JP5574934B2 - LED lighting device - Google Patents
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Description
この発明は、車載ヘッドランプやポジションランプ、テールランプ等の光源として使用されるLED(発光ダイオード)を点灯するLED点灯装置に関する。 The present invention relates to an LED lighting device for lighting an LED (light emitting diode) used as a light source such as an in-vehicle headlamp, a position lamp, and a tail lamp.
車載用の光源として、従来のタングステン電球や放電灯(HIDランプ)に代替して、LED(発光ダイオード)が普及してきた。これは、LEDが、長寿命でメンテナンスが不要であり、さらに少ない電力で必要な明るさを確保できる上、安定した明るさで発光することから、車載用の光源として好適であることに起因する。
ただし、LEDには、定電圧特性があり、印加電圧に対して通電電流が対数的に変化するので、LEDを所定の明るさで発光させるためには、所定の電流を通電する定電流制御を行う必要がある。車載用の光源、特にヘッドランプ用にLEDを使用する場合は、バッテリ電源の電圧をLEDの点灯に適した電圧に変換して所定の電流を通電する点灯装置が用いられる。
As an in-vehicle light source, LEDs (light emitting diodes) have been widely used in place of conventional tungsten light bulbs and discharge lamps (HID lamps). This is due to the fact that the LED is suitable as an in-vehicle light source because it has a long life and does not require maintenance, and can secure the necessary brightness with less power and emit light with a stable brightness. .
However, the LED has a constant voltage characteristic, and the energization current changes logarithmically with respect to the applied voltage. Therefore, in order to cause the LED to emit light with a predetermined brightness, constant current control for supplying a predetermined current is performed. There is a need to do. When an LED is used for an in-vehicle light source, particularly for a headlamp, a lighting device that converts a voltage of a battery power source into a voltage suitable for lighting the LED and energizes a predetermined current is used.
なお、車載のバッテリ電源は、電圧変動が大きく、バッテリ電源の電圧が低下したときにも、LEDに上記所定の電流を通電し、LEDを点灯し続ける必要があり、該低下した電源電圧においても制御を続行できるようにすることが課題となる。
また、バッテリ電源が電圧低下しても点灯装置が所望の動作を行うためには、バッテリ電圧低下時に利用する一定電圧の補助電源を確保することも一つの方策であり、車載機器の例ではないが、このような補助電源を確保する従来の構成として、電源電圧を出力用の電圧に変換するトランスに補助電源用の巻線を設けた構成が提案されている。
It should be noted that the on-board battery power supply has a large voltage fluctuation, and even when the battery power supply voltage drops, it is necessary to energize the LED to keep the LED on, and even at the reduced power supply voltage. The challenge is to allow control to continue.
In addition, in order for the lighting device to perform a desired operation even when the voltage of the battery power supply drops, it is also one measure to secure an auxiliary power supply of a constant voltage used when the battery voltage drops, and is not an example of an in-vehicle device However, as a conventional configuration for securing such an auxiliary power source, a configuration in which a winding for auxiliary power source is provided in a transformer that converts a power source voltage into an output voltage has been proposed.
例えば、特許文献1には、交流の100Vから電池を充電するAC/DCコンバータが記載されている。このAC/DCコンバータは、商用電源を直流に変換する整流回路と、一次側の電力を二次側へ伝えるトランスと、トランスの一次側の電流を断続するスイッチングトランジスタとを備えており、スイッチングトランジスタが、整流回路から供給される電流と、上記トランスの二次側に設けた補助電源用の巻線から供給される電流によって駆動される。
For example,
また、特許文献2には、交流を電源とする負荷を特定しないスイッチング電源装置が記載されている。このスイッチング電源装置は、商用電源からACフィルタを介して供給される交流入力を整流し平滑化する一次側整流平滑回路を備えており、一次側整流平滑回路にコンバータトランスの一次巻線を介してスイッチングFETのドレインが接続されている。スイッチングFETは、コンバータトランスの一次側の電流を断続するものであり、スイッチングFETを制御するスイッチング制御回路が、整流回路から供給される電流と、コンバータトランスの三次巻線から供給される電力によって動作している。
特許文献1,2に代表される従来の機器では、電圧変動がほとんどない交流電源(交流100V等)を利用しており、この電源電圧を整流して得られる高電圧から抵抗等を介して低電圧の制御電源を得ている。このため、制御用の電源系には損失が多く、当該電源系において余計な電力消費が発生する。
また、特許文献1,2に記載された機器では、始動時を除きトランスの二次側から常時供給される電流を主に利用するが、少ないながらも交流電源側から電流が供給され続けており、定常動作時には、両者から供給される電流を合算した電流が制御電流として利用されている。従って、交流電源側及びトランスの二次側から電力を供給する回路の部品の定格を、電流が常時通電されることを前提に選定する必要があり、構成部品の定格の大型化や部品コストの増加を招くという課題があった。
The conventional devices represented by
In addition, the devices described in
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、簡易な構成で、電源電圧が変動し低下しても安定動作することができるLED点灯装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an LED lighting device that can operate stably even when the power supply voltage fluctuates and decreases with a simple configuration.
この発明に係るLED点灯装置は、LEDを光源とする灯具のLEDにバッテリ電源の電圧を点灯用の電圧に変換して電力を供給するDC/DCコンバータと、DC/DCコンバータの動作を制御する制御部とを備えたLED点灯装置において、DC/DCコンバータを構成する変圧用のコイルに設けた補助電源用の巻線、及び、当該補助電源用の巻線で発生した電圧を整流して生成する補助電源と、当該補助電源又はバッテリ電源のいずれか高電圧の電源を制御部に供給するスイッチ部とを備えたことを特徴とする。 The LED lighting device according to the present invention controls the operation of a DC / DC converter that supplies power by converting the voltage of a battery power source to a lighting voltage to an LED of a lamp that uses the LED as a light source, and the operation of the DC / DC converter. In an LED lighting device equipped with a control unit, it is generated by rectifying a winding for auxiliary power provided in a coil for transformation constituting a DC / DC converter and a voltage generated in the winding for the auxiliary power. And an auxiliary power source for switching, and a switch unit for supplying the control unit with a high-voltage power source of either the auxiliary power source or the battery power source.
この発明によれば、簡易な構成で、電源電圧が変動し低下しても安定して動作するLED点灯装置を提供することができるという効果がある。 According to the present invention, there is an effect that it is possible to provide an LED lighting device that operates stably even if the power supply voltage fluctuates and decreases with a simple configuration.
実施の形態1.
12Vのバッテリを電源とする車載機器は、電源電圧と負荷の定格電圧が近いため、負荷用のDC/DCコンバータを主回路に備える機器は少ないが、ヘッドランプ用のLEDを点灯する点灯装置や放電灯(HIDランプ)を点灯する点灯装置等にはLEDや放電灯を点灯するためにDC/DCコンバータが使用されている。一方の放電灯の点灯においては、放電灯に印加する電圧(出力電圧)が20〜400Vであり、広範囲である。このため、DC/DCコンバータのトランスに補助電源用巻線を設けたところで、この巻線から出力される電圧の幅が広くなり、補助電源電圧として一定の電圧を生成することはできない。
In-vehicle devices that use a 12V battery as a power source are close to the power supply voltage and the rated voltage of the load, so there are few devices equipped with a DC / DC converter for the load in the main circuit. A DC / DC converter is used for lighting an LED or a discharge lamp in a lighting device or the like for lighting a discharge lamp (HID lamp). When one of the discharge lamps is lit, the voltage (output voltage) applied to the discharge lamp is 20 to 400 V, which is a wide range. For this reason, when the auxiliary power supply winding is provided in the transformer of the DC / DC converter, the width of the voltage output from this winding becomes wide, and a constant voltage cannot be generated as the auxiliary power supply voltage.
これに対して、LEDの点灯においては、所定の電流を通電したときに印加される電圧(出力電圧)が概ね一定であるため、DC/DCコンバータのトランスに補助電源用巻線を設ければ、この巻線から、LEDに加わる電圧と相関のある一定の電圧を出力することができる。また、LED点灯装置は、所定の電流をLEDに通電するよう制御するので、電源電圧が変動してもLEDに加わる出力電圧は概ね一定となり、DC/DCコンバータのトランスに設けた補助電源用巻線に発生する電圧も概ね一定となる。つまり、好適な補助電源を実現することができる。 On the other hand, when the LED is turned on, the voltage (output voltage) applied when a predetermined current is applied is substantially constant. Therefore, if an auxiliary power supply winding is provided in the transformer of the DC / DC converter, From this winding, a constant voltage correlated with the voltage applied to the LED can be output. Further, since the LED lighting device controls the LED to pass a predetermined current, the output voltage applied to the LED is substantially constant even when the power supply voltage fluctuates, and the auxiliary power supply winding provided in the transformer of the DC / DC converter. The voltage generated on the line is also generally constant. That is, a suitable auxiliary power source can be realized.
図1は、この発明の実施の形態1によるLED点灯装置の構成を示す回路図であり、LED光源4を車載用のヘッドランプに適用した場合を示している。図1において、LED点灯装置1は、バッテリ電源2のバッテリ電圧を利用してLED光源4を点灯する装置であり、DC/DCコンバータ3、制御部用電源5、制御部6、ドライバ7、シリーズレギュレータ8及びスイッチ部9を備える。バッテリ電源2は、DC/DCコンバータ3にバッテリ電圧を供給する電源であり、電源スイッチ2aによりDC/DCコンバータ3へのバッテリ電圧が供給又は遮断される。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an LED lighting device according to
DC/DCコンバータ3は、トランス3a、MOS形の電界効果トランジスタ(FET)のスイッチング素子Qa、整流用ダイオードD0,D1、及び平滑用コンデンサC0,C0’から構成される。トランス3aは、一次巻線3a−1(巻数n1)、二次巻線3a−2(巻数n2)、二次側に設けた補助電源用巻線3a−3(巻数ns)を備える。整流用ダイオードD0は、アノード端子が二次巻線3a−2と接続しており、平滑用コンデンサC0は、整流用ダイオードD0のカソード端子とバッテリ電源2の負極側との間に接続される。また、整流用ダイオードD1は、アノード端子が補助電源用巻線3a−3と接続しており、カソード端子がスイッチ部9と接続している。
The DC /
また、DC/DCコンバータ3は、ドライバ7によりスイッチング素子Qaをスイッチング制御してトランス3aに磁気エネルギーを蓄え、これを放出することで、二次巻線3a−2に発生した電圧を整流用ダイオードD0で整流し平滑用コンデンサC0で平滑してLED光源4に加える出力電圧となる直流電圧(30V)を生成し、また補助電源用巻線3a−3で発生した電圧を整流用ダイオードD1で整流し平滑用コンデンサC0’で平滑して補助電源用の直流電圧(12V)を生成する。
Further, the DC /
LED光源4は、LED4a−1〜4a−nを直列に接続して構成される。直列に接続したLED列の一端にあるLED4a−1のアノード端子が、DC/DCコンバータ3の平滑用コンデンサC0の一端と整流用ダイオードD0のカソード端子に接続しており、LED列の他端にあるLED4a−nのカソード端子が、バッテリ電源2の負極側にシャント抵抗Rsを介して接続される。
The
制御部用電源5には、補助電源又はバッテリ電源のいずれか一方から電力が供給されたシリーズレギュレータ8から電圧(10V)が供給され、制御部6へ電圧(5V)を供給する。なお、コンデンサC1,C2,C3は、電源を平滑するフィルタ用に設けたコンデンサである。
The control
制御部6は、制御部用電源5から供給される電圧で動作し、ヘッドランプ用の光源として必要な発光量が得られる所定値の電流をLED光源4へ供給するため、シャント抵抗Rsによって検出されるLED光源4への出力電流が一定(所定値)になるよう、ドライバ7に制御信号を出力する。ドライバ7は、シリーズレギュレータ8から供給される電圧(10V)で動作し、制御部6からの制御信号に応じてスイッチング素子Qaのゲート端子に制御信号を出力する。
The
シリーズレギュレータ8は、抵抗R1、ツェナーダイオードD2、トランジスタQbを備え、スイッチ部9を介して入力されるバッテリ電圧又は補助電源電圧をツェナーダイオードD2によって電圧(10V)に制限して制御部用電源5及びドライバ7に供給する。スイッチ部9は、バッテリ電圧又は補助電源電圧のいずれか一方をシリーズレギュレータ8へ供給する構成部である。例えば、バッテリ電源2からの電力を供給する第1のトランジスタ、補助電源用巻線3a−3による補助電源電流からの電力を供給する第2のトランジスタ、及び、バッテリ電源2のバッテリ電圧と補助電源用巻線3a−3で生成した補助電源電圧との比較結果に応じて第1及び第2のトランジスタのオンオフを制御する制御回路(不図示)で構成する。
The
次に動作について説明する。
制御部6は、DC/DCコンバータ3の出力電流が一定になるようにドライバ7を制御して、スイッチング素子Qaを動作させる。スイッチング素子Qaをオンしたときに、DC/DCコンバータ3の一次巻線3a−1に電流を流しトランス3aに磁気エネルギーを蓄え、その後、スイッチング素子Qaをオフしたときに、DC/DCコンバータ3の二次巻線3a−2側で発生する電圧を整流し平滑して生成された直流電圧(30V)が、LED4a−1〜4a−nに印加され、LED光源4が点灯する。
Next, the operation will be described.
The
図2は、例えば、交差点の赤信号で車両を停車したときにエンジンを停止し、青信号に変わったときにエンジンを再始動させるべく、スタータモータを作動したときの電源電圧と補助電源電圧の経時変化を示すグラフである。図2に示すように、車載用のバッテリ電源(直流12V等)は、エンジンを再始動させる際に、多くの電流がスタータモータへ流れることにより、バッテリ電圧が低下する。このとき、シリーズレギュレータ8だけを備えた場合、バッテリ電圧が低下したときに制御部用電源5及びドライバ7へ必要な電圧を供給することができず、制御部用電源5、制御部6及びドライバ7が停止し、LED光源4が消灯する可能性がある。
FIG. 2 shows, for example, the lapse of time between the power supply voltage and the auxiliary power supply voltage when the starter motor is operated to stop the engine when the vehicle stops at a red light at an intersection and to restart the engine when the vehicle turns green. It is a graph which shows a change. As shown in FIG. 2, when the engine is restarted, an in-vehicle battery power source (
そこで、実施の形態1のLED点灯装置1では、スイッチ部9にバッテリ電源2のバッテリ電圧を供給するとともに、図1に示すようにDC/DCコンバータ3のトランス3aの二次側に設けた補助電源用巻線3a−3で発生した電圧から生成した一定の補助電源電圧(12V)を供給する。そして、スイッチ部9は、図2においてプロットで示すように、バッテリ電圧が補助電源電圧以上である場合、バッテリ電源2からの電流をシリーズレギュレータ8へ供給し、バッテリ電圧が低下して補助電源電圧よりも低くなると、補助電源用巻線3a−3からの電流をシリーズレギュレータ8へ供給する。これにより、バッテリ電圧の低下でLED光源4が消灯する不具合を回避することができる。
Therefore, in the
従来は、バッテリ電圧が低下したときにバッテリ電圧より高い電圧をDC/DCコンバータのスイッチング素子のドライバへ供給するために、別途昇圧用のDC/DCコンバータを用いるか、スイッチング素子であるFETのドレイン電圧を整流し平滑して高めの電圧を生成し、そこから適宜降圧する方式を用いていた。
別途DC/DCコンバータを用いる場合は、LED点灯装置を構成する部品点数が多くなるため、コストが高くなる。また、後者の場合には、ドレイン電圧がバッテリ電圧に応じて変動するため、耐圧や電力許容量の大きい部品を使用する必要があり、同様にコストが高くなるという問題があった。
Conventionally, in order to supply a voltage higher than the battery voltage to the driver of the switching element of the DC / DC converter when the battery voltage drops, a separate DC / DC converter for boosting or the drain of the FET that is the switching element is used. A method of rectifying and smoothing the voltage to generate a higher voltage and then stepping down the voltage appropriately was used.
In the case of using a separate DC / DC converter, the number of parts constituting the LED lighting device increases, resulting in an increase in cost. In the latter case, since the drain voltage fluctuates in accordance with the battery voltage, it is necessary to use a component having a large withstand voltage and a large allowable electric power, and there is a problem that the cost is similarly increased.
これに対して、実施の形態1によれば、LEDのように概ね出力電圧が一定の場合に、補助電源用巻線3a−3の出力電圧(補助電源電圧)は、二次巻線3a−2との巻数比で決定されるので、補助電源用巻線3a−3の出力電圧を任意の値で一定に設定することができ、耐圧や電力容量の大きい部品を使用する必要がなく、部品のコストを抑えることが可能である。
つまり、トランス3aにおける、LED点灯用の二次巻線3a−2の巻数をn2、補助電源用巻線3a−3の巻数をnsとし、LED光源4に印加するLED点灯用の出力電圧をV2とすると、補助電源電圧Vsは、下記式(1)で決定できる。
なお、出力電圧V2は概ね一定であるので、補助電源用巻線3a−3の巻数nsを適当な値にすることにより、補助電源電圧Vsを所望の値にすることが可能である。
補助電源電圧Vs=V2・(ns/n2) ・・・(1)
On the other hand, according to the first embodiment, when the output voltage is substantially constant as in the LED, the output voltage (auxiliary power supply voltage) of the auxiliary power supply winding 3a-3 is the secondary winding 3a-. 2, the output voltage of the auxiliary power supply winding 3 a-3 can be set to an arbitrary value, and there is no need to use a component with a high withstand voltage or power capacity. It is possible to reduce costs.
That is, in the
Since the output voltage V2 is substantially constant, the auxiliary power supply voltage Vs can be set to a desired value by setting the number of turns ns of the auxiliary power supply winding 3a-3 to an appropriate value.
Auxiliary power supply voltage Vs = V2 · (ns / n2) (1)
また、補助電源を確保する構成としてトランス3aを用いることにより、その一次側と二次側を絶縁することが可能であるため、電源電圧がサージ等で一時的にLED点灯に必要な電圧以上になっても、LEDに過度な電流が流れ難い。さらに、出力ショートが発生しても、回路には二次側の平滑コンデンサC0にチャージされているエネルギー分の電流しか流れないため、LED点灯装置1の回路に過度な電流が流れ難い。これにより、信頼性の高いLED点灯装置1を提供することができる。
Further, by using the
以上のように、この実施の形態1によれば、DC/DCコンバータ3を構成する変圧用のコイルに設けた補助電源用巻線3a−3と、補助電源用巻線3a−3で発生した電圧を整流した補助電源又はバッテリ電源2のいずれか高電圧の電源を制御部6に供給するスイッチ部9とを備える。このように、従来と異なり、制御電源が、補助電源又はバッテリ電源2のいずれか一方を入力して、制御部6へ電源を供給することから、電源電圧が低下しても安定して動作することができ、さらに部品定格を小型化し、部品コストを削減することが可能である。
特に、バッテリ電源2の電圧が補助電源電圧以上であれば、バッテリ電源2の電圧をシリーズレギュレータ8に供給し、バッテリ電源2の電圧が補助電源電圧以下になれば、補助電源電圧をシリーズレギュレータ8に供給するスイッチ部9を備えることで、始動時を含む通常点灯動作時の制御用電流は、バッテリ電源2から供給される電流が主となり、補助電源からは電流が流れないようにすることで、補助電源用の部品定格を低く設定することが可能で、部品の小型化とコストの低減が可能である。
As described above, according to the first embodiment, it is generated in the auxiliary power supply winding 3a-3 provided in the transformer coil constituting the DC /
In particular, if the voltage of the
実施の形態2.
図3は、この発明の実施の形態2によるLED点灯装置の構成を示す回路図である。図3に示すように、実施の形態2のLED点灯装置1Aは、図1に示した構成のうち、スイッチ部9を、バッテリ電源2側に設けた一般整流用ダイオードD4に置き換え、補助電源用巻線3a−3で生成した電圧を整流する整流素子として、高速整流用ダイオードD3を設けている。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of an LED lighting device according to
バッテリ電圧が補助電源電圧以上である場合には、一般整流用ダイオードD4を介してバッテリ電源2からの電流がシリーズレギュレータ8へ供給され、バッテリ電圧が低下して補助電源電圧よりも低くなると、高速整流用ダイオードD3を介して補助電源用巻線3a−3からの電流がシリーズレギュレータ8へ供給される。これにより、バッテリ電圧が低下しても、LED光源4が消灯する不具合を回避することができる。
When the battery voltage is equal to or higher than the auxiliary power supply voltage, the current from the
なお、スイッチ部9として、上記実施の形態1で示したように、例えばトランジスタを使用した場合、バッテリ電源2からの電流を供給する第1のトランジスタと、補助電源用巻線3a−3からの補助電源電流を供給する第2のトランジスタとの2個のトランジスタ、加えて、これらのトランジスタのオンオフを制御する制御回路が必要になる。これに対して、実施の形態2では、スイッチ部9をそれぞれのダイオード1個で実現できるため、小型かつ簡易で低コストなLED点灯装置を提供することができる。
As shown in the first embodiment, for example, when a transistor is used as the switch unit 9, the first transistor that supplies current from the
また、高速整流用ダイオードD3は、一般整流用ダイオードD4より順方向電圧が高いため、整流回路に使用すれば損失が大きい。さらに、一般的に高速整流用ダイオードD3は一般整流用ダイオードD4より高価である。
そこで、この実施の形態2では、連続的な定常動作で使用するバッテリ電源2側には、一般整流用ダイオードD4を使用し、連続動作対応の定格にする。これにより、順方向の電力損失を軽減できる。
Further, the high-speed rectifier diode D3 has a higher forward voltage than the general rectifier diode D4, and therefore has a large loss when used in a rectifier circuit. Further, the high-speed rectifying diode D3 is generally more expensive than the general rectifying diode D4.
Therefore, in the second embodiment, a general rectifying diode D4 is used on the
一方、短時間しか使用されない補助電源用巻線3a−3側には、高速整流用ダイオードD3を使用することにより、短時間対応の定格とする。高速整流用ダイオードD3は、一般整流用ダイオードD4よりも順方向の電力損失が多く発生するが、バッテリ電圧が低下したときだけの短時間での対応ならば、放熱等の周囲構成への影響は少ない。なお、従来の技術のように、トランスの二次側に設けた補助電源用巻線を定常動作で連続的に使用する構成では、高速整流用ダイオードの放熱等、周囲構成への影響は大きい。 On the other hand, a fast rectification diode D3 is used on the side of the auxiliary power supply winding 3a-3 that is used only for a short time, so that the rating corresponding to a short time is obtained. The high-speed rectifier diode D3 generates more power loss in the forward direction than the general rectifier diode D4. Few. In the configuration in which the auxiliary power supply winding provided on the secondary side of the transformer is continuously used in a steady operation as in the prior art, the influence on the surrounding configuration such as heat dissipation of the high-speed rectifier diode is large.
以上のように、この実施の形態2によれば、補助電源用巻線3a−3の出力に設けられ、当該補助電源用巻線3a−3で発生した電圧を整流する高速整流用ダイオードD3と、バッテリ電源側に高速整流用ダイオードD3よりも順方向電圧が低い一般整流用ダイオードD4を備え、当該高速整流用ダイオードD3で整流された補助電源又はバッテリ電源2のいずれか一方を制御電源へ入力するので、効率が良好で、低コストのLED点灯装置を提供することができる。
As described above, according to the second embodiment, the high-speed rectifying diode D3 provided at the output of the auxiliary power supply winding 3a-3 and rectifying the voltage generated in the auxiliary power supply winding 3a-3, The battery power supply side is provided with a general rectification diode D4 having a forward voltage lower than that of the high-speed rectification diode D3, and either the auxiliary power rectified by the high-speed rectification diode D3 or the
実施の形態3.
図4は、この発明の実施の形態3によるLED点灯装置の構成を示す回路図である。図4において、実施の形態3のLED点灯装置1Bは、上記実施の形態2と基本的な構成は同様であるが、図3に示したトランス3aを中間タップ付きトランス3bに置き換えたDC/DCコンバータ3Aを備える。中間タップ付きトランス3bには、一次巻線3b−1(巻数n1)と、中間タップによって二次側にLED点灯電力出力用の二次巻線3b−2(巻数n2)と補助電源用巻線3b−3(巻数ns)とが形成されている。
このように、補助電源用巻線3b−3を中間タップ付きトランス3bのLED点灯電力出力用の二次巻線の一部の巻線とすることにより、LED点灯電力出力用の二次巻線とは別に巻く必要がなくなり、補助電源用の巻線を設けるDC/DCコンバータのトランスを低コストで小型な構成にすることができる。
4 is a circuit diagram showing a configuration of an LED lighting device according to
Thus, the secondary winding for LED lighting power output is obtained by using the auxiliary power winding 3b-3 as a part of the secondary winding for LED lighting power output of the
実施の形態4.
図5は、この発明の実施の形態4によるLED点灯装置の構成を示す回路図である。図5において、実施の形態4のLED点灯装置1Cは、図3に示したトランス3aをチョークコイル3cに置き換えたDC/DCコンバータ3Bを備えている。チョークコイル3cは、例えば、図6に示すように棒コア3c−3上に巻回した巻線3c−1をチョークコイルとして使用しながら一次巻線としても使用し、補助電源用の二次巻線としてチョークコイル(一次巻線3c−1)の巻線上に重ねて巻回した巻線3c−2を備える。
なお、チョークコイル(一次巻線3c−1)の一端は、バッテリ電源2の正極側に接続しており、他端には、スイッチング素子であるトランジスタQaのドレイン端子及び整流用ダイオードD0のアノード端子が接続している。補助電源用巻線3c−2は、一端がGNDに接地され、他端が高速整流用ダイオードD3のアノード端子に接続している。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of an LED lighting device according to
One end of the choke coil (primary winding 3c-1) is connected to the positive side of the
また、LED点灯装置1Cでは、直列に接続されたLED列の一端のLED4a−1のアノード端子が、DC/DCコンバータ3Bの平滑用コンデンサC0の一端及び整流用ダイオードD0のカソード端子に接続し、他端のLED4a−nのカソード端子が、シャント抵抗Rsを介してバッテリ電源2の正極側に接続している。平滑用コンデンサC0は、整流用ダイオードD0のカソード端子とバッテリ電源2の正極側との間に接続される。
さらに、電圧検出部10及び電流検出部11を備える。電圧検出部10は、DC/DCコンバータ3Bの出力電圧として平滑用コンデンサC0の両端の電圧を検出する。電流検出部11は、シャント抵抗Rsの電圧降下から出力電流を検出する。
In the LED lighting device 1C, the anode terminal of the
Furthermore, a
制御部6は、制御部用電源5から供給される電圧で動作し、ヘッドランプ用の光源として必要な発光量が得られる所定値の電流をLED光源4へ供給するため、電流検出部11で検出された出力電流が一定(所定値)になるよう、ドライバ7に制御信号を出力する。ドライバ7の発する信号によってスイッチング素子Qaがオンすると、バッテリ電源2からチョークコイル3cへ電流が通電され、チョークコイル3cに磁気エネルギーを蓄える。その後、スイッチング素子Qaがオフすると、チョークコイル3cから磁気エネルギーが放出されてパルス状の出力電圧が出力され、当該電圧を整流し平滑して生成された直流電圧がLED4a−1〜4a−nに供給され、LED光源4が点灯する。
The
また、バッテリ電圧が補助電源電圧以上である場合には、一般整流用ダイオードD4を介してバッテリ電源2からの電流がシリーズレギュレータ8に供給される。一方、バッテリ電圧が低下して補助電源電圧よりも低くなると、高速整流用ダイオードD3を介して補助電源用巻線3c−2からの電流がシリーズレギュレータ8へ供給される。これにより、バッテリ電圧が低下しても、LED光源4が消灯する不具合を回避することができる。
When the battery voltage is equal to or higher than the auxiliary power supply voltage, the current from the
チョークコイル3cに補助電源用の二次巻線3c−2を設けることで、トランスに比べて、LED点灯電力出力用の二次巻線を巻く必要がなく、DC/DCコンバータを低コストで小型化することが可能である。また、LED直列回路のカソード側の端子をシャント抵抗Rsを介してバッテリ電源側に接続することにより、電源電圧がサージ等により一時的にLED点灯に必要な電圧以上になっても、LEDに過度な電流が流れることはない。
By providing the secondary winding 3c-2 for the auxiliary power source in the
以上のように、この実施の形態4によれば、補助電源用巻線3c−2が、DC/DCコンバータ3Bを構成するチョークコイル3cを一次巻線とする二次巻線であるので、低コストで小型化を図ることができ、さらに信頼性の高いLED点灯装置1Cを提供することができる。
As described above, according to the fourth embodiment, the auxiliary power winding 3c-2 is a secondary winding having the
上記実施の形態4では、LED光源4における直列に接続されたLED列のカソード側の出力をシャント抵抗Rsを介して電源2の正極側に接続する構成を示したが、LED列のカソード側の出力をシャント抵抗Rsを介して接地してもよい。
In the fourth embodiment, the configuration in which the output on the cathode side of the LED strings connected in series in the LED
また、ヘッドランプ周辺は雰囲気温度が高くなることもあるので、従来のLED点灯装置では、制御電源部へ電圧を供給するシリーズレギュレータ8に使用するトランジスタQbの損失が大きい(例えば0.5W)場合、トランジスタQbの自己発熱と雰囲気温度によって当該トランジスタQbが故障する虞がある。このため、従来は、トランジスタQbとして許容電力の大きい高価なトランジスタを使用する必要があった。これに対して、本発明では、上記実施の形態1〜4のように構成すれば、トランジスタQbのコレクタ電圧を適切な電圧に設定できるため、低損失で低コストの制御電源部を実現することができる。
In addition, since the ambient temperature around the headlamp may be high, in the conventional LED lighting device, the loss of the transistor Qb used in the
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。 In the present invention, within the scope of the invention, any combination of the embodiments, or any modification of any component in each embodiment, or omission of any component in each embodiment is possible. .
1,1A,1B,1C LED点灯装置、2 バッテリ電源、2a 電源スイッチ、3,3A,3B DC/DCコンバータ、3a−1,3b−1,3c−1 一次巻線、3a−2,3b−2 二次巻線、3a−3,3b−3,3c−2 補助電源用巻線、3c−3 棒コア、4 LED光源、4a−1〜4a−n LED、5 制御部用電源、6 制御部、7 ドライバ、8 シリーズレギュレータ、9 スイッチ部、10 電圧検出部、11 電流検出部。 1, 1A, 1B, 1C LED lighting device, 2 battery power, 2a power switch, 3, 3A, 3B DC / DC converter, 3a-1, 3b-1, 3c-1 primary winding, 3a-2, 3b- 2 Secondary winding, 3a-3, 3b-3, 3c-2 Auxiliary power supply winding, 3c-3 Bar core, 4 LED light source, 4a-1 to 4a-n LED, 5 Power supply for controller, 6 Control Part, 7 driver, 8 series regulator, 9 switch part, 10 voltage detection part, 11 current detection part.
Claims (8)
前記DC/DCコンバータを構成する変圧用のコイルに設けた補助電源用巻線を有し、当該補助電源用巻線で発生した電圧を整流して生成する補助電源と、
前記補助電源又は前記バッテリ電源のいずれか高電圧の電源を前記制御部用の電源として供給するスイッチ部とを備えたことを特徴とするLED点灯装置。 A DC / DC converter for supplying power by converting a voltage input from a battery power source to a LED of a lamp that uses the LED as a light source, and a controller for controlling the operation of the DC / DC converter In the LED lighting device
An auxiliary power source having a winding for an auxiliary power source provided in a coil for transformer constituting the DC / DC converter, and rectifying and generating a voltage generated in the auxiliary power source winding;
An LED lighting device, comprising: a switch unit that supplies a power source of either the auxiliary power source or the battery power source as a power source for the control unit.
前記スイッチ部は、前記補助電源から前記制御部用電源へ通電するダイオードと、前記バッテリ電源から前記制御部用電源へ通電するダイオードとから構成することを特徴とする請求項1または請求項2記載のLED点灯装置。 A power supply for a control unit that supplies the power supplied from the switch unit to the control unit;
Wherein the switch unit includes a diode for energizing from the auxiliary power supply to the control unit power supply, according to claim 1 or claim 2, wherein the configuring a diode is energized from the battery power supply to the control unit power supply LED lighting device.
前記バッテリ電源から前記制御部用電源へ通電するダイオードは、一般整流用のダイオードであることを特徴とする請求項3記載のLED点灯装置。 The diode that is energized from the auxiliary power supply to the control unit power supply is a diode for high-speed rectification that rectifies the voltage generated in the auxiliary power supply winding,
4. The LED lighting device according to claim 3, wherein the diode that supplies current from the battery power source to the power source for the control unit is a diode for general rectification.
前記補助電源用の巻線は、前記トランスに設けた二次巻線であることを特徴とする請求項1または請求項2記載のLED点灯装置。 The transformer coil constituting the DC / DC converter is a transformer,
The windings of the auxiliary power supply, LED lighting device according to claim 1 or claim 2, wherein said a secondary winding provided in the transformer.
前記補助電源用の巻線は、前記トランスに設けたLED点灯用の二次巻線の一部であることを特徴とする請求項1または請求項2記載のLED点灯装置。 The transformer coil constituting the DC / DC converter is a transformer,
3. The LED lighting device according to claim 1, wherein the auxiliary power winding is a part of a secondary winding for lighting the LED provided in the transformer. 4.
前記補助電源用の巻線は、前記チョークコイルに巻重ねた巻線であることを特徴とする請求項1記載のLED点灯装置。 The transformer coil constituting the DC / DC converter is a choke coil,
The LED lighting device according to claim 1, wherein the winding for the auxiliary power source is a winding wound around the choke coil.
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