JP2012121352A - Led点灯装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】DC/DCコンバータ3を構成する変圧用のコイルに設けた補助電源用巻線3a−3、及び、当該補助電源用巻線3a−3の出力から発生する補助電源と、当該補助電源又はバッテリ電源2のいずれか高電圧の電源から制御部6へ電源を供給するスイッチ部9とを備える。
【選択図】図1
Description
ただし、LEDには、定電圧特性があり、印加電圧に対して通電電流が対数的に変化するので、LEDを所定の明るさで発光させるためには、所定の電流を通電する定電流制御を行う必要がある。車載用の光源、特にヘッドランプ用にLEDを使用する場合は、バッテリ電源の電圧をLEDの点灯に適した電圧に変換して所定の電流を通電する点灯装置が用いられる。
また、バッテリ電源が電圧低下しても点灯装置が所望の動作を行うためには、バッテリ電圧低下時に利用する一定電圧の補助電源を確保することも一つの方策であり、車載機器の例ではないが、このような補助電源を確保する従来の構成として、電源電圧を出力用の電圧に変換するトランスに補助電源用の巻線を設けた構成が提案されている。
また、特許文献1,2に記載された機器では、始動時を除きトランスの二次側から常時供給される電流を主に利用するが、少ないながらも交流電源側から電流が供給され続けており、定常動作時には、両者から供給される電流を合算した電流が制御電流として利用されている。従って、交流電源側及びトランスの二次側から電力を供給する回路の部品の定格を、電流が常時通電されることを前提に選定する必要があり、構成部品の定格の大型化や部品コストの増加を招くという課題があった。
12Vのバッテリを電源とする車載機器は、電源電圧と負荷の定格電圧が近いため、負荷用のDC/DCコンバータを主回路に備える機器は少ないが、ヘッドランプ用のLEDを点灯する点灯装置や放電灯(HIDランプ)を点灯する点灯装置等にはLEDや放電灯を点灯するためにDC/DCコンバータが使用されている。一方の放電灯の点灯においては、放電灯に印加する電圧(出力電圧)が20〜400Vであり、広範囲である。このため、DC/DCコンバータのトランスに補助電源用巻線を設けたところで、この巻線から出力される電圧の幅が広くなり、補助電源電圧として一定の電圧を生成することはできない。
制御部6は、DC/DCコンバータ3の出力電流が一定になるようにドライバ7を制御して、スイッチング素子Qaを動作させる。スイッチング素子Qaをオンしたときに、DC/DCコンバータ3の一次巻線3a−1に電流を流しトランス3aに磁気エネルギーを蓄え、その後、スイッチング素子Qaをオフしたときに、DC/DCコンバータ3の二次巻線3a−2側で発生する電圧を整流し平滑して生成された直流電圧(30V)が、LED4a−1〜4a−nに印加され、LED光源4が点灯する。
別途DC/DCコンバータを用いる場合は、LED点灯装置を構成する部品点数が多くなるため、コストが高くなる。また、後者の場合には、ドレイン電圧がバッテリ電圧に応じて変動するため、耐圧や電力許容量の大きい部品を使用する必要があり、同様にコストが高くなるという問題があった。
つまり、トランス3aにおける、LED点灯用の二次巻線3a−2の巻数をn2、補助電源用巻線3a−3の巻数をnsとし、LED光源4に印加するLED点灯用の出力電圧をV2とすると、補助電源電圧Vsは、下記式(1)で決定できる。
なお、出力電圧V2は概ね一定であるので、補助電源用巻線3a−3の巻数nsを適当な値にすることにより、補助電源電圧Vsを所望の値にすることが可能である。
補助電源電圧Vs=V2・(ns/n2) ・・・(1)
特に、バッテリ電源2の電圧が補助電源電圧以上であれば、バッテリ電源2の電圧をシリーズレギュレータ8に供給し、バッテリ電源2の電圧が補助電源電圧以下になれば、補助電源電圧をシリーズレギュレータ8に供給するスイッチ部9を備えることで、始動時を含む通常点灯動作時の制御用電流は、バッテリ電源2から供給される電流が主となり、補助電源からは電流が流れないようにすることで、補助電源用の部品定格を低く設定することが可能で、部品の小型化とコストの低減が可能である。
図3は、この発明の実施の形態2によるLED点灯装置の構成を示す回路図である。図3に示すように、実施の形態2のLED点灯装置1Aは、図1に示した構成のうち、スイッチ部9を、バッテリ電源2側に設けた一般整流用ダイオードD4に置き換え、補助電源用巻線3a−3で生成した電圧を整流する整流素子として、高速整流用ダイオードD3を設けている。
そこで、この実施の形態2では、連続的な定常動作で使用するバッテリ電源2側には、一般整流用ダイオードD4を使用し、連続動作対応の定格にする。これにより、順方向の電力損失を軽減できる。
図4は、この発明の実施の形態3によるLED点灯装置の構成を示す回路図である。図4において、実施の形態3のLED点灯装置1Bは、上記実施の形態2と基本的な構成は同様であるが、図3に示したトランス3aを中間タップ付きトランス3bに置き換えたDC/DCコンバータ3Aを備える。中間タップ付きトランス3bには、一次巻線3b−1(巻数n1)と、中間タップによって二次側にLED点灯電力出力用の二次巻線3b−2(巻数n2)と補助電源用巻線3b−3(巻数ns)とが形成されている。
このように、補助電源用巻線3b−3を中間タップ付きトランス3bのLED点灯電力出力用の二次巻線の一部の巻線とすることにより、LED点灯電力出力用の二次巻線とは別に巻く必要がなくなり、補助電源用の巻線を設けるDC/DCコンバータのトランスを低コストで小型な構成にすることができる。
図5は、この発明の実施の形態4によるLED点灯装置の構成を示す回路図である。図5において、実施の形態4のLED点灯装置1Cは、図3に示したトランス3aをチョークコイル3cに置き換えたDC/DCコンバータ3Bを備えている。チョークコイル3cは、例えば、図6に示すように棒コア3c−3上に巻回した巻線3c−1をチョークコイルとして使用しながら一次巻線としても使用し、補助電源用の二次巻線としてチョークコイル(一次巻線3c−1)の巻線上に重ねて巻回した巻線3c−2を備える。
なお、チョークコイル(一次巻線3c−1)の一端は、バッテリ電源2の正極側に接続しており、他端には、スイッチング素子であるトランジスタQaのドレイン端子及び整流用ダイオードD0のアノード端子が接続している。補助電源用巻線3c−2は、一端がGNDに接地され、他端が高速整流用ダイオードD3のアノード端子に接続している。
さらに、電圧検出部10及び電流検出部11を備える。電圧検出部10は、DC/DCコンバータ3Bの出力電圧として平滑用コンデンサC0の両端の電圧を検出する。電流検出部11は、シャント抵抗Rsの電圧降下から出力電流を検出する。
Claims (7)
- LEDを光源とする灯具のLEDにバッテリ電源から入力される電圧を点灯用の電圧に変換して電力を供給するDC/DCコンバータと、前記DC/DCコンバータの動作を制御する制御部とを備えたLED点灯装置において、
前記DC/DCコンバータを構成する変圧用のコイルに設けた補助電源用の巻線及び当該補助電源用の巻線で発生した電圧を整流して生成する補助電源と、
前記補助電源又は前記バッテリ電源のいずれか高電圧の電源を前記制御部に供給するスイッチ部とを備えたことを特徴とするLED点灯装置。 - 前記スイッチ部は、前記補助電源から前記制御電源へ通電するダイオードと、前記バッテリ電源から前記制御電源へ通電するダイオードとから構成することを特徴とする請求項1記載のLED点灯装置。
- 前記補助電源から前記制御電源へ通電するダイオードは、前記補助電源用の巻線で発生した電圧を整流する高速整流用のダイオードであり、
前記バッテリ電源から前記制御電源へ通電するダイオードは、一般整流用のダイオードであることを特徴とする請求項2記載のLED点灯装置。 - 前記DC/DCコンバータを構成する変圧用のコイルは、トランスであり、
前記補助電源用の巻線は、前記トランスに設けた二次巻線であることを特徴とする請求項1記載のLED点灯装置。 - 前記DC/DCコンバータを構成する変圧用のコイルは、トランスであり、
前記補助電源用の巻線は、前記トランスに設けたLED点灯用の二次巻線の一部であることを特徴とする請求項1記載のLED点灯装置。 - 前記DC/DCコンバータを構成する変圧用のコイルは、チョークコイルであり、
前記補助電源用の巻線は、前記チョークコイルに巻重ねた巻線であることを特徴とする請求項1記載のLED点灯装置。 - 前記LEDを光源とする灯具は、車載用のヘッドランプであることを特徴とする請求項1記載のLED点灯装置。
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