Gebiet der ErfindungField of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft eine LED-Beleuchtungsvorrichtung zum Einschalten einer Leuchtdiode (LED), welche als Lichtquelle für die Beleuchtung dient, und ein Beleuchtungsgerät, welches die LED-Beleuchtungsvorrichtung einsetzt.The present invention relates to an LED lighting device for turning on a light emitting diode (LED) serving as a light source for the lighting, and a lighting device using the LED lighting device.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
In jüngster Zeit findet eine LED-Beleuchtungsvorrichtung und ein Beleuchtungsgerät, das eine LED anstelle einer Glühlampe oder einer Leuchtstofflampe als Lichtquelle einsetzt, rasch Verbreitung. Beispielsweise offenbart die ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2005-347133 eine LED-Beleuchtungssteuerschaltung zum Steuern einer Lichtmenge einer LED, welche als eine Lichtquelle dient, durch Erhöhen oder Absenken eines Ausgangs eines Leistungsschaltkreises (eine Tiefsetzstellerschaltung) in Übereinstimmung mit einem von einem Dimmsignal, welches von einem Dimmer angelegt wird.Recently, an LED lighting device and a lighting device using an LED instead of an incandescent lamp or a fluorescent lamp as a light source are rapidly gaining popularity. For example, the unexamined discloses Japanese Patent Application Publication No. 2005-347133 an LED lighting control circuit for controlling an amount of light of an LED serving as a light source by raising or lowering an output of a power circuit (a buck converter circuit) in accordance with one of a dimming signal applied from a dimmer.
Herkömmlicherweise umfasst der LED-Steuertyp zum beispielsweise Dimmen einen Typ, bei dem eine Größe eines kontinuierlich in der LED fließenden Stroms geändert wird (nachfolgend als ”Gleichstrom-Steuertyp” bezeichnet), einen Typ, bei dem die elektrische Leitung zur LED periodisch ein- und ausgeschaltet wird, während ein Verhältnis einer leitenden Periode (ON-Dienstverhältnis) geändert wird (nachfolgend als ”Burst-Steuerungstyp” bezeichnet), und dergleichen. Die in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2005-347133 beschriebene LED-Beleuchtungssteuerschaltung verwendet den DC-Steuerungstyp.Conventionally, for example, the LED control type for dimming includes a type in which a magnitude of a current continuously flowing in the LED is changed (hereinafter referred to as "DC control type"), a type in which the electric conduction to the LED is periodically turned on and off is turned off while changing a ratio of a conductive period (ON duty ratio) (hereinafter referred to as "burst control type"), and the like. The in the Japanese Patent Application Publication No. 2005-347133 described LED lighting control circuit uses the DC control type.
Die LED-Beleuchtungsvorrichtung des Burst-Steuerungstyps hat ein Problem, indem sie Störflackern mit einer Bildgebungsvorrichtung wie einer Videokamera oder dergleichen verursacht. Dies beruht auf einer Differenz zwischen einem Burst-Steuerzyklus und einer Verschlussgeschwindigkeit der Bildgebungsvorrichtung (Belichtungszeit) und bewirkt, dass Flackern (Helligkeitsschwankungen) oder streifenförmige Schatten auf einem Bild der Bildgebungsvorrichtung auftreten. Außerdem muss die Lichtquelle, um eine Betriebsfrequenz von 500 Hz oder mehr in Übereinstimmung mit dem Änderungsgesetz für die technischen Anforderungen für elektrische Geräte und Materialsicherheit in Bezug auf LEDs (Ordinance Concerning Technical Requirements for Electrical Appliances and Materials (Artikel 1 des Gesetzes, geändert am 13. Januar 2012)) aufweisen.The burst-type LED lighting device has a problem in causing noise flicker with an image forming apparatus such as a video camera or the like. This is due to a difference between a burst control cycle and a shutter speed of the imaging device (exposure time), and causes flickering (brightness fluctuation) or stripe-shaped shadows to occur on an image of the imaging device. In addition, the light source must have an operating frequency of 500 Hz or more in accordance with the Amendment to the Technical Requirements for Electrical Equipment and Materials Safety Relating to LEDs (Ordinance Concerning Technical Requirements for Electrical Appliances and Materials (Article 1 of the Act, as amended on 13 January 2012)).
Mittlerweile ist die LED-Beleuchtungsvorrichtung des DC-Steuerungstyps bekannt, welche einen Spitzenwert eines Stroms, der in einer Schaltvorrichtung einer Tiefsetzstellerschaltung fließt, erhöht oder verringert und die Schaltvorrichtung in einem kritischen Modus steuert. Solch eine LED-Beleuchtungsvorrichtung weist ein Problem auf, indem eine feine Steuerung nicht aufgrund einer Beschränkung auf einer Einschaltperiode (im Betrieb) eines Treibersignal erzielt werden kann, welches von einer Treiberschaltung an einen Steueranschluss der Schaltvorrichtung ausgegeben wird. Um die Feinsteuerung insbesondere für das Abdimmen durchzuführen, muss die LED-Beleuchtungsvorrichtung des Gleichstrom-Steuerungstyps ihre Steuerart vom Gleichstrom-Steuerungstyp in den Burst-Steuerungstyp umschalten.Meanwhile, the DC control type LED lighting device is known which increases or decreases a peak value of a current flowing in a switching device of a buck converter circuit and controls the switching device in a critical mode. Such an LED lighting device has a problem in that a fine control can not be achieved due to a limitation on a turn-on period (in operation) of a drive signal output from a drive circuit to a control terminal of the switching device. In order to perform fine control particularly for dimming, the DC control type LED lighting device needs to switch its DC control type control mode to the burst control type.
Ferner wird in der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 2005-347133 die Schaltvorrichtung in einem diskontinuierlichen Modus durch Veränderung des Einschaltzeitraums während des Beibehaltens eines konstanten Schaltzyklus des Tiefsetzstellers gesteuert, so dass der Strom, welcher in der LED pro Zeiteinheit fließt, erhöht oder verringert wird. Bei diesem Typ kann, da die Schaltvorrichtung im diskontinuierlichen Modus gesteuert wird, die Feinsteuerung, verglichen mit dem Fall des Steuerns der Schaltvorrichtung im kritischen Modus, erreicht werden.Furthermore, in the unaudited Japanese Patent Application No. 2005-347133 the switching device is controlled in a discontinuous mode by changing the on period while maintaining a constant switching cycle of the buck converter, so that the current flowing in the LED per unit time is increased or decreased. In this type, since the switching device is controlled in the discontinuous mode, fine control can be achieved as compared with the case of controlling the switching device in the critical mode.
Jedoch in der japanischen Patentanmeldung Nr. 2005-347133 verändert sich, da der Spitzenstrom, welcher in der Schaltvorrichtung fließt, auf einen konstanten Wert gesteuert wird, der Strom, welcher in den LEDs fließt, wesentlich, wenn eine Durchlassspannung der LEDs durch eine Änderung in der Temperatur oder einer Differenz in den elektrischen Eigenschaften zwischen den LEDs verändert wird. In diesem Fall wird das ON-Betriebsverhältnis der Schalteinrichtung derart gesteuert, dass ein Mittelwert des Stroms, der in der Induktorspule über den Schaltzyklus fließt, konstant ist, wodurch die Veränderung des LED-Stroms, welche durch die Änderung der Temperatur oder der Differenz zwischen den LEDs verursacht wird, unterdrückt wird.However in the Japanese Patent Application No. 2005-347133 As the peak current flowing in the switching device is controlled to a constant value, the current flowing in the LEDs changes significantly when a forward voltage of the LEDs changes due to a change in temperature or a difference in electrical characteristics the LEDs is changed. In this case, the on-duty ratio of the switching device is controlled such that an average value of the current flowing in the inductor coil over the switching cycle is constant, whereby the change of the LED current caused by the change of the temperature or the difference between the LEDs is suppressed.
Um die Steuerung zum Beibehalten des Durchschnittsstroms auf einem konstanten Pegel, wie oben beschrieben, durchzuführen, ist eine Treiberschaltung (hochpotentialseitige Treiberschaltung) zum Ansteuern einer Schaltvorrichtung auf einer Hochpotentialseite einer Gleichstrom-Eingangsspannung erforderlich. Als ein Ergebnis ist die Hochpotentialseitentreiberschaltung zusätzlich im Vergleich zu einer Konfiguration, bei der die Schaltvorrichtung auf einer Niederpotentialseite des Gleichstrom-Eingangsspannung liegt, erforderlich und dies führt zu einer Erhöhung der Herstellungskosten.In order to perform the control of maintaining the average current at a constant level as described above, a driver circuit (high-potential side driver circuit) for driving a switching device on a high-potential side of a DC input voltage is required. As a result, in addition to a configuration in which the switching device is at a low-potential side of the DC input voltage, the high-potential side drive circuit is required, and this leads to an increase in the manufacturing cost.
DE 11 2009 001 290 T5 beschreibt eine Vorrichtung zur Stromversorgung einer LED-Last. Ein Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler umfasst ein induktives Element und ein Schaltelement. Eine Spannungswandlung erfolgt dadurch, dass Energie von einer Eingangsstromquelle im induktiven Element gespeichert wird, wenn das Schaltelement eingeschaltet ist, und die in dem induktiven Element gespeicherte Energie an eine Lastseite abgegeben wird, wenn das Schaltelement ausgeschaltet ist. Ein Steuergerät steuert EIN-/AUS-Operationen des Schaltelements so, dass ein Ausgangsstrom des Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlers gleich einem Sollwert werden kann. Es sind Mittel zum Regeln des Zeitpunkts des Einschaltens des Schaltelements im Steuergerät so vorgesehen, dass ein Strom, der durch das induktive Element fließt, in einem kontinuierlichen Modus fließen kann. Ein Strom, der durch die Last fließt, wird als ein Ausgangsstrom-Detektionssignal von einem Stromdetektionswiderstand detektiert, und das betreffende Signal wird mit einem Signalverstärker verstärkt. Das verstärkte Signal wird mittels eines Abweichungskalkulators mit einer Referenzspannung verglichen, und das Ergebnis wird als ein PWM-Befehlssignal in einen PWM-Signalgenerator eingegeben. Der PWM-Signalgenerator erzeugt ein vorgegebenes PWM-Signal und speist es als EIN/AUS-Steuersignal (Wandler-Ansteuersignal) in ein Schaltelement ein. Dieses Rückkopplungssteuersystem stellt den Ausgangsstrom ein. DE 11 2009 001 290 T5 describes a device for powering an LED load. One DC-DC converter includes an inductive element and a switching element. Voltage conversion is accomplished by storing energy from an input power source in the inductive element when the switching element is turned on and delivering the energy stored in the inductive element to a load side when the switching element is off. A controller controls ON / OFF operations of the switching element so that an output current of the DC-DC converter can become equal to a target value. Means for controlling the timing of turning on the switching element in the controller are provided so that a current flowing through the inductive element can flow in a continuous mode. A current flowing through the load is detected as an output current detection signal from a current detection resistor, and the signal in question is amplified by a signal amplifier. The amplified signal is compared with a reference voltage by means of a deviation calculator, and the result is input as a PWM command signal to a PWM signal generator. The PWM signal generator generates a predetermined PWM signal and inputs it as an ON / OFF control signal (converter drive signal) to a switching element. This feedback control system adjusts the output current.
DE 100 26 070 A1 beschreibt ein Vorschaltgerät für eine Entladungslampe mit einem Spannungswandler, der von einer Gleichspannungsquelle eine Gleichspannungsleistung ableitet. Der Spannungswandler umfasst ein Schaltelement und ein Energiespeicherelement mit einer Induktivität. Das Schaltelement wird so betrieben, dass die Gleichspannungsquelle wiederholt zugeschaltet wird, damit im Energiespeicherelement Energie gespeichert wird. Ein Wechselrichter nimmt die Energie auf und wandelt sie in eine Betriebsleistung zum Betreiben der Entladungslampe um. Ein Regler gibt einen Sollwert vor. Der Regler schaltet das Schaltelement für veränderliche Zeitspannen entsprechend dem Sollwert ein und aus, um die Ausgangsspannung des Spannungswandlers so zu regeln, dass die zum Betreiben der Entladungslampe erforderliche Leistung erzeugt wird. Der Regler erzeugt eine variable AUS-Periode, in der das Schaltelement ausgeschaltet ist, und eine variable EIN-Periode, in der das Schaltelement eingeschaltet ist. DE 100 26 070 A1 describes a ballast for a discharge lamp with a voltage converter, which derives a DC power from a DC voltage source. The voltage converter comprises a switching element and an energy storage element with an inductance. The switching element is operated so that the DC voltage source is switched on repeatedly, so that energy is stored in the energy storage element. An inverter absorbs the energy and converts it into an operating power for operating the discharge lamp. A controller specifies a setpoint. The controller turns on and off the variable time switching element in accordance with the setpoint to control the output voltage of the voltage converter to produce the power required to operate the discharge lamp. The regulator generates a variable OFF period in which the switching element is turned off and a variable ON period in which the switching element is turned on.
DE 10 2005 005 539 B4 beschreibt eine Energiequellenvorrichtung mit einem Ausgangssteuerschalter, der betriebsfähig ist, einen elektrischen Strom durch Wiederholen von ein und aus intermittierend zu übertragen. Eine Ausgangsspule ist betriebsfähig, Energie gemäss dem Strom, der in den Ausgangssteuerschalter fliesst, zu akkumulieren, wenn der Ausgangssteuerschalter eingeschaltet ist, und elektrische Energie auszugeben, basierend auf der akkumulierten Energie, wenn der Ausgangssteuerschalter ausgeschaltet ist. Eine Enderfassungseinheit ist betriebsfähig zu erfassen, dass die Ausgangsspule die Ausgabe der Energie beendet. Eine Ausgangssteuereinheit ist betriebsfähig, den Ausgangssteuerschalter ein- und auszuschalten. DE 10 2005 005 539 B4 describes a power source device having an output control switch operable to intermittently transmit an electrical current by repeating on and off. An output coil is operable to accumulate energy according to the current flowing in the output control switch when the output control switch is turned on and to output electric power based on the accumulated energy when the output control switch is turned off. An end detection unit is operable to detect that the output coil is completing the output of the power. An output control unit is operable to turn on and off the output control switch.
Kurzdarstellung der ErfindungBrief description of the invention
In Anbetracht der obigen Ausführungen stellt die vorliegende Erfindung eine LED-Beleuchtungsvorrichtung und ein Beleuchtungsgerät bereit, die eine Feinsteuerung zum Dimmen von LEDs leisten können, während die Erhöhung der Herstellungskosten verhindert wird.In view of the above, the present invention provides an LED lighting device and a lighting device that can provide fine control for dimming LEDs while preventing the increase in manufacturing cost.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine LED-Beleuchtungsvorrichtung zum Antreiben einer LED-Last bereitgestellt, welche einen Schaltleistungskreis zum Umwandeln einer Gleichstrom-Eingangsspannung in eine Gleichstrom-Ausgangsspannung, die niedriger ist als die Eingangsgleichspannung, und zum Anlegen der Ausgangsgleichspannung an eine LED-Last, wobei der Schaltleistungskreis eine Schaltvorrichtung, welche auf einer Niederpotentialseite des Gleichstrom-Eingangsspannung verbunden ist, und einen Induktor umfasst, der zwischen der Schaltvorrichtung und der LED-Last, die auf einer Hochspannungsseite der Gleichstrom-Eingangsspannung angeschlossen ist, eingebunden ist, und einen Steuerblock zum Durchführen der Einschalt- oder Ausschaltsteuerung der Schaltvorrichtung des Schaltleistungskreises umfasst, wobei der Steuerblock eine erste Erfassungseinheit zum Erfassen eines Stroms, welcher in der Schaltvorrichtung fließt, als einen ersten Erfassungswert, eine zweite Erfassungseinheit zum Erfassen einer Durchlassspannung der LED-Last als einen zweiten Erfassungswert, eine Steuereinheit zum Steuern einer Einschalt-Periode der Schaltvorrichtung, basierend auf dem ersten Erfassungswert und einem Bezugswert, und eine Korrektureinheit zum Korrigieren des Referenzwertes, basierend auf dem zweiten Erfassungswert, umfasst.In accordance with one aspect of the present disclosure, there is provided an LED lighting device for driving an LED load having a switching power circuit for converting a DC input voltage into a DC output voltage lower than the DC input voltage and applying the DC output voltage to one An LED load, wherein the switching power circuit includes a switching device connected to a low potential side of the DC input voltage and an inductor connected between the switching device and the LED load connected to a high voltage side of the DC input voltage; and a control block for performing the turn-on or turn-off control of the switching device of the switching power circuit, wherein the control block includes a first detecting unit for detecting a current flowing in the switching device as a first detection value, e.g. a wide detection unit for detecting a forward voltage of the LED load as a second detection value, a control unit for controlling a turn-on period of the switching device based on the first detection value and a reference value, and a correction unit for correcting the reference value based on the second detection value ,
In der LED-Beleuchtungsvorrichtung kann die zweite Erfassungseinheit ein Potential auf einer Niederpotentialseite der LED-Last erfassen.In the LED lighting device, the second detection unit may detect a potential on a low-potential side of the LED load.
Die zweite Erfassungseinheit kann eine Spannung über der LED-Last erfassen.The second detection unit may detect a voltage across the LED load.
Die zweite Erfassungseinheit kann eine Sekundärspule, welche mit dem Induktor vorgesehen ist, einschließen und als zweiten Erfassungswert einen Spitzenwert einer Spannung erfassen, welche an der Sekundärspule während einer Ausschalt-Periode der Schaltvorrichtung induziert wird.The second detection unit may include a secondary coil provided with the inductor and detect, as a second detection value, a peak value of a voltage induced on the secondary coil during a turn-off period of the switching device.
In der LED-Beleuchtungsvorrichtung kann die erste Erfassungseinheit, als den ersten Erfassungswert einen Spitzenwert des Stroms, welcher in der Schaltvorrichtung fließt, erfassen und die Korrektureinheit kann den Referenzwert korrigieren, so dass der Referenzwert maximal ist, wenn der zweite Erfassungswert gleich einem Schwellenwert ist, welcher einer Hälfte der Gleichstrom-Eingangsspannung entspricht, und abnimmt, wenn der zweite Erfassungswert von dem Schwellenwert abweicht. In the LED lighting device, the first detection unit may detect, as the first detection value, a peak value of the current flowing in the switching device, and the correction unit may correct the reference value so that the reference value is maximum when the second detection value is equal to a threshold value, which corresponds to one half of the DC input voltage, and decreases when the second detection value deviates from the threshold value.
Die erste Erfassungseinheit kann als einen ersten Erfassungswert eine Spannung im Verhältnis zu einem Durchschnitt des Stroms, der in der Schaltvorrichtung fließt, erfassen und die Korrektureinheit kann den Referenzwert korrigieren, so dass der Referenzwert in direktem Verhältnis zu der Durchlassspannung steht.The first detection unit may detect, as a first detection value, a voltage relative to an average of the current flowing in the switching device, and the correction unit may correct the reference value so that the reference value is directly related to the forward voltage.
Die LED-Beleuchtungsvorrichtung kann ferner eine Dimm-Einheit zur Steuerung des Referenzwertes in Übereinstimmung mit einem Dimm-Niveau, welches von außen angewiesen ist, umfassen.The LED lighting device may further include a dimming unit for controlling the reference value in accordance with a dimming level instructed from the outside.
Die Dimm-Einheit kann die Steuereinheit zu steuern, um einen Schaltzyklus der Schaltvorrichtung zu erhöhen, wenn das Dimm-Niveau geändert wird, um so eine Lichtabgabe der LED-Last zu verringern.The dimming unit may control the control unit to increase a switching cycle of the switching device when the dimming level is changed so as to reduce a light output of the LED load.
In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Beleuchtungsgerät mit der obigen LED-Beleuchtungsvorrichtung, wobei die LED-Last, welche von einem Gleichstrom aktiviert wird, der von der LED-Beleuchtungsvorrichtung geliefert wird, aufgedreht wird, und ein Gerätehauptkörper zur Aufnahme der LED-Last bereitgestellt.In accordance with another aspect of the present disclosure, a lighting apparatus having the above LED lighting device, wherein the LED load activated by a DC power supplied from the LED lighting device is turned on, and a device main body for accommodating the LED lighting device LED load provided.
Die LED-Last kann eine oder mehrere Serienschaltungen von Leuchtdioden umfassen, wobei die Reihenschaltungen parallel geschaltet sind, um eine Parallelschaltung zu bilden.The LED load may comprise one or more series circuits of light emitting diodes, the series circuits being connected in parallel to form a parallel circuit.
Die LED-Beleuchtungsvorrichtung und das Beleuchtungsgerät in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Variation des Laststroms verhindern, welche auftritt, wenn sich die Durchlassspannung der LED-Last aufgrund einer Änderung in der Temperatur oder einer Differenz zwischen den LEDs verändert. Ferner kann die Feinsteuerung anders als im Fall der Steuerung der Schaltvorrichtung im Grenzmodus erreicht werden. Da ferner die Schaltvorrichtung mit einer Niederpotentialseite der Eingangsspannung verbunden ist, ist die hochseitige Treiberschaltung nicht erforderlich. Als Ergebnis kann die Feinsteuerung der LEDs erreicht werden, während sich die Erhöhung der Herstellungskosten verringert.The LED lighting device and the lighting device according to the embodiment of the present invention can prevent the variation of the load current that occurs when the forward voltage of the LED load changes due to a change in temperature or a difference between the LEDs. Further, the fine control can be achieved unlike in the case of controlling the switching device in the limit mode. Further, since the switching device is connected to a low-potential side of the input voltage, the high-side driver circuit is not required. As a result, the fine control of the LEDs can be achieved while reducing the increase in manufacturing cost.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die obigen und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen vorgelegt wird, deutlich hervor, wobei:The above and other objects and features of the present invention will become apparent from the following description of preferred embodiments, taken in conjunction with the accompanying drawings, in which:
1A und 1B ein Beispiel einer LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen, wobei 1A ein Schaltbild zeigt und 1B eine Wellenform eines Induktorstroms zeigt; 1A and 1B show an example of an LED lighting device according to a first embodiment of the present invention, wherein 1A a circuit diagram shows and 1B shows a waveform of an inductor current;
2 ein Schaltbild ist, welches ein Beispiel einer LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; 2 Fig. 10 is a circuit diagram showing an example of an LED lighting device according to a second embodiment of the present invention;
3 ein Schaltbild ist, welches ein Beispiel einer LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; 3 Fig. 10 is a circuit diagram showing an example of an LED lighting device according to a third embodiment of the present invention;
4 ein Schaltbild ist, welches ein Beispiel einer LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; 4 Fig. 10 is a circuit diagram showing an example of an LED lighting device according to a fourth embodiment of the present invention;
5 ein Schaltbild ist, welches ein Beispiel einer LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; 5 Fig. 10 is a circuit diagram showing an example of an LED lighting device according to a fifth embodiment of the present invention;
6A und 6B Ansichten zum Erläutern eines Betriebs der in 5 gezeigten LED-Beleuchtungsvorrichtung sind; 6A and 6B Views explaining an operation of the in 5 shown LED lighting device;
7A und 7B Ansichten zum Erläutern eines Betriebs der in 5 gezeigten LED-Beleuchtungsvorrichtung sind; und 7A and 7B Views explaining an operation of the in 5 shown LED lighting device; and
8A und 8B Querschnittsansichten sind, welche Beispiele von Beleuchtungsgeräten gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen. 8A and 8B Cross-sectional views are showing examples of lighting apparatus according to the present invention.
Detaillierte Beschreibung der AusführungsformenDetailed description of the embodiments
Nachfolgend wird eine LED-Beleuchtungsvorrichtung und ein Beleuchtungsgerät unter Verwendung der LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.Hereinafter, an LED lighting device and a lighting device using the LED lighting device according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(Erste Ausführungsform)First Embodiment
Wie in 1A gezeigt, umfasst eine LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Schaltstromkreis 1 und einen Steuerblock 2. Der Schaltstromkreis 1 ist eine herkömmlich bekannte Tiefsetzstellerschaltung und wandelt (Spannungsreduktion) eine Gleichstrom-Eingangsspannung V1, welche von einer Stromquelle 4 zugeführt wird, in eine Gleichstrom-Ausgangsspannung V2, welche niedriger ist als die Gleichstrom-Eingangsspannung V1, und legt die Gleichstrom-Ausgangsgleichspannung V2 an eine LED-Last 3 an.As in 1A includes an LED lighting device according to a first Embodiment of the present invention, a switching circuit 1 and a control block 2 , The switching circuit 1 is a conventionally known buck converter circuit and converts (voltage reduction) a DC input voltage V1, which is from a power source 4 is supplied to a DC output voltage V2 which is lower than the DC input voltage V1, and applies the DC output DC voltage V2 to an LED load 3 at.
Die Stromquelle 4 umfasst eine Filterschaltung 40, einen Vollwellen-Gleichrichter (Dioden-Brücke) 41, eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung (Verstärker-Chopper-Schaltung) 42, einen Glättungskondensator C2 und dergleichen. Die Stromquelle 4 erhöht eine Wechselspannung (Effektivstrom von 100 V), welche von einer kommerziell verfügbaren Wechselstromquelle 5 an die Gleichstrom-Eingangsspannung V1 mit mehreren hundert Volt zugeführt wird. Da die Stromquelle 4 gut bekannt ist, werden Darstellung und Beschreibung einer detaillierten Konfiguration davon weggelassen.The power source 4 includes a filter circuit 40 , a full-wave rectifier (diode bridge) 41 , a power factor correction circuit (amplifier-chopper circuit) 42 , a smoothing capacitor C2 and the like. The power source 4 increases an AC voltage (RMS current of 100 V), which comes from a commercially available AC source 5 is supplied to the DC input voltage V1 of several hundreds of volts. Because the power source 4 As is well known, illustration and description of a detailed configuration thereof will be omitted.
Die LED-Last 3 umfasst eine Reihenschaltung aus einer Vielzahl von LEDs (Leuchtdioden) 30. Die LED-Last 3 kann konfiguriert werden, um eine Parallelschaltung aufzuweisen, in welcher eine Vielzahl der genannten Serienschaltungen von LEDs parallel geschaltet sind.The LED load 3 includes a series circuit of a plurality of LEDs (light emitting diodes) 30 , The LED load 3 can be configured to have a parallel connection in which a plurality of said series circuits of LEDs are connected in parallel.
Der Schaltstromkreis 1 ist eine bekannte Tiefsetzstellerschaltung, welche eine Schaltvorrichtung Q1, eine Diode D1, einen Induktor L1, einen Widerstand R2, einen Kondensator C1 umfasst. Eine Senke der Schaltvorrichtung Q1, welche aus einem Feldeffekttransistor gebildet ist, ist mit einer Anode der Diode D1 verbunden und eine Quelle der Schaltvorrichtung Q1 ist mit einem negativen Anschluss (die Masse) der Stromquelle 4 über einen Erfassungswiderstand R1 verbunden. Ein Ende des Induktors L1 ist mit einem Verbindungsknoten zwischen der Anode der Diode D1 und der Senke der Schaltvorrichtung Q1 verbunden. Das andere Ende des Induktors L1 und die Kathode der Diode D1 sind mit den beiden Enden des Kondensators C1 verbunden.The switching circuit 1 is a known buck converter circuit comprising a switching device Q1, a diode D1, an inductor L1, a resistor R2, a capacitor C1. A drain of the switching device Q1, which is formed of a field effect transistor, is connected to an anode of the diode D1, and a source of the switching device Q1 is connected to a negative terminal (the ground) of the power source 4 connected via a detection resistor R1. One end of the inductor L1 is connected to a connection node between the anode of the diode D1 and the drain of the switching device Q1. The other end of the inductor L1 and the cathode of the diode D1 are connected to both ends of the capacitor C1.
Ferner ist die LED-Last 3 zwischen den beiden Enden des Kondensators C1 eingebunden. Ein Antriebssignal wird an ein Gate der Schaltvorrichtung Q1 über einen Widerstand R2 angelegt.Further, the LED load 3 involved between the two ends of the capacitor C1. A drive signal is applied to a gate of the switching device Q1 through a resistor R2.
Der Steuerblock 2 enthält eine Steuereinheit 20, einen Differenzverstärker 21, eine Referenzspannungssteuereinheit 22, eine erste Erfassungseinheit 24, eine zweite Erfassungseinheit 23, eine Korrektureinheit 25 und einen Widerstand R3.The control block 2 contains a control unit 20 , a differential amplifier 21 , a reference voltage control unit 22 , a first detection unit 24 , a second detection unit 23 , a correction unit 25 and a resistor R3.
Die erste Erfassungseinheit 24 enthält eine Integrierschaltung, welche aus dem Erfassungswiderstand R1, einem Widerstand R5 und einem Kondensator C3 besteht. Die erste Erfassungseinheit 24 erfasst als eine Erfassungsspannung Vs1 eine Spannung, die proportional zu einem Mittelwert eines Stromes Is ist, welcher durch den Induktor (Induktorstrom) fließt, wenn die Schaltvorrichtung Q1 eingeschaltet wird. Ferner wird die durch die erste Erfassungseinheit 24 (erste Erfassungswert) erfasste Erfassungsspannung Vs1 in den Differenzverstärker 21 eingegeben. Außerdem wird eine Spannung über den Erfassungswiderstand R1 (eine Spannung, die proportional zu dem Induktorstrom Is ist) über den Widerstand R3 an die Steuereinheit 20 eingegeben.The first registration unit 24 includes an integrating circuit, which consists of the detection resistor R1, a resistor R5 and a capacitor C3. The first registration unit 24 detects as a detection voltage Vs1 a voltage proportional to an average value of a current Is flowing through the inductor (inductor current) when the switching device Q1 is turned on. Further, by the first detection unit 24 (first detection value) detected detection voltage Vs1 in the differential amplifier 21 entered. In addition, a voltage across the sense resistor R1 (a voltage proportional to the inductor current Is) through the resistor R3 to the control unit 20 entered.
Der Differenzverstärker 21 wird durch einen invertierenden Verstärker, welcher einen Operationsverstärker 210 umfasst, die Widerstände R6 und R7 und einen Kondensator C4 gebildet. Eine Referenzspannung Vr wird an einen nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 210 (+ Anschluss) eingegeben und der erste Erfassungswert Vs1 wird in einen invertierenden Eingangsanschluss (– Anschluss) des Operationsverstärkers 210 eingegeben. Ferner ist eine Parallelschaltung des Widerstands R7 und des Kondensators C4 zwischen den invertierenden Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers 210 eingebunden. Mit anderen Worten, der Differenzverstärker 21 verstärkt eine Differenz (Fehler) zwischen dem ersten Erfassungswert Vs1 und der Referenzspannung Vr und gibt den verstärkten Wert an die Steuereinheit 20 aus.The differential amplifier 21 is controlled by an inverting amplifier, which is an operational amplifier 210 includes, the resistors R6 and R7 and a capacitor C4 formed. A reference voltage Vr is applied to a non-inverting input terminal of the operational amplifier 210 (+ Terminal) and the first detection value Vs1 becomes an inverting input terminal (terminal) of the operational amplifier 210 entered. Further, a parallel connection of the resistor R7 and the capacitor C4 is between the inverting input terminal and an output terminal of the operational amplifier 210 involved. In other words, the differential amplifier 21 amplifies a difference (error) between the first detection value Vs1 and the reference voltage Vr and outputs the amplified value to the control unit 20 out.
Die Referenzspannungssteuereinheit 22 steuert einen Referenzwert (die Referenzspannung Vr) in Übereinstimmung mit einem Dimm-Niveau, welches von außen eingeben ist. Insbesondere senkt die Referenzspannungssteuereinheit 22 die Referenzspannung Vr ab, wenn das Dimm-Niveau geändert (z. B. verringert) wird, so dass die Lichtausgabe verringert wird. Mit anderen Worten, in der LED-Beleuchtungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform entspricht die Referenzspannungssteuereinheit 22 einer Dimmereinheit.The reference voltage control unit 22 controls a reference value (the reference voltage Vr) in accordance with a dimming level input from the outside. In particular, the reference voltage control unit lowers 22 the reference voltage Vr decreases when the dimming level is changed (e.g., decreased), so that the light output is reduced. In other words, in the LED lighting device of the present embodiment, the reference voltage control unit corresponds 22 a dimmer unit.
Die Steuereinheit 20 enthält einen Treiber-IC (integrierter Schaltkreis), welcher die Schaltvorrichtung Q1 durch Anlegen eines Antriebssignals mit einem Rechteckimpuls an einem Gate-Anschluss der Schaltvorrichtung Q1 ein- und ausschaltet. Die Steuereinheit 20 schaltet die Schaltvorrichtung Q1 ein, indem sie das Antriebssignal auf einen hohen Pegel bei einem vorbestimmten Schaltzyklus T anhebt, und schaltet die Schaltvorrichtung Q1 aus, indem das Antriebssignal auf einen niedrigen Pegel abfällt, wenn ein Spitzenwert des Induktorstroms Is einen Zielwert Iref erreicht (siehe 1B). Tatsächlich fällt das Antriebssignal auf einen niedrigen Pegel ab, wenn der erste Erfassungswert Vs1 der ersten Erfassungseinheit 24, welcher proportional zum Durchschnitt der Induktorstroms Is ist, den Sollwert Iref erreicht.The control unit 20 includes a driver IC (Integrated Circuit) which turns on and off the switching device Q1 by applying a drive signal with a square pulse to a gate terminal of the switching device Q1. The control unit 20 turns on the switching device Q1 by raising the drive signal to a high level at a predetermined switching cycle T, and turns off the switching device Q1 by dropping the drive signal to a low level when a peak value of the inductor current Is reaches a target value Iref (see FIG 1B ). Actually, the drive signal drops to a low level when the first detection value Vs1 of the first acquisition unit 24 , which is proportional to the average of the inductor current Is, reaches the setpoint Iref.
In der LED-Beleuchtungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform steuert die Steuereinheit 20 die Schaltvorrichtung Q1 im dem diskontinuierlichen Modus, um eine Konstantstrom-Steuerung auszuführen, in der der Induktorstrom Is auf den Sollwert Iref abgestimmt wird, um einen Laststrom I, welcher in der LED-Last 3 fließt, konstant zu machen. Der Sollwert Iref des Induktorstromes Is wird erhöht und verringert, wenn die Referenzspannungssteuereinheit 22 die Referenzspannung Vr in Übereinstimmung mit dem Dimm-Niveau anpasst. Darüber hinaus kann die LED-Last 3 gesteuert werden, um auf und ab zu dimmen, indem der Sollwert Iref angepasst wird, um den Induktorstrom Is (Laststrom) zu erhöhen oder zu verringern. Da die Steuereinheit 20 die Schaltvorrichtung Q1 in dem Stromunterbrechungsmodus steuert, kann die Feindimmsteuerung (Absenkung einer Untergrenze im Dimm-Niveau) anders als im Fall der Steuerung der Schalteinrichtung im kritischen Modus erreicht werden.In the LED lighting device of the present embodiment, the control unit controls 20 the switching device Q1 in the discontinuous mode to perform a constant current control in which the inductor current Is is tuned to the setpoint Iref to a load current I, which in the LED load 3 flows, to make constant. The setpoint Iref of the inductor current Is is increased and decreased when the reference voltage control unit 22 adjusts the reference voltage Vr in accordance with the dimming level. In addition, the LED load can 3 can be controlled to dim up and down by adjusting the setpoint Iref to increase or decrease the inductor current Is (load current). Because the control unit 20 controls the switching device Q1 in the power cut mode, the fine pitch control (lowering of a lower limit in the dimming level) can be achieved unlike the case of controlling the switching unit in the critical mode.
In der vorliegenden Ausführungsform empfängt die Steuereinheit 20 ein Ausgangssignal vom Differenzverstärker 21 (die Differenz zwischen dem ersten Erfassungswert Vs1 und der Referenzspannung Vr), die anders als die Referenzspannung Vr ist, und senkt das Treibersignal auf einen niedrigen Pegel ab, wenn der erste Erfassungswert Vs1 der ersten Erfassungseinheit 24 die Referenzspannung Vr erreicht. Mit anderen Worten, wenn der Induktorstrom Is den Sollwert Iref übersteigt, nimmt der Ausgangswert des Differenzverstärkers 21 ab und die Steuereinheit 20 verkürzt die Einschaltperiode t1 der Schaltvorrichtung Q1, wodurch der Induktorstrom Is (Laststrom I) abnimmt. Auf der anderen Seite erhöht sich, wenn der Induktorstrom Is kleiner ist als der Sollwert Iref, der Ausgangswert des Differenzverstärkers 21 und die Steuereinheit 20 verlängert die Einschaltperiode t1 der Schaltvorrichtung Q1, wodurch der Induktorstrom Is (Laststrom I) zunimmt.In the present embodiment, the control unit receives 20 an output signal from the differential amplifier 21 (the difference between the first detection value Vs1 and the reference voltage Vr), which is different from the reference voltage Vr, and lowers the drive signal to a low level when the first detection value Vs1 of the first detection unit 24 reaches the reference voltage Vr. In other words, when the inductor current Is exceeds the set value Iref, the output value of the differential amplifier decreases 21 off and the control unit 20 shortens the turn-on period t1 of the switching device Q1, whereby the inductor current Is (load current I) decreases. On the other hand, when the inductor current Is is smaller than the target value Iref, the output value of the differential amplifier increases 21 and the control unit 20 extends the on period t1 of the switching device Q1, whereby the inductor current Is (load current I) increases.
Die Durchlassspannung VF (= die Durchlassspannung der LED 30 × der Anzahl der in Reihe geschalteten LEDs) der LED-Last 3 und des Laststromes I weisen die folgende Beziehung auf. Hier ist die Durchlassspannung Vf gleich der Ausgangsspannung V2 des Schaltstromkreises 1. I = Ip × Ip/2 × 1/t × [{L/(V1 – VF)} + L/VF] (Gleichung 1) The forward voltage VF (= the forward voltage of the LED 30 × the number of LEDs connected in series) of the LED load 3 and the load current I have the following relationship. Here, the forward voltage Vf is equal to the output voltage V2 of the switching circuit 1 , I = Ip × Ip / 2 × 1 / t × [{L / (V1-VF)} + L / VF] (Equation 1)
Hier bezeichnet L eine Induktivität des Induktors L1 und Ip zeigt den Schwellen(thr)-Spitzenwert des Induktorstroms Is.Here, L indicates an inductance of the inductor L1, and Ip indicates the threshold (thr) peak of the inductor current Is.
Die obige Gleichung 1 kann durch die folgende Gleichung 2 durch die Gruppierung in einen Teil, welcher VF enthält, und in einen Teil, der nicht VF enthält, ausgedrückt werden. I = {Ip × Ip × (1/t) × (L/2)} × {[1/(V1 – VF)] + 1/VF} (Gleichung 2) The above Equation 1 can be expressed by the following Equation 2 by the grouping into a part containing VF and a part not containing VF. I = {Ip × Ip × (1 / t) × (L / 2)} × {[1 / (V1-VF)] + 1 / VF} (Equation 2)
Wie in Gleichung 2 gesehen werden kann, nimmt der Laststrom einen minimalen Wert an, wenn die Durchlassspannung VF V1/2 ist, und er wird größer, wenn die Durchlassspannung VF von V1/2 abweicht.As can be seen in Equation 2, the load current assumes a minimum value when the forward voltage VF is V1 / 2, and it becomes larger when the forward voltage VF deviates from V1 / 2.
In der ungeprüften japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2005-347133 wird der Laststrom direkt erfasst, so dass der Laststrom gesteuert werden kann, um einen konstanten Wert zu halten, selbst wenn die Durchlassspannung der LED aufgrund der Änderung in der Temperatur oder der Differenz zwischen den LEDs variiert. Ferner kann in dem Fall, in dem die Schaltvorrichtung an einer Hochpotentialseite der Eingangsspannung vorgesehen ist, der Laststrom im Wesentlichen durch Erfassen des Induktorstroms erfasst werden. Deshalb kann der Laststrom gesteuert werden, um einen konstanten Wert zu halten, selbst wenn die Durchlassspannung der LED aufgrund der Temperaturänderung oder der Differenz zwischen den LEDs variiert.In the unaudited Japanese Patent Application Publication No. 2005-347133 For example, the load current is directly detected so that the load current can be controlled to maintain a constant value even if the forward voltage of the LED varies due to the change in the temperature or the difference between the LEDs. Further, in the case where the switching device is provided on a high-potential side of the input voltage, the load current can be detected substantially by detecting the inductor current. Therefore, the load current can be controlled to maintain a constant value even if the forward voltage of the LED varies due to the temperature change or the difference between the LEDs.
In der vorliegenden Ausführungsform jedoch kann, da der Strom, welcher in der Schaltvorrichtung Q1 fließt, die mit einer Niederpotentialseite der Eingangsspannung V1 verbunden ist, erfasst wird, nur die Anstiegsperiode des Induktorstroms erfasst werden. Dementsprechend wird, wenn der Spitzenwert Ip des Induktorstroms Is gesteuert wird, um einen konstanten Pegel zu halten, der Laststrom geändert, wenn sich die Durchlassspannung VF der LED-Last 3 verändert (siehe Gleichung 2).However, in the present embodiment, since the current flowing in the switching device Q1 connected to a low potential side of the input voltage V1 is detected, only the rising period of the inductor current can be detected. Accordingly, when the peak value Ip of the inductor current Is is controlled to maintain a constant level, the load current is changed as the forward voltage VF of the LED load 3 changed (see equation 2).
Somit erfasst in der vorliegenden Ausführungsform die zweite Erfassungseinheit 23 die Durchlassspannung VF und die Korrektureinheit 25 korrigiert die Referenzspannung Vr, so dass eine Variation der Durchlassspannung VF ausgeglichen wird.Thus, in the present embodiment, the second detection unit detects 23 the forward voltage VF and the correction unit 25 corrects the reference voltage Vr, so that a variation of the forward voltage VF is compensated.
Insbesondere umfasst die zweite Erfassungseinheit 23 Spannungsteilerwiderstände R8 und R9, in Reihe zwischen einem negativen Anschluss der LED-Last 3 (d. h., eine Kathode der LED 30, welche an einer Seite niedrigsten Potentials zwischen den LEDs 30, die in Reihe geschaltet sind, angeordnet ist) und Masse geschaltet. Mit anderen Worten gesagt, wird eine Potentialdifferenz (= V1 – VF) zwischen der Eingangsspannung V1 und der Durchlassspannung VF (Ausgangsspannung V2) an der zweiten Erfassungseinheit 23 angelegt. Daher wird die Erfassungsspannung (zweite Erfassungsspannung Vs2), welche von einem Ausgangsanschluss (Verbindungspunkt zwischen den Spannungsteilerwiderständen R8 und R9) der zweiten Erfassungseinheit 23 ausgegeben wird, durch die folgende Gleichung 3 ausgedrückt. Vs2 = (V1 – VF) × R9/(R8 + R9) (Gleichung 3) In particular, the second detection unit comprises 23 Voltage dividing resistors R8 and R9, in series between a negative terminal of the LED load 3 (ie, a cathode of the LED 30 , which at a side of lowest potential between the LEDs 30 , which are arranged in series, is arranged) and ground connected. In other words, a potential difference (= V1 - VF) between the input voltage V1 and the forward voltage VF (output voltage V2) at the second detection unit 23 created. Therefore, the detection voltage (second detection voltage Vs2) outputted from one output terminal (connection point between the voltage dividing resistors R8 and R9) becomes the second one acquisition unit 23 is expressed by the following equation 3. Vs2 = (V1-VF) × R9 / (R8 + R9) (Equation 3)
Wie aus der Gleichung 3 ersichtlich ist, verringert sich, wenn die Durchlassspannung VF der LED-Last 3 zunimmt, der zweite Erfassungswert Vs2. Ferner wird, wenn die Durchlassspannung VF der LED-Last 3 abnimmt, die zweite Erfassungsspannung Vs2 erhöht.As can be seen from Equation 3, when the forward voltage VF of the LED load decreases 3 increases, the second detection value Vs2. Further, when the forward voltage VF of the LED load 3 decreases, the second detection voltage Vs2 increases.
In der vorliegenden Ausführungsform korrigiert (erhöht), wenn der zweite Erfassungswert Vs2 abnimmt, die Korrektureinheit 25 die Referenzspannung Vr, um den Strom, welcher in der Schaltvorrichtung Q1 fließt, (der Strom während der Zunahmeperiode des Induktorstroms Is, nachfolgend als ”Einschaltstrom” bezeichnet) zu erhöhen. Andererseits korrigiert (verringert), wenn sich der zweite Erfassungswert Vs2 erhöht, die Korrektureinheit 25 die Referenzspannung Vr, um den Einschaltstrom zu verringern. Insbesondere wird ein Korrekturwert entsprechend dem zweiten Erfassungswert Vs2 von der Korrektureinheit 25 an die Referenzspannungssteuereinheit 22 ausgegeben und die Referenzspannungssteuereinheit 22 korrigiert (erhöht oder verringert) die Referenzspannung Vr durch Verwendung des Korrekturwertes.In the present embodiment, when the second detection value Vs2 decreases, the correction unit corrects (increases) 25 the reference voltage Vr to increase the current flowing in the switching device Q1 (the current during the increasing period of the inductor current Is, hereinafter referred to as "inrush current"). On the other hand, when the second detection value Vs2 increases, the correction unit corrects (decreases) 25 the reference voltage Vr to reduce the inrush current. More specifically, a correction value corresponding to the second detection value Vs2 from the correction unit 25 to the reference voltage control unit 22 output and the reference voltage control unit 22 corrects (increases or decreases) the reference voltage Vr by using the correction value.
Somit erhöht, wenn die Durchlassspannung VF erhöht wird (der zweite Erfassungswert Vs2 wird niedriger als die Sollspannung), die Referenzspannungssteuereinheit 22, basierend auf dem Korrekturwert von der Korrektureinheit 25, die Referenzspannung Vr. Dementsprechend verlängert die Steuereinheit 20 die Einschaltperiode t1 der Schaltvorrichtung Q1, so dass der Spitzenwert des Schaltstroms erhöht wird. Als Ergebnis wird die Zeitdauer (t1 + t2), in welcher der Induktorstrom Is im Schaltzyklus T fließt, erstreckt und die Ausgangsspannung V2 wird erhöht, so dass die Verringerung im Laststrom I unterdrückt wird.Thus, when the forward voltage VF is increased (the second detection value Vs2 becomes lower than the target voltage), the reference voltage control unit increases 22 based on the correction value from the correction unit 25 , the reference voltage Vr. Accordingly, the control unit extends 20 the on period t1 of the switching device Q1, so that the peak value of the switching current is increased. As a result, the time duration (t1 + t2) in which the inductor current Is flows in the switching cycle T extends, and the output voltage V2 is increased, so that the decrease in the load current I is suppressed.
Ferner verringert, wenn die Durchlassspannung VF verringert wird (der zweite Erfassungswert Vs2 erhöht sich), die Referenzspannungssteuereinheit 22 die Referenzspannung Vr, basierend auf dem Korrekturwert aus der Korrektureinheit 25. Dementsprechend verkürzt die Steuereinheit 20 die Einschaltzeit t1 der Schaltvorrichtung Q1, so dass der Spitzenwert des Einschaltstroms verringert wird. Als Ergebnis wird die Zeitdauer (t1 + t2), in welcher der Induktorstrom Is im Schaltzyklus T fließt, verkürzt und die Ausgangsspannung V2 verringert, so dass die Zunahme im Laststrom I unterdrückt wird.Further, when the forward voltage VF is decreased (the second detection value Vs2 increases), the reference voltage control unit decreases 22 the reference voltage Vr based on the correction value from the correction unit 25 , Accordingly, the control unit shortens 20 the on time t1 of the switching device Q1, so that the peak value of the inrush current is reduced. As a result, the time duration (t1 + t2) in which the inductor current Is flows in the switching cycle T is shortened, and the output voltage V2 is decreased, so that the increase in the load current I is suppressed.
Wie oben beschrieben, schaltet die LED-Beleuchtungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform die LEDs 30 durch Zuführen eines Gleichstroms an der LED-Last 3, welche aus einer Reihenschaltung der LEDs 30 und einer Parallelschaltung aus einer Vielzahl von Serienschaltungen gebildet ist, ein. Die LED-Beleuchtungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform umfasst den Schaltstromkreis 1 zum Umwandeln der Gleichstrom-Eingangsspannung V1 in die Gleichstrom-Ausgangsspannung V2, welche niedriger ist als die Gleichstrom-Eingangsspannung V1, und zum Anlegen der Gleichstrom-Ausgangsspannung V2 an die LED-Last 3. Ferner umfasst die LED-Beleuchtungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform einen Steuerblock 2 zur Durchführung der Einschalt- und Ausschaltsteuerung der Schaltvorrichtung Q1 des Schaltstromkreises 1.As described above, the LED lighting device of the present embodiment switches the LEDs 30 by supplying a DC current to the LED load 3 , which consists of a series connection of the LEDs 30 and a parallel circuit formed of a plurality of series circuits. The LED lighting device of the present embodiment includes the switching circuit 1 for converting the DC input voltage V1 into the DC output voltage V2, which is lower than the DC input voltage V1, and for applying the DC output voltage V2 to the LED load 3 , Further, the LED lighting device of the present embodiment includes a control block 2 for performing the turn-on and turn-off control of the switching device Q1 of the switching circuit 1 ,
Im Schaltstromkreis 1 ist die Schaltvorrichtung Q1 auf der Niederpotentialseite der Eingangsspannung V1 verbunden, die LED-Last 3 ist auf der Hochpotentialseite der Eingangsspannung V1 verbunden und der Induktor L1 ist zwischen der LED-Last 3 und der Schaltvorrichtung Q1 verbunden. Der Steuerblock 2 umfasst die erste Erfassungseinheit 24 zum Erfassen des Stroms, welcher in der Schaltvorrichtung Q1 fließt, und die zweite Erfassungseinheit 23 zum Erfassen der Durchlassspannung VF der LED-Last 3. Der Steuerblock 2 umfasst ferner eine Steuereinheit 20 zum Steuern des Einschaltperiode t1 der Schaltvorrichtung Q21 auf der Grundlage des ersten durch die erste Erfassungseinheit 24 erfassten Erfassungswerts Vs1 und des Referenzwerts Vr und die Korrektureinheit 25 zum Korrigieren des Referenzwerts Vr auf der Grundlage des zweiten Erfassungswerts Vs2, welcher durch die zweite Erfassungseinheit 23 erfasst wird.In the switching circuit 1 is connected to the switching device Q1 on the low potential side of the input voltage V1, the LED load 3 is connected on the high potential side of the input voltage V1, and the inductor L1 is between the LED load 3 and the switching device Q1. The control block 2 includes the first detection unit 24 for detecting the current flowing in the switching device Q1 and the second detecting unit 23 for detecting the forward voltage VF of the LED load 3 , The control block 2 further comprises a control unit 20 for controlling the on period t1 of the switching device Q21 based on the first one by the first detection unit 24 detected detection value Vs1 and the reference value Vr and the correction unit 25 for correcting the reference value Vr based on the second detection value Vs2 generated by the second detection unit 23 is detected.
In Übereinstimmung mit der LED-Beleuchtungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform, wie oben beschrieben, kann die Änderung der Last unterdrückt werden, selbst wenn die Durchlassspannung VF der LED-Last 3 aufgrund der Temperaturänderung oder Diskrepanz in den elektrischen Eigenschaften zwischen den LEDs 30 variiert. Folglich kann ein Feindimmsteuerung im Vergleich zum Fall des Steuerns der Schaltvorrichtung im kritischen Modus durchgeführt werden. Ferner ist in der LED-Beleuchtungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform die Schaltvorrichtung Q1 auf der Niederpotentialseite der Eingangsspannung V1 verbunden und somit ist die Treiberschaltung auf der Hochpotentialseite der Eingangsspannung V1 nicht notwendig. Als Ergebnis kann die Zunahme der Herstellungskosten im Vergleich zum Stand der Technik unterdrückt werden.In accordance with the LED lighting device of the present embodiment, as described above, the change of the load can be suppressed even when the forward voltage VF of the LED load 3 due to the temperature change or discrepancy in the electrical properties between the LEDs 30 varied. Consequently, fine-level control can be performed as compared with the case of controlling the switching device in the critical mode. Further, in the LED lighting device of the present embodiment, the switching device Q1 is connected on the low potential side of the input voltage V1, and thus the driving circuit on the high potential side of the input voltage V1 is not necessary. As a result, the increase in manufacturing cost can be suppressed compared to the prior art.
Vorzugsweise erfasst die zweite Erfassungseinheit 23 das Potential auf der Niederpotentialseite der LED-Last 3, wie in der vorliegenden Ausführungsform.Preferably, the second detection unit detects 23 the potential on the low potential side of the LED load 3 as in the present embodiment.
Vorzugsweise erfasst die erste Erfassungseinheit 24 die Spannung proportional zum Mittelwert des Stromes (Einschaltstrom), welcher in der Schaltvorrichtung Q1 fließt, wie in der vorliegenden Ausführungsform. Ferner korrigiert die Korrektureinheit 25 vorzugsweise den Referenzwert (Referenzspannung Vr), so dass er direkt proportional zur Durchlassspannung VF ist. Preferably, the first detection unit detects 24 the voltage proportional to the average value of the current (inrush current) flowing in the switching device Q1 as in the present embodiment. Furthermore, the correction unit corrects 25 Preferably, the reference value (reference voltage Vr), so that it is directly proportional to the forward voltage VF.
(Zweite Ausführungsform)Second Embodiment
Eine LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat die gleiche Konfiguration wie die der ersten Ausführungsform mit Ausnahme der zweiten Erfassungseinheit 23 des in 2 dargestellten Steuerblocks 2. Daher werden gleiche Bezugsziffern für gleiche Teile wie bei der ersten Ausführungsform verwendet und eine redundante Beschreibung davon wird weggelassen. In 2 sind die Wechselstromquelle 5 und die Stromquelle 4 durch eine Gleichstromquelle E ausgedrückt.An LED lighting device according to a second embodiment of the present invention has the same configuration as that of the first embodiment except for the second detection unit 23 of in 2 shown control block 2 , Therefore, the same reference numerals are used for the same parts as in the first embodiment, and a redundant description thereof will be omitted. In 2 are the AC source 5 and the power source 4 expressed by a DC power source E.
In der vorliegenden Ausführungsform umfasst die zweite Erfassungseinheit 23 zusätzlich zu den Spannungsteilerwiderständen R8 und R9 eine Reihenschaltung aus Spannungsteilerwiderständen R10 und R11, einen Operationsverstärker 230, einen Rückkopplungswiderstand R12 und einen Kondensator C5. Die Reihenschaltung der Spannungsteilerwiderstände R10 und R11 ist zwischen einem positiven Anschluss der LED-Last 3 (d. h., eine Anode der LEDs 30, welche an der Höchstpotentialseite unter Anoden der LEDs 30, die in Reihe geschaltet sind, angeordnet ist) und Masse geschaltet.In the present embodiment, the second detection unit comprises 23 in addition to the voltage dividing resistors R8 and R9, a series circuit of voltage dividing resistors R10 and R11, an operational amplifier 230 , a feedback resistor R12 and a capacitor C5. The series connection of the voltage divider resistors R10 and R11 is between a positive terminal of the LED load 3 (ie, an anode of the LEDs 30 , which at the highest potential side under anodes of the LEDs 30 , which are arranged in series, is arranged) and ground connected.
Im Operationsverstärker 230 ist ein invertierender Eingangsanschluss mit dem Verbindungspunkt zwischen den Spannungsteilerwiderständen R8 und R9 verbunden und ein nicht-invertierender Eingangsanschluss ist mit dem Verbindungspunkt zwischen den Spannungsteilerwiderständen R10 und R11 verbunden. Die Widerstandswerte der Spannungsteilerwiderstände R8 bis R11 sind so gewählt, dass das Spannungsteilungsverhältnis der Spannungsteilerwiderstände R10 und R11 gleich dem Spannungsteilungsverhältnis der Spannungsteilerwiderstände R8 und R9 ist.In the operational amplifier 230 An inverting input terminal is connected to the connection point between the voltage dividing resistors R8 and R9, and a non-inverting input terminal is connected to the connection point between the voltage dividing resistors R10 and R11. The resistance values of the voltage dividing resistors R8 to R11 are set so that the voltage dividing ratio of the voltage dividing resistors R10 and R11 is equal to the voltage dividing ratio of the voltage dividing resistors R8 and R9.
Die Parallelschaltung des Rückkopplungswiderstands R12 und des Kondensators C5 ist zwischen den invertierenden Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers 230 geschaltet. Somit bilden der Operationsverstärker 230, der Rückkopplungswiderstand R12 und der Kondensator C5 einen Differenzverstärker. Mit anderen Worten, der Differenzverstärker gibt als den zweiten Erfassungswert Vs2 die Differenz zwischen der Spannung proportional zur Eingangsspannung V1 und einer Spannung (= V1 – VF) aus, welche die Durchlassspannung VF der LED-Last 3 subtrahiert von der Eingangsspannung V1 darstellt, d. h. die Spannung ist proportional zur Durchlassspannung VF. In der vorliegenden Ausführungsform wird, wenn die Durchlassspannung VF der LED-Last 3 erhöht wird, die zweite Erfassungsspannung Vs2 erhöht. Ferner wird, wenn die Durchlassspannung VF der LED-Last 3 verringert wird, der zweite Erfassungswert Vs2 verringert.The parallel connection of the feedback resistor R12 and the capacitor C5 is between the inverting input terminal and an output terminal of the operational amplifier 230 connected. Thus form the operational amplifier 230 , the feedback resistor R12 and the capacitor C5 a differential amplifier. In other words, the differential amplifier outputs, as the second detection value Vs2, the difference between the voltage proportional to the input voltage V1 and a voltage (= V1-VF) representing the forward voltage VF of the LED load 3 subtracted from the input voltage V1, ie the voltage is proportional to the forward voltage VF. In the present embodiment, when the forward voltage VF of the LED load 3 is increased, the second detection voltage Vs2 increases. Further, when the forward voltage VF of the LED load 3 is decreased, the second detection value Vs2 is decreased.
Ferner korrigiert (erhöht), wenn der zweite Erfassungswert Vs2 zunimmt, die Korrektureinheit 25 die Referenzspannung Vr, um den Einschaltstrom zu erhöhen (siehe erste Ausführungsform). Wenn der zweite Erfassungswert Vs2 abnimmt, korrigiert (verringert) die Korrektureinheit 25 die Referenzspannung Vr, um den Einschaltstrom zu verringern.Further, as the second detection value Vs2 increases, the correction unit corrects (increases) 25 the reference voltage Vr to increase the inrush current (see first embodiment). When the second detection value Vs2 decreases, the correction unit corrects (decreases) 25 the reference voltage Vr to reduce the inrush current.
Dementsprechend erhöht, wenn die Durchlassspannung VF erhöht wird (der zweite Erfassungswert Vs2 erhöht sich), die Referenzspannungssteuereinheit 22 die Referenzspannung Vr, basierend auf einem Korrekturwert von der Korrektureinheit 25. Dementsprechend verlängert die Steuereinheit 20 die Einschaltperiode t1 der Schaltvorrichtung Q1, so dass der Spitzenwert des Einschaltstroms erhöht wird. Als Ergebnis wird die Zeitdauer (t1 + t2), in welcher der Induktorstrom Is während des Schaltzyklus T fließt, länger, so dass die Ausgangsspannung V2 erhöht wird, um die Verringerung des Laststroms I zu unterdrücken.Accordingly, when the forward voltage VF is increased (the second detection value Vs2 increases), the reference voltage control unit increases 22 the reference voltage Vr based on a correction value from the correction unit 25 , Accordingly, the control unit extends 20 the on period t1 of the switching device Q1, so that the peak value of the inrush current is increased. As a result, the period of time (t1 + t2) in which the inductor current Is flows during the switching cycle T becomes longer, so that the output voltage V2 is increased to suppress the reduction of the load current I.
Wenn die Durchlassspannung VF verringert wird (der zweite Erfassungswert Vs2 abnimmt), verringert die Referenzspannungssteuereinheit 22 die Referenzspannung Vr, basierend auf dem Korrekturwert von der Korrektureinheit 25. Dementsprechend verkürzt die Steuereinheit 20 die Einschaltperiode t1 der Schaltvorrichtung Q1, so dass der Spitzenwert des Einschaltstroms verringert wird. Als Ergebnis wird die Zeitdauer (t1 + t2), in welcher der Induktorstrom während der Schaltzyklus T fließt, kürzer, so dass die Ausgangsspannung V2 verringert wird, um die Zunahme des Laststroms I zu unterdrücken.When the forward voltage VF is decreased (the second detection value Vs2 decreases), the reference voltage control unit decreases 22 the reference voltage Vr based on the correction value from the correction unit 25 , Accordingly, the control unit shortens 20 the on period t1 of the switching device Q1, so that the peak value of the inrush current is reduced. As a result, the period of time (t1 + t2) in which the inductor current flows during the switching cycle T becomes shorter, so that the output voltage V2 is reduced to suppress the increase of the load current I.
In Übereinstimmung mit der LED-Beleuchtungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform kann die Veränderung des Laststroms I verringert werden, selbst wenn die Durchlassspannung VF der LED-Last 3 aufgrund von Temperaturänderungen oder der Diskrepanz in den elektrischen Merkmalen der LEDs 30 variiert. Zusätzlich kann eine Feindimmsteuerung im Vergleich zum Fall des Steuerns der Schaltvorrichtung im kritischen Modus, wie in der ersten Ausführungsform, erreicht werden. Ferner ist in der LED-Beleuchtungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform die Schaltvorrichtung Q1 auf der Niederpotentialseite der Eingangsspannung V1 geschaltet und somit ist die Treiberschaltung auf der Hochpotentialseite der Eingangsspannung V1 nicht notwendig, wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Als Ergebnis kann die Erhöhung der Herstellungskosten im Vergleich zum Stand der Technik unterdrückt werden.According to the LED lighting device of the present embodiment, the variation of the load current I can be reduced even if the forward voltage VF of the LED load 3 due to temperature changes or the discrepancy in the electrical characteristics of the LEDs 30 varied. In addition, fine immune control can be achieved as compared with the case of controlling the switching device in the critical mode as in the first embodiment. Further, in the LED lighting device of the present embodiment, the switching device Q1 is connected on the low potential side of the input voltage V1, and thus the driving circuit on the high potential side of the input voltage V1 is not necessary, as in the first embodiment. As a result, the increase in manufacturing cost can be suppressed compared to the prior art.
Im Allgemeinen tritt eine Welligkeit mit einer Frequenz eines ganzzahligen Vielfachen einer Netzfrequenz (60 Hertz oder 50 Hertz) der Wechselspannungsquelle 5 in der Gleichspannungsquelle E auf. In der vorliegenden Ausführungsform kann die Verstärkereinheit die Differenz zwischen der Spannung proportional zur Eingangsspannung V1 und der Spannung, die sich aus der Subtraktion der Durchlassspannung VF der LED-Last 3 von der Eingangsspannung V1 ergibt, verstärken, wodurch es der zweiten Erfassungseinheit 23 möglich ist, die Wirkung der Welligkeit auf den zweiten Erfassungswert Vs2 zu verringern.In general, a ripple occurs at a frequency of an integer multiple of a mains frequency (60 Hertz or 50 Hertz) of the AC source 5 in the DC voltage source E on. In the present embodiment, the amplifier unit may measure the difference between the voltage proportional to the input voltage V1 and the voltage resulting from the subtraction of the forward voltage VF of the LED load 3 from the input voltage V1, thereby amplifying the second detection unit 23 it is possible to reduce the effect of the ripple on the second detection value Vs2.
(Dritte Ausführungsform)Third Embodiment
Eine LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat die gleiche Konfiguration wie jene der ersten Ausführungsform mit Ausnahme der zweiten Erfassungseinheit 23 des in 3 dargestellten Steuerblocks 2. Daher werden gleiche Bezugsziffern für gleiche Teile wie bei der ersten Ausführungsform 1 verwendet und eine redundante Beschreibung wird weggelassen. In 3 sind die Wechselstromquelle 5 und die Stromquelle 4 durch die Gleichstromquelle E gekennzeichnet.An LED lighting device according to a third embodiment of the present invention has the same configuration as that of the first embodiment except for the second detection unit 23 of in 3 shown control block 2 , Therefore, the same reference numerals are used for the same parts as in the first embodiment 1, and a redundant description will be omitted. In 3 are the AC source 5 and the power source 4 characterized by the DC power source E.
Vorzugsweise erfasst die zweite Erfassungseinheit 23 der vorliegenden Ausführungsform einen Spitzenwert einer Spannung, welche an einer Sekundärspule L2, welche beim Induktor L1 vorgesehen ist, während der Ausschaltperiode der Schaltvorrichtung Q1 induziert wird.Preferably, the second detection unit detects 23 of the present embodiment, a peak value of a voltage which is induced at a secondary coil L2 provided at the inductor L1 during the turn-off period of the switching device Q1.
Die Sekundärspule L2 ist mit einem Ende mit Masse und mit dem anderen Ende mit der Anode einer Diode D2 verbunden. Die Kathode der Diode D2 ist mit den einen Enden der Widerstände R8 und R9 und dem Kondensator C5 verbunden. Die anderen Enden des Widerstands R9 und der Kondensator C5 sind mit Masse verbunden. Ferner ist das andere Ende des Widerstands R8 als ein Ausgangsanschluss der zweiten Erfassungseinheit 23 mit der Korrektureinheit 25 verbunden.The secondary coil L2 is connected at one end to ground and at the other end to the anode of a diode D2. The cathode of the diode D2 is connected to the one ends of the resistors R8 and R9 and the capacitor C5. The other ends of the resistor R9 and the capacitor C5 are connected to ground. Further, the other end of the resistor R8 is an output terminal of the second detection unit 23 with the correction unit 25 connected.
Einander entgegengesetzte Spannungen werden in der Sekundärspule L2 während der Einschaltperiode und der Ausschaltperiode der Schaltvorrichtung Q1 induziert. Die Spannung, welche in der Sekundärspule L2 während der Ausschaltperiode der Schaltvorrichtung Q1 induziert wird, entspricht der Durchlassspannung VF der LED-Last 3 und lädt den Kondensator C5 durch die Diode D2 auf. Mit anderen Worten, die Parallelschaltung des Kondensators C5 und des Widerstands R9 bildet eine Spitzenhalteschaltung und der Spitzenwert der Spannung, welche in der Sekundärspule L2 während der Ausschaltperiode der Schaltvorrichtung Q1 induziert wird, wird durch die Spitzenhalteschaltung gehalten. Hier entspricht der Spitzenwert der Spannung, welche in der Sekundärspule L2 während der Ausschaltperiode der Schaltvorrichtung Q1 induziert wird, einer Spannung über der LED-Last 3.Opposite voltages are induced in the secondary coil L2 during the on period and the off period of the switching device Q1. The voltage induced in the secondary coil L2 during the turn-off period of the switching device Q1 corresponds to the forward voltage VF of the LED load 3 and charges the capacitor C5 through the diode D2. In other words, the parallel connection of the capacitor C5 and the resistor R9 forms a peak hold circuit, and the peak value of the voltage induced in the secondary coil L2 during the turn-off period of the switching device Q1 is held by the peak hold circuit. Here, the peak value of the voltage induced in the secondary coil L2 during the turn-off period of the switching device Q1 corresponds to a voltage across the LED load 3 ,
Die zweite Erfassungseinheit 23 gibt als den zweiten Erfassungswert Vs2 den Spitzenwert, welcher von der Spitzenhalteschaltung während der Ausschaltperiode der Schaltvorrichtung Q1 (Spannung über den Kondensator C5) gehalten wird, an die Korrektureinheit 25 durch den Widerstand R8 aus. In der vorliegenden Ausführungsform wird, wenn die Durchlassspannung VF der LED-Last 3 erhöht wird, die zweite Erfassungsspannung Vs2 erhöht. Ferner wird, wenn die Durchlassspannung VF der LED-Last 3 verringert wird, der zweite Erfassungswert Vs2 verringert.The second detection unit 23 As the second detection value Vs2, the peak value held by the peak hold circuit during the turn-off period of the switching device Q1 (voltage across the capacitor C5) is input to the correction unit 25 through the resistor R8. In the present embodiment, when the forward voltage VF of the LED load 3 is increased, the second detection voltage Vs2 increases. Further, when the forward voltage VF of the LED load 3 is decreased, the second detection value Vs2 is decreased.
In der vorliegenden Ausführungsform korrigiert (erhöht), wenn die zweite Erfassungswert Vs2 erhöht wird, die Korrektureinheit 25 die Referenzspannung Vr, um den Einschaltstrom zu erhöhen (siehe erste Ausführungsform). Wenn der zweite Erfassungswert Vs2 verringert wird, korrigiert (verringert) der Korrekturwert 25 die Referenzspannung Vr, um den Einschaltstrom zu verringern.In the present embodiment, when the second detection value Vs2 is increased, the correction unit corrects (increases) 25 the reference voltage Vr to increase the inrush current (see first embodiment). When the second detection value Vs2 is decreased, the correction value corrects (decreases) 25 the reference voltage Vr to reduce the inrush current.
Dementsprechend erhöht, wenn die Durchlassspannung VF erhöht wird (der zweite Erfassungswert Vs2 sich erhöht), die Referenzspannungssteuereinheit 22 die Referenzspannung Vr, basierend auf einem Korrekturwert von der Korrektureinheit 25. Daher verlängert die Steuereinheit 20 die Einschaltperiode t1 der Schaltvorrichtung Q1, so dass der Spitzenwert des Einschaltstroms erhöht wird. Als Ergebnis wird die Zeitdauer (t1 + t2), in welcher der Induktorstrom während des Schaltzyklus T fließt, länger, so dass die Ausgangsspannung V2 erhöht wird, um die Reduzierung im Laststrom I zu unterdrücken.Accordingly, when the forward voltage VF is increased (the second detection value Vs2 increases), the reference voltage control unit increases 22 the reference voltage Vr based on a correction value from the correction unit 25 , Therefore, the control unit extends 20 the on period t1 of the switching device Q1, so that the peak value of the inrush current is increased. As a result, the time duration (t1 + t2) in which the inductor current flows during the switching cycle T becomes longer, so that the output voltage V2 is increased to suppress the reduction in the load current I.
Wenn die Durchlassspannung VF verringert wird (die zweite Erfassungsspannung Vs2 abnimmt), verringert die Referenzspannungssteuereinheit 22 die Referenzspannung Vr, basierend auf dem Korrekturwert von der Korrektureinheit 25. Daher verkürzt die Steuereinheit 20 die Einschaltperiode t1 der Schaltvorrichtung Q1, so dass der Spitzenwert der Einschaltstroms verringert wird. Als Ergebnis wird die Zeitdauer (t1 + t2), in welcher der Induktorstrom während des Schaltzyklus T fließt, kürzer, so dass die Ausgangsspannung V2 verringert wird, um die Zunahme des Laststroms I zu unterdrücken.When the forward voltage VF is decreased (the second detection voltage Vs2 decreases), the reference voltage control unit decreases 22 the reference voltage Vr based on the correction value from the correction unit 25 , Therefore, the control unit shortens 20 the on period t1 of the switching device Q1, so that the peak value of the inrush current is reduced. As a result, the period of time (t1 + t2) in which the inductor current flows during the switching cycle T becomes shorter, so that the output voltage V2 is reduced to suppress the increase of the load current I.
In Übereinstimmung mit der LED-Beleuchtungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform kann die Veränderung des Laststroms I verringert werden, selbst wenn die Durchlassspannung VF der LED-Last 3 aufgrund der Temperaturänderung oder der Diskrepanz in den elektrischen Merkmalen der LEDs 30 variiert. Außerdem kann eine Feindimmsteuerung für z. B. das Abdimmen, welches das sogenannt ”Dunkel-Dimmen” darstellt, verglichen mit dem Fall des Steuerns der Schaltvorrichtung im kritischen Modus, wie in der ersten und der zweiten Ausführungsform erreicht werden. Ferner ist in der LED-Beleuchtungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform die Schaltvorrichtung Q1 auf der Niederpotentialseite der Eingangsspannung V1 geschaltet und somit wird die Treiberschaltung auf der Hochpotentialseite der Eingangsspannung V1 nicht notwendig, so wie in der ersten und der zweiten Ausführungsform. Als Ergebnis kann die Erhöhung der Herstellungskosten im Vergleich zum Stand der Technik unterdrückt werden.In accordance with the LED lighting device of the present embodiment For example, the change in the load current I can be reduced even if the forward voltage VF of the LED load 3 due to the temperature change or the discrepancy in the electrical characteristics of the LEDs 30 varied. In addition, a fine immune control for z. As the dimming, which is the so-called "dark dimming", compared with the case of controlling the switching device in the critical mode, as achieved in the first and the second embodiment. Further, in the LED lighting device of the present embodiment, the switching device Q1 is connected on the low-potential side of the input voltage V1, and thus the driving circuit on the high-potential side of the input voltage V1 becomes unnecessary, as in the first and second embodiments. As a result, the increase in manufacturing cost can be suppressed compared to the prior art.
Die zweite Erfassungseinheit 23 der vorliegenden Ausführungsform erfasst als den zweiten Erfassungswert Vs2 die Spitze der Spannung (induzierte Spannung in der Sekundärspule L2) entsprechend der Durchlassspannung VF. Daher kann, wie in der zweiten Ausführungsform, die Wirkung der Welligkeit, welche in der Eingangsspannung V1 enthalten ist, auf den zweiten Erfassungswert Vs2 verringert werden.The second detection unit 23 In the present embodiment, as the second detection value Vs2, the peak of the voltage (induced voltage in the secondary coil L2) corresponding to the forward voltage VF is detected. Therefore, as in the second embodiment, the effect of the ripple included in the input voltage V1 can be reduced to the second detection value Vs2.
(Vierte Ausführungsform)Fourth Embodiment
Eine LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat die gleiche Konfiguration wie jene der ersten Ausführungsform, mit Ausnahme der ersten Erfassungseinheit 24 des in 4 dargestellten Steuerblocks 2. Daher werden gleiche Bezugsziffern für gleiche Teile wie bei der ersten Ausführungsform verwendet und eine redundante Beschreibung davon wird weggelassen. In 4 sind die Wechselstromquelle 5 und die Stromquelle 4 durch die Gleichstromquelle E gekennzeichnet.An LED lighting device according to a fourth embodiment of the present invention has the same configuration as that of the first embodiment except for the first detection unit 24 of in 4 shown control block 2 , Therefore, the same reference numerals are used for the same parts as in the first embodiment, and a redundant description thereof will be omitted. In 4 are the AC source 5 and the power source 4 characterized by the DC power source E.
In der vorliegenden Ausführungsform weist die erste Erfassungseinheit 24 einen Erfassungswiderstand R1, eine Diode D3, einen Kondensator C3 und einen Widerstand R5 auf. Die Diode D3 besitzt eine Anode, welche mit dem Verbindungspunkt zwischen der Source der Schaltvorrichtung Q1 und dem Erfassungswiderstand R1 verbunden ist, und eine Kathode, welche mit dem Widerstand R6 des Differenzverstärkers 21 verbunden ist. Ferner ist die Parallelschaltung aus dem Widerstand R5 und dem Kondensator C3 zwischen die Kathode der Diode D3 und der Masse geschaltet. Somit weist die erste Erfassungseinheit 24 eine Spitzenhalteschaltung auf, welche durch die Parallelschaltung aus dem Kondensator C3 und dem Widerstand R5 gebildet ist. Die erste Erfassungseinheit 24 gibt als den ersten Erfassungswert Vs1 den Spitzenwert der Spannung, welche proportional zu dem Strom, der im Erfassungswiderstand R1 in der Einschaltperiode der Schaltvorrichtung Q1 fließt, an den Differenzverstärker 21 aus.In the present embodiment, the first detection unit 24 a sense resistor R1, a diode D3, a capacitor C3 and a resistor R5. The diode D3 has an anode connected to the connection point between the source of the switching device Q1 and the sense resistor R1, and a cathode connected to the resistor R6 of the differential amplifier 21 connected is. Further, the parallel circuit of the resistor R5 and the capacitor C3 is connected between the cathode of the diode D3 and the ground. Thus, the first detection unit 24 a peak hold circuit formed by the parallel connection of the capacitor C3 and the resistor R5. The first registration unit 24 As the first detection value Vs1, the peak value of the voltage, which is proportional to the current flowing in the detection resistor R1 in the on period of the switching device Q1, is applied to the differential amplifier 21 out.
Wie in der ersten Ausführungsform beschrieben, wird, wenn die Durchlassspannung VF der LED-Last 3 aufgrund von Temperaturänderungen oder der Diskrepanz in den elektrischen Merkmalen der LEDs 30 variiert, die Durchlassspannung VF bei einer normalen Temperatur vom Minimalwert (= V1/2) der Funktion zweiter Ordnung abweichen. Dementsprechend wird der Laststrom I erheblich verändert.As described in the first embodiment, when the forward voltage VF of the LED load 3 due to temperature changes or the discrepancy in the electrical characteristics of the LEDs 30 varies, the forward voltage VF at a normal temperature deviates from the minimum value (= V1 / 2) of the second order function. Accordingly, the load current I is changed considerably.
In der vorliegenden Ausführungsform korrigiert die Korrektureinheit 25 die Referenzspannung Vr in der Weise, dass die Referenzspannung Vr maximal ist, wenn der zweite Erfassungswert Vs2 gleich einem Wert (der Minimalwert) ist, welcher einer Hälfte der Eingangsspannung V1 entspricht, und abnimmt, wenn der zweite Erfassungswert Vs2 von diesem Wert abweicht.In the present embodiment, the correction unit corrects 25 the reference voltage Vr such that the reference voltage Vr is maximum when the second detection value Vs2 is equal to a value (the minimum value) equal to one half of the input voltage V1, and decreases when the second detection value Vs2 deviates from this value.
Da die Referenzspannung Vr durch die Korrektureinheit 25, wie oben beschrieben, korrigiert wird, kann die Variation der Durchlassspannung VF aufgehoben werden und die Änderung des Laststroms I verringert werden.Since the reference voltage Vr through the correction unit 25 As described above, the variation of the forward voltage VF can be canceled and the change in the load current I can be reduced.
(Fünfte Ausführungsform)Fifth Embodiment
Eine LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat die gleiche Konfiguration wie jene der ersten Ausführungsform, außer der Struktur des in 5 dargestellten Steuerblocks 2. Daher werden gleiche Bezugsziffern für gleiche Teile wie bei der ersten Ausführungsform verwendet und eine redundante Beschreibung davon wird ausgelassen. In 5 sind die Wechselstromquelle 5 und die Stromquelle 4 durch die Gleichstromquelle E gekennzeichnet.An LED lighting device according to a fifth embodiment of the present invention has the same configuration as that of the first embodiment except for the structure of FIG 5 shown control block 2 , Therefore, like reference numerals are used for the same parts as in the first embodiment, and a redundant description thereof will be omitted. In 5 are the AC source 5 and the power source 4 characterized by the DC power source E.
In der vorliegenden Ausführungsform umfasst der Steuerblock 2 eine Frequenzsteuereinheit 26, eine zweite Korrektureinheit 27 und eine dritte Korrektureinheit 28 zusätzlich zum Steuerblock 2 der ersten Ausführungsform. Ferner bilden die Referenzspannungssteuereinheit 22, die Frequenzsteuereinheit 26, die zweite Korrektureinheit 27 und die dritte Korrektureinheit 28 eine Dimmeinheit X.In the present embodiment, the control block comprises 2 a frequency control unit 26 , a second correction unit 27 and a third correction unit 28 in addition to the control block 2 the first embodiment. Furthermore, the reference voltage control unit form 22 , the frequency control unit 26 , the second correction unit 27 and the third correction unit 28 a dimming unit X.
Die zweite Korrektureinheit 27 steuert die Referenzspannungssteuereinheit 22, um die Referenzspannung Vr zu korrigieren. Der dritte Korrektureinheit 28 steuert die Steuereinheit 20, um die Schaltfrequenz f (= 1/T: wobei T ein Schaltzyklus ist) der Schaltvorrichtung Q1 zu korrigieren.The second correction unit 27 controls the reference voltage control unit 22 to correct the reference voltage Vr. The third correction unit 28 controls the control unit 20 to correct the switching frequency f (= 1 / T: where T is a switching cycle) of the switching device Q1.
Die Frequenzsteuereinheit 26 steuert die zweite und die dritte Korrektureinheit 27 und 28 in Übereinstimmung mit einem Dimm-Niveau, welches von außen zugewiesen ist. Wenn das Dimm-Niveau geringer wird (die Lichtmenge wird kleiner), steuert die Frequenzsteuereinheit 26 die dritte Korrektureinheit 28, um die Schaltfrequenz f durch die Steuereinheit 20 zu senken, und steuert auch die Referenzspannungssteuereinheit 22, um die Referenzspannung Vr durch die zweite Korrektureinheit 27 zu verringern (siehe 6A und 6B).The frequency control unit 26 controls the second and the third correction unit 27 and 28 in Match with a dimming level assigned from the outside. As the dimming level decreases (the amount of light becomes smaller), the frequency control unit controls 26 the third correction unit 28 to the switching frequency f through the control unit 20 and also controls the reference voltage control unit 22 to the reference voltage Vr through the second correction unit 27 to reduce (see 6A and 6B ).
Dementsprechend wird die Schaltfrequenz f von der Steuereinheit 20, basierend auf der Anweisung der dritten Korrektureinheit 28 (der Schaltzyklus T wird erhöht), reduziert, wobei der elektrische Strom pro Zeiteinheit (ein Zyklus), welcher der LED-Last 3 zugeführt wird, verringert wird und die Lichtleistung der LED-Last 3 verringert wird. Ferner wird die Referenzspannung Vr von der Referenzspannungssteuereinheit 22 verringert, basierend auf der Anweisung der zweiten Korrektureinheit 27, wobei die Dauer, in welcher das Antriebssignal von der Steuereinheit 20 auf einen hohen Pegel eingestellt ist (die Einschaltperiode t1 der Schaltvorrichtung Q1), verkürzt wird, so dass der Spitzenwert des Einschaltstroms verringert wird.Accordingly, the switching frequency f from the control unit 20 based on the instruction of the third correction unit 28 (the switching cycle T is increased), wherein the electric current per unit time (one cycle), that of the LED load 3 is supplied, and the light output of the LED load is reduced 3 is reduced. Further, the reference voltage Vr from the reference voltage control unit 22 reduced based on the instruction of the second correction unit 27 , wherein the duration in which the drive signal from the control unit 20 is set to a high level (the on period t1 of the switching device Q1) is shortened, so that the peak value of the inrush current is reduced.
Wie oben steuert, wenn der Befehl zum Verringern des Dimmniveaus von außen eingegeben wird, die dritte Korrektureinheit 28 die Steuereinheit 20, um die Schaltfrequenz zu verringern. Folglich kann eine Feindimmsteuerung (Absenken des minimalen Dimmniveaus) im Vergleich zu dem Fall der Steuerung der Steuereinheit 20 durch bloße Verwendung der Referenzspannung Vr erreicht werden.As above, when the command for decreasing the dimming level is input from the outside, the third correction unit controls 28 the control unit 20 to reduce the switching frequency. Consequently, fine-level control (lowering of the minimum dimming level) can be achieved as compared with the case of control of the control unit 20 can be achieved by mere use of the reference voltage Vr.
Ferner kann die dritte Korrektureinheit 28 die Steuereinheit 20 steuern, um die Schaltfrequenz f stufenweise, wie in 7A gezeigt, anstatt die Schaltfrequenz linear zu verringern, wie in 6A gezeigt, in Übereinstimmung mit dem Dimmniveau zu verringern. In diesem Fall kann die zweite Korrektureinheit 27 die Referenzspannungssteuereinheit 22 steuern, um die Referenzspannung Vr in einer linearen Weise zu verringern, während die Schaltfrequenz f konstant ist, und auch um die Referenzspannung Vr in einem vorgegebenen Bereich zu ändern, selbst wenn die Schaltfrequenz f verändert wird (siehe 7A).Furthermore, the third correction unit 28 the control unit 20 control the switching frequency f gradually, as in 7A instead of linearly decreasing the switching frequency as shown in FIG 6A shown to decrease in accordance with the dimming level. In this case, the second correction unit 27 the reference voltage control unit 22 in order to decrease the reference voltage Vr in a linear manner while the switching frequency f is constant, and also to change the reference voltage Vr in a predetermined range even if the switching frequency f is changed (see FIG 7A ).
Alternativ kann die dritte Korrektureinheit 28 die Steuereinheit 20 steuern, um die Schaltfrequenz f konstant zu halten, während das Dimmniveau mehr als oder gleich einem vorgegebenen Wert ist und auch um die Schaltfrequenz f linear zu verringern, während das Dimmniveau kleiner als der vorbestimmten Wert ist, wie in 7B gezeigt. In diesem Fall kann die zweite Korrektureinheit 27 die Referenzspannungssteuereinheit 22 steuern, um die Referenzspannung Vr linear zu verringern, während das Dimmniveau mehr als oder gleich dem vorbestimmten Wert ist, und um die Referenzspannung Vr konstant zu halten, während das Dimmniveau kleiner als der vorbestimmte Wert ist.Alternatively, the third correction unit 28 the control unit 20 to keep the switching frequency f constant while the dimming level is more than or equal to a predetermined value, and also to linearly decrease the switching frequency f while the dimming level is smaller than the predetermined value, as in FIG 7B shown. In this case, the second correction unit 27 the reference voltage control unit 22 to linearly decrease the reference voltage Vr while the dimming level is more than or equal to the predetermined value, and to keep the reference voltage Vr constant while the dimming level is smaller than the predetermined value.
(Sechste Ausführungsform)Sixth Embodiment
Beleuchtungsgeräte in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind in den 8A und 8B dargestellt.Lighting apparatuses in accordance with an embodiment of the present invention are disclosed in U.S. Patent Nos. 4,769,866 8A and 8B shown.
Ein in 8A gezeigtes Beleuchtungsgerät 6 ist von einem nach unten leuchtenden Typ, bei dem das Beleuchtungsgerät 6 in einer Decke S eingebettet ist. Das Beleuchtungsgerät 6 umfasst einen Gerätehauptkörper 60, welcher eine LED-Last 3 darin aufnimmt, und eine LED-Beleuchtungsvorrichtung A, welche an einer Rückseite der Decke S (Oberseite in 8A) installiert ist.An in 8A shown lighting device 6 is of a down-lit type, where the lighting device 6 is embedded in a blanket S. The lighting device 6 includes a device main body 60 which is an LED load 3 therein, and an LED lighting device A, which at a back of the ceiling S (top in 8A ) is installed.
Der Gerätehauptkörper 60 hat eine zylindrische Form mit einer Öffnung an einem Ende und ist aus Metall hergestellt, beispielsweise Aluminiumdruckguss oder dergleichen. Die LED-Last 3 ist an einer Innenfläche einer Bodenplatte auf dem anderen Ende des Gerätehauptkörpers 60 angebracht und die Öffnung ist durch eine kreisförmige Abdeckplatte 61 abgedeckt. Die Abdeckplatte 61 ist aus einem lichtdurchlässigen Material wie Glas, Polycarbonat oder dergleichen hergestellt.The device main body 60 has a cylindrical shape with an opening at one end and is made of metal, such as aluminum diecast or the like. The LED load 3 is on an inner surface of a bottom plate on the other end of the device main body 60 attached and the opening is through a circular cover plate 61 covered. The cover plate 61 is made of a translucent material such as glass, polycarbonate or the like.
Das Beleuchtungsgerät der vorliegenden Ausführungsform kann die LED-Beleuchtungsvorrichtung A von einer der ersten bis fünften Ausführungsformen umfassen, die in einem rechteckigen kastenförmigen Metallgehäuse untergebracht ist. Ferner ist die LED-Beleuchtungsvorrichtung A mit der LED-Last 3 durch ein Stromkabel 62 und einen Verbinder 63 verbunden.The lighting apparatus of the present embodiment may include the LED lighting apparatus A of any one of the first to fifth embodiments housed in a rectangular box-shaped metal housing. Further, the LED lighting device A is the LED load 3 through a power cable 62 and a connector 63 connected.
Ein Beleuchtungsgerät 7, welches in 8B gezeigt ist, ist auch vom nach unten leuchtenden Typ, bei welchem die Beleuchtung 7 in einer Decke S eingebettet ist. Das Beleuchtungsgerät 7 umfasst einen Gerätehauptkörper 70, welcher die LED-Last 3 und die LED-Beleuchtungsvorrichtung A darin aufnimmt.A lighting device 7 which is in 8B is also of the down-lit type, in which the lighting 7 is embedded in a blanket S. The lighting device 7 includes a device main body 70 which is the LED load 3 and receives the LED lighting device A therein.
Der Gerätehauptkörper 70 hat eine zylindrische Form mit einer Öffnung an einem Ende und ist aus einem Metall wie beispielsweise Aluminiumdruckguss oder dergleichen hergestellt. Der Innenraum des Gerätehauptkörpers 70 wird durch eine ringförmige Trennplatte 71 mit einer Öffnung in ihrer Mitte in einen oberen und einen unteren Teil unterteilt. Ferner wird die Öffnung des Gerätehauptkörpers 70 durch eine kreisförmige Abdeckplatte 72 aus lichtdurchlässigem Material wie Glas, Polycarbonat oder dergleichen abgedeckt.The device main body 70 has a cylindrical shape with an opening at one end and is made of a metal such as aluminum die casting or the like. The interior of the device main body 70 is through an annular partition plate 71 with an opening in its middle divided into an upper and a lower part. Further, the opening of the apparatus main body becomes 70 through a circular cover plate 72 covered by translucent material such as glass, polycarbonate or the like.
Die LED-Last 3 ist auf einer unteren Oberfläche der Trennplatte 71 vorgesehen. Ferner ist die LED-Beleuchtungsvorrichtung A im oberen Teil des Innenraums des Gerätehauptkörpers 70 untergebracht und durch ein Stromkabel 73 mit der LED-Last 3 verbunden.The LED load 3 is on a lower surface of the separator plate 71 intended. Further, the LED lighting device A is in the upper part of the interior of the device main body 70 housed and by a power cable 73 with the LED load 3 connected.
Während die Erfindung mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, ist es für den Fachmann auf diese Gebiet der Technik einsichtig, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung, wie sie in den folgenden Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.While the invention has been shown and described with reference to preferred embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the following claims to deviate.
