JP6300610B2 - Led電源装置及びled照明装置 - Google Patents
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Description
図1に、本発明の第1の実施形態に係るLED電源装置1及びそれを用いたLED照明装置3の回路構成図を示す。LED照明装置3はLED電源装置1及びLED2を含む。交流電源ACからの入力電圧がLED電源装置1の入力端子T1及びT2に入力され、LED電源装置1の高電位出力端子T3及び低電位出力端子T4からの直流出力がそれぞれ配線W1及びW2を介してLEDモジュール2の端子T5及びT6に供給される。LED電源装置1の端子T7及びT8からは、外部の調光器からの調光指令信号が入力される。
オペアンプ412は出力電流Ioutを一定化させる機能を担う定電流制御用のオペアンプである。すなわち、スイッチング素子201は、出力制御部40による定電流制御によって駆動制御部30を介してPWM制御される。オペアンプ412の負入力端子(−)には電流検出抵抗411によって検出された電流検出値が抵抗(不図示)を介して入力され、正入力端子(+)には出力電流Ioutの目標値に対応する電流基準値が入力される。電流基準値は、全光点灯時においては、二次側制御電圧Vcc2の抵抗413及び414による分圧値となり、調光時には、調光制御回路420によって調整される。オペアンプ412の負入力端子と出力端子間には帰還抵抗415が接続される。オペアンプ412の出力端子は抵抗416を介してフォトカプラ417のフォトダイオードのカソードに接続され、フォトカプラ417のフォトダイオードのアノードには二次側制御電圧Vcc2が供給される。オペアンプ412は、負入力端子に入力される電流検出値と、正入力端子に入力される電流基準値との誤差を増幅して出力する。言い換えると、オペアンプ412は電流検出値が電流基準値に一致するように上記PWM制御におけるオン幅を決定することになる。
(1)閃光の防止
本実施形態では、入力電源検出部60によって交流入力電圧ACの停止が検出された場合に、制御部(30、40、50)は、DC/DCコンバータ20から制御部への二次出力(第2の二次出力)に対するDC/DCコンバータ20からLED2への二次出力(第1の二次出力)の割合を低減するようにスイッチング素子201の駆動を制御する。したがって、入力電源遮断後に、DC/DCコンバータ20の一次側のコンデンサ114の残存エネルギーがLED2において一気に放出される状態が回避され、LED消灯直前の閃光が防止される。特に、交流入力電圧ACの停止が検出された場合にLED2への出力電圧がその順方向降下電圧Vf未満となるようにスイッチング素子201が駆動制御されるので、確実にLED2における閃光が防止される。
また、本実施形態では、入力電源検出部60及びMCU423が、入力電源電圧に基づく脈流出力に基づいてその停止を検出するように構成される。これにより、入力電源停止から数十ms程度で速やかに上記の消灯制御が開始され、高い応答性で閃光が防止される。
さらに、本実施形態では、調光率が所定の調光率以下の場合でかつ入力電圧ACの停止が検出された場合に上記の消灯制御が行われる。したがって、閃光のおそれがない点灯状態(例えば全光時)においては、入力電源停止後に比較的早くLED電源装置1を停止させることができる。
第1の実施形態では、AC/DC変換部10が力率改善回路を含む構成を示したが、本実施形態では、AC/DC変換部10がいわゆるコンデンサインプット型の回路からなる構成を示す。図5に、本実施形態によるLED電源装置1及びそれを用いたLED照明装置3の回路図を示す。図1に示す第1の実施形態との相違は、AC/DC変換部10及び入力電源検出部60にある。なお、図5において、図1と同様の符号が付された要素は、特に断りがない限り図1と実質的に同様の要素を示すものとし、その詳細な説明を省略する。
上記第1及び第2の実施形態では、入力電源検出部60が入力電源ACによる脈流出力を検出する構成を示したが、本実施形態では、入力電源検出部60がコンデンサ114の平滑電圧を検出する構成を示す。図7に、本実施形態によるLED電源装置1及びそれを用いたLED照明装置3の回路図を示す。図1に示す第1の実施形態との相違は、入力電源検出部60の接続及びMCU423の動作にある。なお、図7において、図1と同様の符号が付された要素は、特に断りがない限り図1と実質的に同様の要素を示すものとし、その詳細な説明を省略する。
本実施形態によると、入力電源検出部60の出力は直流となる。従って、出力制御部40における電流基準値切換え構成に設計の自由度が増す。例えば、フォトカプラ601のフォトトランジスタのコレクタ電圧が所定値を超えると(すなわち、平滑電圧Vdcが閾値未満となると)抵抗414に追加の抵抗が並列接続されて電流基準値が低減される構成等とすることができる。
以上に本発明の好適な実施形態を示したが、本発明は、例えば以下に示すように種々の態様に変形可能である。
上記各実施形態においては、DC/DCコンバータ20として、フライバックコンバータを示したが、DC/DCコンバータ20は他の方式のコンバータからなるスイッチング電源回路であってもよい。例えば、DC/DCコンバータ20は、フォワード型コンバータ、非絶縁型の降圧チョッパ回路等であってもよい。
上記各実施形態においては、出力制御部40が定電流制御(電流フィードバック制御)を行う構成を示したが、駆動制御部30の出力を制限できれば定電流制御は行われなくてもよい。例えば、出力制御部40が出力電流をフィードフォワード制御する構成であっても本発明の有利な効果を享受できる。また、上記各実施形態では、消灯制御においては第1の二次出力の電圧をLED2の順方向降下電圧Vf未満としてLED2を消灯させる構成としたが、閃光が防止される範囲で第1の二次出力の電圧を順方向降下電圧Vf付近としてLED2を減光させる構成としてもよい。
上記各実施形態においては、補助電源部50の一次側の補助電源回路510が二次補助巻線N3から制御電源を生成する構成を示したが、スイッチング素子201に対して設けられたスナバ回路から制御電源を生成する構成としてもよい。例えば、図9に示すように、スイッチング素子201のドレイン端子にコンデンサ513が接続され、ソース端子(一次グランド)にダイオード514のアノードが接続される。そして、コンデンサ513とダイオード514の接続点がダイオード515のアノードに接続され、ダイオード515のカソードがコンデンサ512の正極端に接続される。これにより、スイッチング素子201のオン/オフ時にコンデンサ513に発生するパルス状の電圧を一次側制御電圧Vcc1の生成に利用することができる。なお、コンデンサ513に発生する電圧、すなわち、補助電源回路510の電源生成能力は、(平滑電圧Vdcが同じであれば)スイッチング素子201の駆動におけるパルス幅ではなくスイッチング周波数に依存する。したがって、消灯制御時にスイッチング素子201の駆動パルス幅を狭めても一次側電源電圧Vcc1の供給能力が比較的高い状態で確保される。
上記各実施形態においては、二次側補助電圧Vsから二次側制御電圧Vcc2を生成するレギュレータ回路として三端子レギュレータ523を用いたが、シリーズレギュレータによる降圧回路を用いてもよいし、降圧チョッパ回路、リンギングチョークコンバータ回路等を用いてもよい。また、上記各実施形態においては、DC/DCコンバータ20がフライバックコンバータで構成され、一次側制御電圧Vcc1及び二次側補助電圧Vsが、フライバックコンバータのトランスの補助巻線から生成される構成を示したが、これらの制御電圧が生成される構成はこれに限られない。例えば、DC/DCコンバータ20がフォワード型コンバータからなる場合には、一次側制御電圧Vcc1及び二次側補助電圧Vsは、トランス二次巻線に直列接続されるチョークコイルに設けられた補助巻線から生成されるようにすることもできる。
2 LED
3 LED照明装置
10 AC/DC変換部
20 DC/DCコンバータ
30 駆動制御部
40 出力制御部
50 補助電源部
60 入力電源検出部
101 全波整流器
110 力率改善回路
114 コンデンサ(平滑コンデンサ)
201 スイッチング素子
202 トランス
604 全波整流器(整流器)
605 ダイオード(整流器)
Claims (9)
- LED電源装置であって、
交流入力電圧を直流変換して平滑コンデンサを充電するAC/DC変換部と、
一次側のスイッチング素子のスイッチング動作によって前記平滑コンデンサの電圧を変圧して、変圧された第1の二次出力をLEDに供給するDC/DCコンバータと、
前記交流入力電圧を検出する入力電源検出部と、
前記DC/DCコンバータの第2の二次出力が給電されて前記スイッチング素子を駆動するように構成され、前記交流入力電圧の停止が検出された場合に、前記スイッチング素子の駆動を継続させて前記第2の二次出力が供給される状態で前記第2の二次出力に対する前記第1の二次出力の割合を低減するように前記スイッチング素子の駆動を制御する制御部と
を備えたLED電源装置。 - 請求項1に記載のLED電源装置において、前記制御部が、前記交流入力電圧の停止が検出された場合に前記第1の二次出力の電圧が前記LEDの順方向降下電圧未満となるように前記スイッチング素子の駆動を制御する、LED電源装置。
- 請求項1又は2に記載のLED電源装置において、前記AC/DC変換部が、前記交流入力電圧を整流する全波整流器と、前記平滑コンデンサを含み前記全波整流器の脈流出力を昇圧して該平滑コンデンサに充電する力率改善回路を含み、前記入力電源検出部及び前記制御部が、前記脈流出力に基づいて前記交流入力電圧の停止を検出するように構成されたLED電源装置。
- 請求項1又は2に記載のLED電源装置において、前記入力電源検出部が、前記交流入力電圧を整流する整流器を備え、前記入力電源検出部及び前記制御部が、前記整流器の脈流出力に基づいて前記交流入力電圧の停止を検出するように構成されたLED電源装置。
- 請求項1又は2に記載のLED電源装置において、前記入力電源検出部が、前記平滑コンデンサの平滑電圧を検出するように構成され、前記平滑電圧が所定の閾値未満となった場合に前記入力電源検出部及び前記制御部が前記交流入力電圧の停止を検出するように構成されたLED電源装置。
- 請求項1から5のいずれか一項に記載のLED電源装置において、前記制御部が、外部からの調光指令信号が示す調光率に応じて前記スイッチング素子の駆動を制御するように構成されるとともに、前記調光率が所定の調光率以下の場合でかつ前記交流入力電圧の停止が検出された場合に前記第2の二次出力に対する前記第1の二次出力の割合を低減するように構成されたLED電源装置。
- 請求項6に記載のLED電源装置において、前記所定の調光率が20%に設定されたLED電源装置。
- 請求項1から7のいずれか一項に記載のLED電源装置において、前記DC/DCコンバータがトランスを有する絶縁型フライバックコンバータからなり、前記トランスの補助巻線に前記制御部が接続されたLED電源装置。
- 請求項1から8のいずれか一項に記載のLED電源装置と、前記LEDとを備えたLED照明装置。
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