JP2011192399A

JP2011192399A - Ｌｅｄ点灯回路

Info

Publication number: JP2011192399A
Application number: JP2010054900A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Kumada; 和宏熊田; Yoshifumi Kuroki; 芳文黒木; Hiromitsu Mizukawa; 宏光水川
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2010-03-11
Filing date: 2010-03-11
Publication date: 2011-09-29

Abstract

【課題】複数のＬＥＤ電源供給部を備えていても、調光時にノイズを低減することができるＬＥＤ点灯回路を提供する。
【解決手段】スイッチング素子Ｑ１（Ｑ２）および、所定の発振周波数でスイッチング素子Ｑ１（Ｑ２）をオン・オフさせる発振制御部１０ａ（１０ｂ）を具備した降圧チョッパ回路１ａ（１ｂ）を備え、各降圧チョッパ回路（１ａ、１ｂ）に接続されたＬＥＤ光源部（３ａ、３ｂ）にＬＥＤ電流（Ｉ１ａ、Ｉ１ｂ）を供給することでＬＥＤ光源部（３ａ、３ｂ）を点灯させ、発振制御部（１０ａ、１０ｂ）は、調光信号Ｓ１に基づいて、周期Ｔのうちスイッチング素子（Ｑ１、Ｑ２）をオン・オフを繰り返すオン期間（Ｔｏｎ１、Ｔｏｎ２）を変動させることで調光制御し、オン期間（Ｔｏｎ１、Ｔｏｎ２）が発生するタイミングが互いに異なっており、オン期間（Ｔｏｎ１、Ｔｏｎ２）が発生する時間差はＴ／２である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ点灯回路に関するものである。

従来、発光ダイオードからなるＬＥＤ光源部を調光制御して点灯させるＬＥＤ点灯回路が提供されている（例えば、特許文献１）。

従来のＬＥＤ点灯回路は、スイッチング素子を具備したＬＥＤ電源供給部を複数備えており、各ＬＥＤ電源供給部の出力にＬＥＤ光源部が接続されている。そして、スイッチング素子を所定の発振周波数でオン・オフさせることでＬＥＤ光源部にＬＥＤ電流を供給してＬＥＤ光源部が点灯する。また、各ＬＥＤ電源供給部に備えられたスイッチング素子を所定の周期に対して発振させる発振期間が占める割合を示すオンデューティを変動させるＰＷＭ制御を用いることで、ＬＥＤ光源部の調光制御をしている。

特開２００８−３４９８９号公報

しかし、各ＬＥＤ電源供給部において、所定の周期に対して同じタイミングでスイッチング素子の発振が開始されると、各ＬＥＤ光源部に同じタイミングでＬＥＤ電流が流れる。そのため、複数のＬＥＤ光源部にＬＥＤ電流が流れることによって発生するノイズが重畳され、大きなノイズが発生する。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数のＬＥＤ電源供給部を備えていても、調光時にノイズを低減することができるＬＥＤ点灯回路を提供することにある。

本発明のＬＥＤ点灯回路は、スイッチング素子および、所定の発振周波数で前記スイッチング素子をオン・オフさせる制御部を具備したＬＥＤ電源供給部をｎ個（ｎは２以上の整数）備え、前記ＬＥＤ電源供給部に備えられた前記制御部が前記スイッチング素子を発振制御することで、各々の前記ＬＥＤ電源供給部の出力に接続された発光ダイオードからなるＬＥＤ光源部にＬＥＤ電流を供給することで当該ＬＥＤ光源部を点灯させ、前記制御部は、調光度を示す調光信号に基づいて、所定の周期Ｔのうち前記スイッチング素子が前記発振周波数でオン・オフを繰り返す発振期間が占める割合を変動させることで前記ＬＥＤ光源部を調光制御し、各々の前記制御部が前記発振期間を開始するタイミングが互いに異なっており、各々の前記制御部が前記発振期間を開始する時間差はＴ／ｎであることを特徴とする。

以上説明したように、本発明では、複数のＬＥＤ電源供給部を備えていても、調光時にノイズを低減することができるという効果がある。

本発明の実施形態の概略回路構成を示す図である。（ａ）〜（ｅ）同上のＬＥＤ点灯回路のタイミングチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態）
本発明の実施形態のＬＥＤ点灯回路の概略回路構成を図１に示す。本実施形態のＬＥＤ点灯回路は、交流電源ＡＣを入力電源とし、ダイオードブリッジＤＢと、２つの降圧チョッパ回路１（１ａ、１ｂ）（ＬＥＤ電源供給部）と、調光制御部２とで構成されている。

ダイオードブリッジＤＢは、交流電源ＡＣから入力される交流電圧Ｖ１を整流し、出力端間に設けられた電解コンデンサからなるコンデンサＣ１の両端に整流電圧Ｖ２を生成する。

降圧チョッパ回路１ａ、１ｂは、互いに並列接続しており、コンデンサＣ１の両端に接続され、整流電圧Ｖ２が印加される。降圧チョッパ回路１（１ａ、１ｂ）は、整流電圧Ｖ２を降圧して直流電圧Ｖ３を生成する。そして、各々の降圧チョッパ回路１（１ａ、１ｂ）に接続された発光ダイオードからなるＬＥＤ光源部３（３ａ、３ｂ）に直流電圧Ｖ３を印加することで、ＬＥＤ光源部３（３ａ、３ｂ）にＬＥＤ電流Ｉ１（Ｉ１ａ、Ｉ１ｂ）が流れてＬＥＤ光源部３（３ａ、３ｂ）が点灯する。

降圧チョッパ回路１ａは、ダイオードＤ１とコンデンサＣ２とインダクタＬ１とスイッチング素子Ｑ１と抵抗Ｒ１と発振制御部１０ａとで構成されている。コンデンサＣ２は電解コンデンサで構成され、スイッチング素子Ｑ１はｎチャンネルＭＯＳＦＥＴで構成されている。コンデンサＣ１に、コンデンサＣ２とインダクタＬ１とスイッチング素子Ｑ１と抵抗Ｒ１の直列回路が接続されている。コンデンサＣ２は、正極がコンデンサＣ１の正極に接続され、負極がインダクタＬ１の一端に接続されている。スイッチング素子Ｑ１は、ドレインがインダクタＬ１の他端に接続され、ゲートが発振制御部１０ａに接続され、ソースが抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ１の負極に接続されている。また、コンデンサＣ２およびインダクタＬ１と並列にダイオードＤ１が接続されている。ダイオードＤ１は、アノードがインダクタＬ１の他端に接続され、カソードがコンデンサＣ２の正極に接続されている。

また、コンデンサＣ２と並列にＬＥＤ光源部３ａが接続されている。ＬＥＤ光源部３ａは、アノード側がコンデンサＣ２の正極に接続され、カソード側がコンデンサＣ２の負極に接続されている。なお、本実施形態のＬＥＤ光源部３ａは、３つの発光ダイオードが直列接続されることで構成されているが、１つの発光ダイオードでもよいし、複数の発光ダイオードが直並列接続されることで構成されていてもよい。

上記の構成によって、発振制御部１０ａがスイッチング素子Ｑ１を発振制御することによって、降圧チョッパ回路１ａは整流電圧Ｖ２を降圧して直流電圧Ｖ３ａを生成する。そして、降圧チョッパ回路１ａは、直流電圧Ｖ３ａをＬＥＤ光源部３ａに印加することによって、ＬＥＤ光源部３ａにＬＥＤ電流Ｉ１ａが流れてＬＥＤ光源部３ａが点灯する。

また、降圧チョッパ回路１ｂは、ダイオードＤ２とコンデンサＣ３とインダクタＬ２とスイッチング素子Ｑ２と抵抗Ｒ２と発振制御部１０ｂとで構成されている。なお、降圧チョッパ回路１ｂは、降圧チョッパ回路１ａと同様の構成であるので、詳細な説明は省略する。

降圧チョッパ回路１ｂは、発振制御部１０ｂがスイッチング素子Ｑ２を発振制御することによって、整流電圧Ｖ２を降圧して直流電圧Ｖ３ｂを生成する。そして、降圧チョッパ回路１ｂは、直流電圧Ｖ３ｂをＬＥＤ光源部３ｂに印加することによって、ＬＥＤ光源部３ｂにＬＥＤ電流Ｉ１ｂが流れてＬＥＤ光源部３ｂが点灯する。

調光制御部２は、マイコン等で構成されており、調光信号出力部４から出力される調光信号Ｓ１が示す調光度に基づいて、発振制御部１０（１０ａ、１０ｂ）に発振制御信号Ｓ２（Ｓ２ａ、Ｓ２ｂ）を出力する。発振制御信号Ｓ２（Ｓ２ａ、Ｓ２ｂ）は、ＰＷＭ信号で構成されている。発振制御部１０ａ、１０ｂは、発振制御信号Ｓ２ａ、Ｓ２ｂに基づいて、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を発振制御する。

図２に調光信号Ｓ１と、発信制御信号Ｓ２ａ、Ｓ２ｂと、ＬＥＤ電流Ｉ１ａ、Ｉ１ｂのタイミングチャートを示す。図２（ａ）は調光信号Ｓ１のタイミングチャートを示す図である。図２（ｂ）は調光制御部２から発振制御部１０ａに出力される発振制御信号Ｓ２ａのタイミングチャートを示す図である。図２（ｃ）は調光制御部２から発振制御部１０ｂに出力される発振制御信号Ｓ２ｂのタイミングチャートを示す図である。図２（ｄ）はＬＥＤ光源部３ａに流れるＬＥＤ電流Ｉ１ａのタイミングチャートを示す図である。図２（ｅ）はＬＥＤ光源部３ｂに流れるＬＥＤ電流Ｉ１ｂのタイミングチャートを示す図である。

本実施形態の調光信号出力部４は、図２（ａ）に示すように、周期Ｔ１のＰＷＭ信号で構成される調光信号Ｓ１を調光制御部２に出力する。なお、調光信号Ｓ１は、周期Ｔ１のうちハイレベル期間Ｔｈｉが占める割合を示すオンデューティ（＝Ｔｈｉ／Ｔ１）が１００％のとき、調光度の最大（全点灯）を示す。なお、調光信号Ｓ１の周期Ｔは一般的に１００Ｈｚ程度で構成されている。

次に、調光制御部２は調光信号Ｓ１が入力されると、発振制御部１０ａに発振制御信号Ｓ２ａ、発信制御部１０ｂに発振制御信号Ｓ２ｂを出力する。調光制御部２は、図２（ｂ）に示すように調光信号Ｓ１に同期した発信制御信号Ｓ２ａを出力する。つまり、発振制御信号Ｓ２ａは、周期Ｔであり、調光信号Ｓ１がハイレベルの時は、発信制御信号Ｓ２ａもハイレベルとなる。したがって、調光信号Ｓ１のハイレベル期間Ｔｈｉと、発振制御信号Ｓ２ａがハイレベルとなるオン期間Ｔｏｎ１は同じ時間となる。

また、調光制御部２は図２（ｃ）に示すように調光信号Ｓ１と同じオンデューティで、発信制御信号Ｓ２ｂを出力する。したがって、調光信号Ｓ１のハイレベル期間Ｔｈｉと、発振制御信号Ｓ２ｂがハイレベルとなるオン期間Ｔｏｎ２は同じ時間となる。
調光制御部２は、発信制御信号Ｓ２ａにおけるオン期間Ｔｏｎ１が発生するタイミングに対して、発振制御信号Ｓ２ｂにおけるオン期間Ｔｏｎ２が発生するタイミングが、Ｔ１／２遅れるように発振制御信号Ｓ２ｂを出力している。なお、調光制御部２は、４ＭＨｚ〜８ＭＨｚの発信器（図示なし）を備えており、調光信号Ｓ１からＴ１／２をカウントすることができる。したがって、発振制御信号Ｓ２ｂの位相をＴ１／２遅らせることができ、オン期間Ｔｏｎ１が発生するタイミングに対してオン期間Ｔｏｎ２が発生するタイミングをＴ／２遅らせることができる。

上記に説明したように、調光制御部２は発振制御信号Ｓ２ａ、Ｓ２ｂの互いの位相差をＴ／２として、発振制御部１０ａ、１０ｂに出力する。

発振制御部１０ａ、１０ｂは、発信制御信号Ｓ２ａ、Ｓ２ｂのオン期間Ｔｏｎ１、Ｔｏｎ２にスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を所定の発振周波数で発振させ、ローレベル期間に発振を停止する。なお、発振周波数は一般的に５０〜１００ｋＨｚ程度で構成される。図２（ｄ）（ｅ）に示すように、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２が発振している期間（Ｔｏｎ１、Ｔｏｎ２）は、直流電圧Ｖ３ａ、Ｖ３ｂが出力されてＬＥＤ光源部３ａ、３ｂにＬＥＤ電流Ｉ１ａ、Ｉ１ｂが流れ、発振が停止している期間はＬＥＤ電流Ｉ１ａ、Ｉ１ｂは流れない。すなわち、調光信号Ｓ１のオンデューティを変動させることで、ＬＥＤ電流Ｉ１ａ、Ｉ１ｂが流れる期間（Ｔｏｎ１、Ｔｏｎ２）が変動する。したがって、ＬＥＤ電流Ｉ１ａ、Ｉ１ｂの平均値を変動させることができるので、ＬＥＤ光源部３ａ、３ｂの調光度を変動させることができる。

また、上記で説明したように本実施形態の調光制御部２は、発振制御信号Ｓ２ａにおけるオン期間Ｔｏｎ１が発生するタイミングに対して、発振制御信号Ｓ２ｂにおけるオン期間Ｔｏｎ２が発生するタイミングをＴ１／２遅らせている。したがって、図２（ｄ）（ｅ）に示すように、調光時において、ＬＥＤ電流Ｉ１ａ、Ｉ１ｂのうち、いずれか一方しか流れない期間Ｔ２が発生する。そのため、ＬＥＤ電流Ｉ１ａ、Ｉ１ｂが同時に流れる期間が少なくなる。したがって、ＬＥＤ電流Ｉ１ａ、Ｉ１ｂが流れることによって発生するノイズが重畳する時間を短くすることができ、輻射ノイズおよび端子ノイズのノイズレベルを低減することができる。

また、本実施形態のように２つの降圧チョッパ回路１（１ａ、１ｂ）およびＬＥＤ光源部３（３ａ、３ｂ）を備えている場合、調光信号Ｓ１のオンデューティが５０％以下となると、ＬＥＤ電流Ｉ１ａ、Ｉ１ｂが同時に流れる期間はなくなる。それによって、さらに輻射ノイズおよび端子ノイズのノイズレベルを低減することができる。

また、本実施形態では、２つの降圧チョッパ回路１（１ａ、１ｂ）およびＬＥＤ光源部３（３ａ、３ｂ）を備えているが、さらに３つ以上備えていてもよい。例えば、ｎ個の降圧チョッパ回路１を備えている場合、調光制御部２が各々の発振制御部１０に出力する発振制御信号Ｓ２の位相差をＴ１／ｎとする。それによって、各々の降圧チョッパ回路１におけるオン期間Ｔｏｎが発生するタイミングが異なり、各々のＬＥＤ光源部３に流れるＬＥＤ電流Ｉ１が同時に流れる期間が少なくなる。例えば、ｎ＝３の場合、各々の降圧チョッパ回路１におけるオン期間Ｔｏｎが発生するタイミングの差がＴ１／３となり、調光信号Ｓ１のオンデューティが３３％以下となると、各ＬＥＤ電流Ｉ１が同時に流れることはなくなる。それによって、さらに輻射ノイズおよび端子ノイズのノイズレベルを低減することができる。

１ａ、１ｂ降圧チョッパ回路
２調光制御部
３ａ、３ｂＬＥＤ光源部
４調光信号出力部
１０ａ、１０ｂ発振制御部
ＡＣ交流電源
ＤＢダイオードブリッジ
Ｃ１〜Ｃ３コンデンサ
Ｄ１、Ｄ２ダイオード
Ｌ１、Ｌ２インダクタ
Ｑ１、Ｑ２スイッチング素子
Ｒ１、Ｒ２抵抗

Claims

スイッチング素子および、所定の発振周波数で前記スイッチング素子をオン・オフさせる制御部を具備したＬＥＤ電源供給部をｎ個（ｎは２以上の整数）備え、
前記ＬＥＤ電源供給部に備えられた前記制御部が前記スイッチング素子を発振制御することで、各々の前記ＬＥＤ電源供給部の出力に接続された発光ダイオードからなるＬＥＤ光源部にＬＥＤ電流を供給することで当該ＬＥＤ光源部を点灯させ、
前記制御部は、調光度を示す調光信号に基づいて、所定の周期Ｔのうち前記スイッチング素子が前記発振周波数でオン・オフを繰り返す発振期間が占める割合を変動させることで前記ＬＥＤ光源部を調光制御し、
各々の前記制御部が前記発振期間を開始するタイミングが互いに異なっており、各々の前記制御部が前記発振期間を開始する時間差はＴ／ｎであることを特徴とするＬＥＤ点灯回路。