JP2010097880A - Light-emitting diode lighting device - Google Patents

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<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light-emitting diode lighting device capable of further reducing a power loss of an impedance means serially connected with a switching element of a step-down chopper and excellent in temperature characteristics and having little variations in an output current. <P>SOLUTION: The light-emitting diode lighting device is provided with a step-down chopper DC equipped with a first circuit A serially including a switching element Q1, an impedance means Z1 and a first inductor L1, a second circuit B serially including the first inductor and a diode D1, a self-excitation type driving signal generation circuit DSG equipped with a second inductor L2 magnetically coupled with the first inductor and impressing an induced voltage on a controlling terminal of the switching element to maintain the switching element in an On state, and a turn-off circuit TOF provided with a comparing means which, after detecting a voltage of the impedance means, outputs when the detected voltage exceeds a reference value, and a switching element which is turned on by the output of the comparing means and turns off the switching element by short-circuiting an output terminal of the self-excitation driving signal generation circuit. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、降圧チョッパを備えた発光ダイオード点灯装置に関する。   The present invention relates to a light emitting diode lighting device provided with a step-down chopper.

降圧チョッパを備えた発光ダイオード点灯装置は、既知である(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1の図2に記載の降圧チョッパを備えた発光ダイオード点灯装置においては、第1のスイッチング素子であるFET5と第1のインダクタ7との間に、抵抗値の小さい抵抗素子61を接続し、この抵抗素子61を第2のスイッチング素子であるバイポーラ形トランジスタ21のベース・エミッタ間に接続している。前記トランジスタ21のコレクタを前記FET5のゲート端子に接続している。   A light-emitting diode lighting device including a step-down chopper is known (see, for example, Patent Document 1). In the light-emitting diode lighting device including the step-down chopper described in FIG. 2 of Patent Document 1, a resistance element 61 having a small resistance value is connected between the FET 5 serving as the first switching element and the first inductor 7. The resistor element 61 is connected between the base and emitter of the bipolar transistor 21 which is the second switching element. The collector of the transistor 21 is connected to the gate terminal of the FET 5.

FET5がオン動作すると抵抗素子61、第1のインダクタ7を介して電流が流れ、この電流が次第に増加するが、抵抗素子61の両端間電圧がトランジスタ21を動作するバイアスに達すると、トランジスタ21がオン動作し、これによりFET5はターンオフされる。抵抗素子61の両端間電圧をトランジスタ21のベースバイアスとし、この電圧が所定の電圧に達したときトランジスタ21をオン動作してFET5をターンオフさせるようにしているので、ターンオフのタイミングを第2のインダクタ12に誘起される電圧値に影響されず常に正確に取ることができる。すなわち、FET5を常に正確にスイッチング動作できる。   When the FET 5 is turned on, a current flows through the resistance element 61 and the first inductor 7 and this current gradually increases. When the voltage across the resistance element 61 reaches a bias for operating the transistor 21, the transistor 21 The FET 5 is turned on, whereby the FET 5 is turned off. The voltage across the resistor element 61 is used as the base bias of the transistor 21. When this voltage reaches a predetermined voltage, the transistor 21 is turned on to turn off the FET 5, so that the turn-off timing is set to the second inductor. 12 can always be accurately taken without being influenced by the voltage value induced in the circuit 12. That is, the FET 5 can always be switched accurately.

また、トランジスタ21をオン動作するベースバイアスはシリコントランジスタの場合で0.5Vと低く、このため、抵抗素子61での消費電力はほとんど無く、無駄な電力消費を極力防止できる。   In addition, the base bias for turning on the transistor 21 is as low as 0.5 V in the case of a silicon transistor. Therefore, there is almost no power consumption in the resistance element 61, and wasteful power consumption can be prevented as much as possible.

特許第4123886号公報Japanese Patent No. 4123886

ところが、特許文献1の発光ダイオード点灯装置における第1のスイッチング素子と直列接続する抵抗素子の電力損失をより一層低減したいという要求がある。また、その温度特性がトランジスタ21の温度特性で決まり、所望の温度特性を付与しにくいという問題がある。   However, there is a demand for further reducing the power loss of the resistance element connected in series with the first switching element in the light-emitting diode lighting device of Patent Document 1. In addition, the temperature characteristic is determined by the temperature characteristic of the transistor 21, and there is a problem that it is difficult to provide a desired temperature characteristic.

本発明は、降圧チョッパのスイッチング素子と直列接続するインピーダンス手段の電力損失をより一層低減でき、しかも温度特性が良好で、出力電流のばらつきが少ない発光ダイオード点灯装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a light-emitting diode lighting device that can further reduce power loss of impedance means connected in series with a switching element of a step-down chopper, has good temperature characteristics, and has little variation in output current.

また、本発明は、上記に加えて負荷の発光ダイオードの異常時に対する過電圧保護機能を備えた発光ダイオード点灯装置を提供することを副次的な目的とする。   Another object of the present invention is to provide a light emitting diode lighting device having an overvoltage protection function against an abnormal condition of the light emitting diode of the load in addition to the above.

本発明の発光ダイオード点灯装置は、直流電源と;直流電源に接続した入力端、負荷を接続する出力端、スイッチング素子、インピーダンス手段および第1のインダクタを直列に含み入力端および出力端の間に接続した第1の回路、ならびに第1のインダクタおよびダイオードを直列に含み出力端に接続した第2の回路を備えた降圧チョッパと;降圧チョッパの出力端に負荷として接続する発光ダイオードと;降圧チョッパのインピーダンス手段の電圧を検出して、その検出電圧が基準値を越えたときに出力する比較手段および比較手段の出力でオンされて自励形駆動信号発生回路の出力端を短絡して第1のスイッチング素子をターンオフさせるスイッチ素子を備えたターンオフ回路と;を具備していることを特徴としている。   The light-emitting diode lighting device of the present invention includes a DC power supply; an input terminal connected to the DC power supply, an output terminal connecting a load, a switching element, impedance means, and a first inductor in series, and between the input terminal and the output terminal. A step-down chopper including a first circuit connected, and a second circuit including a first inductor and a diode in series and connected to an output end; a light-emitting diode connected as a load to the output end of the step-down chopper; and a step-down chopper The voltage of the impedance means is detected and is turned on at the output of the comparison means and the output of the comparison means that are output when the detected voltage exceeds the reference value, and the output terminal of the self-excited drive signal generation circuit is short-circuited. And a turn-off circuit including a switch element for turning off the switching element.

本発明は、以下の態様を許容する。   The present invention allows the following aspects.

直流電源は、交流電源、例えば商用交流電源電圧を整流して発光ダイオードを点灯するための電力を直流の態様で後述する降圧チョッパに供給する。整流の態様は、特段限定されないが、全波整流が好ましい。しかし、整流化直流電源だけでなく、バッテリーなどからなる直流電源であってもよい。   The DC power supply supplies power for rectifying an AC power supply, for example, a commercial AC power supply voltage to light the light emitting diode, in a DC mode to a step-down chopper described later. The mode of rectification is not particularly limited, but full wave rectification is preferable. However, not only a rectified DC power supply but also a DC power supply including a battery or the like may be used.

また、直流電源が整流化直流電源である場合、その出力端間に平滑コンデンサを接続して直流出力電圧を平滑化するように構成することができる。   Further, when the DC power supply is a rectified DC power supply, a smoothing capacitor can be connected between the output terminals to smooth the DC output voltage.

本発明の整流化直流電源を用いる場合の好ましい態様として、交流電源電圧100Vにおいて、平滑コンデンサの容量を12〜20μFとし、かつ降圧チョッパの出力電圧を発光ダイオードの点灯中35〜48Vに設定する構成を採用することができる。この態様によれば、発光ダイオード点灯装置が25W以下の入力電流の高調波規格(JIS C61000−3−2 Class C)を満足するとともに、寿命中の平滑コンデンサの容量低下に対しても発光ダイオードに連続して電流を供給できるので、回路寿命をより長くすることができる。   As a preferred mode when using the rectified DC power supply of the present invention, a configuration in which the capacity of the smoothing capacitor is set to 12 to 20 μF and the output voltage of the step-down chopper is set to 35 to 48 V during lighting of the light emitting diode at an AC power supply voltage of 100 V Can be adopted. According to this aspect, the light-emitting diode lighting device satisfies the harmonic standard (JIS C61000-3-2 Class C) of the input current of 25 W or less, and the light-emitting diode can be used even for a reduction in the capacity of the smoothing capacitor during its lifetime. Since the current can be continuously supplied, the circuit life can be extended.

降圧チョッパは、第1および第2の回路からなり、入力端にスイッチング素子および第1のインダクタを直列に接続し、第1のインダクタおよびダイオードが出力端に直列に接続してなる周知のチョッパ回路である。そして、スイッチング素子のオン時間をTON、オフ時間をTOFF、直流電源電圧をVIN、出力電圧をVOUTとすれば、出力電圧がVOUT=VIN・TON/(TON+TOFF)となり入力電圧より低くなる関係があることで知られている。 The step-down chopper is composed of first and second circuits, and a known chopper circuit in which a switching element and a first inductor are connected in series to an input end, and a first inductor and a diode are connected in series to an output end. It is. If the ON time of the switching element is T ON , the OFF time is T OFF , the DC power supply voltage is VIN and the output voltage is VOUT , the output voltage is V OUT = V IN · T ON / (T ON + T OFF ) And lower than the input voltage.

本発明においては、降圧チョッパのスイッチング素子と直列にインピーダンス手段を接続していて、インピーダンス手段を流れる電流が所定値に到達したときに後述するターンオフ回路を動作させて、スイッチング素子をターンオフさせる。   In the present invention, the impedance means is connected in series with the switching element of the step-down chopper, and when the current flowing through the impedance means reaches a predetermined value, a turn-off circuit described later is operated to turn off the switching element.

発光ダイオードは、降圧チョッパの出力端に負荷として接続し、降圧チョッパの出力電流により付勢されて点灯する。降圧チョッパの出力端に接続される発光ダイオードは、その複数が直列接続した直列回路でもよいし、単独でもよい。また、これらの複数が並列接続して負荷回路を構成していてもよい。   The light emitting diode is connected to the output terminal of the step-down chopper as a load and is lit by being energized by the output current of the step-down chopper. The light emitting diodes connected to the output terminal of the step-down chopper may be a series circuit in which a plurality of light emitting diodes are connected in series, or may be a single one. A plurality of these may be connected in parallel to constitute a load circuit.

また、発光ダイオードは、その発光特性およびパッケージ態様なども特段限定されないので、既知の各種発光特性、パッケージ態様および定格などを適宜選択して用いることができる。   In addition, since the light emitting diode is not particularly limited in its light emission characteristics, package mode, and the like, various known light emission characteristics, package modes, ratings, and the like can be appropriately selected and used.

自励形駆動信号発生回路は、降圧チョッパの第1のインダクタに磁気結合した第2のインダクタを備え、第2のインダクタに誘起した電圧をスイッチング素子の制御端子に駆動信号として印加して、そのスイッチング素子をオン状態に維持する。所望により第2のインダクタと上記制御端子の間に例えばコンデンサおよび抵抗の直列回路などのインピーダンス素子を介在させることができる。   The self-excited drive signal generation circuit includes a second inductor magnetically coupled to the first inductor of the step-down chopper, and applies a voltage induced in the second inductor as a drive signal to the control terminal of the switching element. The switching element is kept on. If desired, an impedance element such as a series circuit of a capacitor and a resistor can be interposed between the second inductor and the control terminal.

ターンオフ回路は、比較手段およびスイッチ素子を備え、降圧チョッパのインピーダンス手段の電圧を検出して、その検出電圧が基準値を越えたときに発生する比較手段の出力でスイッチ素子をオンさせる。そして、スイッチ素子は、自励形駆動信号発生回路の出力端を短絡する。この短絡で降圧チョッパのスイッチング素子はターンオフする。   The turn-off circuit includes comparison means and a switch element, detects the voltage of the impedance means of the step-down chopper, and turns on the switch element with the output of the comparison means generated when the detected voltage exceeds a reference value. The switch element short-circuits the output end of the self-excited drive signal generation circuit. The switching element of the step-down chopper is turned off by this short circuit.

比較手段は、その入力電圧を、ターンオフ回路をスイッチ素子、例えばトランジスタにより構成して、そのスイッチ素子をオンするときのベース・エミッタ電圧より明らかに低い例えば0.3V以下の電圧に設定することができる。これにより、インピーダンス手段のインピーダンスを小さくしてそこに生じる電力損失を頗る小さい値にすることができる。   The comparison means can set the input voltage to a voltage that is clearly lower than the base-emitter voltage when the switch element is turned on, for example, 0.3 V or less, by configuring the turn-off circuit with a switch element such as a transistor. it can. Thereby, the impedance of the impedance means can be reduced to a small value that can reduce the power loss generated there.

また、比較手段の出力電圧でスイッチ素子をオンさせるように、比較手段をインピーダンス手段とスイッチ素子との間に介在させることにより、降圧チョッパのターンオフの温度特性が比較手段の介在に伴いスイッチ素子の影響を受けなくなる。その結果、発光ダイオード点灯装置の温度特性が良好になる。すなわち、比較手段は、その入力電圧を内部に設定される基準電圧と比較して、入力電圧が基準電圧を越えている場合に入力電圧を高い電圧に増幅して出力する。なお、基準電圧は、ツェナーダイオードを用いて設定するのが一般的である。比較手段の温度特性は、基準電圧を設定するツェナーダイオードの温度特性によってほぼ決まるので、その温度特性をターンオフ回路の温度特性として好適なやや負特性ないしフラットな温度特性を有するツェナーダイオードを選ぶことは容易である。   Further, by interposing the comparison means between the impedance means and the switch element so that the switch element is turned on by the output voltage of the comparison means, the temperature characteristic of the step-down chopper turn-off is accompanied by the presence of the comparison means. Unaffected. As a result, the temperature characteristics of the light emitting diode lighting device are improved. That is, the comparison means compares the input voltage with a reference voltage set inside, and amplifies the input voltage to a high voltage and outputs it when the input voltage exceeds the reference voltage. The reference voltage is generally set using a Zener diode. Since the temperature characteristic of the comparison means is substantially determined by the temperature characteristic of the Zener diode that sets the reference voltage, selecting a Zener diode having a slightly negative characteristic or a flat temperature characteristic that is suitable as the temperature characteristic of the turn-off circuit is not possible. Easy.

さらに、降圧チョッパのスイッチング素子のターンオフ制御を比較手段の動作で行うので、降圧チョッパの出力電流のばらつき管理が容易で、しかもばらつきが低減する。   Furthermore, since the turn-off control of the switching element of the step-down chopper is performed by the operation of the comparison means, the variation management of the output current of the step-down chopper is easy and the variation is reduced.

本発明において、比較手段およびスイッチ素子を備えたターンオフ回路を、オペアンプを用いた電圧比較器すなわちコンパレータを主体として構成することができる。この場合、コンパレータとその出力電圧でオンするスイッチ素子とでターンオフ回路を構成する第1の態様、ならびにシンク電流容量の比較的大きなコンパレータのみで上記ターン上記ターンオフ回路を構成する第2の態様のいずれであってもよい。なお、第2の態様においては、コンパレータ自体が、そのシンク電流容量が比較的大きいので、スイッチ素子の機能を奏するから、別設のスイッチ素子が不要になる。   In the present invention, the turn-off circuit including the comparison means and the switch element can be configured mainly by a voltage comparator using an operational amplifier, that is, a comparator. In this case, either the first mode in which the turn-off circuit is configured by the comparator and the switch element that is turned on by the output voltage, or the second mode in which the turn-off circuit is configured by only the comparator having a relatively large sink current capacity. It may be. In the second mode, since the comparator itself has a relatively large sink current capacity, it exhibits the function of a switch element, so that a separate switch element is unnecessary.

本発明において、好ましい第3の態様は、以上説明の発光ダイオード点灯装置において、降圧チョッパの第1のインダクタに磁気結合する第3のインダクタを備え、第3のインダクタの誘起電圧が所定値を越えたときに降圧チョッパのスイッチング素子をオフさせる過電圧保護回路を具備している。   In the present invention, a preferred third aspect is the light emitting diode lighting device described above, further comprising a third inductor magnetically coupled to the first inductor of the step-down chopper, and the induced voltage of the third inductor exceeds a predetermined value. An overvoltage protection circuit for turning off the switching element of the step-down chopper.

本態様においては、負荷異常に伴い出力電圧が過電圧になったときに、第3のインダクタに誘起される電圧が比例的に上昇する。これにより過電圧保護回路が作動して降圧チョッパのスイッチング素子をオフさせて回路を保護することができる。   In this aspect, when the output voltage becomes an overvoltage due to the load abnormality, the voltage induced in the third inductor rises proportionally. As a result, the overvoltage protection circuit operates and the switching element of the step-down chopper is turned off to protect the circuit.

過電圧保護回路には、コンパレータを用いて第3のインダクタの誘起電圧が異常に高くなったときに負の電圧を出力するように構成するのがよい。そして、上記の負の出力電圧を降圧チョッパのスイッチング素子の制御端子に印加する。これによりスイッチング素子がオフされて降圧チョッパ動作を停止して保護動作が行われる。   The overvoltage protection circuit is preferably configured to output a negative voltage when the induced voltage of the third inductor becomes abnormally high using a comparator. Then, the negative output voltage is applied to the control terminal of the switching element of the step-down chopper. As a result, the switching element is turned off, the step-down chopper operation is stopped, and the protection operation is performed.

また、本発明の好ましい第4の態様は、以上の構成において、ターンオフ回路のコンパレータの基準電圧源にフォトカプラを並列接続し、PWM方式の調光信号に応じてフォトカプラを駆動するように構成している。なお、調光信号がPWM方式でない場合には、調光信号をPWM信号に変換する変換回路を用いてPWM信号を得てからフォトカプラを駆動すればよい。   According to a fourth preferred embodiment of the present invention, in the above configuration, a photocoupler is connected in parallel to the reference voltage source of the comparator of the turn-off circuit, and the photocoupler is driven in accordance with the PWM dimming signal. is doing. When the dimming signal is not a PWM system, the photocoupler may be driven after obtaining the PWM signal using a conversion circuit that converts the dimming signal into a PWM signal.

本態様によれば、調光機能を備えた発光ダイオード点灯装置を得ることができる。   According to this aspect, a light emitting diode lighting device having a dimming function can be obtained.

本発明によれば、降圧チョッパのスイッチング素子をターンオフさせるターンオフ回路が、スイッチング素子に駆動信号を供給する自励形駆動信号発生回路の出力端を短絡するスイッチ素子と、降圧チョッパのスイッチング素子と直列のインピーダンス手段およびスイッチ素子の間に介在する比較手段とを備えていることにより、上記インピーダンス手段のインピーダンスを一層小さくしてインピーダンス手段の電力損失をより一層低減できるとともに、温度特性が良好で、しかも出力電流のばらつきが少ない発光ダイオード点灯装置を提供することができる。   According to the present invention, the turn-off circuit that turns off the switching element of the step-down chopper is connected in series with the switching element that short-circuits the output terminal of the self-excited drive signal generation circuit that supplies a driving signal to the switching element, and the switching element of the step-down chopper Impedance means and comparison means interposed between the switching elements, the impedance of the impedance means can be further reduced to further reduce the power loss of the impedance means, and the temperature characteristics are good, A light-emitting diode lighting device with little variation in output current can be provided.

また、降圧チョッパの第1のインダクタに磁気結合する第3のインダクタを備え、その誘起電圧が所定値を越えたときに降圧チョッパのスイッチング素子をオフさせる過電圧保護回路を具備していることにより、負荷異常で出力電圧が過電圧になったときには保護動作が行われるので、負荷の発光ダイオードが損傷を受ける前に消灯させることができる。   In addition, by including a third inductor that is magnetically coupled to the first inductor of the step-down chopper, and having an overvoltage protection circuit that turns off the switching element of the step-down chopper when the induced voltage exceeds a predetermined value, Since the protective operation is performed when the output voltage becomes an overvoltage due to a load abnormality, the light emitting diode of the load can be turned off before being damaged.

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の発光ダイオード点灯装置を実施するための第1の形態を示す回路図である。本形態において、発光ダイオード点灯装置は、直流電源DC、降圧チョッパSDC、発光ダイオードLED、自励形駆動信号発生回路DSGおよびターンオフ回路TOFを具備している。上記の各構成要素に加えて、起動回路STが付設されている。   FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment for implementing the light-emitting diode lighting device of the present invention. In this embodiment, the light emitting diode lighting device includes a direct current power source DC, a step-down chopper SDC, a light emitting diode LED, a self-excited drive signal generation circuit DSG, and a turn-off circuit TOF. In addition to the above components, a starter circuit ST is attached.

直流電源DCは、入力端が交流電源ACに接続する全波整流回路DBおよびコンデンサC1を備えている。平滑コンデンサC1は、全波整流回路DBの出力端間に接続している。なお、全波整流回路DBの入力端間に接続しているのは雑音防止用コンデンサC2である。   The DC power source DC includes a full-wave rectifier circuit DB and a capacitor C1 whose input ends are connected to the AC power source AC. The smoothing capacitor C1 is connected between the output terminals of the full-wave rectifier circuit DB. Note that a noise prevention capacitor C2 is connected between the input terminals of the full-wave rectifier circuit DB.

降圧チョッパSDCは、直流電源DCに接続した入力端t1、t2、負荷を接続する出力端t3、t4、スイッチング素子Q1、インピーダンス手段Z1および第1のインダクタL1を直列に含み、入力端t1および出力端t3の間に接続した第1の回路A、ならびに第1のインダクタL1およびダイオードD1を直列に含み出力端t3、t4間に接続した第2の回路Bを備えて構成されている。また、出力端t3、t4間には平滑コンデンサC3が接続している。   The step-down chopper SDC includes input terminals t1 and t2 connected to a DC power source DC, output terminals t3 and t4 connecting a load, a switching element Q1, impedance means Z1, and a first inductor L1 in series. The circuit includes a first circuit A connected between the terminals t3, and a second circuit B including a first inductor L1 and a diode D1 connected in series and connected between the output terminals t3 and t4. A smoothing capacitor C3 is connected between the output terminals t3 and t4.

本形態において、降圧チョッパSDCのスイッチング素子Q1はFET(電界効果トランジスタ)からなり、そのドレイン、ソースが第1の回路Aに接続される。そして、第1の回路AがコンデンサC3および/または後述する負荷回路LCを介して第1のインダクタL1の充電回路を形成し、第2の回路Bが第1のインダクタL1およびダイオードD1がコンデンサC3および/または後述する負荷回路LCを介して第1のインダクタL1の放電回路を形成している。なお、本形態において、インピーダンス手段Z1は、抵抗器からなるが、所望により適度の抵抗成分を有するインダクタまたはコンデンサなどを用いることができる。   In this embodiment, the switching element Q1 of the step-down chopper SDC is composed of an FET (field effect transistor), and its drain and source are connected to the first circuit A. Then, the first circuit A forms a charging circuit for the first inductor L1 via the capacitor C3 and / or a load circuit LC described later, and the second circuit B includes the first inductor L1 and the diode D1 as the capacitor C3. And / or the discharge circuit of the 1st inductor L1 is formed via the load circuit LC mentioned later. In this embodiment, the impedance means Z1 is a resistor, but an inductor or a capacitor having an appropriate resistance component can be used if desired.

発光ダイオードLEDは、その所望数が負荷回路LCを形成し、降圧チョッパSDCの出力端t3、t4間に接続して、付勢されて点灯する。   The desired number of the light emitting diodes LED forms the load circuit LC, and is connected between the output terminals t3 and t4 of the step-down chopper SDC, and is energized to light up.

自励形駆動信号発生回路DSGは、降圧チョッパSDCの第1のインダクタL1に磁気結合した第2のインダクタL2を備えている。そして、第2のインダクタL2に誘起した電圧をスイッチング素子Q1の制御端子(ゲート)とドレインの間に駆動信号として印加して、そのスイッチング素子Q1をオン状態に維持する。なお、第2のインダクタL2の他端は、インピーダンス手段Z1を介してスイッチング素子Q1のソースに接続している。   The self-excited drive signal generation circuit DSG includes a second inductor L2 magnetically coupled to the first inductor L1 of the step-down chopper SDC. Then, the voltage induced in the second inductor L2 is applied as a drive signal between the control terminal (gate) and the drain of the switching element Q1, and the switching element Q1 is maintained in the ON state. Note that the other end of the second inductor L2 is connected to the source of the switching element Q1 via the impedance means Z1.

本形態において、自励形駆動信号発生回路DSGには、上記構成に加えてコンデンサC4と抵抗器R1の直列回路が第2のインダクタL2の一端とスイッチング素子Q1の制御端子(ゲート)との間に直列に介在している。また、自励形駆動信号発生回路DSGの出力端間にツェナーダイオードZD1が接続して、スイッチング素子Q1の制御端子(ゲート)とドレインの間に過電圧が印加されてスイッチング素子Q1が破壊されないよう過電圧保護回路を形成している。   In this embodiment, the self-excited drive signal generation circuit DSG includes a series circuit of a capacitor C4 and a resistor R1 between the one end of the second inductor L2 and the control terminal (gate) of the switching element Q1 in addition to the above configuration. In series. Further, a zener diode ZD1 is connected between the output ends of the self-excited drive signal generating circuit DSG, and an overvoltage is applied between the control terminal (gate) and the drain of the switching element Q1 so that the switching element Q1 is not destroyed. A protection circuit is formed.

ターンオフ回路TOFは、コンパレータCP1、スイッチ素子Q2、第1および第2の制御回路電源ES1、ES2を備えている。そして、コンパレータCP1の端子P1は、その内部の基準電圧回路の基底電位側から導出されてインピーダンス手段Z1と第1のインダクタL1の接続点に接続する。また、上記基準電圧回路は、コンパレータCP1内に付設されていて、後述する第2の制御回路電源ES2から端子P4で電源の供給を受けて基準電圧を生成し、コンパレータCP1内部の演算増幅器の非反転入力端子に基準電圧を印加する。同様に端子P2は、コンパレータCP1の入力端子であり、第1のスイッチング素子Q1とインピーダンス手段Z1の接続点に接続して演算増幅器の反転入力端子に入力電圧を印加する。また、端子P3は、コンパレータCP1の出力端子であり、後述する第2のスイッチング素子Q2のベースに接続して出力電圧を第2のスイッチング素子Q2に印加する。さらに、端子P5は、後述する第1の制御回路電源ES1に接続して、コンパレータCP1に制御電源を供給する。   The turn-off circuit TOF includes a comparator CP1, a switch element Q2, and first and second control circuit power supplies ES1 and ES2. The terminal P1 of the comparator CP1 is derived from the base potential side of the internal reference voltage circuit and is connected to the connection point between the impedance means Z1 and the first inductor L1. The reference voltage circuit is provided in the comparator CP1, generates a reference voltage by receiving power from a second control circuit power supply ES2 (described later) at a terminal P4, and operates as a non-operational amplifier in the comparator CP1. A reference voltage is applied to the inverting input terminal. Similarly, the terminal P2 is an input terminal of the comparator CP1, and is connected to a connection point between the first switching element Q1 and the impedance means Z1, and applies an input voltage to the inverting input terminal of the operational amplifier. A terminal P3 is an output terminal of the comparator CP1, and is connected to a base of a second switching element Q2 described later to apply an output voltage to the second switching element Q2. Further, the terminal P5 is connected to a first control circuit power supply ES1 described later, and supplies control power to the comparator CP1.

スイッチ素子Q2は、トランジスタからなり、そのコレクタが第1のスイッチング素子Q1の制御端子に接続し、エミッタがインピーダンス素子Z1および第1のインダクタL1の接続点に接続している。したがって、スイッチ素子Q2がオンすることによって、自励形駆動信号発生回路DSGの出力端を短絡する。そうして、スイッチング素子Q1はターンオフする。なお、スイッチ素子Q2のベース・エミッタ間に抵抗器R2が接続している。   The switch element Q2 is formed of a transistor, and has a collector connected to the control terminal of the first switching element Q1, and an emitter connected to a connection point between the impedance element Z1 and the first inductor L1. Therefore, when the switching element Q2 is turned on, the output terminal of the self-excited drive signal generation circuit DSG is short-circuited. Thus, the switching element Q1 is turned off. A resistor R2 is connected between the base and emitter of the switch element Q2.

第1の制御回路電源ES1は、第2のインダクタL2の両端にダイオードD2およびコンデンサC5の直列回路を接続して構成されており、第1のインダクタL1が充電されるときに第2のインダクタL2に発生する誘起電圧でダイオードD2を経由してコンデンサC5が充電され、ダイオードD2およびコンデンサC5の接続点からプラスの電位を出力してコンパレータCP1の出力端子に制御電圧を印加するように構成されている。   The first control circuit power supply ES1 is configured by connecting a series circuit of a diode D2 and a capacitor C5 to both ends of the second inductor L2, and the second inductor L2 is charged when the first inductor L1 is charged. The capacitor C5 is charged via the diode D2 with the induced voltage generated in the circuit, and a positive potential is output from the connection point between the diode D2 and the capacitor C5, and the control voltage is applied to the output terminal of the comparator CP1. Yes.

第2の制御回路電源ES2は、第1のインダクタL1に磁気結合する第3のインダクタL3の両端にダイオードD3およびコンデンサC6の直列回路を接続して構成されており、第1のインダクタL1が放電するときに第3のインダクタL3に発生する誘起電圧でダイオードD3を経由してコンデンサC6が充電され、ダイオードD3およびコンデンサC6の接続点からプラスの電圧を出力して基準電圧回路に制御電圧を印加して基準電圧を生成するように構成されている。   The second control circuit power source ES2 is configured by connecting a series circuit of a diode D3 and a capacitor C6 to both ends of a third inductor L3 that is magnetically coupled to the first inductor L1, and the first inductor L1 is discharged. When the capacitor C6 is charged via the diode D3 with the induced voltage generated in the third inductor L3, a positive voltage is output from the connection point of the diode D3 and the capacitor C6, and the control voltage is applied to the reference voltage circuit. Thus, the reference voltage is generated.

起動回路STは、第1のスイッチング素子Q1のドレイン・ゲート間に接続した抵抗器R3と前記自励形駆動信号発生回路DSGの抵抗器R1およびコンデンサC4に並列接続する抵抗器R10との直列回路、第2のインダクタL2、ならびに前記降圧チョッパSDCの第2の回路BのコンデンサC3および/または負荷回路LCの発光ダイオードLEDからなる直列回路により構成され、直流電源DCの投入時に主として抵抗器R3とR10の抵抗値比で決まるプラスの起動電圧が第1のスイッチング素子Q1のゲートに印加されて降圧チョッパSDCが起動する。   The starting circuit ST is a series circuit of a resistor R3 connected between the drain and gate of the first switching element Q1, and a resistor R10 connected in parallel to the resistor R1 and the capacitor C4 of the self-excited drive signal generating circuit DSG. , A second inductor L2, and a series circuit composed of the capacitor C3 of the second circuit B of the step-down chopper SDC and / or the light emitting diode LED of the load circuit LC, and the resistor R3 mainly when the DC power source DC is turned on. A positive starting voltage determined by the resistance value ratio of R10 is applied to the gate of the first switching element Q1, and the step-down chopper SDC is started.

次に、回路動作について説明する。   Next, circuit operation will be described.

直流電源DCが投入され、起動回路STにより降圧チョッパSDCが起動すると、スイッチング素子Q1がオンして、直流電源DCから第1の回路A内を平滑コンデンサC3または/および負荷回路LCの発光ダイオードLEDを経由して直線的に増加する増加電流が流れ出す。この増加電流により、自励形駆動信号発生回路DSGの第2のインダクタL2にはコンデンサC4側がプラスとなる電圧が誘起され、この誘起電圧がコンデンサC4および抵抗器R1を経由してスイッチング素子Q1の制御端子(ゲート)にプラスの電圧を印加するので、スイッチング素子Q1はオン状態に維持され増加電流が流れ続ける。これと同時に、増加電流によりインピーダンス手段Z1に電圧降下が生じ、その降下電圧がターンオフ回路TOFのコンパレータCP1の端子P2に入力電圧として印加される。   When the direct current power source DC is turned on and the step-down chopper SDC is activated by the activation circuit ST, the switching element Q1 is turned on, and the smoothing capacitor C3 and / or the light emitting diode LED of the load circuit LC is passed through the first circuit A from the direct current power source DC. An increasing current that increases linearly begins to flow. Due to this increased current, a positive voltage is induced in the second inductor L2 of the self-excited drive signal generation circuit DSG on the capacitor C4 side, and this induced voltage is applied to the switching element Q1 via the capacitor C4 and the resistor R1. Since a positive voltage is applied to the control terminal (gate), the switching element Q1 is maintained in the ON state and the increased current continues to flow. At the same time, a voltage drop occurs in the impedance means Z1 due to the increased current, and the drop voltage is applied as an input voltage to the terminal P2 of the comparator CP1 of the turn-off circuit TOF.

上記増加電流の増大に伴いコンパレータCP1の入力電圧が増加して基準電圧を超えると、コンパレータCP1が動作して、端子P3にプラスの出力電圧が発生する。その結果、ターンオフ回路TOFのスイッチ素子Q2がオンして自励形駆動信号発生回路DSGの出力端を短絡するので、降圧チョッパSDCのスイッチング素子Q1がオフし、上記増加電流が遮断される。   When the input voltage of the comparator CP1 increases with the increase current and exceeds the reference voltage, the comparator CP1 operates and a positive output voltage is generated at the terminal P3. As a result, the switch element Q2 of the turn-off circuit TOF is turned on to short-circuit the output terminal of the self-excited drive signal generation circuit DSG, so that the switching element Q1 of the step-down chopper SDC is turned off and the increased current is cut off.

スイッチング素子Q1がオフすると、第1のインダクタL1に上記増加電流が流れることによってそこに蓄積されていた電磁エネルギーが放出されて、第1のインダクタL1およびダイオードD1を含む第2の回路Bの内部をコンデンサC3または/および負荷回路LCの発光ダイオードLEDを経由して減少電流が流れ出す。この減少電流により、自励形駆動信号発生回路DSGの第2のインダクタL2にはコンデンサC4側がマイナスとなる電圧が誘起され、この誘起電圧がツェナーダイオードZD1を経由してコンデンサC4にマイナスの電位を印加するとともに、スイッチング素子Q1の制御端子(ゲート)にゼロ電位が印加されるので、スイッチング素子Q1はオフ状態に維持され減少電流が流れ続ける。   When the switching element Q1 is turned off, the increased current flows through the first inductor L1, so that the electromagnetic energy stored therein is released, and the inside of the second circuit B including the first inductor L1 and the diode D1. Through the capacitor C3 and / or the light emitting diode LED of the load circuit LC. Due to this reduced current, a negative voltage is induced in the second inductor L2 of the self-excited drive signal generating circuit DSG on the capacitor C4 side, and this induced voltage causes a negative potential to be applied to the capacitor C4 via the Zener diode ZD1. In addition, since a zero potential is applied to the control terminal (gate) of the switching element Q1, the switching element Q1 is maintained in the off state and the reduced current continues to flow.

第1のインダクタL1内に蓄積されていた電磁エネルギーの放出が終了して減少電流が0になると、第1のインダクタL1に逆起電力が発生して、第2のインダクタL2に誘起される電圧が逆転し、コンデンサC4側が再びプラスに転じるので、この誘起電圧がコンデンサC4および抵抗器R1を経由してスイッチング素子Q1のゲートにプラスの電圧を印加すると、スイッチング素子Q1は再びオン状態に反転して、再び増加電流が流れ出す。   When the emission of electromagnetic energy accumulated in the first inductor L1 ends and the reduced current becomes zero, a back electromotive force is generated in the first inductor L1, and the voltage induced in the second inductor L2 Is reversed, and the capacitor C4 side is again turned positive. When this induced voltage is applied to the gate of the switching element Q1 via the capacitor C4 and the resistor R1, the switching element Q1 is again turned on. Then, the increased current starts flowing again.

以後、以上と同様の回路動作が繰り返されて、増加電流および減少電流が合成されて三角波形の負荷電流が流れることにより、負荷回路LCの発光ダイオードLEDは点灯する。   Thereafter, the circuit operation similar to the above is repeated, and the increase current and the decrease current are combined and a triangular load current flows, whereby the light emitting diode LED of the load circuit LC is turned on.

以上の回路動作において、ターンオフ回路TOFの動作は、コンパレータCP1およびスイッチ素子Q2の2段階動作により遂行され、コンパレータCP1は、入力電圧が0.3V以下でも安定かつ正確に動作する。このため、インピーダンス手段Z1の抵抗値を小さくすることができるから、従来技術における入力電圧が0.5Vであるとしても、本発明によれば、従来技術におけるのよりインピーダンス手段Z1の電力損失が40%以上低減させることができる。   In the above circuit operation, the operation of the turn-off circuit TOF is performed by the two-stage operation of the comparator CP1 and the switch element Q2, and the comparator CP1 operates stably and accurately even when the input voltage is 0.3V or less. For this reason, since the resistance value of the impedance means Z1 can be reduced, even if the input voltage in the prior art is 0.5V, according to the present invention, the power loss of the impedance means Z1 is 40% more than in the prior art. % Or more can be reduced.

また、ターンオフ回路TOFの温度特性は、コンパレータCP1側で決まり、コンパレータCP1に対して所望の良好な温度特性を付与することができるので、従来のようにスイッチ素子Q2の温度特性に起因する問題はなくなる。なお、コンパレータCP1の温度特性は、例えば基準電圧回路に用いるツェナーダイオードとして、その温度特性が若干負特性ないしフラットな特性を有するものを選択することが容易であるから、このような特性をコンパレータCP1の温度特性として寄与させることができる。これにより、温度特性が良好な発光ダイオード点灯装置を得ることができる。   Further, the temperature characteristic of the turn-off circuit TOF is determined on the comparator CP1 side, and a desired good temperature characteristic can be given to the comparator CP1, so that the problem caused by the temperature characteristic of the switch element Q2 as in the prior art is Disappear. The temperature characteristics of the comparator CP1 can be easily selected, for example, as a Zener diode used in the reference voltage circuit, whose temperature characteristics are slightly negative or flat. It can contribute as a temperature characteristic. Thereby, the light emitting diode lighting device with favorable temperature characteristics can be obtained.

さらに、ターンオフ回路TOFにコンパレータCP1を配設することにより、スイッチ素子Q2を安定に、かつ正確に動作させることができるので、発光ダイオード点灯装置の出力のばらつきが低減する。   Further, by providing the comparator CP1 in the turn-off circuit TOF, the switch element Q2 can be operated stably and accurately, so that variations in the output of the light emitting diode lighting device are reduced.

図2は、本発明の発光ダイオード点灯装置を実施するための第2の形態を示す回路図である。なお、図中、図1と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。本形態は、過電圧保護回路OVPを付加している点で主として第1の形態と異なる。   FIG. 2 is a circuit diagram showing a second mode for carrying out the light-emitting diode lighting device of the present invention. In the figure, the same parts as those in FIG. This embodiment is mainly different from the first embodiment in that an overvoltage protection circuit OVP is added.

過電圧保護回路OVPは、第2の制御回路電源ES2およびコンパレータCP2を主体として構成されている。   The overvoltage protection circuit OVP is mainly composed of the second control circuit power supply ES2 and the comparator CP2.

第2の制御回路電源ES2は、図1に示す第1の形態におけるのと同様である。さらに、ダイオードD3およびコンデンサC6の接続点に抵抗器R4および抵抗器R5の直列回路と、抵抗器R6およびツェナーダイオードZD2の直列回路と、の一端がそれぞれ並列接続している。   The second control circuit power supply ES2 is the same as that in the first embodiment shown in FIG. Furthermore, one end of a series circuit of the resistor R4 and the resistor R5 and one end of a series circuit of the resistor R6 and the Zener diode ZD2 are connected in parallel to the connection point of the diode D3 and the capacitor C6.

コンパレータCP2は、その反転入力端子P6が抵抗器R4および抵抗器R5の接続点に接続し、抵抗器R4および抵抗器R5の直列回路が第2の制御回路電源ES2のコンデンサC6に並列接続している。なお、抵抗器R4および抵抗器R5は、電圧分圧回路を構成していて、分圧された抵抗器R5の端子電圧が反転入力端子P6に印加される。   The comparator CP2 has an inverting input terminal P6 connected to the connection point of the resistor R4 and the resistor R5, and a series circuit of the resistor R4 and the resistor R5 connected in parallel to the capacitor C6 of the second control circuit power supply ES2. Yes. The resistors R4 and R5 constitute a voltage dividing circuit, and the divided terminal voltage of the resistor R5 is applied to the inverting input terminal P6.

また、非反転入力端子P7がコンパレータCP1の基準電圧回路、したがってコンパレータCP1の入力端子P2に接続している。コンパレータCP1の基準電圧回路は、定電圧部および基準電圧出力部からなる。定電圧部は、抵抗器R6およびツェナーダイオードZD2の直列回路からなり、第2の制御回路電源ES2のコンデンサC6に並列接続している。基準電圧回路の基準電圧出力部は、ツェナーダイオードZD2に並列接続した抵抗器R7および抵抗器R8の分圧回路により構成され、分圧された抵抗器R8の端子電圧が基準電圧として出力される。この基準電圧は、コンパレータCP1の演算増幅器の反転入力端子P6およびコンパレータCP2の非反転入力端子P7に、それぞれ印加される。なお、図1の端子P1は、抵抗器R8およびツェナーダイオードZD2のアノードの接続点である。   Further, the non-inverting input terminal P7 is connected to the reference voltage circuit of the comparator CP1, and thus to the input terminal P2 of the comparator CP1. The reference voltage circuit of the comparator CP1 includes a constant voltage unit and a reference voltage output unit. The constant voltage unit is composed of a series circuit of a resistor R6 and a Zener diode ZD2, and is connected in parallel to the capacitor C6 of the second control circuit power supply ES2. The reference voltage output unit of the reference voltage circuit is constituted by a voltage dividing circuit of resistors R7 and R8 connected in parallel to the Zener diode ZD2, and the divided terminal voltage of the resistor R8 is output as a reference voltage. This reference voltage is applied to the inverting input terminal P6 of the operational amplifier of the comparator CP1 and the non-inverting input terminal P7 of the comparator CP2. The terminal P1 in FIG. 1 is a connection point between the resistor R8 and the anode of the Zener diode ZD2.

一方、コンパレータCP1の演算増幅器は、その非反転入力端子が図1の端子P2に接続し、出力端子が端子P3に接続するとともに、抵抗器R9を介して端子P5に接続している。   On the other hand, the operational amplifier of the comparator CP1 has a non-inverting input terminal connected to the terminal P2 in FIG. 1, an output terminal connected to the terminal P3, and also connected to the terminal P5 via the resistor R9.

そうして、本形態においては、負荷回路LCの発光ダイオードLEDが点灯中に何らかの理由で異常となり、降圧チョッパSDCの出力が過電圧になると、第1のインダクタL1に磁気結合していて第1のインダクタL1が放電時の電圧のときに誘起される電圧が出力される第3のインダクタL3には降圧チョッパSDCの出力電圧に比例するので、第2の制御回路電源ES2のコンデンサC6の端子電圧も比例して増大する。その結果、コンデンサC6の端子電圧が抵抗器R4、R5で分圧され、コンパレータCP2の反転入力端子P6に入力する電圧が基準電圧を超えるので、マイナスの出力電圧が端子P9から出力される。このため、第1のスイッチング素子Q1の制御端子(ゲート)の電位がマイナスになり、第1のスイッチング素子Q1がオフし、発光ダイオードLEDが消灯して保護される。その後は、起動回路STの抵抗器R3およびR10の抵抗値の設定により再起動できないように構成されている。その他の回路動作は、図1に示す第1の形態におけるのと同様である。   Thus, in this embodiment, when the light emitting diode LED of the load circuit LC becomes abnormal for some reason during lighting, and the output of the step-down chopper SDC becomes an overvoltage, the first inductor L1 is magnetically coupled and the first Since the voltage induced when the inductor L1 is the voltage at the time of discharging is output to the third inductor L3, which is proportional to the output voltage of the step-down chopper SDC, the terminal voltage of the capacitor C6 of the second control circuit power supply ES2 is also Increase proportionally. As a result, the terminal voltage of the capacitor C6 is divided by the resistors R4 and R5, and the voltage input to the inverting input terminal P6 of the comparator CP2 exceeds the reference voltage, so that a negative output voltage is output from the terminal P9. For this reason, the potential of the control terminal (gate) of the first switching element Q1 becomes negative, the first switching element Q1 is turned off, and the light emitting diode LED is turned off to be protected. After that, it is configured so that it cannot be restarted by setting the resistance values of the resistors R3 and R10 of the starting circuit ST. Other circuit operations are the same as those in the first embodiment shown in FIG.

図3は、本発明の発光ダイオード点灯装置を実施するための第3の形態を示す回路図である。なお、図中、図1および図2と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。本形態は、調光制御回路DIMを付加している点で主として第1の形態と異なる。   FIG. 3 is a circuit diagram showing a third mode for carrying out the light-emitting diode lighting device of the present invention. In the figure, the same parts as those in FIG. 1 and FIG. This embodiment is mainly different from the first embodiment in that a dimming control circuit DIM is added.

調光制御回路DIMは、フォトカプラPCの受光器側であるフォトトランジスタを基準電圧回路の抵抗器R8に並列接続し、図示しない発光器側を調光信号発生回路の出力端に接続して構成されている。   The dimming control circuit DIM is configured by connecting the phototransistor on the photoreceiver side of the photocoupler PC in parallel to the resistor R8 of the reference voltage circuit, and connecting the not shown light emitter side to the output terminal of the dimming signal generation circuit. Has been.

そうして、フォトカプラPCの発光器側においてPWM調光信号の発光が生じると、受光器側であるフォトトランジスタがこれを受光してオン・オフする。フォトトランジスタがオンしている期間は、基準電圧回路の出力が短絡されてほぼ0となり、スイッチ素子Q2がオンし、スイッチング素子Q1がオフするので、負荷回路LCには電流が殆ど流れない。調光信号は、調光度合が進むにしたがってフォトカプラPCのオンデューティが大きくなる。   Thus, when the PWM dimming signal is emitted on the light emitter side of the photocoupler PC, the phototransistor on the light receiver side receives this light and turns it on / off. During the period when the phototransistor is on, the output of the reference voltage circuit is short-circuited and becomes almost zero, the switch element Q2 is turned on and the switching element Q1 is turned off, so that almost no current flows through the load circuit LC. In the dimming signal, the on-duty of the photocoupler PC increases as the dimming degree progresses.

したがって、調光信号によりフォトカプラPCのオンデューティを変化させることにより、負荷回路LCの発光ダイオードを調光点灯させることができる。   Therefore, the light emitting diode of the load circuit LC can be dimmed by changing the on-duty of the photocoupler PC by the dimming signal.

図4ないし図6は、本発明の発光ダイオード点灯装置を実施するための第4の形態を説明するグラフである。本形態は、高調波歪が25W以下の高調波規格を満足するとともに、実用的な回路効率を有するための手段を備えた発光ダイオード点灯装置である。なお、上記規格は、JIS C61000−3−2 Class Cであり、入力電流ピークの位相θが65°以下、第3次高調波が86%以下、第5次高調波が61%以下でなければならないことを規定している。   4 to 6 are graphs for explaining a fourth embodiment for implementing the light-emitting diode lighting device of the present invention. The present embodiment is a light-emitting diode lighting device provided with means for satisfying a harmonic standard with a harmonic distortion of 25 W or less and having practical circuit efficiency. The above standard is JIS C61000-3-2 Class C, and the phase θ of the input current peak is 65 ° or less, the third harmonic is 86% or less, and the fifth harmonic is 61% or less. It stipulates that it must not be.

図4は、直流電源の平滑コンデンサの容量と入力電流ピークの位相および高調波成分の関係を示すグラフである。図において、横軸は平滑コンデンサC1(図1ないし図3)の容量Cin[μF]を、縦軸は左側が入力電流ピークの位相θ、右側が高調波成分を示す高調波[%]を、それぞれ示している。また、図中の曲線に付した「θ」は入力電流ピークの位相、「3次」は第3次高調波成分比率、「5次」は第5次高調波成分比率、をそれぞれ示している。   FIG. 4 is a graph showing the relationship between the capacity of the smoothing capacitor of the DC power supply, the phase of the input current peak, and the harmonic component. In the figure, the horizontal axis indicates the capacitance Cin [μF] of the smoothing capacitor C1 (FIGS. 1 to 3), the vertical axis indicates the phase θ of the input current peak on the left side, and the harmonic [%] indicating the harmonic component on the right side. Each is shown. Further, “θ” attached to the curve in the figure indicates the phase of the input current peak, “3rd order” indicates the third harmonic component ratio, and “5th order” indicates the fifth harmonic component ratio. .

図から理解できるように、平滑コンデンサの容量が実際的な8〜25μFの場合、入力電流ピークの位相θは、いずれも65°以下を満足するので、問題ない。第3次高調波成分比率「3次」は、平滑コンデンサの容量が約22μF以下であれば問題ない。第5次高調波成分比率「5次」は、平滑コンデンサの容量が約20μF以下であれば問題ない。   As can be understood from the figure, when the capacity of the smoothing capacitor is practically 8 to 25 μF, the phase θ of the input current peak satisfies 65 ° or less, so there is no problem. The third harmonic component ratio “third order” is not a problem as long as the capacitance of the smoothing capacitor is about 22 μF or less. The fifth harmonic component ratio “fifth order” is not a problem as long as the capacitance of the smoothing capacitor is about 20 μF or less.

よって、本発明において、直流電源の平滑コンデンサの容量は、最適には15μFであり、部品ばらつきを考慮して10〜20μFの範囲であれば、上記規格を満足する。なお、好適には12〜18μFの範囲である。   Therefore, in the present invention, the capacity of the smoothing capacitor of the DC power supply is optimally 15 μF, and satisfies the above standard if it is in the range of 10 to 20 μF in consideration of component variations. The range is preferably 12 to 18 μF.

図5は、降圧チョッパの出力電圧と回路効率の関係を説明するグラフである。図において、横軸は出力電圧VL[V]を、縦軸は回路効率WL/Win[%]を、それぞれ示している。   FIG. 5 is a graph for explaining the relationship between the output voltage of the step-down chopper and the circuit efficiency. In the figure, the horizontal axis represents the output voltage VL [V], and the vertical axis represents the circuit efficiency WL / Win [%].

図から理解できるように、約36〜86Vの範囲であれば実用的な89%以上の回路効率が得られる。   As can be seen from the figure, a practical circuit efficiency of 89% or more can be obtained in the range of about 36 to 86V.

図6は、直流電源の平滑コンデンサの容量と直流電源の電圧リップル最低値の関係を示すグラフである。図において、横軸は平滑コンデンサC1(図1ないし図3)の容量Cin[μF]を、縦軸は直流電源の電圧リップル最低値VDC−min[V]を、それぞれ示している。なお、電圧リップル最低値は、平滑コンデンサの寿命末期時の低下した容量のときに得られる電圧リップル最低値である。   FIG. 6 is a graph showing the relationship between the capacity of the smoothing capacitor of the DC power supply and the voltage ripple minimum value of the DC power supply. In the figure, the horizontal axis represents the capacitance Cin [μF] of the smoothing capacitor C1 (FIGS. 1 to 3), and the vertical axis represents the voltage ripple minimum value VDC-min [V] of the DC power supply. The minimum voltage ripple value is the minimum voltage ripple value obtained when the smoothing capacitor has a reduced capacity at the end of its life.

図から理解できるように、平滑コンデンサに用いる電解コンデンサは、寿命末期時には容量が低下し、これに応じて電圧リップル最低値が低くなる傾向があり、容量が約10μFのときの電圧リップル最低値が53Vである。交流電源電圧100Vに対して降圧チョッパの出力電圧は入力電圧以下となるが、入力電圧の電圧リップルが最低値のときにも動作を継続するためには、出力電圧が上記電圧リップル最低値以下でなければならない。しかも、降圧チョッパのスイッチングを安定して行うには、さらに5V以上の余裕が必要であるから、出力電圧を48V以下に設定するのがよい。   As can be seen from the figure, the electrolytic capacitor used for the smoothing capacitor has a capacity decreasing at the end of its life, and the voltage ripple minimum value tends to be lowered accordingly, and the voltage ripple minimum value when the capacity is about 10 μF. 53V. The output voltage of the step-down chopper is less than or equal to the input voltage with respect to the AC power supply voltage of 100 V. However, in order to continue operation even when the voltage ripple of the input voltage is the lowest value, the output voltage is less than or equal to the lowest voltage ripple value. There must be. In addition, in order to perform switching of the step-down chopper stably, a margin of 5 V or more is further required, so it is preferable to set the output voltage to 48 V or less.

以上を総合すれば、平滑コンデンサの容量を10〜20μF(好適には12〜18μF)とし、出力電圧を35〜48Vの範囲に設定すれば、高調波歪が25W以下の高調波規格を満足するとともに、実用的な回路効率を有する発光ダイオード点灯装置を提供することができる。なお、本形態は、図1ないし図3に示す本発明の第1ないし第3の形態に適用するのが好ましいが、ターンオフ回路のコンパレータを含まない例えば特許文献1に記載の前記回路構成など図1ないし図3に示す以外の回路構成であってもよい。   In summary, if the smoothing capacitor has a capacitance of 10 to 20 μF (preferably 12 to 18 μF) and the output voltage is set to a range of 35 to 48 V, the harmonic distortion satisfies the harmonic standard of 25 W or less. At the same time, a light emitting diode lighting device having practical circuit efficiency can be provided. Note that this embodiment is preferably applied to the first to third embodiments of the present invention shown in FIGS. 1 to 3, but does not include a turn-off circuit comparator. Circuit configurations other than those shown in FIGS. 1 to 3 may be used.

本発明の発光ダイオード点灯装置を実施するための第1の形態を示す回路図The circuit diagram which shows the 1st form for implementing the light emitting diode lighting device of this invention 本発明の発光ダイオード点灯装置を実施するための第2の形態を示す回路図The circuit diagram which shows the 2nd form for implementing the light emitting diode lighting device of this invention 本発明の発光ダイオード点灯装置を実施するための第3の形態を示す回路図The circuit diagram which shows the 3rd form for implementing the light emitting diode lighting device of this invention 直流電源の平滑コンデンサの容量と入力電流ピークの位相および高調波成分の関係を示すグラフGraph showing the relationship between the capacity of the smoothing capacitor of the DC power supply, the phase of the input current peak, and the harmonic components 降圧チョッパの出力電圧と回路効率の関係を説明するグラフGraph explaining the relationship between the output voltage of the step-down chopper and circuit efficiency 直流電源の平滑コンデンサの容量と直流電源の電圧リップル最低値の関係を示すグラフGraph showing the relationship between the capacity of the smoothing capacitor of the DC power supply and the minimum voltage ripple of the DC power supply

符号の説明Explanation of symbols

DC…直流電源、DB…全波整流回路、C1…平滑コンデンサ、SDC…降圧チョッパ、Q1…スイッチング素子、Z1…インピーダンス手段、L1…第1のインダクタ、A…第1の回路、B…第2の回路、D1、D2、D3…ダイオード、LED…発光ダイオード、LC…負荷回路、DSG…自励形駆動信号発生回路、TOF…ターンオフ回路、ST…起動回路、CP1、CP2…コンパレータ、Q2…スイッチ素子、ES1…第1の制御回路電源、ES2…第2の制御回路電源   DC: DC power supply, DB: full-wave rectifier circuit, C1: smoothing capacitor, SDC: step-down chopper, Q1: switching element, Z1: impedance means, L1: first inductor, A: first circuit, B: second Circuit, D1, D2, D3 ... diode, LED ... light emitting diode, LC ... load circuit, DSG ... self-excited drive signal generation circuit, TOF ... turn-off circuit, ST ... start-up circuit, CP1, CP2 ... comparator, Q2 ... switch Element, ES1 ... first control circuit power supply, ES2 ... second control circuit power supply

Claims (2)

直流電源と;
直流電源に接続した入力端、負荷を接続する出力端、スイッチング素子、インピーダンス手段および第1のインダクタを直列に含み入力端および出力端の間に接続した第1の回路、ならびに第1のインダクタおよびダイオードを直列に含み出力端に接続した第2の回路を備えた降圧チョッパと;
降圧チョッパの出力端に負荷として接続する発光ダイオードと;
降圧チョッパの第1のインダクタに磁気結合した第2のインダクタを備え、第2のインダクタに誘起した電圧をスイッチング素子の制御端子に駆動信号として印加して、そのスイッチング素子をオン状態に維持する自励形駆動信号発生回路と;
降圧チョッパのインピーダンス手段の電圧を検出して、その検出電圧が基準値を越えたときに出力する比較手段および比較手段の出力でオンされて自励形駆動信号発生回路の出力端を短絡してスイッチング素子をターンオフさせるスイッチ素子を備えたターンオフ回路と;
を具備していることを特徴とする発光ダイオード点灯装置。
DC power supply;
An input terminal connected to a DC power source, an output terminal connected to a load, a switching element, an impedance means and a first circuit including a first inductor connected in series and connected between the input terminal and the output terminal, and a first inductor and A step-down chopper having a second circuit including a diode in series and connected to an output end;
A light emitting diode connected as a load to the output end of the step-down chopper;
A second inductor magnetically coupled to the first inductor of the step-down chopper is provided. The voltage induced in the second inductor is applied as a drive signal to the control terminal of the switching element, and the switching element is maintained in the on state. An excitation drive signal generation circuit;
The voltage of the impedance means of the step-down chopper is detected, and when the detected voltage exceeds the reference value, it is turned on by the output of the comparison means and the comparison means, and the output terminal of the self-excited drive signal generation circuit is short-circuited A turn-off circuit comprising a switch element for turning off the switching element;
A light-emitting diode lighting device comprising:
降圧チョッパの第1のインダクタに磁気結合する第3のインダクタを備え、その誘起電圧が所定値を越えたときにスイッチング素子をオフさせる過電圧保護回路を具備していることを特徴とする請求項1記載の発光ダイオード点灯装置。   2. An overvoltage protection circuit comprising a third inductor magnetically coupled to the first inductor of the step-down chopper, wherein the switching element is turned off when the induced voltage exceeds a predetermined value. The light emitting diode lighting device of description.
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