JP5669604B2

JP5669604B2 - 光源回路及び照明装置及び照明システム

Info

Publication number: JP5669604B2
Application number: JP2011024407A
Authority: JP
Inventors: 永井　敏; 敏永井; 翼阿坂; 明穂相場; 中井　智之; 智之中井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Lighting Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Lighting Corp
Priority date: 2010-08-05
Filing date: 2011-02-07
Publication date: 2015-02-12
Anticipated expiration: 2031-02-07
Also published as: JP2012054223A

Description

この発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの光源を有する光源回路に関する。

照明装置が放射する光を調光するため、照明装置に対して供給される電力を位相制御することにより、照明装置に対して供給される電力を調整する技術がある。
ＬＥＤなどの光源を用いた照明装置は、入力した電力をそのまま光源に供給するのではなく、直流電力に変換して光源に供給する。

特開２００４−２９６２０５号公報特開２０１０−４４３９９号公報

ＬＥＤなどの光源は、両端電圧がある閾値を超えないと発光しない。導通角が小さい場合、ＬＥＤなどの光源を多数直列に接続した光源回路に対して供給する電力を生成する電源回路は、電源投入から、生成する直流電力の電圧値が、光源を点灯できる電圧に達するまでに時間がかかる場合がある。このため、利用者が、故障もしくは反応遅れと認識する可能性がある。
この発明は、例えば上記のような課題を解決するためになされたものであり、簡易な構成で、導通角が小さい場合に電源投入から光源点灯までにかかる時間を短くすることを目的とする。

この発明にかかる光源回路は、直列に電気接続された複数の発光ダイオードと、上記複数の発光ダイオードのいずれかに並列に電気接続された光源並列インピーダンスとを有し、上記光源並列インピーダンスは、コンデンサまたは抵抗またはコンデンサと抵抗との直列回路であることを特徴とする。

この発明にかかる光源回路によれば、光源並列インピーダンスを流れる電流により、光源並列インピーダンスが並列に電気接続されていない発光ダイオードが点灯するので、電源投入から光源点灯までにかかる時間が短くなる。

実施の形態１における照明装置８２０の外観を示す斜視図。実施の形態１における光源モジュール１１０の形状を示す正視図。実施の形態１における照明システム８００の構成を示すシステム構成図。実施の形態１における位相制御調光器８１０・電源回路８２１・光源回路１００の回路構成を示す回路図。実施の形態１における照明システム８００の各部の電圧・電流の一例を示すタイミング図。実施の形態１における光源１１１及び光源回路１００の電圧電流特性の一例を示す図。実施の形態１における光源回路１００の電圧・電流の一例を示すタイミング図。実施の形態２における照明装置８２０の回路構成を示す回路図。実施の形態３における光源モジュール１１０の形状を示す正視図。実施の形態３における照明装置８２０の回路構成を示す回路図。実施の形態４における照明装置８２０の回路構成を示す回路図。実施の形態４における光源回路１００の電圧・電流の一例を示すタイミング図。実施の形態５における照明装置８２０の回路構成を示す回路図。実施の形態５における光源回路１００の電圧・電流の一例を示すタイミング図。

実施の形態１．
実施の形態１について、図１〜図７を用いて説明する。

図１は、この実施の形態における照明装置８２０の外観を示す斜視図である。
照明装置８２０は、複数の光源１１１を有する。光源１１１は、例えばＬＥＤなど、電気エネルギーにより発光する素子である。なお、複数の光源１１１は、同じ光源であってもよいし、異なる光源であってもよい。

図２は、この実施の形態における光源モジュール１１０の形状を示す正視図である。
光源モジュール１１０は、光源１１１や光源並列抵抗１１２を実装した基板１１５である。基板１１５は、例えば円板状のプリント配線板であり、光源１１１や光源並列抵抗１１２の間を接続するプリント配線を有する。

図３は、この実施の形態における照明システム８００の構成を示すシステム構成図である。
照明装置８２０は、電源回路８２１と、光源回路１００とを有する。光源回路１００は、光源モジュール１１０の基板１１５に実装された光源１１１や光源並列抵抗１１２がプリント配線により接続されて形成された回路である。電源回路８２１は、光源１１１を点灯するための直流電力を生成し、光源回路１００に対して供給する。

照明システム８００は、位相制御調光器８１０と、照明装置８２０とを有する。
照明システム８００は、商用電源などの交流電源ＡＣから電力の供給を受けて、照明装置８２０の光源１１１を点灯する。照明システム８００は、調光機能を有し、光源１１１を点灯する明るさを調整可能である。
位相制御調光器８１０は、調光率を入力し、入力した調光率にしたがって、交流電源ＡＣから供給される電力の電圧波形を位相制御する。照明装置８２０は、位相制御調光器８１０が位相制御した電力を入力して、光源１１１を点灯する。

図４は、この実施の形態における位相制御調光器８１０・電源回路８２１・光源回路１００の回路構成を示す回路図である。
位相制御調光器８１０は、例えば、調光入力部８１１と、双方向サイリスタ８１２と、駆動回路８１３とを有する。調光入力部８１１は、調光率を入力する。調光入力部８１１は、例えば、パルス幅変調された調光信号や、リモコンからの赤外線信号など、調光率を表わす信号を入力する。あるいは、調光入力部８１１は、利用者が操作して調光率を指定する操作ツマミや操作スイッチの状態を入力する。駆動回路８１３は、調光入力部８１１が入力した調光率に基づいて、双方向サイリスタ８１２をオンする駆動パルスを生成する。双方向サイリスタ８１２は、スイッチング素子の一種であり、駆動回路８１３が生成した駆動パルスを入力するとオンし、流れる電流が０になると自動的にオフになる。
なお、位相制御調光器８１０は、双方向サイリスタ８１２とは別に、交流電源からの電力を導通遮断する電源スイッチを有する構成であってもよい。

電源回路８２１は、例えば、整流回路と、直流直流変換回路とを有する。整流回路は、例えば、ダイオードブリッジＤＢである。直流直流変換回路は、例えば、制御回路８２２と、スイッチング素子Ｑ２３と、トランスＴ２４と、ダイオードＤ２７と、平滑コンデンサＣ２８とを有するフライバックコンバータ回路である。ダイオードブリッジＤＢは、位相制御調光器８１０が位相制御した電力を入力し、全波整流して、電圧波形を脈流にする。制御回路８２２は、スイッチング素子Ｑ２３を高周波でオンオフする制御信号を生成する。トランスＴ２４は、時期的に密結合した一次巻線Ｌ２５と二次巻線Ｌ２６とを有する。一次巻線Ｌ２５は、スイッチング素子Ｑ２３と直列に電気接続している。スイッチング素子Ｑ２３がオンになると、一次巻線Ｌ２５には、ダイオードブリッジＤＢが全波整流した脈流電圧が印加され、電流が流れる。スイッチング素子Ｑ２３がオフになると、一次巻線Ｌ２５を流れる電流が０になり、二次巻線Ｌ２６に電流が流れる。二次巻線Ｌ２６と、ダイオードＤ２７と、平滑コンデンサＣ２８とは、閉回路を形成している。二次巻線Ｌ２６を流れる電流は、ダイオードＤ２７により整流され、平滑コンデンサＣ２８を充電する。平滑コンデンサＣ２８の両端電圧は、光源回路１００に印加される。

光源回路１００は、複数（例えば７つ）の光源１１１と、光源並列抵抗１１２（光源並列インピーダンス）とを有する。なお、同じ要素が複数ある場合、符号の後ろにアルファベットを付けて区別する場合がある。複数の光源１１１は、直列に電気接続している。光源並列抵抗１１２は、複数の光源１１１のうち少なくともいずれかと並列に電気接続している。この例では、４つの光源並列抵抗１１２ａ〜１１２ｄが、それぞれ、光源１１１ａ〜１１１ｄと並列に電気接続している。

図５は、この実施の形態における照明システム８００の各部の電圧・電流の一例を示すタイミング図である。
横軸は、時刻を示す。縦軸は、電圧もしくは電流を示す。実線で示した電圧７１１は、照明システム８００が入力する交流電力の電圧値である。実線で示した電圧７１２は、位相制御調光器８１０が位相制御した電力の電圧値である。実線で示した電流７２１は、トランスＴ２４の二次巻線Ｌ２６を流れる電流である。実線で示した電圧７１３は、平滑コンデンサＣ２８の両端電圧である。

位相制御調光器８１０の駆動回路８１３は、入力した交流電力の電圧がゼロクロスしたことを検出し、調光入力部８１１が入力した調光率にしたがった遅延時間が経過したとき、双方向サイリスタ８１２をオンにする駆動パルスを生成する。遅延時間は、交流電力の半周期より短く、調光率が高い（明るい）ほど短く、調光率が低い（暗い）ほど長い。双方向サイリスタ８１２は、次のゼロクロスで自動的にオフになるまで、オン状態を保つ。
例えば、破線で示した時刻７３１において、駆動回路８１３がゼロクロスを検出する。破線で示した時刻７３２において、遅延時間が経過し、駆動回路８１３が駆動パルスを生成して、双方向サイリスタ８１２がオンになる。破線で示した時刻７３３において、双方向サイリスタ８１２は、自動的にオフになる。これを繰り返すことにより、位相制御調光器８１０は、位相制御された電力を照明装置８２０に対して供給する。

照明装置８２０の電源回路８２１では、制御回路８２２がスイッチング素子Ｑ２３を高周波でオンオフすることにより、鋸波状の電流７２１が、二次巻線Ｌ２６を流れる。制御回路８２２は、電流７２１の平均値が電圧７１２の絶対値と相似形になるよう、スイッチング素子Ｑ２３をオンオフすることにより、照明装置８２０の力率を改善する。

二次巻線Ｌ２６を流れる電流７２１により、平滑コンデンサＣ２８が充電される。
電源投入直後において、平滑コンデンサＣ２８の両端電圧は０であり、光源回路１００には電流が流れないので、平滑コンデンサＣ２８の両端電圧７１３は、上昇していく。平滑コンデンサＣ２８の両端電圧の上昇に伴い、光源回路１００に電流が流れ始める。平滑コンデンサＣ２８の両端電圧７１３は、二次巻線Ｌ２６を流れる電流７２１と、光源回路１００を流れる電流とが釣り合う電圧に達すると、平衡状態となる。

導通角（双方向サイリスタ８１２がオンの期間の長さを交流電力の位相角で表現したもの）が大きければ、二次巻線Ｌ２６を流れる電流７２１の総量が増えるので、光源回路１００を流れる電流が大きくなり、光源１１１が明るく点灯する。導通角が小さければ、二次巻線Ｌ２６を流れる電流７２１の総量が減るので、光源回路１００を流れる電流が小さくなり、光源１１１が暗く点灯する。

なお、交流電源ＡＣの周波数は、例えば５０Ｈｚ〜６０Ｈｚである。したがって、半周期の長さは、例えば８．３ミリ秒〜１０ミリ秒である。この間に、平滑コンデンサＣ２８の両端電圧７１３が大きく変化すると、光源回路１００を流れる電流が大きく変化して、光源１１１のチラツキになる。それを防ぐため、平滑コンデンサＣ２８は、例えば２２００μＦ〜３３００μＦ程度のかなり大きな静電容量のものを用いる。
平滑コンデンサＣ２８の静電容量が大きいので、電源投入後の平滑コンデンサＣ２８の両端電圧７１３は、ゆっくりと上昇する。更に、導通角が小さいほど、平滑コンデンサＣ２８の両端電圧７１３の上昇率は、小さくなる。

図６は、この実施の形態における光源１１１及び光源回路１００の電圧電流特性の一例を示す図である。
横軸は、電圧を示す。縦軸は、電流を示す。実線で示した特性７４１及び特性７４２は、光源１１１単体の電圧電流特性を示す。特性７４２は、電流が微小な場合を示すため、縦軸を拡大している。実線で示した特性７４３及び特性７４４は、光源回路１００全体の電圧電流特性を示す。特性７４５及び破線で示した特性７４６は、光源回路１００全体に印加される電圧と、光源並列抵抗１１２が並列に接続された光源１１１を流れる電流との関係を示す。特性７４４及び特性７４６は、特性７４２と同様、縦軸を拡大している。なお、特性７４５は、特性７４３とほとんど重なっている。
破線で示した電流７２２は、光源１１１が発光していると照明装置８２０の利用者が視認できる最低輝度としてあらかじめ定めた所定の輝度（以下「最小視認輝度」と呼ぶ。）で光源１１１を発光させるため、光源１１１に流すべき電流（以下「最小視認電流」と呼ぶ。）を示す。破線で示した電流７２３は、照明装置８２０が入力する交流電力の導通角が、導通角の最小値としてあらかじめ定めた所定の導通角（以下「最小導通角」と呼ぶ。）である場合に、光源回路１００を流れる電流（以下「最小電流」と呼ぶ。）を示す。破線で示した電流７２４は、照明装置８２０が入力する交流電力の導通角が、導通角の最大値としてあらかじめ定めた所定の導通角（以下「最大導通角」と呼ぶ。）である場合に、光源回路１００を流れる電流（以下「最大電流」と呼ぶ。）を示す。

破線で示した電圧７１４は、光源１１１を流れる電流が最小視認電流７２２である場合における光源１１１の両端電圧（以下「最小視認電圧」と呼ぶ。）である。例えば、最小視認電流７２２を１００μＡとすると、電圧７１４は、例えば２．４Ｖである。
破線で示した電圧７１５は、光源１１１を流れる電流が最小電流７２３である場合における光源１１１の両端電圧（以下「最小電圧」と呼ぶ。）を示す。例えば、最小電流７２３を２０ｍＡとすると、電圧７１５は、例えば２．６４Ｖである。
破線で示した電圧７１６は、光源１１１を流れる電流が最大電流７２４である場合における光源１１１の両端電圧（以下「最大電圧」と呼ぶ。）を示す。例えば最大電流７２４を６００ｍＡとすると、電圧７１６は、例えば３．２６Ｖである。
なお、電圧電流特性は、光源１１１によって異なるので、上述した数値は、一例である。

破線で示した電圧７１７は、光源回路１００を流れる電流が最小視認電流７２２である場合における光源回路１００の両端電圧を示す。両端電圧７１７は、次の式で表わされる。

ただし、Ｖ_Ｌは、光源回路１００の両端電圧である。Ｉ_ｖは、最小視認電流７２２である。Ｒは、光源並列抵抗１１２の抵抗値である。Ｖ_Ｆｖは、光源並列抵抗１１２が並列接続していない光源１１１の最小視認電圧７１４である。なお、光源並列抵抗１１２の抵抗値Ｒは、次の式を満たす。

ただし、Ｖ’_Ｆｖは、光源並列抵抗１１２が並列接続した光源１１１の最小視認電圧７１４である。
例えば、上述した数値例によれば、最小視認電流７２２が１００μＡ、最小視認電圧７１４が２．４Ｖだから、光源並列抵抗１１２の抵抗値Ｒは、２４ｋΩ（＝２．４Ｖ／１００μＡ）以下である。

光源１１１の最小視認電圧７１４がすべて等しく、光源並列抵抗１１２の抵抗値もすべて等しいとすると、

ただし、ｎ_１は、光源並列抵抗１１２が並列接続した光源１１１の数である。ｎ_２は、光源並列抵抗１１２が並列接続していない光源１１１の数である。

破線で示した電圧７１８は、光源並列抵抗１１２が並列に接続している光源１１１を流れる電流が最小視認電流７２２である場合における光源回路１００の両端電圧を示す。破線で示した電圧７１９は、光源回路１００を流れる電流が最小電流７２３である場合における光源回路１００の両端電圧を示す。破線で示した電圧７２０は、光源回路１００を流れる電流が最大電流７２０である場合における光源回路１００の両端電圧を示す。

例えば、光源１１１の数が７、そのうち光源並列抵抗１１２が並列接続した光源１１１の数が４、最大電流７２４が６００ｍＡ、最大電圧７１６が３．２６Ｖ、最小電流７２３が２０ｍＡ、最小電圧７１５が２．６４Ｖ、最小視認電流７２２が１００μＡ、最小視認電圧７１４が２．４Ｖ、光源並列抵抗１１２の抵抗値Ｒが１０ｋΩであるとする。その場合、電圧７２０は２２．８２Ｖ（＝３．２６Ｖ×７）、電圧７１９は１８．４８Ｖ（＝２．６４Ｖ×７）、電圧７１７は１１．２Ｖ（＝１０ｋΩ×１００μＡ×４＋２．４Ｖ×３）になる。

図７は、この実施の形態における光源回路１００の電圧・電流の一例を示すタイミング図である。
横軸は、時刻を示す。縦軸は、電圧もしくは電流を示す。実線で示した電圧７１３は、電源回路８２１の平滑コンデンサＣ２８の両端電圧、すなわち、光源回路１００の両端電圧を示す。実線で示した電流７２５及び電流７２６は、光源回路１００を流れる電流を示す。破線で示した電流７２７及び電流７２８は、光源回路１００のうち、光源並列抵抗１１２が並列接続している光源１１１を流れる電流を示す。電流７２６及び電流７２８は、電流が微小な場合を示すため、縦軸を拡大している。なお、電流７２７は、電流７２５とほとんど重なっている。
実線で示した電流７２９は、比較例の光源回路を流れる電流を示す。比較例の光源回路は、光源並列抵抗１１２を有さず、単に、光源１１１を直列接続しただけの回路である。
なお、導通角は、最小導通角であるものとする。

縦軸で示した時刻７３４において、照明装置８２０に対する電源の供給が開始され、光源回路１００の両端電圧が、徐々に増加していく。
破線で示した時刻７３５において、光源回路１００の両端電圧７１３が電圧７１７に達し、光源回路１００を流れる電流が最小視認電流７２２に達する。これにより、利用者は、照明装置８２０が点灯しつつあることを視認する。
破線で示した時刻７３６において、光源回路１００の両端電圧７１３が最小視認電圧７１８に達し、光源並列抵抗１１２が接続している光源１１１を流れる電流も、最小視認電流７２２に達する。
その後、光源回路１００の両端電圧７１３は、電圧７１９に近づき、光源回路１００を流れる電流７２７は、最小電流７２３に近づく。これにより、照明装置８２０の光源１１１は、所定の明るさで点灯する。

これに対して、比較例の場合、光源回路を流れる電流が最小視認電流７２２に達するのは、時刻７３５よりも遅い時刻７３７である。このとき、光源回路の両端電圧は、

例えば、上述した数値例によれば、最小視認電圧７１４が２．４Ｖだから、このときの光源回路の両端電圧は、１６．８Ｖ（＝２．４Ｖ×７）である。
すなわち、比較例の場合、平滑コンデンサＣ２８の両端電圧が１６．８Ｖに達しないと、照明装置８２０が点灯しつつあることを利用者が認識できないのに対し、この実施の形態の構成では、平滑コンデンサＣ２８の両端電圧が１１．２Ｖに達した時点で、照明装置８２０が点灯しつつあることを利用者が認識できる。したがって、電源投入から、照明装置８２０が点灯しつつあることを利用者が認識するまでにかかる時間を短くすることができる。

電源を投入してから、光源１１１を流れる電流が最小視認電流７２２に達するまでの間は、照明装置８２０が点灯しつつあることを利用者が認識できないので、この時間があまり長いと、利用者は、故障もしくは反応遅れとして認識する。
この実施の形態における照明装置８２０は、光源並列抵抗１１２が並列接続していない光源１１１を流れる電流が最小視認電流７２２に達するまでにかかる時間が短くなるので、利用者が、故障もしくは反応遅れとして誤認されるのを防ぐことができる。

なお、照明装置８２０が点灯中は、常に、光源並列抵抗１１２に電流が流れるため、光源並列抵抗１１２における電力損失が発生する。光源並列抵抗１１２における電力損失が最大となるのは、導通角が最大導通角である場合である。光源並列抵抗１１２における電力損失の最大値は、次の式で表わされる。

ただし、Ｐ_Ｒは、光源並列抵抗１１２における電力損失を示す。Ｖ_Ｆｍａｘは、光源１１１を流れる電流が最大電流７２４であるときの光源１１１の両端電圧７１６である。

数１１から明らかなように、光源並列抵抗１１２の抵抗値Ｒが小さいほど、最小視認電圧７１８が小さくなるので、照明装置８２０が点灯しつつあることを利用者が認識できるまでにかかる時間が短くなる。その一方、数１５から明らかなように、光源並列抵抗１１２の抵抗値Ｒが小さいと、光源並列抵抗１１２における電力損失が大きくなる。

そこで、あらかじめ２つのパラメータを設定しておき、設定したパラメータにしたがって、光源並列抵抗１１２の抵抗値Ｒを決定する。
１つは、光源並列抵抗１１２における電力損失として許容できる最大許容損失電力である。すなわち、次の式を満たすよう、光源並列抵抗１１２の抵抗値Ｒを決定する。

ただし、Ｐ_ｍａｘは、最大許容損失電力である。最大許容損失電力Ｐ_ｍａｘは、例えば１ｍＷなど、光源１１１における消費電力と比較して非常に小さい値に設定する。あるいは、最大許容損失電力Ｐ_ｍａｘは、光源１１１における消費電力に対する比（例えば１０００分の１）という形式で設定してもよい。例えば、上述した数値例によれば、最大電流が６００ｍＡ、最大電圧が３．２６Ｖだから、１つの光源１１１における消費電力は１．９６Ｗ（＝３．２６Ｖ×６００ｍＡ）である。したがって、最大許容損失電力Ｐ_ｍａｘは、例えば、１．９６ｍＷに設定する。
例えば、最大許容損失電力Ｐ_ｍａｘを１ｍＷに設定した場合、上記の数値例によれば、光源並列抵抗１１２の抵抗値Ｒは、１０．６３ｋΩ（＝３．２６Ｖ×３．２６Ｖ／１ｍＷ）以上の値に設定する。

もう１つのパラメータは、電源を投入してから、照明装置８２０が点灯しつつあることを利用者が認識できるまでにかかる時間として許容できる最大許容点灯時間である。すなわち、次の式を満たすよう、光源並列抵抗１１２の抵抗値Ｒを決定する。

ただし、Ｔ_ｍａｘは、最大許容点灯時間である。最大許容点灯時間Ｔ_ｍａｘは、例えば４００ミリ秒など、５００ミリ秒以下の値に設定する。５００ミリ秒以上の遅延があると、利用者が違和感を感じるからである。Ｖ_ｏｕｔ（Ｔ_ｍａｘ）は、電源投入から最大許容点灯時間Ｔ_ｍａｘが経過した時点において、電源回路８２１が生成する直流電力の電圧値（平滑コンデンサＣ２８の両端電圧）である。
なお、Ｖ_ｏｕｔ（Ｔ_ｍａｘ）は、光源回路１００を流れる電流によって変化する。このため、光源並列抵抗１１２の抵抗値Ｒの計算にあたっては、光源回路１００を流れる電流が０である場合（すなわち、電源回路８２１の負荷である光源回路１００が接続されていない場合）における値を用いる。
例えば、Ｔ_ｍａｘを４００ミリ秒に設定し、Ｖ_ｏｕｔ（Ｔ_ｍａｘ）が１２Ｖである場合、上記の数値例によれば、光源並列抵抗１１２の抵抗値Ｒは、１２ｋΩ［＝（１２Ｖ−２．４Ｖ×３）／（１００μＡ×４）］以下の値に設定する。

上記２つの式を満たすよう、光源並列抵抗１１２の抵抗値Ｒを決定する。例えば、上記の数値例によれば、光源並列抵抗１１２の抵抗値Ｒは、１０．６３ｋΩ以上１２ｋΩ以下の値に設定する。

これにより、利用者が故障もしくは反応遅れと誤認するのを防止しつつ、電力損失を抑えることができる。

実施の形態２．
実施の形態２について、図８を用いて説明する。
なお、実施の形態１と共通する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。

図８は、この実施の形態における照明装置８２０の回路構成を示す回路図である。
照明装置８２０は、実施の形態１で説明した電源回路８２１と、光源回路１００とに加えて、放電回路８２３を有する。
放電回路８２３は、電源切断時に平滑コンデンサＣ２８を放電する。放電回路８２３は、例えば、停電検出回路８２４と、フォトカプラＰＣと、ゲート抵抗Ｒ３１と、放電抵抗Ｒ３２と、サイリスタＴ３３とを有する。停電検出回路８２４は、例えばダイオードブリッジＤＢが全波整流した電力の電圧波形を監視して、交流電源ＡＣから照明装置８２０に対する電力供給が停止したか否かを判定する。停電検出回路８２４は、電力供給の停止を検出した場合、フォトカプラＰＣの発光ダイオードを点灯するパルスを生成する。
フォトカプラＰＣのフォトトランジスタのエミッタ端子は、ゲート抵抗Ｒ３１の一端と、サイリスタＴ３３のゲート端子とに電気接続している。ゲート抵抗Ｒ３１の他端と、サイリスタＴ３３のカソード端子とは、平滑コンデンサＣ２８の陰極側端子に電気接続している。フォトカプラＰＣのフォトトランジスタのコレクタ端子と、放電抵抗Ｒ３２の一端とは、平滑コンデンサＣ２８の陽極側端子の電気接続している。放電抵抗Ｒ３２の他端は、サイリスタＴ３３のアノード端子に電気接続している。
停電検出回路８２４が生成したパルスにより、フォトカプラＰＣの発光ダイオードが点灯すると、フォトトランジスタがオンになり、ゲート抵抗Ｒ３１を電流が流れて、サイリスタＴ３３のゲート端子の電位が高くなり、サイリスタＴ３３がオンになる。サイリスタＴ３３がオンになると、放電抵抗Ｒ３２を介して、平滑コンデンサＣ２８を放電する電流が流れる。放電抵抗Ｒ３２は、平滑コンデンサＣ２８を放電する電流を制限する。平滑コンデンサＣ２８が放電し終わると、サイリスタＴ３３を流れる電流が０になり、サイリスタＴ３３がオフになる。

利用者が電源スイッチを切るなどして、照明装置８２０に対する電力供給が停止しても、平滑コンデンサＣ２８に充電された電荷が残っている間は、光源１１１が点灯する。特に、光源並列抵抗１１２が並列接続していない光源１１１は、平滑コンデンサＣ２８の両端電圧が低くても点灯するので、消え残る可能性が高い。

そこで、この実施の形態の照明装置８２０は、照明装置８２０に対する電力供給が停止した場合に、平滑コンデンサＣ２８を短時間で放電する。これにより、光源１１１が消え残るのを防ぐことができる。

実施の形態３．
実施の形態３について、図９〜図１０を用いて説明する。
なお、実施の形態１〜実施の形態２と共通する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。

図９は、この実施の形態における光源モジュール１１０の形状を示す正視図である。
光源モジュール１１０は、光源並列抵抗１１２を有さない、基板１１５には、複数の光源１１１だけが実装されている。

図１０は、この実施の形態における照明装置８２０の回路構成を示す回路図である。
光源モジュール１１０は、光源１１１が直列接続した回路を２つ有する。光源回路１００は、光源モジュール１１０と、光源並列抵抗１１２とを有する。光源並列抵抗１１２は、光源１１１ａ〜１１１ｄが直列接続した回路と並列に電気接続している。

このように、光源並列抵抗１１２は、１つの光源１１１に対して１つずつ並列に接続するのではなく、複数の光源１１１を直列に接続した回路に対して並列に接続していてもよい。
また、光源並列抵抗１１２を光源モジュール１１０とは別に設けることにより、光源並列抵抗１１２における電力損失による発熱の影響を光源１１１が受けないようにすることができ、光源１１１の温度上昇を抑えることができる。

実施の形態４．
実施の形態４について、図１１〜図１２を用いて説明する。
なお、実施の形態１〜実施の形態３と共通する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。

図１１は、この実施の形態における照明装置８２０の回路構成を示す回路図である。
光源回路１００は、実施の形態３の光源並列抵抗１１２の代わりに、光源並列コンデンサ１１３（光源並列インピーダンス）を有する。なお、光源並列コンデンサ１１３は、実施の形態１〜実施の形態２で説明した光源並列抵抗１１２と同様、１つの光源１１１に対して１つずつ並列に接続する構成であってもよい。また、光源並列コンデンサ１１３は、光源モジュール１１０とは別に設けるのではなく、光源モジュール１１０に実装されている構成であってもよい。

図１２は、この実施の形態における光源回路１００の電圧・電流の一例を示すタイミング図である。
横軸は、時刻を示す。縦軸は、電圧もしくは電流を示す。実線で示した電圧７１３は、電源回路８２１の平滑コンデンサＣ２８の両端電圧、すなわち、光源回路１００の両端電圧を示す。実線で示した電流７２５及び電流７２６は、光源回路１００を流れる電流を示す。電流７２７及び破線で示した電流７２８は、光源回路１００のうち、光源並列抵抗１１２が並列接続している光源１１１を流れる電流を示す。電流７２６及び電流７２８は、電流が微小な場合を示すため、縦軸を拡大している。なお、電流７２７は、電流７２５とほとんど重なっている。
なお、導通角は、最小導通角であるものとする。

縦軸で示した時刻７３４において、平滑コンデンサＣ２８及び光源並列コンデンサ１１３の両端電圧は、ほぼ０である。照明装置８２０に対する電源の供給が開始されたことにより、光源回路１００の両端電圧が、徐々に増加していく。光源並列コンデンサ１１３を流れる電流は、光源１１１ｅ〜１１１ｇを流れる電流と同じである。光源１１１ｅ〜１１１ｇが直列に接続した回路の両端電圧は、平滑コンデンサＣ２８の両端電圧から、光源並列コンデンサ１１３の両端電圧を差し引いた差に等しい。最初のうちは、平滑コンデンサＣ２８の両端電圧が低いので、光源１１１ｅ〜１１１ｇには電流が流れず、光源並列コンデンサ１１３の両端電圧は、０のままである。その結果、光源１１１ｅ〜１１１ｇが直列に接続した回路の両端電圧が上昇し、光源１１１ｅ〜１１１ｇに電流が流れ始める。これにより、光源並列コンデンサ１１３の両端電圧も上昇を始める。
光源並列コンデンサ１１３の両端電圧の上昇幅は、平滑コンデンサＣ２８の両端電圧の上昇幅とほぼ等しい。なぜなら、それよりも多くの電流が光源並列コンデンサ１１３を流れると、光源１１１ｅ〜１１１ｇが直列に接続した回路の両端電圧が低下するので、光源１１１ｅ〜１１１ｇを流れる電流が減少し、逆に、それよりも少ない電流しか光源並列コンデンサ１１３を流れないと、光源１１１ｅ〜１１１ｇが直列に接続した回路の両端電圧が上昇するので、光源１１１ｅ〜１１１ｇを流れる電流が増加する。このとき、光源並列コンデンサ１１３を流れる電流は、両端電圧の上昇幅がほぼ等しいことから、

ただし、Ｉは、光源並列コンデンサ１１３を充電する電流である。Ｃは、光源並列コンデンサ１１３の静電容量である。Ｃ_ｏｕｔは、平滑コンデンサＣ２８の静電容量である。Ｉ_ｏｕｔは、平滑コンデンサＣ２８を充電する電流である。

光源並列コンデンサ１１３を充電する電流Ｉと、平滑コンデンサＣ２８を充電する電流Ｉ_ｏｕｔとの合計は、二次巻線Ｌ２６から供給される電流とほぼ等しい。導通角が最小導通角のとき、二次巻線Ｌ２６から供給される電流は、最小電流７２３とほぼ等しい。

ただし、Ｉ_ｍｉｎは、最小電流７２３である。

光源並列コンデンサ１１３を充電する電流Ｉが、最小視認電流７２２より大きければ、照明装置８２０が点灯しつつあることを利用者が視認できるので、次の式を満たすよう、光源並列コンデンサ１１３の静電容量Ｃを設定する。

例えば、平滑コンデンサＣ２８の静電容量が３３００μＦである場合、実施の形態１で用いた数値例によれば、光源並列コンデンサ１１３の静電容量Ｃは、１６．６μＦ（＝１００μＡ／（２０ｍＡ−１００μＡ）×３３００μＦ）以上の値に設定する。

この式を満たすよう、光源並列コンデンサ１１３の静電容量Ｃを設定しておくことにより、破線で示した時刻７３５において、光源回路１００を流れる電流が最小視認電流７２２を超える。これにより、利用者は、照明装置８２０が点灯しつつあることを視認する。

その後、光源並列コンデンサ１１３の両端電圧が上昇していき、破線で示した時刻７３６において、光源１１１ａ〜１１１ｄを直列に接続した回路の両端電圧が、最小視認電圧７１４の合計を超える。これにより、光源並列抵抗１１２が接続している光源１１１を流れる電流も、最小視認電流７２２に達する。
その後、光源回路１００の両端電圧７１３は、電圧７１９に近づき、光源回路１００を流れる電流７２７は、最小電流７２３に近づく。これにより、照明装置８２０の光源は、所定の明るさで点灯する。

このように、光源並列コンデンサ１１３が並列接続していない光源１１１を流れる電流が最小視認電流７２２に達するまでにかかる時間が短くなるので、利用者が、故障もしくは反応遅れとして誤認されるのを防ぐことができる。

また、電源投入時の過渡期間を過ぎると、光源並列コンデンサ１１３が十分に充電されるので、光源並列コンデンサ１１３を流れる電流はほぼ０になる。光源並列抵抗１１２を接続する場合と異なり、電力損失がないので、照明装置８２０の電力効率を高めることができる。

また、消灯時（電源遮断時）には、光源並列コンデンサ１１３が充電されているので、光源１１１ａ〜１１１ｄを一定時間点灯することができる。
なお、実施の形態２で説明した放電回路８２３を、平滑コンデンサＣ２８と並列に接続する場合、光源並列コンデンサ１１３にも、放電回路を並列に接続することが好ましい。そうすれば、光源１１１ａ〜１１１ｄをすぐに消灯できるだけでなく、電源遮断後すぐに電源が投入された場合でも、光源並列コンデンサ１１３が放電されているので、光源１１１ｅ〜１１１ｇを光源１１１ａ〜１１１ｄよりも先に点灯させることができる。

実施の形態５．
実施の形態５について、図１３〜図１４を用いて説明する。
なお、実施の形態１〜実施の形態４と共通する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。

図１３は、この実施の形態における照明装置８２０の回路構成を示す回路図である。
光源回路１００は、実施の形態３の光源並列抵抗１１２や、実施の形態４の光源並列コンデンサ１１３の代わりに、光源並列抵抗１１２と光源並列コンデンサ１１３との直列回路（光源並列インピーダンス）を有する。

図１４は、この実施の形態における光源回路１００の電圧・電流の一例を示すタイミング図である。
横軸は、時刻を示す。縦軸は、電圧もしくは電流を示す。実線で示した電圧７１３は、電源回路８２１の平滑コンデンサＣ２８の両端電圧、すなわち、光源回路１００の両端電圧を示す。実線で示した電流７２５及び電流７２６は、光源回路１００を流れる電流を示す。破線で示した電流７２７及び電流７２８は、光源回路１００のうち、光源並列抵抗１１２が並列接続している光源１１１を流れる電流を示す。電流７２６及び電流７２８は、電流が微小な場合を示すため、縦軸を拡大している。
なお、導通角は、最小導通角であるものとする。

この例において、光源並列抵抗１１２の抵抗値Ｒは、実施の形態１で説明した抵抗値と比べてかなり小さい。また、光源並列コンデンサ１１３の静電容量Ｃは、平滑コンデンサＣ２８の静電容量を同程度である。
これにより、光源並列抵抗１１２と光源並列コンデンサ１１３との直列回路が並列接続している光源１１１ａ〜１１１ｄが点灯を開始する前に、光源並列抵抗１１２と光源並列コンデンサ１１３との直列回路が並列接続していない光源１１１ｅ〜１１１ｇを流れる電流が大きくなる。このため、照明装置８２０が点灯しつつあることを利用者が認識するに留まらず、照明装置８２０にフェードイン効果を付けることができる。

なお、実施の形態４と同様、電源投入時の過渡期間を過ぎると、光源並列コンデンサ１１３が十分に充電されるので、光源並列コンデンサ１１３を流れる電流はほぼ０になる。このため、光源並列コンデンサ１１３と直列に接続された光源並列抵抗１１２を流れる電流がほぼ０になり、光源並列抵抗１１２における電力損失もほぼ０になる。このため、照明装置８２０の電力効率を高めることができる。

実施の形態６．
実施の形態６について、説明する。
なお、実施の形態１〜実施の形態５と共通する部分については、同一の符号を使用し、説明を省略する。

この実施の形態における光源回路１００において、光源１１１は、いわゆる白色光を放射する。光源１１１のうち、光源並列インピーダンス（光源並列抵抗１１２または光源並列コンデンサ１１３または光源並列抵抗１１２と光源並列コンデンサ１１３との直列回路）が並列接続されていない光源１１１は、光源並列インピーダンスが並列接続されている光源１１１よりも、相関色温度が低い光を放射する。例えば、光源並列インピーダンスが並列接続されていない光源１１１の光源色は、日本工業規格Ｚ９１１２：２００４「蛍光ランプの光源色及び演色性による区分」に定められた「電球色」であり、光源並列インピーダンスが並列接続されている光源１１１の光源色は「昼白色」である。あるいは、光源並列インピーダンスが並列接続されていない光源１１１の相関色温度は例えば３０００Ｋ、光源並列インピーダンスが並列接続されている光源１１１の相関色温度は例えば５０００Ｋである。

電源投入直後は、光源並列インピーダンスが並列接続されていない光源１１１だけが点灯する。したがって、照明装置８２０は、相関色温度が低い光を放射する。その後、光源並列インピーダンスが並列接続された光源１１１も点灯する。したがって、照明装置８２０が放射する光は、相関色温度が低い光と相関色温度が高い光とが混合し、両者の間の相関色温度を有する光となる。

一般に、光源の相関色温度が低いと、部屋が暑苦しい雰囲気になり、相関色温度が高いと、陰気な雰囲気になることが知られている。部屋が快適な雰囲気になるちょうどよい相関色温度は、照度によって異なり、照度が低いときは、低い相関色温度で快適な雰囲気になるのに対し、照度が高いときは、高い相関色温度で快適な雰囲気になる（Ｗｉｌｌｏｕｇｈｂｙの曲線）。

この実施の形態における光源回路１００は、点灯開始直後の出力が低いときは、放射する光の相関色温度が低く、その後、出力が大きくなると、相関色温度が高くなる。これにより、常に、快適な雰囲気を保つことができ、点灯時の違和感がなく、高い演出効果を得ることができる。

以上、各実施の形態で説明した構成は一例であり、異なる実施の形態で説明した構成を組み合わせた構成や、重要でない部分を既知の構成と置き換えた構成などであってもよい。

以上説明した光源回路・照明装置・照明システムは、低調光点灯でも電源オンからの遅延時間が短くなるので、電源スイッチのオンオフに違和感がない。また、電源オン時には徐々にＬＥＤからの光出力が増加するフェードイン効果を得ることができる。
電源オフ時には、徐々に光出力が低下するフェードアウト効果を得ることも可能であるし、放電回路８２３を設けることにより、消灯時間を短縮し、すぐに消灯することもできる。

１００光源回路、１１０光源モジュール、１１１光源、１１２光源並列抵抗、１１３光源並列コンデンサ、１１５基板、７１１〜７２０電圧、７２１〜７２８電流、７３１〜７３７時刻、７４１〜７４６特性、８００照明システム、８１０位相制御調光器、８１１調光入力部、８１２双方向サイリスタ、８１３駆動回路、８２０照明装置、８２１電源回路、８２２制御回路、８２３放電回路、８２４停電検出回路、ＡＣ交流電源、Ｃ２８平滑コンデンサ、Ｄ２７ダイオード、ＤＢダイオードブリッジ、Ｌ２５一次巻線、Ｌ２６二次巻線、ＰＣフォトカプラ、Ｑ２３スイッチング素子、Ｔ２４トランス、Ｔ３３サイリスタ、Ｒ３１ゲート抵抗、Ｒ３２放電抵抗。

Claims

指定された調光度にしたがって位相制御された交流電力により点灯する照明装置の光源回路において、
直列に電気接続された複数の発光ダイオードと、
上記複数の発光ダイオードのいずれかに並列に電気接続された光源並列インピーダンスとを有し、
上記光源並列インピーダンスは、次の式を満たす抵抗値を有する抵抗であることを特徴とする光源回路。

ただし、Ｒは、上記光源並列インピーダンスである抵抗の抵抗値である。Ｖ _Ｆｍａｘは、上記光源並列インピーダンスが並列接続した発光ダイオードに所定の最大電流を流したときの順方向降下電圧である。Ｐ _ｍａｘは、上記光源並列インピーダンスにおける損失として許容される最大許容損失電力である。
上記光源並列インピーダンスが並列接続していない発光ダイオードのうち少なくともいずれかは、上記光源並列インピーダンスが並列接続した発光ダイオードよりも相関色温度が低いことを特徴とする請求項１に記載の光源回路。
指定された調光度にしたがって位相制御された交流電力により点灯する照明装置の光源回路において、
直列に電気接続された複数の発光ダイオードと、
上記複数の発光ダイオードのいずれかに並列に電気接続された光源並列インピーダンス
とを有し、
上記光源並列インピーダンスが並列接続していない発光ダイオードのうち少なくともいずれかは、上記光源並列インピーダンスが並列接続した発光ダイオードよりも相関色温度が低いことを特徴とする光源回路。
請求項１から請求項３のいずれかに記載の光源回路と、
位相制御された交流電力を入力し、入力した交流電力から上記光源回路に対して供給する直流電力を生成する電源回路とを有することを特徴とする照明装置。
上記光源並列インピーダンスは、次の式を満たす抵抗値を有する抵抗であることを特徴とする請求項４に記載の照明装置。

ただし、Ｉ_ｖは、上記光源並列インピーダンスが並列接続していない発光ダイオードが点灯したと視認される最小視認電流である。Ｖ_Ｆｖは、上記光源並列インピーダンスが並列接続していない発光ダイオードに上記最小視認電流を流したときの順方向降下電圧である。Ｔ_ｍａｘは、上記電源回路が上記交流電力の入力を開始してから上記複数の発光ダイオードの少なくともいずれかが点灯したと認識されるまでにかかる時間として許容される最大許容点灯時間である。Ｖ_ｏｕｔ（Ｔ_ｍａｘ）は、上記電源回路が入力する交流電力の位相角が所定の最小位相角である場合に、上記電源回路が上記交流電力の入力を開始してから上記最大許容点灯時間が経過したときに上記電源回路が生成する直流電力の電圧値である。
上記電源回路は、
生成する直流電力の電圧値を平滑化する平滑コンデンサを有し、
上記照明装置は、
上記電源回路が上記交流電力の入力を停止した場合に、上記平滑コンデンサを放電する放電回路を有することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の照明装置。
指定された調光率にしたがって、交流電源から供給される交流電力を位相制御する位相制御調光器と、
上記位相制御調光器が位相制御した電力を入力する請求項４から請求項６のいずれかに記載の照明装置とを有することを特徴とする照明システム。