を備えるもので、交流電力を各半周期の途中で交流電流を導通させることにより、交流電源２２からの交流電力を位相制御するものである。本実施形態では、トライアックを動作させて導通のオン・オフを切り替えることで照明器具の調光を行う位相制御方式の調光器２１を用いている。
【００３４】
ライティングレール２３は、天井３０等に設けられ、調光器２１からの交流電力を分岐して、各照明器具２４，２５，２６に供給するためのものである。ライティングレール２３は、レール本体内に長手方向に沿って平行に敷設された一対の線状導体を有し、一対の線状導体に接続された照明器具２４〜２６に交流電源を供給する。
照明器具２４〜２６は、ＬＥＤランプと従来の照明ランプを少なくとも１つずつ有する。本実施形態では、図２のように、ライティングレール２３から、ＬＥＤランプ２４と、ハロゲンランプ２５と、白熱ランプ２６とがそれぞれ垂下されている。なお、ＬＥＤランプ２４は、電源装置１を介してライティングレール２３に接続されている。
【００３５】
このような照明システムにおいて、各照明器具２４〜２６に位相制御された交流電力を供給する場合の電圧波形および電流波形について図３に基づいて説明する。
図３(Ａ)は、縦軸を電圧Ｖ、横軸を時間ｔとして、調光器２１によって位相制御された交流電力の電圧波形を示す図である。図３(Ｂ)、(Ｃ)では縦軸を電流Ｉとしている。
比較例として、本実施形態の突入電流制限回路５を有していない電源装置を用いた場合の電流波形を図３(Ｂ)に示す。比較例では、調光器２１の導通によって電源装置に電圧Ｖ１が印加された直後に過大な瞬時電流、すなわち突入電流ＩＴが発生する。この突入電流ＩＴにより電圧降下が生じて、導通し始めた調光器２１のトライアックがすぐにオフとなって非導通に切り替わって点弧ミスが起こる。このように突入電流ＩＴは、ＬＥＤランプ２４のチラツキの原因となる。
一方、本実施形態の突入電流制限回路５を有する電源装置１を用いた場合の電流波形を図３(Ｃ)に示す。突入電流制限回路５を設けたことで、突入電流ＩＴが制限され、導通直後の瞬時電流ＩＳが小さくなる。従って、突入電流ＩＴによる電圧降下が起きず、調光器２１が正常に位相制御を実行できるので、ＬＥＤランプ２４にチラツキが生じない。
【００３６】
＜位相制御された交流電流が印加された際の電源装置の動作＞
図１において、交流電流が導通する直前における、ノイズ防止用コンデンサＣ１，Ｃ２のインピーダンスはゼロであり、コイルＬ１のインピーダンスは無限大である。調光器２のトライアックが導通した瞬間に入力端子に印加される交流電圧をＶ１とすると、突入電流制限回路５への瞬時電流の最大値は、Ｖ１／Ｒ１で示される。従って、瞬時電流の最大値は、抵抗Ｒ１により決定されると言える。
導通後は、ノイズ防止用コンデンサＣ１，Ｃ２に印加される電圧が徐々に増加し、また、コイルＬ１に流れる電流も増加する。従って、定常状態に達するとコイルＬ１および抵抗Ｒ１の並列回路のインピーダンスは、コイルＬ１の抵抗成分のみとなり、ゼロに近い抵抗値となる。つまり、突入電流制限回路５の抵抗Ｒ１が接続されていない状態と等しくなる。
【００３７】
＜本実施形態の効果＞
突入電流制限回路５を設けたことにより、位相制御によって半周期の途中で交流電流が導通しても、ノイズ防止用コンデンサＣ１，Ｃ２への瞬時電流が抵抗Ｒ１により制限されるので、突入電流の発生を防止することができる。これにより、位相制御におけるトライアックなどのオン・オフの切り替え（スイッチング）の誤動作を防止でき、点弧ミスを無くすことができる。
【００３８】
また、コイルＬ１を抵抗Ｒ１に対して並列接続したことにより、導通から次の半周期までの定常状態においては、突入電流制限回路５の抵抗値がゼロに近くなり、抵抗Ｒ１を設けたことによる電力ロスを避けることができる。
従って、図２に示す照明システムのように、白熱ランプ用の調光器２１から位相制御された交流電力が分岐してＬＥＤランプ２４に供給される場合であっても、電源装置１にて点弧ミスおよび電力ロスの増大が生じることなく、電源装置１からＬＥＤランプ２４へ所定の電源電力を供給することができ、ＬＥＤランプ１の照度を調整することができる。よって、既設の白熱ランプ用の調光器２１をそのまま使って簡単に低コストでＬＥＤランプの調光を実施できる。
【００３９】
また、ＬＥＤランプ系のラインにおいて突入電流の発生を防止できるので、共通の調光器２１から分岐してＬＥＤランプ２４および既存の白熱ランプ２６などを同時に接続した場合であっても、白熱ランプ２６など他のラインに設けられる機器の動作に支障が生じることがない。
【００４０】
なお、本実施形態では、図２にて複数の照明器具を有する照明システムについて説明したが、本発明の電源装置１としては、分岐装置を介さずに調光器２１に直接接続されてもよい。すなわち、一つのＬＥＤランプを単独で調光する照明システムであってもよい。
また、本発明の電源装置１は、図２にて調光器２１を介さず直接、交流電源２２に接続されてもよい。この場合、電源装置１の突入電流制限回路５に対して、位相制御されない交流電力が印加されることになるが、何ら問題は生じない。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明にかかる照明用ＬＥＤランプの電源装置および照明システムは、ＬＥＤランプの調光システム、または、既存の照明器具と組み合わせたＬＥＤランプの調光システム、その他のＬＥＤランプの照明システムとして広く利用できる。
【符号の説明】
【００４２】
１ 電源装置
２、２４ ＬＥＤランプ
３、４ 入力端子
５ 突入電流制限回路
７ 変換回路
８ 位相制御装置としての調光器
９ 交流電源
２１ 分岐装置としてのライティングレール
２６ 白熱ランプ
Ｃ１，Ｃ２本発明のコンデンサであるノイズ防止用コンデンサ
Ｌ１ 突入電流制限回路を構成するコイル
Ｒ１ 突入電流制限回路を構成する抵抗
【技術分野】
【０００１】
本発明は照明用ＬＥＤランプの電源装置および照明システムに関し、特に、電源装置における調光機能の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ハロゲンランプなどの白熱ランプ用の調光機能を備えた電源装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。調光機能とは、照明器具の照度を適宜変更する機能であり、白熱ランプの調光には、位相制御方式の調光器が広く用いられている。
近年、長寿命などの特徴を持つＬＥＤランプの高出力化が進み、従来型ランプに代えて街路灯、車のヘッドライトなどにＬＥＤランプを用いる試みがある。このような現状に対し、発明者は、従来型ランプに用いられてきた既存の調光器をそのまま、ＬＥＤ照明の調光器として用いる研究を鋭意行ってきた。白熱ランプの調光器を用いてＬＥＤランプを調光することができれば、ＬＥＤ照明の利便性を高める上で、非常に好都合である。
【０００３】
上記の特許文献１に記載の電源装置は、点灯スイッチ、位相制御回路および白熱ランプの直列回路によって構成され、商用の交流電源に接続されている。位相制御回路は、トライアックを有し、トライアックに対して可変抵抗およびコンデンサの直列回路が並列に接続されている。可変抵抗及びコンデンサ間の接続点とトライアックのゲートとの間にトリガ素子（ダイアック）が接続され、可変抵抗の抵抗値が調光つまみの操作により変化するようになっている。
【０００４】
このような調光回路では、点灯スイッチのオンによってトライアックがすぐに導通するわけではなく、まず位相制御回路の可変抵抗およびコンデンサに交流電源が供給される。そして、可変抵抗およびコンデンサの時定数に基づくタイミングでトリガ素子からトライアックに向けてトリガ信号が出力される。トライアックは、トリガ信号の入力時から交流電圧波形の半周期が終わるまでの間、オンとなり、白熱ランプへ点灯電流を供給する。
【０００５】
調光の際、調光つまみを回動操作して、可変抵抗の抵抗値を変化させる。すると、抵抗値の変化に応じて交流電圧波形に対するトリガ信号の位相が変化し、トライアックのオン期間が長短する。これにより、白熱ランプへの負荷電流が変化し、白熱ランプの明るさが変更される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５１−１１６０６８号公報
【特許文献２】特開２００４−２９６２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
通常、交流電源を用いてＬＥＤランプを点灯させるには、交流電力をＬＥＤランプに適応できる所定の電源電力に変換する変換回路が必要となる。従って、前記特許文献１に記載の電源装置を用いて、位相制御された交流電力をＬＥＤランプに供給する場合には、位相制御回路と、ＬＥＤランプとの間に変換回路を設ける必要がある。
【０００８】
このような変換回路を設ける場合、交流電源からの電源ノイズを除去するためのノイズ除去回路を併設させる場合が多い。図４(Ａ)に、交流電源５１、位相制御回路５２、ノイズ除去回路５３、変換回路５４およびＬＥＤランプ５５を有する回路構成を示す。
交流電力が位相制御されない通常の電圧波形のものであれば、交流の半周期においてゼロから連続的に上昇する電圧が、ノイズ除去回路５３を構成するコンデンサＣ１に印加される。
しかしながら、図４(Ａ)のように位相制御された交流電力を供給する場合、トライアック５６がオンとなる瞬間に、ゼロ電圧からではなく、いきなり大きな電圧がコンデンサＣ１に印加され、コンデンサＣ１に過大な瞬時電流が流れる。このため、トライアック５６の誤動作が発生してしまう。誤動作とは、トライアック５６がオンした直後、過大な瞬時電流によって電圧が降下し、トライアック５６がすぐにオフして非導通状態になってしまう現象を指す。以降、このような過大な瞬時電流のことを突入電流と呼ぶ。
【０００９】
突入電流によって、位相制御回路５２が誤動作すると、ランプ電流が低下し、ＬＥＤランプ５５にチラツキが発生してしまう。従って、特許文献１の電源回路をＬＥＤランプに用いる場合には、ＬＥＤランプにチラツキが生じないように、位相制御回路の誤動作を防止する対策が必要となる（第１の課題）。
【００１０】
これに対して、特許文献２に記載のＬＥＤランプ用の電源装置は、図４(Ｂ)に示すように、位相制御回路５２よりもＬＥＤランプ側において、交流電源５１に対して並列接続された並列抵抗ＲHを有する。並列抵抗ＲHは、白熱ランプの発熱により生じるランプ抵抗に似た機能があり、コンデンサＣ１への突入電流を防止する。
【００１１】
しかしながら、特許文献２の電源装置では、並列抵抗ＲHがコンデンサＣ１と並列に接続されているので、常時、並列抵抗ＲHに電流が流れ、特に交流電圧の振幅が大きい期間には大きな電流が流れてしまう。このように並列抵抗ＲHは、電源装置における電力ロスの原因となっている（第２の課題）。
【００１２】
並列抵抗ＲHは、前述の第１の課題の対策のために設けられたものであるから、白熱ランプ用の電源装置をＬＥＤランプに使用するための代償と考えれば、このような電力ロスの増加は容認できるとも考えられる。しかしながら、近年では、ＬＥＤ照明の改善が目覚しく、消費電力・明るさともに増加している。従って、ＬＥＤ照明の効率（ｌｍ／Ｗ）の改善のためには、並列抵抗ＲHによる電力ロスが無視できなくなってきた。
特許文献２の技術において、並列抵抗ＲHに流れる電流が必要最小限となるように抵抗値を選択することで、並列抵抗ＲHによる電力ロスを最小化できるが、照明負荷の接続台数に応じて可変抵抗を適切に調節するのは容易ではなく、非常に手間がかかる。また、常時接続されている並列抵抗ＲHには、交流電圧の振幅が大きい期間には大きな入力電流が流れるため、抵抗値が必要以上に大きいと、その分の電力ロスも無視できなくなる。従って、並列抵抗ＲHの抵抗値は低めに設定する必要がある。一方、位相制御回路の誤動作を確実に防止するためには、並列抵抗ＲHの抵抗値を高めに設定してある程度の余裕を持たせることが好ましい。このように、並列抵抗ＲHを用いて、誤動作防止と電力ロスの低減との効果を両立させるのは非常に困難であった。
【００１３】
従って、本発明の目的は、白熱ランプに供給される位相制御された交流電力を用いて、ＬＥＤランプに電源電力を供給する場合であっても、前記第１、第２の課題を解決することができ、つまり、電力ロスを増大させることなく、かつ、突入電流による位相制御装置の誤動作を確実に防止できる照明用ＬＥＤランプの電源装置および照明システムを供給することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するために本発明にかかる照明用ＬＥＤランプの電源装置は、交流電力を所定の電源電力に変換してＬＥＤランプに供給するものであって、
前記交流電力が供給される一対の入力端子と、
前記一対の入力端子に対して並列接続されるコンデンサと、
前記入力端子の一方および前記コンデンサの一端の間に接続される突入電流制限回路と、
前記突入電流制限回路および前記コンデンサを通過する交流電力を前記ＬＥＤランプの電源電力に変換する変換回路と、を備える。
前記突入電流制限回路は、コイルおよび抵抗を並列接続した回路を有する。
各半周期の途中で交流電流を導通させることにより位相制御された交流電力が前記入力端子に供給される場合、前記突入電流制限回路は、前記交流電流の導通直後に前記入力端子から前記コンデンサに短絡的に流入する電流を制限することを特徴とする。
【００１５】
ここで、交流電力を予め位相制御する方法としては、例えば、トライアックを用いた位相制御装置を交流電源と本発明の電源装置との間に接続して、各半周期の途中でトライアックをオンさせることで交流電流を導通させるという方法を採用できる。
また、本発明では、交流電流の導通直後に入力端子からコンデンサに短絡的に流入する電流のことを瞬時電流と呼び、特に、位相制御の誤動作の原因となるような過大な瞬時電流を突入電流と呼ぶものとする。以降、本発明のコンデンサをＣ１、突入電流制限回路の抵抗をＲ１、コイルをＬ１として説明する。
【００１６】
本発明において、交流電流が導通する直前における、コンデンサＣ１のインピーダンスはゼロであり、コイルＬ１のインピーダンスは無限大である。導通した瞬間に入力端子に印加される交流電圧をＶ１とすると、突入電流制限回路への瞬時電流の最大値は、Ｖ１／Ｒ１で示される。従って、瞬時電流の最大値は、抵抗Ｒ１により決定されると言える。導通後は、コンデンサＣ１に印加される電圧が徐々に増加し、また、コイルＬ１に流れる電流も増加する。従って、定常状態に達するとコイルＬ１および抵抗Ｒ１の並列回路のインピーダンスは、コイルＬ１の抵抗成分のみとなり、ゼロに近い抵抗値となる。つまり、突入電流制限回路の抵抗Ｒ１が接続されていない状態と等しくなる。
【００１７】
従って、本発明によれば、突入電流制限回路を設けたことにより、位相制御によって半周期の途中で交流電流が導通しても、コンデンサＣ１への瞬時電流が抵抗Ｒ１により制限されるので、突入電流の発生を防止することができる。これにより、位相制御におけるトライアックなどのオン・オフの切り替え（スイッチング）の誤動作を防止でき、点弧ミスを無くせる。
また、コイルＬ１を抵抗Ｒ１に対して並列接続したことにより、導通から次の半周期までの定常状態においては、突入電流制限回路の抵抗値がゼロに近くなり、抵抗Ｒ１を設けたことによる電力ロスを避けることができる。
以上の回路構成を備えた本発明の電源装置によれば、従来の白熱ランプ用の位相制御装置を用いる場合であっても、点弧ミスおよび電力ロスの増大が生じることなく、所定の電源電力をＬＥＤランプに供給することができ、ＬＥＤランプの照度を調整することができる。
【００１８】
また、コイルＬ１は、インダクタンスが大きいほど突入電流の制限機能が良くなるという特性を有する。しかし、コイルＬ１のインダクタンスが大き過ぎると、コイルＬ１によって交流電流の流れが制限されたり、交流電流の波形が歪んだりする可能性がある。一方、コイルＬ１のインダクタンスが小さ過ぎると、突入電流の制限機能が低下する。以上のことから、本発明の電源装置において、前記交流電力を１００Ｖ以上、１２０Ｖ以下として、前記ＬＥＤランプの負荷を１Ｗ以上、１００Ｗ以下とした場合、前記コイルとして１００μＨ以上、１０ｍＨ以下のインダクタンスを有するチョーク・コイルを用いることが好ましい。
【００１９】
また、抵抗Ｒ１は、その抵抗値が大きいほど突入電流の最大値の制限機能が良くなるという特性を有する。しかし、抵抗値が大き過ぎると、コイルＬ１の作用が顕著に現れ、逆起電力によって交流電流の位相が遅れてしまう可能性がある。一方、抵抗値が小さ過ぎると、突入電流の制限機能が悪くなってしまう。以上のことから、本発明の電源装置において、前述の１００μＨ以上、１０ｍＨ以下のインダクタンスを有するチョーク・コイルを用いた場合、前記抵抗の抵抗値を１Ω〜１００Ωとすることが好ましい。
【００２０】
また、本発明に係る照明システムは、
各半周期の途中で交流電流を導通させることにより位相制御された交流電力を出力する位相制御装置と、
前記位相制御装置からの交流電力を分岐する分岐装置と、
前記分岐装置にそれぞれ接続される複数の照明器具と、を備え、
前記複数の照明器具は、白熱ランプとＬＥＤランプとを少なくとも１つずつ有し、
前記ＬＥＤランプは、請求項１または２記載の電源装置を介して前記分岐装置に接続されていることを特徴とする。
【００２１】
本発明によれば、既設の白熱ランプ用の位相制御装置をそのまま使って、簡単に低コストでＬＥＤランプの調光を実施できる。また、突入電流による他の照明器具の動作への影響の心配もない。
【発明の効果】
【００２２】
以上の回路構成を備えた本発明の電源装置および照明システムによれば、白熱ランプに供給される位相制御された交流電力を用いて、ＬＥＤランプに電源電力を供給する場合であっても、電源装置での電力ロスを増大させることなく、かつ、突入電流による位相制御装置の誤動作を確実に防止することができる。従って、チラツキが生じたり、効率の低下を招いたりすることなく、ＬＥＤランプの調光を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態にかかる照明用ＬＥＤランプの電源装置の回路構成の説明図である。
【図２】図１の電源装置を用いた照明用ＬＥＤランプの照明システムの全体構成の説明図である。
【図３】(Ａ)は、位相制御された交流電力の電圧波形を示す図であり、（Ｂ）は、比較例として本発明の突入電流制限回路を有さない電源装置を用いた場合の電流波形を示す図であり、（Ｃ）は、図１の電源装置を用いた場合の電流波形を示す図である。
【図４】（Ａ）は、従来の電源装置の概略回路構成の説明図であり、（Ｂ）は、従来の他の電源装置の概略回路構成の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面に基づき本発明にかかる照明用ＬＥＤランプの電源装置１の好適な一実施形態について説明する。
図１に示すように、電源装置１は、位相制御された交流電力を所定の電源電力に変換してＬＥＤランプ２に供給するためのものであって、一対の入力端子３，４と、突入電流制限回路５と、ノイズ除去回路６と、変換回路７とを備えている。
【００２５】
入力端子３，４は、位相制御装置８を介して交流電源９に接続されている。すなわち、位相制御装置８は、交流電源と一方の入力端子３との間に設けられ、位相制御された交流電力を電源装置１に供給する。ここで、位相制御とは、電源装置１に印加する交流電圧が半周期中の所定期間だけオフとなるように、各半周期の途中で交流電力を導通させる制御のことを示す。位相制御装置８の具体的な構成は特に制限されるものではないが、本実施形態では、トライアックを有する位相制御装置８を用いて、交流の各半周期の途中でトライアックをオンさせることで、位相制御された交流電流を電源装置１に供給する場合を説明する。
また、ＬＥＤランプ２は、変換回路７に接続されている。
【００２６】
突入電流制限回路５は、一方の入力端子３に接続されており、コイルＬ１および抵抗Ｒ１を並列接続した回路を有する。突入電流制限回路５は、交流電源からノイズ防止用コンデンサＣ１，Ｃ２に向けて、位相制御の導通直後に短絡的に流入する電流を制限するために設けられている。
なお、一方の入力端子３には、図１のように第１接続点３１、第２接続点３２、第３接続点３３がこの順番に直列接続されている。また、他方の入力端子４には、第４接続点３４が接続されている。前述の突入電流制限回路５を構成するコイルＬ１および抵抗Ｒ１は、第１接続点３１および第２接続点３２の間に並列接続されている。
【００２７】
ノイズ除去回路６は、突入電流制限回路５および他方の入力端子４に対して並列接続されており、１組のノイズ防止用コンデンサＣ１，Ｃ２と、コモンモードのチョークコイルＴ１とを有して構成され、交流電力に含まれるノーマルモードのノイズをノイズ防止用コンデンサＣ１，Ｃ２が除去し、コモンモードのノイズをチョークコイルＴ１が阻止する。
第１のノイズ防止用コンデンサＣ１は、突入電流制御回路５および他方の入力端子４に対して並列接続されている。チョークコイルＴ１は、ノイズ防止用コンデンサＣ１のＬＥＤランプ側に接続され、第２のノイズ防止用コンデンサＣ２は、さらにＬＥＤランプ側に並列接続されている。
なお、ノイズ防止用コンデンサＣ１と後述する変換回路７とは、第３接続点３３および第４接続点３４に対して並列接続されている。
【００２８】
変換回路７は、ノイズ除去回路６を通過する交流電力をＬＥＤランプ２の電源電力に変換するためのものであり、ダイオードブリッジからなる整流回路１１と、スイッチング素子Ｑ１のオン・オフに伴う高周波電流のバイパスコンデンサＣ３からなる平滑回路１２と、ＤＣ-ＤＣ変換回路１３とを備えて構成される。
整流回路１１は、ノイズ除去回路６を通過した交流電力から直流電力を発生させる。直流電力は、平滑回路１２でわずかに平滑化されて、ＤＣ-ＤＣ変換回路１３に送られる。
【００２９】
ＤＣ-ＤＣ変換回路１３は、第２のノイズ防止用コンデンサＣ２に対して、整流回路１１および平滑回路１２とともに並列接続され、高周波電流のバイパスコンデンサＣ３の両端に発生する全波整流波形を制御回路１５が認識可能な電圧値まで抵抗Ｒ２，Ｒ３で分圧し制御回路１５に交流信号波形を入力する。
制御回路１５は、絶縁型オペアンプ１４からの信号に基づき、ＬＥＤランプ２の電流値が設定された電流値となるように、スイッチング素子Ｑ１をオンさせるパルス幅を制御する。これと同時に制御回路１５は、抵抗Ｒ２，Ｒ３で分圧された全波整流波形の電圧値に比例するようにスイッチング素子Ｑ１のオン・オフ周期を制御し、力率改善をおこなわせるようになっている。
スイッチング素子Ｑ１の切り替えによって、高周波トランスＴ２に高周波電圧が印加され、ＬＥＤランプ側の回路に所定の高周波電力が発生する。発生した高周波電力は、ダイオードＤ２で整流され、平滑コンデンサＣ５により平滑化された後、ＬＥＤランプ２に供給されるようになっている。
照明用のＬＥＤランプ２は、熱に弱いにも関わらず、低い温度で大量の熱が発生する。従って、放熱板を設けて放熱面積を多く取る必要があり、さらに放熱性能を良くするためにはＬＥＤランプ２と放熱板との絶縁層を薄くする必要がある。そのため、交流電源９と放熱板との絶縁性に関して、ＬＥＤランプ２によって絶縁性を確保することが困難となり、本実施形態の電源装置１において絶縁性を確保する必要がある。電源装置１には、絶縁型の高周波トランスＴ２および絶縁型オペアンプ１４を使用して、照明用ＬＥＤと交流電源との絶縁をおこなうことができる。
【００３０】
本実施形態では、交流電源９の供給電圧を、１００Ｖ以上、１２０Ｖ以下とし、ＬＥＤランプ２の負荷を、１Ｗ以上、１００Ｗ以下としている。
突入電流防止装置５のコイルＬ１は、インダクタンスが大きいほど突入電流の制限機能が良くなるという特性を有する。しかし、コイルＬ１のインダクタンスが大き過ぎると、コイルＬ１によって交流電流の流れが制限されたり、交流電流の波形が歪んだりする可能性がある。一方、コイルＬ１のインダクタンスが小さ過ぎると、突入電流の制限機能が低下する。以上のことから、本実施形態では、１００μＨ以上、１０ｍＨ以下のインダクタンスを有するチョーク・コイルを用いている。
【００３１】
一方、抵抗Ｒ１は、その抵抗値が大きいほど突入電流の最大値の制限機能が良くなるという特性を有する。しかし、抵抗値が大き過ぎると、コイルＬ１の作用が顕著に現れ、逆起電力によって交流電流の位相が遅れてしまう可能性がある。一方、抵抗値が小さ過ぎると、突入電流の制限機能が悪くなってしまう。以上のことから、本実施形態では、１Ω〜１００Ωの抵抗値を有する抵抗を用いている。
【００３２】
＜調光システムの構成＞
図２は、本実施形態の電源装置１を用いた調光システムの一例を示す図である。
調光システムは、交流電力を同時に複数の照明器具に供給し、共通の調光器２１を用いて各照明器具を一括して調光するシステムである。調光システムは、交流電源２２に接続された調光器２１と、分岐装置としてのライティングレール２３と、ライティングレール２３にそれぞれ接続される複数の照明器具２４，２５，２６とを備えて構成される。
【００３３】
調光器２１は、前述の位相制御装置８と同様の機能を備えるもので、交流電力を各半周期の途中で交流電流を導通させることにより、交流電源２２からの交流電力を位相制御するものである。本実施形態では、トライアックを動作させて導通のオン・オフを切り替えることで照明器具の調光を行う位相制御方式の調光器２１を用いている。
【００３４】
ライティングレール２３は、天井３０等に設けられ、調光器２１からの交流電力を分岐して、各照明器具２４，２５，２６に供給するためのものである。ライティングレール２３は、レール本体内に長手方向に沿って平行に敷設された一対の線状導体を有し、一対の線状導体に接続された照明器具２４〜２６に交流電源を供給する。
照明器具２４〜２６は、ＬＥＤランプと従来の照明ランプを少なくとも１つずつ有する。本実施形態では、図２のように、ライティングレール２３から、ＬＥＤランプ２４と、ハロゲンランプ２５と、白熱ランプ２６とがそれぞれ垂下されている。なお、ＬＥＤランプ２４は、電源装置１を介してライティングレール２３に接続されている。
【００３５】
このような照明システムにおいて、各照明器具２４〜２６に位相制御された交流電力を供給する場合の電圧波形および電流波形について図３に基づいて説明する。
図３(Ａ)は、縦軸を電圧Ｖ、横軸を時間ｔとして、調光器２１によって位相制御された交流電力の電圧波形を示す図である。図３(Ｂ)、(Ｃ)では縦軸を電流Ｉとしている。
比較例として、本実施形態の突入電流制限回路５を有していない電源装置を用いた場合の電流波形を図３(Ｂ)に示す。比較例では、調光器２１の導通によって電源装置に電圧Ｖ１が印加された直後に過大な瞬時電流、すなわち突入電流ＩＴが発生する。この突入電流ＩＴにより電圧降下が生じて、導通し始めた調光器２１のトライアックがすぐにオフとなって非導通に切り替わって点弧ミスが起こる。このように突入電流ＩＴは、ＬＥＤランプ２４のチラツキの原因となる。
一方、本実施形態の突入電流制限回路５を有する電源装置１を用いた場合の電流波形を図３(Ｃ)に示す。突入電流制限回路５を設けたことで、突入電流ＩＴが制限され、導通直後の瞬時電流ＩＳが小さくなる。従って、突入電流ＩＴによる電圧降下が起きず、調光器２１が正常に位相制御を実行できるので、ＬＥＤランプ２４にチラツキが生じない。
【００３６】
＜位相制御された交流電流が印加された際の電源装置の動作＞
図１において、交流電流が導通する直前における、ノイズ防止用コンデンサＣ１，Ｃ２のインピーダンスはゼロであり、コイルＬ１のインピーダンスは無限大である。調光器２のトライアックが導通した瞬間に入力端子に印加される交流電圧をＶ１とすると、突入電流制限回路５への瞬時電流の最大値は、Ｖ１／Ｒ１で示される。従って、瞬時電流の最大値は、抵抗Ｒ１により決定されると言える。
導通後は、ノイズ防止用コンデンサＣ１，Ｃ２に印加される電圧が徐々に増加し、また、コイルＬ１に流れる電流も増加する。従って、定常状態に達するとコイルＬ１および抵抗Ｒ１の並列回路のインピーダンスは、コイルＬ１の抵抗成分のみとなり、ゼロに近い抵抗値となる。つまり、突入電流制限回路５の抵抗Ｒ１が接続されていない状態と等しくなる。
【００３７】
＜本実施形態の効果＞
突入電流制限回路５を設けたことにより、位相制御によって半周期の途中で交流電流が導通しても、ノイズ防止用コンデンサＣ１，Ｃ２への瞬時電流が抵抗Ｒ１により制限されるので、突入電流の発生を防止することができる。これにより、位相制御におけるトライアックなどのオン・オフの切り替え（スイッチング）の誤動作を防止でき、点弧ミスを無くすことができる。
【００３８】
また、コイルＬ１を抵抗Ｒ１に対して並列接続したことにより、導通から次の半周期までの定常状態においては、突入電流制限回路５の抵抗値がゼロに近くなり、抵抗Ｒ１を設けたことによる電力ロスを避けることができる。
従って、図２に示す照明システムのように、白熱ランプ用の調光器２１から位相制御された交流電力が分岐してＬＥＤランプ２４に供給される場合であっても、電源装置１にて点弧ミスおよび電力ロスの増大が生じることなく、電源装置１からＬＥＤランプ２４へ所定の電源電力を供給することができ、ＬＥＤランプ１の照度を調整することができる。よって、既設の白熱ランプ用の調光器２１をそのまま使って簡単に低コストでＬＥＤランプの調光を実施できる。
【００３９】
また、ＬＥＤランプ系のラインにおいて突入電流の発生を防止できるので、共通の調光器２１から分岐してＬＥＤランプ２４および既存の白熱ランプ２６などを同時に接続した場合であっても、白熱ランプ２６など他のラインに設けられる機器の動作に支障が生じることがない。
【００４０】
なお、本実施形態では、図２にて複数の照明器具を有する照明システムについて説明したが、本発明の電源装置１としては、分岐装置を介さずに調光器２１に直接接続されてもよい。すなわち、一つのＬＥＤランプを単独で調光する照明システムであってもよい。
また、本発明の電源装置１は、図２にて調光器２１を介さず直接、交流電源２２に接続されてもよい。この場合、電源装置１の突入電流制限回路５に対して、位相制御されない交流電力が印加されることになるが、何ら問題は生じない。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明にかかる照明用ＬＥＤランプの電源装置および照明システムは、ＬＥＤランプの調光システム、または、既存の照明器具と組み合わせたＬＥＤランプの調光システム、その他のＬＥＤランプの照明システムとして広く利用できる。
【符号の説明】
【００４２】
１ 電源装置
２、２４ ＬＥＤランプ
３、４ 入力端子
５ 突入電流制限回路
７ 変換回路
８ 位相制御装置としての調光器
９ 交流電源
２１ 分岐装置としてのライティングレール
２６ 白熱ランプ
Ｃ１，Ｃ２本発明のコンデンサであるノイズ防止用コンデンサ
Ｌ１ 突入電流制限回路を構成するコイル
Ｒ１ 突入電流制限回路を構成する抵抗
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力を所定の電源電力に変換してＬＥＤランプに供給する電源装置であって、
前記交流電力が供給される一対の入力端子と、
前記一対の入力端子に対して並列接続されるコンデンサと、
前記入力端子の一方および前記コンデンサの一端の間に接続される突入電流制限回路と、
前記突入電流制限回路および前記コンデンサを通過する交流電力を前記ＬＥＤランプの電源電力に変換する変換回路と、
を備え、
前記突入電流制限回路は、コイルおよび抵抗を並列接続した回路を有し、
各半周期の途中で交流電流を導通させることにより位相制御された交流電力が前記入力端子に供給される場合、前記突入電流制限回路は、前記交流電流の導通直後に前記入力端子から前記コンデンサに短絡的に流入する電流を制限することを特徴とする照明用ＬＥＤランプの電源装置。
【請求項２】
請求項１記載の照明用ＬＥＤランプの電源装置において、
前記交流電力が１００Ｖ以上、１２０Ｖ以下であり、前記ＬＥＤランプの負荷が１Ｗ以上、１００Ｗ以下である場合、
前記コイルは、１００μＨ以上、１０ｍＨ以下のインダクタンスを有するチョーク・コイルであり、
前記抵抗は、１Ω〜１００Ωの抵抗値を有することを特徴とする照明用ＬＥＤランプの電源装置。
【請求項３】
各半周期の途中で交流電流を導通させることにより位相制御された交流電力を出力する位相制御装置と、
前記位相制御装置からの交流電力を分岐する分岐装置と、
前記分岐装置にそれぞれ接続される複数の照明器具と、を備え、
前記複数の照明器具は、白熱ランプとＬＥＤランプとを少なくとも１つずつ有し、
前記ＬＥＤランプは、請求項１または２記載の電源装置を介して前記分岐装置に接続されていることを特徴とする照明用ＬＥＤランプの照明システム。
【請求項１】
交流電力を所定の電源電力に変換してＬＥＤランプに供給する電源装置であって、
前記交流電力が供給される一対の入力端子と、
前記一対の入力端子に対して並列接続されるコンデンサと、
前記入力端子の一方および前記コンデンサの一端の間に接続される突入電流制限回路と、
前記突入電流制限回路および前記コンデンサを通過する交流電力を前記ＬＥＤランプの電源電力に変換する変換回路と、
を備え、
前記突入電流制限回路は、コイルおよび抵抗を並列接続した回路を有し、
各半周期の途中で交流電流を導通させることにより位相制御された交流電力が前記入力端子に供給される場合、前記突入電流制限回路は、前記交流電流の導通直後に前記入力端子から前記コンデンサに短絡的に流入する電流を制限することを特徴とする照明用ＬＥＤランプの電源装置。
【請求項２】
請求項１記載の照明用ＬＥＤランプの電源装置において、
前記交流電力が１００Ｖ以上、１２０Ｖ以下であり、前記ＬＥＤランプの負荷が１Ｗ以上、１００Ｗ以下である場合、
前記コイルは、１００μＨ以上、１０ｍＨ以下のインダクタンスを有するチョーク・コイルであり、
前記抵抗は、１Ω〜１００Ωの抵抗値を有することを特徴とする照明用ＬＥＤランプの電源装置。
【請求項３】
各半周期の途中で交流電流を導通させることにより位相制御された交流電力を出力する位相制御装置と、
前記位相制御装置からの交流電力を分岐する分岐装置と、
前記分岐装置にそれぞれ接続される複数の照明器具と、を備え、
前記複数の照明器具は、白熱ランプとＬＥＤランプとを少なくとも１つずつ有し、
前記ＬＥＤランプは、請求項１または２記載の電源装置を介して前記分岐装置に接続されていることを特徴とする照明用ＬＥＤランプの照明システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−２７７８１９（Ｐ２０１０−２７７８１９Ａ）
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２８６７６（Ｐ２００９−１２８６７６）
【出願日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【出願人】（０００１２６２７４）株式会社アイ・ライティング・システム (56)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【出願人】（０００１２６２７４）株式会社アイ・ライティング・システム (56)
【Ｆターム（参考）】
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