ＬＥＤ電球は調光できない理由は？

質問

ＬＥＤ電球は調光できない理由は？
最近のＬＥＤ電球は調光機能対応が多くなりましたが、最初の頃のＬＥＤ電球は「調光機能のついた照明器具では使用しないでください」と書かれていました。
これはなぜなんでしょうか？
ＬＥＤは直流で点灯するものだから、内部に整流回路を持っているはずですね。
通常の調光機能が付いた照明器具とは、１００Ｖ交流のゼロクロスから時間差を付けてトライアックをＯＮさせる位相制御がほとんどでしょうが、位相制御された交流を整流しても直流が取り出せるわけで、ＬＥＤを接続してはいけない理由とは思えません。（調光できるか否かは別として、悪影響があるとは思えないという意味）
あるいはＰＷＭでどこかの時間幅を調整して調光している器具であっても、その時間幅を調整しているのが直流でも、交流でも、再度それを整流してしまえば直流になってしまうのだから、これもＬＥＤを接続してはいけない理由とは思えません。
接続してはいけないのは「正常に調光できないから」か、それとももっと「寿命とか何か致命的なトラブルになるから」か、も含めて原理的にご存知の方よろしくお願いします。

回答No.6

KEN_2 · ベストアンサー

ANo.2 です。
>更に具体的なご説明をいただける方からの回答をよろしくお願いします。

１．>一般論としては考えられる内容ですが、実際にそうなんでしょうか。
　一度電球型蛍光灯やLED電球を分解して見られたら如何ですか？
　ソケット部分に5・6点の部品で構成されたICとコイルにコンデンサがあり、電圧・電流制御回路が組み込まれています。
（LED電球はまだ高価なので、故障品を分解されると様子が分かりますよ！）

２．>具体的な点灯方法が分からない・・・・・、直ちに納得もしにくい内容です。
　LEDの点灯方法は直流電圧を抵抗で電流制限して点灯させるのが基本です。
以下のサイトが「初歩の電子工作・・・」で基本的な説明が分かりやすいでしよう。
◆ LED実験室
http://www.audio-q.com/kousaku.htm

３．>・・・、直ちに納得もしにくい内容です。
　上記のサイトで説明している、「帰還型定電流」の回路相当部分が組み込まれているのです。
【電圧変動に対して】
●帰還型定電流・・・電源電圧の変動を受けにくい（定電流回路の特徴）
【パルス駆動に対して】
●帰還型定電流・・・不可（低速は可）
＊実際にはAC100Vを直流への整流と、降圧形DC/DCコンバータの出力に定電流回路がICの中に組み込まれています。
定電流回路は入力電圧変動しても一定の電流を流す様に動作するので調光されないし、コンバータに過負荷が掛かります。
　この定電流回路の電流値を外部から可変すると調光できるのですが、電球のソケット互換性の関係からインバータ式蛍光灯の様なリモコン調光は不可能ですが、ソケットを止めれば調光は可能です。
最近の制御ICには、入力電圧波形やAC減電圧時にこの定電流動作を制限する動作をする様に設計されており、外部調光機能で簡単には壊れないし、ほとんどの外部調光器にも連動します。
下記のICは調光対応のIC例です。
業界初のトライアック（位相）調光対応LEDドライバ
http://www.national.com/JPN/news/item/0,4140,741,00.html

４．>何故初期のLED電球は「調光機能のついた照明器具では使用しないでください」と書かれていた。
　上記の最新のICの様な保護機能が付いた部品が存在しなかったのです。

今使っておられるPCにもスイッチング式電源の降圧形DC/DCコンバータが使用されていますが、少し前の電源や安物電源は外部調光器で電圧を減電圧すると動作が不安定になるか、最悪内部部品が焼損します。
最近のPC電源や高級電源は保護回路が充実しており、出力電圧を停止する様に設計されていて簡単には壊れないように作られています。
（不要になったPCで実験して発煙・発火しても当方は責任を持ちませんので、自己責任でお願いします。）

お礼

KEN_2さん具体的なご説明ありがとうございました。
最初に86tarouさんがナショナルセミコンダクターのＵＲＬを書いて下さった時も、私は解決策を求めているのではない。原因を知りたいのだ。との思いから内容をじっくりとは見ておりませんでした。
86tarouさん大変失礼いたしました。
今回、ＬＭ３４４５のデータシートをゆっくりと見させてもらって、やっと何を解決しようとしたのかが理解できました。
＞一度電球型蛍光灯やLED電球を分解して見られたら如何ですか？
実物を見れば、悩むことも無かったのですがまだ高価で、とても壊して見る勇気はありませんし、長寿命で壊れてくれないものですから、皆さんのお世話になりました。
ありがとうございました

回答No.5

P0O9I

基本的には営業上の問題でしょう。
通常は、調光していても、少なくとも壊れることは無いと思いますが、保証はできません。市場に出回っている調光器すべてに動作確認もできません。それに、使っても良いと書けば、一般ユーザは調光できることを期待してしまいます。
そんなリスクを背負い込むぐらいなら、「使えません」というのが一番簡単です。

お礼

レスポンスありがとうございます。

当時はこんな考えだった。だが、今では調光機能がないと売れないので考えを変えて市場に出回っている調光器すべてを動作確認する気になったという時代の変化ですかね。

技術的ご説明がないので反論も納得もできない状況です。
どなたか、具体的な点灯方法から調光器具との相性が悪い理由を技術的にご説明をお願いします。

回答No.4

a0832669

簡潔に解答します。

現在の通常電球に使われている調光器の原理は可変抵抗を持ちいてることだと考えられます。つまり１００ＶＡＣ電圧、電流をその可変抵抗によって変化させることにより光を調整しているのです。

この調光器をＬＥＤ電球に使うと、最大の明るさのときは十分な電流が供給されるのでＬＥＤ電球側の回路がきちんと動作してＬＥＤが光源として光を果たすでしょうが、だんだん調光器を”暗く”の方へ持っていってもＬＥＤ電球に変化はないと考えられます。ところが、あるポイントを超えると、ＡＣ電源から供給される電流が不十分となりＬＥＤ電球内の回路が作動しなくなると考えられます。そのときは。光らないという現象になることが予想され、本来の調光器の機能を発揮できないため、”使用しないでください”という説明がついているのだと考えます。

お役に立てれば幸いです。

お礼

レスポンスありがとうございます。
「調光器具に用いても意図した調光効果がないので使わないでください」とのご意見ですね。

そうかも分かりませんが、なぜ調光効果が無いかのご説明が漠然としていて反論も納得もできない状況です。
どなたか、具体的なご説明をよろしくお願いします。

回答No.3

pochi2tama

当然、それなりの回路設計をすれば問題なく動作する回路も可能でしょう。
たとえばトライアック制御後のピーク電圧(や平均電圧）が１０ボルト程度でも動作可能な電源を作って、内部回路は１０ボルトを前提に構成し、一方平均電圧をLEDの明るさ制御に使えば、トライアック調光器通過後の電源でも成り立つ商品は作れるでしょう。

＃他にも制御方法はあるでしょうが。

ただ、当初はメーカーが回路構成を複雑にしてコストアップしてまで調光器対応するメリットを感じなかったのでしょう。が、最近では白熱電球の製造中止などで調光器対応のLED電球の要求がある（シャンデリアとか）ので対応する製品もラインナップしてるということでしょう。

＃回路設計者は要求があればそのくらいの回路は作ります。

お礼

なんだか設計者を立腹させる内容と解釈されたようで、お詫びします。
そのような気持ちは全くなくて、単純に理解できない未知の現象を知りたい知的好奇心だけです。
設計者の方がそのような仕様で作れば作れると私も思います。

では、なぜそうしないで非対応なのか。その理由はコストだったり営業上の理由だったりするかも分かりませんが、その理由にも興味はありません。
私が教えを請っているのは、「こんな点灯方法をしているので、調光器具ではこのような問題が起きる」という技術的な内容です。
ご存知の方、よろしくお願いします。

回答No.2

KEN_2

LED電球はAC100V±10Vの50/60Hzの範囲で一定の輝度（照度）となる様に設計されているからです。
>接続してはいけないのは「正常に調光できないから」か、それとももっと「寿命とか何か致命的なトラブルになるから」か・・・
・・・の両方の問題が発生します。
過度に調光した流通角の電圧波形が印加されると、内部の保護回路が働いたり最悪は加熱で内部部品が焼損します。

質問者さまもご存知の通り、LED電球には整流・降圧回路が組み込まれていて、AC/DCコンバータの動作でLED電流を一定電流に保つ動作をしていますが、入力電圧波形の流通角が少なくなると、流通時の電圧波形が印加されている時間幅の時に不足分の電流を補う様に電流が流れるので、通常より過大電流の流れる様になり内部部品が焼損する場合があります。

＊同様の理由でインバータ式蛍光灯もAC電源側で調光はできません。内部のAC/DCコンバータの動作で電流調整すれば問題はありませんが・・・・

お礼

早速のレスポンスありがとうございます。
＞入力電圧波形の流通角が少なくなると、流通時の電圧波形が印加されている時間幅の時に不足分の電流を補う様に電流が流れるので、通常より過大電流の流れる様になり内部部品が焼損する場合があります。
一般論としては考えられる内容ですが、実際にそうなんでしょうか。
具体的な点灯方法が分からないので反論もありませんが、直ちに納得もしにくい内容です。
更に具体的なご説明をいただける方からの回答をよろしくお願いします。

回答No.1

86tarou

電球ならフィラメントが入ってるだけですが、ＬＥＤの場合は点灯させるための回路が入っています（ＬＥＤと抵抗だけではありません）。電源にトライアック等を使った位相制御タイプの調光器が付いていると、これが上手く働かないので駄目なのです。

ちなみに、↓のようなＩＣもあるので、これを使って点灯回路を組めば既存の調光器でも使用可能になります。
http://www.national.com/JPN/news/item/0,4140,741,00.html
http://www.national.com/pf/LM/LM3445.html#Overview
http://www.national.com/JPN/ds/LM/LM3445.pdf

お礼

早速のレスポンスありがとうございます。
＞電球ならフィラメントが入ってるだけですが、ＬＥＤの場合は点灯させるための回路が入っています
質問に書いたようにＬＥＤは直流点灯だから整流回路や、降圧回路が入っていると考えられます。
それがどのように、なぜうまく働かないのか、についてお伺いしています。
ご存知の方、よろしくお願いします。