ＬＥＤ電球は調光できない理由は？

Question

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。

KEN_2 · Accepted Answer

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。）

P0O9I · Answer

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。

a0832669 · Answer

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。

pochi2tama · Answer

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。

KEN_2 · Answer

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・・・・

86tarou · Answer

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

ＬＥＤ電球は調光できない理由は？

ANo.2 です。

基本的には営業上の問題でしょう。

簡潔に解答します。

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。

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。

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）。

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