JP5472691B2 - LED lighting device and lighting apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、発光ダイオードを点灯するLED点灯装置およびこれを備えた照明器具に関する。   The present invention relates to an LED lighting device that lights a light emitting diode and a lighting fixture including the same.

スイッチング素子を備えた直流変換装置を用いてLEDを点灯するLED点灯装置は既知である(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1に記載されたLED点灯装置は、交流の整流電圧を昇圧チョッパで昇圧し、かつ平滑化して複数の発光ダイオードからなる直列回路の複数を並列接続したLED照明灯に供給して点灯し、昇圧チョッパを制御回路で制御して調光できるようにするとともに、力率も改善できるようにしている。   An LED lighting device that lights an LED using a DC converter provided with a switching element is known (see, for example, Patent Document 1). The LED lighting device described in Patent Document 1 boosts an alternating rectified voltage with a boost chopper and smoothes it to supply a plurality of series circuits composed of a plurality of light-emitting diodes to an LED lamp connected in parallel. The boost chopper is controlled by a control circuit so that it can be dimmed and the power factor can be improved.

LED照明灯の直列数および使用する電源電圧によっては降圧チョッパを主体とするLED照明灯点灯回路を用いてLED照明灯を点灯することもできるし、昇圧チョッパと降圧チョッパとを縦続接続して組み合わせてもよい。   Depending on the number of LED lamps in series and the power supply voltage used, the LED lamps can be turned on using an LED lamp lighting circuit mainly composed of a step-down chopper, or a combination of a step-up chopper and a step-down chopper connected in cascade. May be.

直流変換装置を用いてLEDを点灯する際に、入力電源および負荷の変動に伴って負荷のLEDが影響を受けないように直流変換装置の出力を定電流化するのが一般的である。また、入力電源および負荷の微小な変動に対して安定した出力を供給するために、帰還制御に適度の遅れを付与している。例えば、入力電源電圧が低下したときに適度の時間遅れの後に直流変換装置のスイッチング素子のオン期間を広げて電圧低下に伴う出力電流の減少を補償する。   When an LED is lit using a DC converter, the output of the DC converter is generally constant so that the LED of the load is not affected by fluctuations in the input power supply and the load. Moreover, in order to supply a stable output against minute fluctuations in the input power supply and the load, an appropriate delay is given to the feedback control. For example, when the input power supply voltage is lowered, the ON period of the switching element of the DC converter is extended after an appropriate time delay to compensate for the decrease in output current accompanying the voltage drop.

特開平11−067471号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-066771

しかしながら、従来技術は、上記変動の復帰時に帰還制御の時間遅れによって直流変換装置のスイッチング素子のオン期間が広がった状態が続いていると、過大なピーク電流が直流変換装置およびLEDに流入することになる。その結果、上記ピーク電流がLEDのパルス電流定格を超えると、LEDの寿命が短縮または破壊されるという課題がある。   However, in the prior art, if the ON period of the switching element of the DC converter is extended due to the time delay of the feedback control when the fluctuation is restored, an excessive peak current flows into the DC converter and the LED. become. As a result, when the peak current exceeds the pulse current rating of the LED, there is a problem that the life of the LED is shortened or destroyed.

本発明は、入力電源および負荷の少なくとも一方の変動の復帰時に出力電流のピーク値がLEDのパルス電流定格を超えないようにしたLED点灯装置およびこれを備えた照明器具を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an LED lighting device in which a peak value of an output current does not exceed a pulse current rating of an LED when a change in at least one of an input power supply and a load is restored, and a lighting fixture including the LED lighting device. To do.

上記の課題を解決するために、本発明のLED点灯装置は、少なくとも1つのスイッチング素子を備え出力電流によってLEDを点灯する直流変換装置と;前記直流変換装置の入力電圧が変動したことを前記直流変換装置の前記出力電流により検出する出力電流検出手段と;前記出力電流検出手段の検出出力に基づいて、前記直流変換装置の入力電圧が低下したことを検出した場合には、前記直流変換装置の前記出力電流を、時間遅れを伴って前記スイッチング素子のスイッチング駆動信号のデューティを大きくすることにより増加させるとともに、入力電圧変動が復帰したときに、前記直流変換装置の前記出力電流を、前記スイッチング素子のスイッチング駆動信号のデューティを狭めて減少させることにより、前記出力電流のピーク値がLEDのパルス電流定格を超えないように抑制する制御手段と;を具備していることを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, an LED lighting device of the present invention includes a DC conversion device that includes at least one switching element and lights an LED by an output current; and the DC voltage that the input voltage of the DC conversion device fluctuates. an output current detecting means for detecting by the output current of the converter; based on the detection output of the output current detecting means, when the input voltage of the DC converter is detected to be lowered, the DC converter the output current, along with increased by increasing the duty of the switching drive signal of the switching element with a time lag, when the fluctuation of the input voltage has returned, the output current of the DC converter, the switching by reducing narrows the duty of the switching drive signal for the device, the peak value of said output current It is characterized in that it comprises a; suppress and control means so as not to exceed the LED pulse current rating.

本発明において、制御手段は、入力電圧および負荷の少なくとも一方の変動が復帰したときに直流変換装置の出力電流を、スイッチング素子のスイッチング駆動信号のデューティを狭めて減少させることにより、直流変換装置の出力電流のピーク値がLEDのパルス電流定格を超えないように抑制すればよいので、そのの具体的な手段は、特段限定されない。例えば、以下の態様を採用することができる。 In the present invention, the control means reduces the output current of the DC converter when the fluctuation of at least one of the input voltage and the load is restored by reducing the duty of the switching drive signal of the switching element . since the peak value of the output current may be suppressed so as not to exceed the pulse current rating of LED, the remaining concrete means are not particular limited. For example, the following aspects can be adopted.

第1の態様は、制御手段が、前記LEDの負荷復帰したときに前記直流変換装置の前記スイッチング素子をOFFさせて、前記直流変換装置の前記出力電流のピーク値が前記LEDのパルス電流定格を超えないように抑制する。 The first aspect, the control means, said switching element is OFF of the DC converter when the load of the LED is restored, the pulse current rating peak value of the LED of the output current of the DC converter To avoid exceeding.

第2の態様は、制御手段が、前記LEDの負荷が変動したときに所定期間帰還制御幅を制限して、前記直流変換装置の前記出力電流のピーク値がLEDのパルス電流定格を超えないように抑制する。 Second aspect, the control means limits the predetermined period feedback control range when the load of the LED is varied, so that the peak value of the output current of the DC converter does not exceed the pulse current rating of the LED To suppress.

第3の態様は、制御手段が、入力電圧および負荷の少なくとも一方が変動したときに所定期間帰還回路の基準電圧を低下させて、上記変動が復帰したときに直流変換装置の出力電流のピーク値がLEDのパルス電流定格を超えないように抑制する。   According to a third aspect, the control means reduces the reference voltage of the feedback circuit for a predetermined period when at least one of the input voltage and the load fluctuates, and when the fluctuation is restored, the peak value of the output current of the DC converter Is controlled so as not to exceed the pulse current rating of the LED.

本発明の照明器具は、照明器具本体およびLED点灯装置を具備している。照明器具は、LEDを光源として備えていればよく、その用途は照明目的であるのが一般的であるが、これに限定されない。照明器具本体は、照明器具からLEDおよびLED点灯装置を除去した残余の全ての部分をいう。LED点灯装置は、上述の本発明のLED点灯装置である。   The lighting fixture of this invention has comprised the lighting fixture main body and the LED lighting device. The luminaire may be provided with an LED as a light source, and its use is generally for illumination purposes, but is not limited thereto. The luminaire main body refers to all remaining portions from which the LED and the LED lighting device are removed from the luminaire. The LED lighting device is the LED lighting device of the present invention described above.

本発明は、入力電圧が変動したことを、LEDを点灯する直流変換装置の出力電流により検出し、電源電圧が低下した場合には時間遅れを伴って直流変換装置のスイッチング素子のデューティを大きくすることにより直流変換装置の出力電流を増大させて変動の影響を補償するとともに、変動が復帰したときに直流変換装置の前記出力電流を、スイッチング素子のスイッチング駆動信号のデューティを狭めて減少させて、直流変換装置の出力電流のピーク値がLEDのパルス電流定格を超えないように抑制する制御手段を備えていることにより、上記変動が復帰したときにLEDにそのパルス電流定格を超えた電流が流れなくなるので、LEDの寿命短縮または破壊を防止するLED点灯装置およびこれを備えた照明器具を提供することができる効果を奏する。 The present invention detects that the input voltage fluctuates from the output current of the DC converter that turns on the LED, and increases the duty of the switching element of the DC converter with a time delay when the power supply voltage decreases. In this way, the output current of the DC converter is increased to compensate for the influence of fluctuation, and when the fluctuation is restored, the output current of the DC converter is reduced by reducing the duty of the switching drive signal of the switching element, By providing a control means that suppresses the peak value of the output current of the DC converter so as not to exceed the pulse current rating of the LED, a current exceeding the pulse current rating flows to the LED when the above fluctuation is restored. Therefore, it is possible to provide an LED lighting device that prevents shortening or destroying the life of the LED and a lighting fixture equipped with the LED lighting device. It achieves the effect that.

本発明を実施するための第1の形態に係わる回路図である。It is a circuit diagram concerning the 1st form for carrying out the present invention. 同じく直流変換装置の入力電源電圧および出力電流の波形図である。It is a waveform diagram of the input power supply voltage and the output current of the DC converter similarly. 同じく入力電源電圧の各状態に対応する直流変換装置のスイッチング素子の駆動信号の波形図である。It is a wave form diagram of a drive signal of a switching element of a direct-current converter similarly corresponding to each state of input power supply voltage. 本発明を実施するための第2の形態に係わる回路図である。It is a circuit diagram concerning the 2nd form for carrying out the present invention. 同じく直流変換装置の入力電源電圧および出力電流の波形図である。It is a waveform diagram of the input power supply voltage and the output current of the DC converter similarly. 同じく入力電源電圧の各状態に対応する直流変換装置のスイッチング素子の駆動信号の波形図である。It is a wave form diagram of a drive signal of a switching element of a direct-current converter similarly corresponding to each state of input power supply voltage. 本発明を実施するための第3の形態に係わる回路図である。It is a circuit diagram concerning the 3rd form for carrying out the present invention. 同じく直流変換装置の入力電源電圧および出力電流の波形図である。It is a waveform diagram of the input power supply voltage and the output current of the DC converter similarly.

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

本発明の第1の形態は、回路構成が図1に示すとおりである。すなわち、LED点灯装置は、必須回路手段として直流変換装置1、出力電流検出手段2および制御手段3を具備していて、直流変換装置1の出力端には負荷としてのLED4が接続している。また、補助的回路手段として直流変換装置1の入力側に整流化直流電源5を具備している。 The first embodiment of the present invention has a circuit configuration as shown in FIG. That is, the LED lighting device includes a DC converter 1, an output current detector 2 and a controller 3 as essential circuit means, and an LED 4 as a load is connected to the output terminal of the DC converter 1. Further , a rectified DC power source 5 is provided on the input side of the DC converter 1 as an auxiliary circuit means.

本形態において、直流変換装置1は、昇圧チョッパ11および降圧チョッパ12を備えている。そして、これら両チョッパ11、12が後述する整流化直流電源と負荷のLEDとの間に縦続接続することで直流変換装置1が構成されている。 In this embodiment, the DC converter 1 includes a step-up chopper 11 and a step-down chopper 12. The choppers 11 and 12 are connected in cascade between a rectified DC power source 5 and a load LED 4 to be described later, thereby forming the DC converter 1.

昇圧チョッパ11は、後述する整流化直流電源5の直流出力端に接続したインダクタL1およびスイッチング素子Q1の直列回路、スイッチング素子Q1に並列接続したフライホイールダイオードD1および平滑コンデンサC1の直列回路を備えていて、後述する制御手段3の制御によって昇圧動作および力率改善動作を行う。なお、スイッチング素子Q1は、一例としてMOSFETからなる。   The step-up chopper 11 includes a series circuit of an inductor L1 and a switching element Q1 connected to a DC output terminal of a rectified DC power supply 5 described later, and a series circuit of a flywheel diode D1 and a smoothing capacitor C1 connected in parallel to the switching element Q1. Thus, the boosting operation and the power factor correction operation are performed under the control of the control means 3 described later. Note that the switching element Q1 is formed of a MOSFET as an example.

降圧チョッパ12は、昇圧チョッパ11の出力端である平滑コンデンサC1の両端間に接続した電流制御素子としてのスイッチング素子Q2およびフライホイールダイオードD2の直列回路、フライホイールダイオードD2に並列接続したインダクタL2およびコンデンサC2の直列回路を備えていて、後述する制御手段3の制御によって降圧動作を行い、LED4に所望の直流電流を出力する。なお、スイッチング素子Q2は、一例としてMOSFETからなる。   The step-down chopper 12 includes a switching element Q2 as a current control element connected between both ends of a smoothing capacitor C1 that is an output end of the step-up chopper 11, and a series circuit of a flywheel diode D2, an inductor L2 connected in parallel to the flywheel diode D2, and A series circuit of a capacitor C2 is provided, and a step-down operation is performed under the control of the control means 3 described later, and a desired DC current is output to the LED 4. The switching element Q2 is made of a MOSFET as an example.

出力電流検出手段2は、フライホイールダイオードD2およびコンデンサC2の間に直列に挿入された電流検出素子としての抵抗器R1を備えている。そして、直流変換装置1の出力電流を抵抗器R1の電圧降下を利用して検出することで、出力電流の検出出力を制御手段3に制御入力するように構成されている。   The output current detection means 2 includes a resistor R1 as a current detection element inserted in series between the flywheel diode D2 and the capacitor C2. The output current of the DC converter 1 is detected using the voltage drop of the resistor R1, and the output of the output current is controlled and input to the control means 3.

制御手段3は、昇圧チョッパ11および降圧チョッパ12を、主としてそれらのスイッチング素子Q1、Q2に対して所要に制御された駆動信号を供給することにより、以下の制御を行う手段である。すなわち、出力電流検出手段2の検出出力に基づいて直流変換装置1の出力を時間遅れのある帰還制御により一定化するとともに、入力電圧およびLED4の負荷の少なくとも一方が変動して復帰したときに、直流変換装置1からの出力電流のピーク値がLED4のパルス電流定格を超えないように抑制する。   The control means 3 is means for performing the following control by supplying the drive signal that is controlled as required to the step-up chopper 11 and the step-down chopper 12 mainly to the switching elements Q1 and Q2. That is, when the output of the DC converter 1 is made constant by feedback control with a time delay based on the detection output of the output current detection means 2, and when at least one of the input voltage and the load of the LED 4 fluctuates and returns, The peak value of the output current from the DC converter 1 is suppressed so as not to exceed the pulse current rating of the LED 4.

本形態において、制御手段3は、第1の電圧比較器31、第1および第2の駆動信号発生回路32、33、第2の電圧比較器34およびOFF制御回路35を備えていて、入力電圧およびLED4の負荷の少なくとも一方の変動が復帰したときに、直流変換装置1のスイッチング素子Q2をOFFさせて、直流変換装置1の出力電流のピーク値がLED4のパルス電流定格を超えないように抑制する。   In this embodiment, the control means 3 includes a first voltage comparator 31, first and second drive signal generation circuits 32 and 33, a second voltage comparator 34, and an OFF control circuit 35, and an input voltage When the fluctuation of at least one of the loads of the LED 4 is restored, the switching element Q2 of the DC converter 1 is turned off to suppress the peak value of the output current of the DC converter 1 from exceeding the pulse current rating of the LED 4. To do.

第1の電圧比較器31は、オペアンプ31aを主体として構成されていて、出力電流検出手段2の出力端をオペアンプ31aの非反転入力端子に接続している。また、第1の基準電圧源E1を反転入力端子に接続して比較のための基準電圧を第1の電圧比較器31に提供する。なお、第1の基準電圧源E1は、電圧変動の発生を感知するのに必要な基準電圧をオペアンプ31aの反転入力端子に印加する。したがって、第1の電圧比較器31は、交流電圧の変動を検知して後述する第2駆動信号発生回路33を制御する。   The first voltage comparator 31 is mainly composed of an operational amplifier 31a, and the output terminal of the output current detection means 2 is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 31a. Further, the first reference voltage source E1 is connected to the inverting input terminal to provide a reference voltage for comparison to the first voltage comparator 31. The first reference voltage source E1 applies a reference voltage necessary for sensing the occurrence of voltage fluctuation to the inverting input terminal of the operational amplifier 31a. Therefore, the first voltage comparator 31 detects a change in the AC voltage and controls a second drive signal generation circuit 33 described later.

さらに、オペアンプ31aの出力端と反転入力端子との間にはコンデンサC3を接続して、帰還制御に適度の時間遅れを付与している。そうして、オペアンプ31aの出力端から得られる帰還信号は、第2の駆動信号発生回路33に入力して、降圧チョッパ12のスイッチング素子Q2に対して制御された駆動信号を発生して直流変換装置1の出力電流を負帰還制御する。   Further, a capacitor C3 is connected between the output terminal of the operational amplifier 31a and the inverting input terminal to give an appropriate time delay to the feedback control. Then, the feedback signal obtained from the output terminal of the operational amplifier 31a is input to the second drive signal generation circuit 33, and a controlled drive signal is generated for the switching element Q2 of the step-down chopper 12 to generate a DC conversion. Negative feedback control is performed on the output current of the device 1.

第1の駆動信号発生回路32は、昇圧チョッパ11のスイッチング素子Q1に供給する駆動信号を発生する。なお、第1の駆動信号発生回路32は、ユニット化された昇圧チョッパデバイスに内蔵されている機能を用いることでこれを構成することができる。しかし、所望により制御手段3の全体をユニット化された制御デバイスとしての例えばマイコンやICなどの半導体デバイスを用いて構成することもできる。   The first drive signal generation circuit 32 generates a drive signal to be supplied to the switching element Q1 of the boost chopper 11. The first drive signal generation circuit 32 can be configured by using a function built in the unitized boost chopper device. However, if desired, the entire control means 3 can be configured using a semiconductor device such as a microcomputer or an IC as a unitized control device.

第2の駆動信号発生回路33は、第1の電圧比較器31により制御されて降圧チョッパ12のスイッチング素子Q2に供給する駆動信号を発生する。すなわち、電源電圧変動が発生していないときには平常状態のデューティで駆動信号を発生して降圧チョッパ12のスイッチング素子Q2に供給してこれを駆動する。第1の電圧比較器31が電源電圧変動による電圧低下を感知すると、適度の時間遅れを伴って駆動信号のデューティを大きくする。   The second drive signal generation circuit 33 is controlled by the first voltage comparator 31 to generate a drive signal to be supplied to the switching element Q2 of the step-down chopper 12. That is, when a power supply voltage fluctuation has not occurred, a drive signal is generated with a duty in a normal state and supplied to the switching element Q2 of the step-down chopper 12 to drive it. When the first voltage comparator 31 senses a voltage drop due to power supply voltage fluctuation, the duty of the drive signal is increased with an appropriate time delay.

第2の電圧比較器34は、オペアンプ34aを主体として構成されていて、その非反転入力端子が出力電流検出手段2の出力端に接続している。また、反転入力端子に第2の基準電圧源E2が接続している。オペアンプ34aの出力端は、後述するOFF制御回路35を制御する。オペアンプ34aは、オペアンプ31aにおけるようなコンデンサが接続されていないために、時間遅れ特性が付与されていないので、出力電流検出手段2の出力に敏速に反応する。なお、第2の基準電圧源E2は、第1の基準電圧より電位が高く設定されていて、LED4のパルス電流定格以下で、かつこれに近い値の出力電流を感知するように設定される。   The second voltage comparator 34 is mainly composed of an operational amplifier 34 a, and its non-inverting input terminal is connected to the output terminal of the output current detection means 2. The second reference voltage source E2 is connected to the inverting input terminal. The output terminal of the operational amplifier 34a controls an OFF control circuit 35 described later. Since the operational amplifier 34a is not connected to a capacitor as in the operational amplifier 31a, the operational amplifier 34a does not have a time delay characteristic, and thus reacts promptly to the output of the output current detection means 2. The second reference voltage source E2 is set to have a potential higher than that of the first reference voltage, and is set so as to sense an output current having a value less than or equal to the pulse current rating of the LED 4.

OFF制御回路35は、第2の電圧比較器34が出力を生じたときに作動して、第2の駆動信号発生回路33に優先して降圧チョッパ12のスイッチング素子Q2をその駆動信号のオンデューティの時間幅を狭めるようにOFFさせる。その結果、第2のスイッチング素子Q2のデューティが狭くなり、直流変換装置1の出力電流が抑制される。 The OFF control circuit 35 operates when the second voltage comparator 34 generates an output, and prioritizes the second drive signal generation circuit 33 to switch the switching element Q2 of the step-down chopper 12 to the on-duty of the drive signal. It is turned OFF to narrow the time width. As a result, the duty of the second switching element Q2 becomes narrow, and the output current of the DC converter 1 is suppressed.

LED4は、直流変換装置1の負荷として作用し、例えばその複数が直列接続した状態で直流変換装置1の出力端、したがって降圧チョッパ12の出力端に接続している。なお、所望により、複数のLEDからなる直列回路の複数を並列的に直流変換装置1の出力端に接続することができる。ただし、この場合、複数の直列回路にそれぞれ定電流回路を組み入れて、各直列回路に流れる負荷電流が等しくなように制御するのが望ましい。   The LED 4 acts as a load of the DC converter 1 and is connected to the output end of the DC converter 1, and hence the output end of the step-down chopper 12, for example, in a state where a plurality of the LEDs 4 are connected in series. If desired, a plurality of series circuits composed of a plurality of LEDs can be connected to the output terminal of the DC converter 1 in parallel. In this case, however, it is desirable to incorporate constant current circuits in each of the plurality of series circuits so that the load currents flowing in the respective series circuits are controlled to be equal.

整流化直流電源5は、本形態において、その交流入力端が商用交流電源6に接続したブリッジ形全波整流回路からなり、交流電圧を全波整流して非平滑直流電圧を出力して、昇圧チョッパ11に直流入力電圧を供給する。   In this embodiment, the rectified DC power source 5 is composed of a bridge-type full-wave rectifier circuit whose AC input terminal is connected to the commercial AC power source 6, and outputs a non-smooth DC voltage by full-wave rectifying the AC voltage. A DC input voltage is supplied to the chopper 11.

次に、図1ないし図3を参照して本発明の第1の形態における回路動作について説明する。なお、図2は、電源電圧変動とこれに伴う出力電流の変化の関係を示す波形図であり、(a)は電源電圧波形図、(b)は出力電流波形図である。図3は、直流変換装置1のスイッチング素子Q2に供給される駆動信号で、出力電流の状態に応じてデューティが変化している駆動信号波形図を示し、(c)は平常状態の駆動信号波形、(d)は電源変動時の駆動信号波形、(e)は電源変動復帰時の駆動信号波形である。   Next, the circuit operation in the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a waveform diagram showing the relationship between the power supply voltage fluctuation and the change in the output current associated therewith, (a) is a power supply voltage waveform diagram, and (b) is an output current waveform diagram. FIG. 3 is a drive signal waveform that is a drive signal supplied to the switching element Q2 of the DC converter 1 and whose duty changes according to the state of the output current, and (c) is a drive signal waveform in a normal state. , (D) is a drive signal waveform when the power supply is changed, and (e) is a drive signal waveform when the power supply is restored.

最初に、図1を参照してLED点灯装置全体の回路動作について説明する。すなわち、商用交流電源6の交流電圧は、整流化直流電源5で全波整流されて非平滑の直流電圧に変換される。この直流電圧は、昇圧チョッパ11の入力電圧となる。位相角によって瞬時値が変化する直流電圧波形に対応して昇圧チョッパ11のデューティ比を制御することで、全波整流波形が平滑化され、かつ昇圧した直流電圧が平滑コンデンサC1の両端間に出力されると同時に、入力電流の高調波成分が最小化される。   First, the circuit operation of the entire LED lighting device will be described with reference to FIG. That is, the AC voltage of the commercial AC power supply 6 is full-wave rectified by the rectified DC power supply 5 and converted to a non-smooth DC voltage. This DC voltage becomes the input voltage of the step-up chopper 11. The full-wave rectified waveform is smoothed by controlling the duty ratio of the boost chopper 11 corresponding to the DC voltage waveform whose instantaneous value changes depending on the phase angle, and the boosted DC voltage is output across the smoothing capacitor C1. At the same time, the harmonic components of the input current are minimized.

昇圧チョッパ11の直流出力電圧が降圧チョッパ12の入力端に入力電圧として供給されて、降圧チョッパ12が降圧動作を行い、負荷のLED4に適合するように定電流化された直流電流が出力すると、LED4が付勢されて点灯する。   When the DC output voltage of the step-up chopper 11 is supplied as an input voltage to the input terminal of the step-down chopper 12, the step-down chopper 12 performs step-down operation, and a DC current that is made constant to match the load LED 4 is output. The LED 4 is energized and lights up.

ところで、LED4の点灯中に図2(a)に示すように、出力電流がIのとき、時間t1で交流電源電圧が短時間低下する変動fが発生した場合、図2(b)に示すように、直流変換装置1の出力電流Iが減少してIfになるので、出力電流検出手段2の検出出力がIfとなり、電源電圧変動を検出する。そして、出力電流検出手段2からの検出出力が制御手段3の第1および第2の電圧比較器31、34に入力する。   By the way, as shown in FIG. 2A, when the output current is I and the fluctuation f in which the AC power supply voltage decreases for a short time occurs at time t1, as shown in FIG. Further, since the output current I of the DC converter 1 decreases and becomes If, the detection output of the output current detection means 2 becomes If, and the power supply voltage fluctuation is detected. Then, the detection output from the output current detection unit 2 is input to the first and second voltage comparators 31 and 34 of the control unit 3.

第1の電圧比較器31は、その非反転入力端子の電位が時間遅れの後の時間t2で基準電圧E1より低下するので、そのときに変動fに応動して、第2の駆動信号発生回路33から発生する駆動信号のデューティを図3(d)に示すように大きくする。その結果、降圧チョッパ12の出力のオンデューティが時間t2で増大するから、変動fの影響が補償されて出力電流がIとなり、平常状態と同じレベルになる。   Since the potential of the non-inverting input terminal of the first voltage comparator 31 falls below the reference voltage E1 at time t2 after the time delay, the second drive signal generating circuit responds to the fluctuation f at that time. The duty of the drive signal generated from 33 is increased as shown in FIG. As a result, the on-duty of the output of the step-down chopper 12 increases at time t2, so the influence of the fluctuation f is compensated and the output current becomes I, which is the same level as in the normal state.

第2の電圧比較器34は、基準電位源E2の基準電位が高いので、変動fの発生時には応動しない。   The second voltage comparator 34 does not respond when the fluctuation f occurs because the reference potential of the reference potential source E2 is high.

次に、変動fが時間t3で平常状態に復帰すると、第1の電圧比較器31の時間遅れの影響により降圧チョッパ12の駆動信号のデューティがまだ大きいので、直流変換装置1の出力電流が平常状態時のそれより大きくなって過大なピーク電流が流れる。このときの出力電流も出力電流検出手段2がこれ検出して、その検出出力が制御手段3の第1および第2の電圧比較器31、34に入力する。そして、第2の電圧比較器34が基準電圧を超えるので、出力が生じてOFF制御回路35を動作させる。その結果、降圧チョッパ12に供給される駆動信号のデューティが図3(e)に示すように強制的に狭められるから、直流変換装置1の出力電流が、図2(b)に示すように絞られてLED4のパルス電流定格以下のピーク電流Itに抑制され、点線で示す同定格を超える過大なピーク電流It´がLED4に流れるのを阻止する。   Next, when the fluctuation f returns to the normal state at time t3, the duty of the drive signal of the step-down chopper 12 is still large due to the influence of the time delay of the first voltage comparator 31, so that the output current of the DC converter 1 is normal. Excessive peak current flows that is larger than that in the state. The output current at this time is also detected by the output current detection means 2, and the detected output is input to the first and second voltage comparators 31 and 34 of the control means 3. Since the second voltage comparator 34 exceeds the reference voltage, an output is generated and the OFF control circuit 35 is operated. As a result, since the duty of the drive signal supplied to the step-down chopper 12 is forcibly narrowed as shown in FIG. 3 (e), the output current of the DC converter 1 is reduced as shown in FIG. 2 (b). The peak current It below the pulse current rating of the LED 4 is suppressed, and an excessive peak current It ′ exceeding the same rating indicated by a dotted line is prevented from flowing to the LED 4.

そうして、第1の電圧比較器31の時間遅れの後の時間t3で、第2の駆動信号発生回路33は、第1の電圧比較器31により制御されて降圧チョッパ12のスイッチング素子Q2に供給する駆動信号のデューティを平常状態のそれに戻すので、直流変換装置1の出力電流Iとなって、図2(b)に示すように平常状態に復帰する。なお、微小変動fの持続時間が以上の説明より短くて、第1の電圧比較器31の時間遅れ以下の場合には、時間t2で出力電流が平常時の値Iに補償されることなしに復帰時にLED4のパルス定格電流以下のピーク電流Itが時間遅れの間流れる。   Then, at time t3 after the time delay of the first voltage comparator 31, the second drive signal generation circuit 33 is controlled by the first voltage comparator 31 to be applied to the switching element Q2 of the step-down chopper 12. Since the duty of the drive signal to be supplied is returned to that in the normal state, the output current I of the DC converter 1 is restored, and the normal state is restored as shown in FIG. If the duration of the minute fluctuation f is shorter than the above description and is less than the time delay of the first voltage comparator 31, the output current is not compensated for the normal value I at time t2. At the time of recovery, a peak current It equal to or less than the pulse rated current of the LED 4 flows for a time delay.

次に、図4ないし図6を参照して、本発明の第2の形態を説明する。なお、図1ないし図3と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。第2の形態において、その回路構成は、図4に示すように、電源電圧検出手段7が配設されるとともに制御手段3が電源電圧検出手段7により制御される。   Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to FIG. 1 thru | or FIG. 3, and the description is abbreviate | omitted. In the second embodiment, as shown in FIG. 4, the circuit configuration is such that the power supply voltage detection means 7 is disposed and the control means 3 is controlled by the power supply voltage detection means 7.

電源電圧検出手段7は、その入力端が整流化直流電源の交流入力端に並列接続していて、電源電圧変動を検出して制御手段3を制御する。 The power supply voltage detection means 7 has an input terminal connected in parallel to the AC input terminal of the rectified DC power supply 5 and controls the control means 3 by detecting a power supply voltage fluctuation.

制御手段3は、電源電圧検出手段7が電源電圧変動を検出したときに第2の駆動信号発生回路33が発生する駆動信号のデューティを所定範囲内に狭める。 The control means 3 narrows the duty of the drive signal generated by the second drive signal generation circuit 33 within a predetermined range when the power supply voltage detection means 7 detects the power supply voltage fluctuation.

図5および図6を参照して回路動作を説明する。図5(a)に示すように、時間t1で電源電圧の微小変動fが発生すると、電源電圧検出手段7がこれを検出して第2の駆動信号発生回路32を制御する。その結果、図6(d)に示すように、第2の駆動信号発生回路32から発生する駆動信号は、そのデューティが微小変動fの復帰時に流れるピーク電流がLED4のパルス電流定格以下になるような値まで狭められる。このため、微小変動fの発生中において時間遅れの後の時間t2で流れる出力電流I´は、図5(b)に示すように、微小変動f発生前の電流Iより低いが、LED4の明るさに大きな影響を与えない程度までは補償されるので、実際的な影響は非常に小さくなる。   The circuit operation will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 5A, when a minute fluctuation f of the power supply voltage occurs at time t1, the power supply voltage detecting means 7 detects this and controls the second drive signal generating circuit 32. As a result, as shown in FIG. 6D, the drive signal generated from the second drive signal generation circuit 32 is such that the peak current that flows when the duty returns to the minute fluctuation f is less than the pulse current rating of the LED 4. It can be narrowed to a reasonable value. For this reason, the output current I ′ flowing at the time t2 after the time delay during the occurrence of the minute fluctuation f is lower than the current I before the minute fluctuation f is generated as shown in FIG. Since the compensation is made to such an extent that it does not have a large influence on the height, the practical influence becomes very small.

そうして、電源電圧が微小変動fから復帰すると、第2の電圧比較器31の時間遅れの間に第2の駆動信号発生回路32から発生する駆動信号は、図6(e)に示すように、同(d)とデューティが同じなので、そのとき流れる出力電流のピーク電流が図5(b)のIt´に示すように、LED4のパルス電流定格以下に抑制される。   Then, when the power supply voltage returns from the minute fluctuation f, the drive signal generated from the second drive signal generation circuit 32 during the time delay of the second voltage comparator 31 is as shown in FIG. In addition, since the duty is the same as (d), the peak current of the output current flowing at that time is suppressed below the pulse current rating of the LED 4 as indicated by It ′ in FIG. 5 (b).

次に、図7およびを参照して、本発明の第3の形態を説明する。なお、図1ないし図3と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。第3の形態において、その回路構成は、図7に示すように、電源電圧検出手段7が配設されるとともに制御手段3が電源電圧検出手段7により制御される点で第2の形態におけるのと同様であるが、制御手段3の電源電圧検出手段7に応動する部分が異なる。すなわち、第1の電圧比較器31の基準電圧源E1を制御して、その基準電圧を電源電圧検出手段7からの検出出力に応じて可変にしている。 Next, with reference to FIGS. 7 and 8, a description will be given of a third embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to FIG. 1 thru | or FIG. 3, and the description is abbreviate | omitted. In the third embodiment, the circuit configuration is the same as that of the second embodiment in that the power supply voltage detection means 7 is disposed and the control means 3 is controlled by the power supply voltage detection means 7 as shown in FIG. However, the portion of the control means 3 that responds to the power supply voltage detection means 7 is different. That is, the reference voltage source E1 of the first voltage comparator 31 is controlled to make the reference voltage variable according to the detection output from the power supply voltage detection means 7.

すなわち、基準電圧源E1の基準電圧は、電源電圧検出手段7が微小変動fを検出すると、制御されて、図8()に示すように低下する。このため、降圧チョッパ12の駆動信号は、そのデューティの最大値が、復帰時に流れる過大な電流がLED4のパルス電流定格以下になるような値まで狭められる。 That is, the reference voltage of the reference voltage source E1 is controlled when the power supply voltage detecting means 7 detects the minute fluctuation f, and decreases as shown in FIG. 8 ( f ). For this reason, the drive signal of the step-down chopper 12 is narrowed to such a value that the maximum value of the duty is such that an excessive current flowing at the time of recovery is less than or equal to the pulse current rating of the LED 4.

図8を参照して回路動作を説明する。図8(a)に示すように、時間t1で電源電圧の微小変動fが発生すると、電源電圧検出手段7がこれを検出して第2の駆動信号発生回路32の基準電圧を低下させる。その結果、第2の駆動信号発生回路32から発生する駆動信号のデューティが微小変動fの復帰時に流れるピーク電流がLED4のパルス電流定格以下になるような値に狭められる。このため、微小変動fの発生中において時間遅れの後の時間t2で流れる出力電流Itは、第2の形態におけるのと同様で図8(b)に示すように、微小変動f発生前のレベルまで補償されないもののLED4の明るさに大きな影響を与えない程度までは補償されるので、実際的な影響は非常に小さくなる。   The circuit operation will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 8A, when a minute fluctuation f of the power supply voltage occurs at time t1, the power supply voltage detecting means 7 detects this and lowers the reference voltage of the second drive signal generating circuit 32. As a result, the peak current that flows when the duty of the drive signal generated from the second drive signal generation circuit 32 recovers the minute fluctuation f is narrowed to a value that is less than or equal to the pulse current rating of the LED 4. For this reason, the output current It flowing at the time t2 after the time delay during the generation of the minute fluctuation f is the same as in the second embodiment, as shown in FIG. Although it is not compensated for until it is compensated to the extent that it does not significantly affect the brightness of the LED 4, the practical effect is very small.

そうして、電源電圧が微小変動fから復帰すると、第2の電圧比較器31の時間遅れの間に第2の駆動信号発生回路32から発生する駆動信号は、デューティが同じなので、流れる出力電流のピーク電流が図8(b)のItに示すように、LED4のパルス電流定格以下に抑制される。   Then, when the power supply voltage recovers from the minute fluctuation f, since the drive signal generated from the second drive signal generation circuit 32 during the time delay of the second voltage comparator 31 has the same duty, the output current that flows The peak current is suppressed below the pulse current rating of the LED 4 as indicated by It in FIG.

1…直流変換装置、2…出力電流検出手段、3…制御手段、4…LED、5整流化直流電源、6…商用交流電源、7…電源電圧検出手段、11昇圧チョッパ、12…降圧チョッパ、31…第1の電圧比較器、31a、34a…オペアンプ、32…第1の駆動信号発生回路、33…第2の駆動信号発生回、34…第2の電圧比較器、35…OFF制御回路、C3…コンデンサ、E1、E2…基準電圧源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... DC converter, 2 ... Output current detection means, 3 ... Control means, 4 ... LED, 5 rectification DC power supply, 6 ... Commercial AC power supply, 7 ... Power supply voltage detection means, 11 Boost chopper, 12 ... Buck chopper, 31: First voltage comparator, 31a, 34a : Operational amplifier, 32: First drive signal generation circuit, 33: Second drive signal generation circuit, 34: Second voltage comparator, 35: OFF control circuit, C3: Capacitor, E1, E2: Reference voltage source

Claims (4)

少なくとも1つのスイッチング素子を備え出力電流によってLEDを点灯する直流変換装置と;
前記直流変換装置の入力電圧が変動したことを前記直流変換装置の前記出力電流により検出する出力電流検出手段と;
前記出力電流検出手段の検出出力に基づいて、前記直流変換装置の入力電圧が低下したことを検出した場合には、前記直流変換装置の前記出力電流を、時間遅れを伴って前記スイッチング素子のスイッチング駆動信号のデューティを大きくすることにより増加させるとともに、入力電圧変動が復帰したときに、前記直流変換装置の前記出力電流を、前記スイッチング素子のスイッチング駆動信号のデューティを狭めて減少させることにより、前記出力電流のピーク値がLEDのパルス電流定格を超えないように抑制する制御手段と;
を具備していることを特徴とするLED点灯装置。
A DC conversion device comprising at least one switching element and lighting an LED with an output current;
An output current detecting means for detecting that the input voltage of the DC converter is varied by the output current of the DC converter;
Based on the detection output of the output current detecting means, when the input voltage of the DC conversion device detects that it has decreased, the output current of the DC converter, the switching of the switching element with a time delay with increased by increasing the duty of the drive signal, when the fluctuation of the input voltage has returned, the output current of the DC converter, by reducing narrows the duty of the switching drive signal of the switching element, and suppressing control means so that the peak value of the output current does not exceed the pulse current rating of the LED;
The LED lighting device characterized by comprising.
制御手段は、前記LEDの負荷の動が復帰したときに前記直流変換装置の前記スイッチング素子をOFFさせて、前記直流変換装置の前記出力電流のピーク値が前記LEDのパルス電流定格を超えないように抑制することを特徴とする請求項1記載のLED点灯装置。 Control means, said switching element is OFF of the DC converter when the fluctuation of the load of the LED is restored, the peak value of the output current of the DC converter does not exceed the pulse current rating of the LED The LED lighting device according to claim 1, wherein the LED lighting device is suppressed as follows. 制御手段は、前記LEDの負荷変動したときに所定期間帰還制御幅を制限して、前記直流変換装置の前記出力電流のピーク値がLEDのパルス電流定格を超えないように抑制することを特徴とする請求項1記載のLED点灯装置。 Control means, characterized in that the load of the LED is limited for a predetermined period feedback control range when variation, the peak value of the output current of the DC converter can be suppressed so as not to exceed the pulse current rating of the LED The LED lighting device according to claim 1. 照明器具本体と;
前記照明器具本体の配設されたLEDと;
前記LEDを点灯する請求項1ないし3のいずれか一記載のLED点灯装置と;
を具備していることを特徴とする照明器具。
A lighting fixture body;
LED and disposed of the luminaire body;
The LED lighting device according to any one of claims 1 to 3, wherein the LED is turned on;
The lighting fixture characterized by comprising.
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