JP2007234309A

JP2007234309A - Ｌｅｄ駆動制御方法

Info

Publication number: JP2007234309A
Application number: JP2006052389A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Murata; 茂村田
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2006-02-28
Filing date: 2006-02-28
Publication date: 2007-09-13

Abstract

【課題】複数回路並列接続されたＬＥＤ直列回路と、夫々のＬＥＤ直列回路に接続されて該ＬＥＤ直列回路を駆動する昇圧回路からなるＬＥＤ駆動制御方法において、昇圧回路から発生するノイズの抑制手段を備えたＬＥＤ駆動制御方法を提供することにある。
【解決手段】複数回路並列接続されたＬＥＤ直列回路に対して１対１に設けられたＤＣ／ＤＣコンバータからなる昇圧回路に昇圧動作を行なわせるために供給する各スイッチング信号を、周波数が同一で、且つ互いに所定の位相差を持たせたものとした。その結果、スイッチング信号のＯＮ／ＯＦＦのタイミングが夫々の昇圧回路によって異なるためにスイッチング信号のＯＮ時に流れる突入電流も各昇圧回路において時間差が生じ、突入電流に起因するノイズの発生が時間的に分散されることによって、瞬時に高いレベルのノイズを生じることはない。
【選択図】図１

Description

本発明はＬＥＤ駆動制御方法に関するものであり、詳しくは、複数個のＬＥＤが直列に接続されたＬＥＤ直列回路が１回路あるいは複数回路並列に接続されてなるＬＥＤ照明灯具の、各ＬＥＤ直列回路を該各ＬＥＤ直列回路に対して１対１に設けられた昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータで駆動するＬＥＤ駆動制御方法に関する。

ＬＥＤを光源とする照明灯具（例えば、街路灯等）は、灯体内に多数のＬＥＤを実装することによって配光、照度等の光学特性に関する要求仕様を満たすように図られる。

その場合、ＬＥＤの回路構成は一般的に、複数個のＬＥＤが直列に接続されたＬＥＤ直列回路を複数並列に接続した回路構成が採用される。

ところで、灯具の照度（明るさ）を高めるためにはＬＥＤの実装数を増やすことが考えられるが、そのときのＬＥＤの直列接続数およびそれを並列に配列した並列接続数についての回路構成は、灯具の機能に関する要求仕様、灯具内の配線数と灯具の大きさとの関係等を考慮して決定される。

その結果、ＬＥＤの直列接続数が自ずから増加することになり、このような回路構成のＬＥＤ照明灯具を直接駆動（点灯）するためには大容量の高電圧電源が必要となり、電源自体も大きくなってしまう。そこで、商用電源を使用してＬＥＤ照明灯具を駆動する方法として、商用電源の交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ電源を使用し、該ＡＣ／ＤＣ電源よって出力された直流電圧を昇圧回路（昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ）によって昇圧し、昇圧された高電圧でＬＥＤ照明灯具を構成する各ＬＥＤ直列回路を駆動することが行なわれている。

ところで、複数のＬＥＤ直列回路を同時に駆動する場合、上記基本的な駆動方式に基づいて複数のＬＥＤ直列回路を駆動する方法は、従来図４の回路ブロックで示すような方法が提案されている。

それは、供給された商用電源の交流電圧をＡＤ／ＤＣ電源によって直流電圧に変換し、その直流出力電圧を昇圧回路（昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ）に入力してその出力電圧（ＬＥＤ駆動電圧）で夫々のＬＥＤ直列回路を駆動するようにしたものである。そのため、各昇圧回路の出力は、各ＬＥＤ直列回路に接続された該ＬＥＤの総順方向電圧以上の電圧となっている。

このとき、昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータからなる昇圧回路はスイッチング方式であるため、各昇圧回路には該昇圧回路を昇圧動作させるためのスイッチング周波数を有するスイッチング信号が外部発振器から供給される（例えば、特許文献１参照。）。
特開平４−３４７７１３号公報

ところで、上記従来のＬＥＤ駆動方式は、複数のＬＥＤ直列回路を同時に点灯する場合、各ＬＥＤ直列回路を駆動する全ての昇圧回路が同一のスイッチング信号によってＯＮ／ＯＦＦ動作を繰り返す。そのため、各昇圧回路にはスイッチング信号に同期した突入電流が流れて夫々がノイズの発生源となり、全体としては夫々の昇圧回路で発生したノイズを加算したレベルのノイズが発生することになる。つまり、同時に点灯するＬＥＤ直列回路の数が増加するに伴って該ＬＥＤ直列回路を駆動する昇圧回路も増え、発生するノイズレベルも高くなることになる。

そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、複数のＬＥＤ直列回路と、夫々のＬＥＤ直列回路に接続されて該ＬＥＤ直列回路を駆動する昇圧回路からなるＬＥＤ駆動制御方法において、昇圧回路から発生するノイズの抑制手段を備えたＬＥＤ駆動制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、少なくとも複数個のＬＥＤと１個の昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータが直列に接続された回路が、1回路あるいは複数回路並列に接続されてなるＬＥＤ照明灯具の、前記各昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータに昇圧動作を行なわせるために前記各昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータに供給するスイッチング信号は、周波数が同一で、且つ互いに所定の位相差を有していることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２に記載された発明は、請求項１において、前記各昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータに供給される夫々のスイッチング信号は、基準クロック信号を分周して生成すると共に、前記位相差は前記基準クロックの１周期の整数数であることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項３に記載された発明は、請求項１または２のいずれか１項において、前記各昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータに供給するスイッチング信号は、デューティ比が同一であることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項４に記載された発明は、請求項１〜３いずれか１項において、前記各昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータの入力側に供給する電圧は、交流商用電圧をＡＣ／ＤＣ電源によって変換した直流電圧であることを特徴とするものである。

本発明のＬＥＤ駆動制御方法は、複数個のＬＥＤと１個の昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータが直列に接続された回路が、1回路あるいは複数回路並列に接続されてなるＬＥＤ照明灯具の、前記各ＬＥＤ直列回路に設けられた昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータで昇圧された電圧によって該ＬＥＤ直列回路を駆動するＬＥＤ装置駆動方法であって、各昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータに周波数が同一で、且つ互いに所定の位相差を有するスイッチング信号を供給することによって各昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータが昇圧作動を行なうようにした。

その結果、スイッチング信号のＯＮ／ＯＦＦのタイミングが夫々の昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータによって異なるためにスイッチング信号のＯＮ時に流れる突入電流も各昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータにおいて時間差が生じ、突入電流に起因するノイズの発生が時間的に分散されることによって、瞬時に高いレベルのノイズの発生を抑制することができた。

以下、この発明の好適な実施形態を図１〜図３を参照しながら、詳細に説明する。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。

図１は本発明のＬＥＤ駆動制御方法に係わる実施形態を示す回路ブロック図である。

図１により、本実施形態はＡＣ／ＤＣ電源１、発振器２、ロジック回路３、昇圧回路４およびＬＥＤ直列回路５を備えている。なお、本実施形態ではＬＥＤ直列回路を５回路並列にしてＬＥＤ照明灯具を構成し、これを同時に駆動することを想定している。

その回路構成および回路動作は、ＡＣ／ＤＣ電源１の入力側６がＡＣ１００Ｖ等の商用電源に接続され、出力側７が３端子レギュレータ１８を介して外部発振器２に接続されて発振器２に電源電圧を供給すると同時に、各昇圧回路４にも接続されて昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ（定電流制御）からなる昇圧回路４に入力電圧を供給している。

発振器２の出力８はロジック回路２の信号入力９に接続されており、発振器２で生成されたロジック回路基本クロック信号ｆ０をロジック回路３に供給している。

ロジック回路３の５つの信号出力１０〜１４は各昇圧回路４のスイッチング信号入力１５に接続されており、ロジック回路３において発振器２から供給されたロジック回路基本クロック信号ｆ０を分周して生成された、周波数が同一で位相が夫々互いに異なるスイッチング信号ｆ１〜ｆ５を昇圧回路４に供給している。

各昇圧回路４はスイッチング信号のＯＮ／ＯＦＦに基づいて昇圧動作行なわれ、直流電圧Ｖ_Ｄが昇圧されて出力された直流高電圧Ｖｃｃが各昇圧回路４の出力１６に接続されたＬＥＤ直列回路５の駆動電圧入力１７に供給されてＬＥＤ直列回路５を点灯させる。このとき、昇圧回路４から出力される直流高電圧Ｖｃｃは、各ＬＥＤ直列回路５に接続された該ＬＥＤ１〜ＬＥＤ１０の総順方向電圧以上の電圧となっている。

例えば、図２に示すようなＬＥＤの回路構成において、順方向電圧数ＶのＬＥＤが直列に１０個（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ１０）接続されている場合、ＬＥＤ直列回路の駆動電圧Ｖｃｃは最低数十Ｖが必要であるが、一般的には、個々のＬＥＤの順方向電圧のばらつき、駆動電圧Ｖｃｃの変動等を考慮して、より高い電圧が設定される。

図３は本発明のＬＥＤ駆動制御方法に係わる実施形態のタイミングチャートであり、ｆ０は発振器で生成されてロジック回路に供給されたロジック回路基本クロック信号、ｆ１〜ｆ５はロジック回路で生成されて昇圧回路に供給されるスイッチング信号である。

スイッチング信号ｆ１〜ｆ５は発振器から供給されたロジック回路基本クロック信号ｆ０を分周して生成されており、各スイッチング信号ｆ１〜ｆ５は同一周波数で、且つ位相が夫々互いにロジック回路基本クロック信号ｆ０の１周期分づつずれている。但し、位相差はロジック回路基本クロック信号ｆ０の１周期に限られるものではなく、１周期の整数倍の中から適宜選択されるものである。また、各スイッチング信号ｆ１〜ｆ５は周波数と共にデューティ比を同一にすることも可能である。

従って、各昇圧回路を昇圧動作させるスイッチング信号のＯＮ／ＯＦＦのタイミングが夫々異なるため、スイッチング信号のＯＮ時の突入電流も各昇圧回路において時間差があり、瞬時に大きな負荷変動が生じないために高いレベルのノイズを生じることはない。

上述のように、各昇圧回路を昇圧動作させるスイッチング信号ｆ１〜ｆ５はロジック回路基本クロック信号ｆ０を分周した分、該ロジック回路基本クロック信号ｆ０よりも周波数が低くなっている。従って、分周前のロジック回路基本クロック信号ｆ０は分周後の各スイッチング信号ｆ１〜ｆ５が要求されるスイッチング周波数を満足するような周波数に設定する必要がある。

以上説明したように、本発明のＬＥＤ駆動制御方法は、同一周波数で、且つ位相が夫々互いにずれたスイッチング信号を各ＬＥＤ直列回路を駆動する各昇圧回路に供給するようにした。

その結果、スイッチング信号のＯＮ／ＯＦＦのタイミングが夫々の昇圧回路によって異なる。よって、スイッチング信号のＯＮ時に流れる突入電流も各昇圧回路において時間差が生じて突入電流に起因するノイズの発生が時間的に分散され、瞬時に大きな負荷変動が生じないために高いレベルのノイズを生じることはない。

その上、昇圧回路が増えれば増えるほど、言い換えればＬＥＤ直列回路の回路数が増加してＬＥＤ照明灯具が大きくなればなるほどノイズ抑制効果が発揮される。という優れた効果を奏するものである。

本発明のＬＥＤ駆動制御方法に係わる実施形態の回路ブロック図である。本発明のＬＥＤ駆動制御方法に係わる実施形態を構成するＬＥＤ照明灯具の回路図である。本発明のＬＥＤ駆動制御方法に係わる実施形態のタイミングチャートである。従来例を示す回路ブロック図である。

符号の説明

１ＡＣ／ＤＣ電源
２発振器
３ロジック回路
４昇圧回路
５ＬＥＤ照明灯具
６入力側
７出力側
８出力
９信号入力
１０〜１４信号出力
１５スイッチング信号入力
１６出力
１７駆動電圧入力
１８３端子レギュレータ

Claims

少なくとも複数個のＬＥＤと１個の昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータが直列に接続された回路が、1回路あるいは複数回路並列に接続されてなるＬＥＤ照明灯具の、前記各昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータに昇圧動作を行なわせるために前記各昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータに供給するスイッチング信号は、周波数が同一で、且つ互いに所定の位相差を有していることを特徴とするＬＥＤ駆動制御方法。
前記各昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータに供給される夫々のスイッチング信号は、基準クロック信号を分周して生成すると共に、前記位相差は前記基準クロックの１周期の整数数であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動制御方法。
前記各昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータに供給するスイッチング信号は、デューティ比が同一であることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載のＬＥＤ駆動制御方法。
前記各昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータの入力側に供給する電圧は、交流商用電圧をＡＣ／ＤＣ電源によって変換した直流電圧であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＬＥＤ駆動制御方法。