JP2010212103A - 音鳴り防止回路及び照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＰＷＭ信号によりＬＥＤの調光制御を行う場合の音鳴りを防止する。
【解決手段】音鳴り防止回路１０は、入力端子１２からのＰＷＭ信号を、そのＰＷＭ信号のデューティ比に応じた電圧レベルの信号に変換して、出力端子２６から出力する。調光制御回路１２０のＰＷＭポートからＬＥＤドライブ回路１０１のＰＷＭ＿Ｄ端子への結線を外し、その代わりに、調光制御回路１２０のＰＷＭポートとＬＥＤドライブ回路１０１の端子ＬＤとの間に、音鳴り防止回路１０を挿入する。この場合、ＬＥＤドライブ回路１０１には可聴波のＰＷＭ信号が供給されないため、コイル１１３からの音鳴りが防止できる。
【選択図】図６

Description

本発明は、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号により調光制御を行う照明装置の音鳴り防止回路及びこのような音鳴り防止回路を備えた照明装置に関する。

省エネルギーによるＣＯ２の削減を図れると共に、その寿命が長いことから、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）の照明装置への利用が期待されている。このＬＥＤを用いた照明装置では、複数のＬＥＤを直列に接続し、低電流制御のＬＥＤドライブ回路により、ＬＥＤを駆動することが多い。

このような定電流制御のＬＥＤドライブ回路は、直列接続されたＬＥＤ列を駆動する際に、順方向電圧降下のマッチングが不要になると共に、ＬＥＤ毎の輝度のバラツキを抑えることができる。なお、このようなＬＥＤドライブ回路としては、従来、例えば、非特許文献１に示されるように、調光用のＰＷＭ端子が導出されているものが良く用いられている。そして、このようなＬＥＤドライブ回路を用いた従来の照明回路では、明るさに応じたデューティ比のＰＷＭ信号をＬＥＤドライブ回路のＰＷＭ端子に供給して、調光制御を行っている。

インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｕｐｅｒｔｅｘ．ｃｏｍ／ｐｄｆ／ｄａｔａｓｈｅｅｔｓ／ＨＶ９９１０．ｐｄｆ＃ｓｅａｒｃｈ＝‘ＨＶ９９１０'＞

しかしながら、このようなＬＥＤドライブ回路を用いた従来のＬＥＤ照明回路では、コイルの音鳴りが発生するという問題が生じている。つまり、ＬＥＤドライブ回路のＰＷＭ端子に供給するＰＷＭ信号は、周波数１ｋＨｚ程度の可聴帯域の信号である。このため、このＰＷＭ信号の信号が出力段のチョークコイルから音となって出力され、人間の耳に聞こえてしまう。

そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、ＰＷＭ信号により調光制御を行う場合の音鳴り防止回路及びこのような音鳴り防止回路を備えた照明装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するために以下の事項を提案している。

（１）本発明は、ＰＷＭ信号により調光制御を行う照明装置の音鳴り防止回路であって、調光制御を行うためのＰＷＭ信号を入力する入力端子と、入力したＰＷＭ信号をＰＷＭ信号のデューティ比に応じたレベルの信号に変換する変換回路と、変換回路からのＰＷＭ信号のデューティ比に応じたレベルの信号を出力する出力端子とを備えることを特徴とする音鳴り防止回路を提案している。

この発明によれば、入力したＰＷＭ信号を、ＰＷＭ信号のデューティ比に応じたレベルの信号に変換して出力する。そして、この音鳴り防止回路を、調光制御回路のＰＷＭ信号の入力端子とドライブ回路の電圧値により調光を行う端子との間に接続すると、ドライブ回路には可聴波のＰＷＭ信号が供給されなくなり、コイルからの音鳴りが防止できる。

（２）本発明は、（１）の音鳴り防止回路について、変換回路は、低域通過フィルタにより構成されることを特徴とする音鳴り防止回路を提案している。

この発明によれば、変換回路を低域通過フィルタにより構成しているため、簡易な構成で音鳴り防止回路を構成できる。

（３）本発明は、（１）または（２）の音鳴り防止回路と、明るさに応じたデューティ比のＰＷＭ信号を出力して調光を行う調光制御回路と、ＰＷＭ信号のデューティ比により調光を行う第１の端子と、電圧値により調光を行う第２の端子とを備えたドライブ回路とを備え、調光制御回路からのＰＷＭ信号を、音鳴り防止回路を介して、ドライブ回路の第２の端子に供給することを特徴とする照明装置を提案している。

この発明によれば、調光制御回路は、明るさに応じたデューティ比のＰＷＭ信号を出力して調光を行い、ドライブ回路は、ＰＷＭ信号のデューティ比により調光を行う第１の端子と、電圧値により調光を行う第２の端子とを備え、調光制御回路からのＰＷＭ信号を、音鳴り防止回路を介して、ドライブ回路の第２の端子に供給する。したがって、ドライブ回路には可聴波のＰＷＭ信号が供給されなくなり、コイルからの音鳴りが防止できる照明装置を提供することができる。

（４）本発明は、（３）の照明装置について、前記調光制御回路が、調光を行う照明素子がＬＥＤであることを特徴とする照明装置を提案している。

この発明によれば、照明素子としてＬＥＤを用いていることから、省電力で高寿命の照明装置を構成することができる。

本発明に係る音鳴り防止回路は、入力したＰＷＭ信号を、ＰＷＭ信号のデューティ比に応じたレベルの信号に変換して出力する。この音鳴り防止回路を、調光制御回路のＰＷＭポートとドライブ回路の電圧値により調光を行う端子との間に接続すると、ドライブ回路には可聴波のＰＷＭ信号が供給されなくなり、コイルからの音鳴りが防止できるという効果がある。また、本発明によれば、調光制御回路のＰＷＭポートとドライブ回路の電圧値により調光を行う端子との間に接続するように変更するだけで、他の回路変更は不要であるという効果がある。

本発明の第１の実施形態に係る音鳴り防止回路の接続図である。 本発明の第１の実施形態に係る音鳴り防止回路における入力信号と出力信号との関係を示す波形図である。 本発明の第１の実施形態に係る音鳴り防止回路における入力信号と出力信号との関係を示す波形図である。 本発明の第１の実施形態に係る音鳴り防止回路における入力信号と出力信号との関係を示す波形図である。 本発明が適用できる照明装置に係る音鳴り対策前の構成のブロック図である。 本発明が適用できる照明装置に係る音鳴り対策後の構成のブロック図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて、詳細に説明する。
なお、本実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、本実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る音鳴り防止回路１０の一例である。この音鳴り防止回路１０は、図５及び図６に示すように、調光制御回路１２０のＰＷＭポートからＬＥＤドライブ回路１０１のＰＷＭ＿Ｄ端子への結線を外し、その代わりに、調光制御回路１２０のＰＷＭポートとＬＥＤドライブ回路１０１のＬＤ端子との間に音鳴り防止回路１０を挿入して、音鳴り対策を行うものである。この音鳴り防止回路１０の使用例については、後に説明する。

図１において、トランジスタ１１のベースは、入力端子１２に接続される。また、トランジスタ１１のエミッタは、接地端子１３に接続される。さらに、電源端子１４と接地端子１３との間に、抵抗１５と抵抗１６とが直列に接続され、抵抗１５と抵抗１６との接続点に、トランジスタ１１のコレクタが接続される。また、抵抗１５と抵抗１６との接続点は、抵抗１７の一端に接続される。

抵抗１７の他端は、抵抗１８の一端に接続されると共に、コンデンサ１９の一端に接続される。抵抗１８の他端は、演算増幅器２０の非反転入力端子に接続されると共に、コンデンサ２１を介して、接地端子１３に接続される。コンデンサ１９の他端は、演算増幅器２０の反転入力端子に接続されると共に、演算増幅器２０の出力端子に接続される。演算増幅器２０の出力端子は、ダイオード２２の一端に接続される。

電源端子１４と接地端子１３との間に、抵抗２３と、抵抗２４と、抵抗２５とが直列に接続される。また、ダイオード２２の他端は、抵抗２３と抵抗２４との接続点に接続される。さらに、抵抗２４と抵抗２５との接続点が出力端子２６に接続される。

入力端子１２からは、ＬＥＤを調光制御するためのＰＷＭ信号が供給される。このＰＷＭ信号は、トランジスタ１１を介して、抵抗１５と抵抗１６の接続点から出力される。

演算増幅器２０、抵抗１７、１８、コンデンサ１９、２１により、低域通過フィルタ３０が構成される。この低域通過フィルタ３０は、入力端子１２からのＰＷＭ信号を、このＰＷＭ信号のデューティ比に応じた電圧レベルの直流信号に変換する変換回路を構成する。この低域通過フィルタ３０の出力は、ダイオード２２を介して、抵抗２４と抵抗２５との接続点から出力され、出力端子２６から導出される。

このように、本発明の第１の実施形態に係る音鳴り防止回路１０は、入力端子１２からのＰＷＭ信号を、そのＰＷＭ信号のデューティ比に応じた電圧レベルの信号に変換して、出力端子２６から出力するものである。

図２から図４は、入力端子１２からのＰＷＭ信号と、出力端子２６からの電圧レベルとの関係を示している。
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、デューティ比が０．９の場合の入力端子１２からのＰＷＭ信号と、出力端子２６からの電圧レベルとの関係を示している。また、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、デューティ比が０．５の場合の入力端子１２からのＰＷＭ信号と、出力端子２６からの電圧レベルとの関係を示しており、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、デューティ比が０．１の場合の入力端子１２からのＰＷＭ信号と、出力端子２６からの電圧レベルとの関係を示している。

これら図２から図４に示す関係から、この音鳴り防止回路１０では、入力端子１２からのＰＷＭ信号のデューティ比に応じた電圧レベルの信号が出力端子２６から得られることが明らかである。

次に、本発明の第１の実施形態に係る音鳴り防止回路１０の使用例について説明する。

図５は、定電流制御のＬＥＤドライブ回路１０１を用いた照明装置１００ａの一例を示すものであり、図６は、音鳴り防止回路１０により音鳴り対策を施した後の照明装置１００ｂを示すものである。先ず、音鳴り防止回路１０により音鳴り対策を施す前の照明装置１００ａについて、図５を参照しながら説明する。

図５において、ＬＥＤドライブ回路１０１は、ＬＥＤの点灯をドライブするための定電流ドライブ回路である。ＬＥＤドライブ回路１０１からは、端子Ｖｉｎ、端子ＧＡＴＥ、端子ＣＳ、端子ＧＮＤ、端子ＲＴ、端子ＰＷＭ＿Ｄ、端子ＬＤ、端子ＶＤＤが導出されている。

ここで、端子Ｖｉｎは、外部電圧の入力端子であり、端子Ｖｉｎは、電源端子１１１に接続され、端子ＧＡＴＥは、ＭＯＳＦＥＴ１１２のゲートに接続される。ＭＯＳＦＥＴ１１２のドレインは、コイル１１３の一端に接続されると共に、ダイオード１１４を介して、電源端子１１１に接続される。コイル１１３の他端と電源端子１１１との間には、直列接続のＬＥＤ列１１５が接続されると共に、コンデンサ１１６が接続される。また、ＭＯＳＦＥＴ１１２のソースが電流検出用の抵抗１１７を介して接地される。

端子ＣＳは、ＬＥＤ列１１５の電流検出端子である。端子ＣＳは、電流検出用の抵抗１１７の一端に接続され、接地端子ＧＮＤは接地される。発振器制御端子ＲＴには、発振用の抵抗１１８が接続される。端子ＰＷＭ＿Ｄには、調光制御回路１２０のＰＷＭポートに接続される。さらに、内部電圧端子ＶＤＤ及び調整端子ＬＤは、コンデンサ１１９を介して接地される。

図５に示す照明装置１００ａでは、調光制御回路１２０のＰＷＭポートと、ＬＥＤドライブ回路１０１の端子ＰＷＭ＿Ｄとを接続し、調光制御回路１２０のＰＷＭポートからのＰＷＭ信号のデューティ比を可変させることで、直列接続のＬＥＤ１１５列の明るさを制御している。この場合、ＬＥＤドライブ回路１０１には、調光制御回路１２０のＰＷＭポートから、可聴波のＰＷＭ信号が供給されるため、コイル１１３からの音鳴りが発生する可能性がある。

次に、音鳴り防止回路１０による音鳴り対策について、図６を参照しながら説明する。
図６は、音鳴り防止回路１０により音鳴り対策を施した後の照明装置１００ｂを示すものである。図５に示した照明装置１００ａの音鳴り対策をする場合には、図６に示すように、調光制御回路１２０のＰＷＭポートからＬＥＤドライブ回路のＰＷＭ＿Ｄ端子への結線を外し、その代わりに、調光制御回路１２０のＰＷＭポートとＬＥＤドライブ回路１０１の端子ＬＤとの間に、音鳴り防止回路１０を挿入する。これにより、音鳴り対策が行える。

つまり、前述したように、ＬＥＤドライブ回路１０１からは、調光用の端子として、端子ＰＷＭ＿Ｄと、端子ＬＤとが導出されている。端子ＰＷＭ＿Ｄは、ＰＷＭ信号のデューティ比により、調光制御を行うものであり、端子ＬＤは、電圧値により、調光制御を行うものである。

上述の音鳴り防止回路１０は、入力端子１２からのＰＷＭ信号を、そのＰＷＭ信号のデューティ比に応じた電圧レベルの信号に変換して、出力端子２６から出力するものである。よって、図６に示すように、調光制御回路１２０のＰＷＭポートからＬＥＤドライブ回路のＰＷＭ＿Ｄ端子への結線を外し、その代わりに、調光制御回路１２０のＰＷＭポートとＬＥＤドライブ回路１０１の端子ＬＤとの間に、音鳴り防止回路１０を挿入すると、調光制御回路１２０のＰＷＭポートからのＰＷＭ信号は、音鳴り防止回路１０を介して、そのＰＷＭ信号のデューティ比に応じた電圧レベルの信号に変換されて、ＬＥＤドライブ回路１０１の端子ＬＤに入力される。

このため、調光制御回路１２０のＰＷＭポートからのＰＷＭ信号のデューティ比を制御すると、ＬＥＤドライブ回路１０１の端子ＬＤに入力される電圧レベルが変化し、直列接続のＬＥＤ１１５列の明るさが制御される。この場合、ＬＥＤドライブ回路１０１には可聴波のＰＷＭ信号が供給されないため、コイル１１３からの音鳴りが防止できる。

以上、説明したように、本発明の第１の実施形態に係る音鳴り防止回路１０は、調光制御回路１２０のＰＷＭポートとＬＥＤドライブ回路１０１の端子ＬＤとの間に挿入することで、コイル１１３からの音鳴りが防止できる。この場合、調光制御回路１２０のＰＷＭポートからＬＥＤドライブ回路のＰＷＭ＿Ｄ端子への結線を外し、その代わりに、調光制御回路１２０のＰＷＭポートとＬＥＤドライブ回路１０１の端子ＬＤとの間に、音鳴り防止回路１０を挿入する以外の回路変更は、一切不要であり、また、調光制御回路１２０のプログラムの変更等は一切不要である。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。例えば、上述の実施形態では、入力したＰＷＭ信号をそのＰＷＭ信号のデューティ比に応じた電圧レベルの信号に変換する変換回路として、演算増幅器２０、抵抗１７、１８、コンデンサ１９，２１により構成される低域通過フィルタ３０を用いたが、入力したＰＷＭ信号をそのＰＷＭ信号のデューティ比に応じた電圧レベルの信号に変換できれば、どのような構成のものを用いても良い。また、上述の実施形態では、複数のＬＥＤを直列接続して照明装置を構成しているが、このような構成に限定されるものではない。

１０・・・音鳴り防止回路
１１・・・トランジスタ
１２・・・入力端子
１３・・・電源端子
１４・・・接地端子
１５、１６、１７、１８、２３、２４、２５・・・抵抗
１９、２１・・・コンデンサ
２０・・・演算増幅器
２２・・・ダイオード
２６・・・出力端子
３０・・・低域通過フィルタ
１００ａ，１００ｂ・・・照明装置
１０１・・・ＬＥＤドライブ回路
１１１・・・電源端子
１１２・・・ＭＯＳＦＥＴ
１１３・・・コイル
１１４・・・ダイオード
１１５・・・ＬＥＤ列
１１６、１１９・・・コンデンサ
１１７、１１８・・・抵抗
１２０・・・調光制御回路

Claims (4)

1. ＰＷＭ信号により調光制御を行う照明装置の音鳴り防止回路であって、
   調光制御を行うためのＰＷＭ信号を入力する入力端子と、
   前記入力したＰＷＭ信号を、前記ＰＷＭ信号のデューティ比に応じたレベルの信号に変換する変換回路と、
   前記変換回路からの前記ＰＷＭ信号のデューティ比に応じたレベルの信号を出力する出力端子と、
   を備えることを特徴とする音鳴り防止回路。
2. 前記変換回路は、低域通過フィルタにより構成されることを特徴とする請求項１に記載の音鳴り防止回路。
3. 請求項１または２に記載の音鳴り防止回路と、
   明るさに応じたデューティ比のＰＷＭ信号を出力して調光を行う調光制御回路と、
   ＰＷＭ信号のデューティ比により調光を行う第１の端子と、電圧値により調光を行う第２の端子とを備えたドライブ回路とを備え、
   前記調光制御回路からのＰＷＭ信号を、前記音鳴り防止回路を介して、前記ドライブ回路の前記第２の端子に供給することを特徴とする照明装置。
4. 前記調光制御回路が、調光を行う照明素子がＬＥＤであることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。

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