JP2013222516A - Led lighting device, and vehicular lighting system and luminaire using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、LEDを点灯駆動させるLED点灯装置及びそれを用いた車両用照明装置並びに照明器具に関する。 The present invention relates to an LED lighting device that drives an LED to light, a vehicle lighting device using the LED lighting device, and a lighting fixture.
発光ダイオード(以下、LED)は、低電力で高輝度の発光が可能であり、表示等や照明器具等の様々な電気機器の光源として使用されている。また、近年では、LEDが放電灯に換わる車載用照明装置用の光源として利用されている。 Light emitting diodes (hereinafter referred to as LEDs) are capable of emitting light with low power and high luminance, and are used as light sources for various electric devices such as displays and lighting equipment. In recent years, LEDs have been used as light sources for in-vehicle lighting devices that replace discharge lamps.
LEDを光源とする車載用照明装置においては、カーバッテリー(DC電源)の直流電源電圧をLEDの点灯駆動に適合した所定の電圧に変換するDC電源回路を搭載したLED点灯装置が用いられる。一般的なDC電源回路には、トランスを組み込んだDC−DCコンバータが用いられている。ところが、このトランスを組み込んだDC−DCコンバータは、演算処理が早い高スペックなマイコンを用いた制御部等を要するので、装置がコスト高となる。そこで、LEDを光源とする照明装置においては、トランスに換えて入出力ラインに夫々チョークコイルを配したCuk回路を用いたDC−DCコンバータが採用されている(例えば、特許文献1参照)。 In an in-vehicle lighting device using an LED as a light source, an LED lighting device equipped with a DC power supply circuit that converts a DC power supply voltage of a car battery (DC power supply) into a predetermined voltage suitable for LED lighting driving is used. In a general DC power supply circuit, a DC-DC converter incorporating a transformer is used. However, since a DC-DC converter incorporating this transformer requires a control unit using a high-spec microcomputer that is fast in arithmetic processing, the device becomes expensive. Therefore, in a lighting device using LEDs as a light source, a DC-DC converter using a Cuk circuit in which a choke coil is arranged in each input / output line instead of a transformer is employed (for example, see Patent Document 1).
図11は、直流電源DCとLED(負荷)との間に、一般的なCuk回路を用いたDC電源回路(DC−DCコンバータ)から成るLED点灯装置が組み込まれた構成を示す。Cuk回路は、平滑化用の入力コンデンサC1及び出力コンデンサC3の間に、直列に配された2つのチョークコイル(入力インダクタL1及び出力インダクタL2)と、これらの間に設けられた結合コンデンサC2と、を有する。また、入力インダクタL1と結合コンデンサC2との間には入力インダクタL1への電流をオンオフするスイッチ素子Q1が配され、結合コンデンサC2と出力インダクタL2との間には、整流用のダイオードD1が配されている。なお、このDC電源回路は、Cuk回路の出力側にはLEDの負荷を検出する検出用抵抗Rsを有する。このようなCuk回路を用いれば、スイッチ素子Q1をスイッチングする比較的スペックの低いマイコンによる駆動制御が可能であり、装置の低コスト化を図ることができる。 FIG. 11 shows a configuration in which an LED lighting device composed of a DC power supply circuit (DC-DC converter) using a general Cuk circuit is incorporated between a DC power supply DC and an LED (load). The Cuk circuit includes two choke coils (an input inductor L1 and an output inductor L2) arranged in series between a smoothing input capacitor C1 and an output capacitor C3, and a coupling capacitor C2 provided therebetween. Have. A switching element Q1 for turning on and off the current to the input inductor L1 is disposed between the input inductor L1 and the coupling capacitor C2, and a rectifying diode D1 is disposed between the coupling capacitor C2 and the output inductor L2. Has been. This DC power supply circuit has a detection resistor Rs for detecting the load of the LED on the output side of the Cuk circuit. If such a Cuk circuit is used, drive control by a microcomputer with relatively low specifications for switching the switching element Q1 is possible, and the cost of the apparatus can be reduced.
しかしながら、Cuk回路を用いたDC−DCコンバータには、LEDを任意点灯させる出力電流を得るために必要な立ち上がり時間が遅いという問題がある。具体的には、Cuk回路において、LEDの点灯開始時に、スイッチ素子Q1の駆動信号のデューティが0から徐々に増加したとき、スイッチ素子Q1のオフ時にCuk回路の結合コンデンサC2から入力側に電流が逆流する。そのため、図12(a)に示すように、入力インダクタL1に流れる電流IL1が瞬間的に負の状態になる。なお、結合コンデンサC2の充電が完了すると、図12(b)に示すように、電流IL1が常に正の状態になる。 However, the DC-DC converter using the Cuk circuit has a problem that the rise time necessary for obtaining an output current for arbitrarily lighting the LED is slow. Specifically, in the Cuk circuit, when the duty of the drive signal of the switch element Q1 gradually increases from 0 at the start of LED lighting, when the switch element Q1 is turned off, a current flows from the coupling capacitor C2 of the Cuk circuit to the input side. Backflow. Therefore, as shown in FIG. 12A, the current IL1 flowing through the input inductor L1 instantaneously becomes negative. When charging of the coupling capacitor C2 is completed, the current IL1 is always positive as shown in FIG.
そのため、LEDの点灯開始時には、図12(c)に例示すように、出力電流Ioutの立ち上がり波形が階段状になり、出力電流IoutがLEDの任意点灯に必要な一定値を持続する連続モードへの移行が遅くなる。また、出力電流Ioutの立ち上がり波形が階段状になると、特に、LEDを任意点灯できる出力電流Ioutを100%としたとき、一般的なトランスを用いたDC電源回路に比べて、出力電流Ioutがその50%に達する時間が遅くなる。 Therefore, at the start of LED lighting, as illustrated in FIG. 12C, the rising waveform of the output current Iout has a stepped shape, and the output current Iout continues to a continuous mode that maintains a constant value necessary for arbitrary lighting of the LED. Will slow down the transition. In addition, when the rising waveform of the output current Iout is stepped, particularly when the output current Iout that can arbitrarily turn on the LED is 100%, the output current Iout is higher than that of a DC power supply circuit using a general transformer. Time to reach 50% is delayed.
車載用照明装置は、一般的な照明器具に比べて、点灯スイッチのオン操作に対して即座に光源(LED)を所望の光出力で点灯させる必要がある。そのため、必要とされる出力電流を得るために必要な立ち上がり時間が遅いCuk回路は、車載用照明装置用のLED点灯装置のDC電源回路に適用することが困難であった。 In-vehicle lighting devices need to light a light source (LED) immediately with a desired light output in response to an ON operation of a lighting switch, as compared with a general lighting fixture. For this reason, it is difficult to apply the Cuk circuit required for obtaining the required output current with a slow rise time to the DC power circuit of the LED lighting device for the in-vehicle lighting device.
本発明は、上記課題を解決するものであって、DC電源回路にCuk回路を用い、しかもLEDを任意点灯させる出力電流を得るために必要な立ち上がり時間が早いLED点灯装置及びそれを用いた車両用照明装置並びに照明器具を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems, and uses an LED lighting device that uses a Cuk circuit as a DC power supply circuit and has an early rise time required to obtain an output current for arbitrarily lighting an LED, and a vehicle using the same An object of the present invention is to provide a lighting device and a lighting fixture.
上記課題を解決するため、本発明は、LEDへ電流を供給するDC電源回路と、前記DC電源回路からLEDへの供給電流を制御する制御部と、を備えたLED点灯装置であって、前記DC電源回路は、入出力ラインに夫々チョークコイルが配されたCuk回路を有し、前記制御部は、LEDの連続点灯時には、LEDの負荷電圧を検出する検出部を有し、前記検出部による検出結果に基づいて前記Cuk回路のスイッチを駆動させる駆動信号を出力するフィードバック制御を行ない、LEDの点灯開始時には、前記Cuk回路のスイッチを駆動させる駆動信号のデューティに所定の初期値を与えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention is an LED lighting device comprising: a DC power supply circuit that supplies current to an LED; and a control unit that controls supply current from the DC power supply circuit to the LED, The DC power supply circuit has a Cuk circuit in which a choke coil is disposed on each of the input and output lines, and the control unit has a detection unit that detects a load voltage of the LED when the LED is continuously lit. Based on the detection result, feedback control is performed to output a drive signal for driving the switch of the Cuk circuit, and at the start of lighting of the LED, a predetermined initial value is given to the duty of the drive signal for driving the switch of the Cuk circuit. Features.
上記LED点灯装置において、前記制御部は、前記Cuk回路の入力側の印加電圧を検知する入力電圧検知部を有し、前記駆動信号のデューティの初期値は、前記入力電圧検知部による検知電圧に応じて決定されることが好ましい。 In the LED lighting device, the control unit includes an input voltage detection unit that detects an applied voltage on the input side of the Cuk circuit, and an initial value of the duty of the drive signal is set to a detection voltage by the input voltage detection unit. It is preferable to be determined accordingly.
上記LED点灯装置において、前記制御部は、前記検出部により検出されたLEDの負荷を記憶する記憶部を有し、前記駆動信号のデューティの初期値は、前記記憶部に記憶されたLEDの前回駆動時の負荷に応じて決定されることが好ましい。 In the LED lighting device, the control unit includes a storage unit that stores a load of the LED detected by the detection unit, and an initial value of the duty of the drive signal is the previous value of the LED stored in the storage unit. It is preferably determined according to the load during driving.
上記LED点灯装置において、前記制御部は、単位時間あたりのLEDに対する出力電流の変化分を一定に制御することが好ましい。 The said LED lighting device WHEREIN: It is preferable that the said control part controls the change part of the output current with respect to LED per unit time uniformly.
上記LED点灯装置において、前記制御部は、前記記憶部においてLEDの前回駆動時の負荷に異常状態が記憶されている場合、前記駆動信号のデューティを0から開始することが好ましい。 In the LED lighting device, it is preferable that the control unit starts the duty of the drive signal from 0 when an abnormal state is stored in the load at the previous drive of the LED in the storage unit.
上記LED点灯装置において、前記制御部は、所定の外部電圧の抵抗分圧によるの入力電圧に基づいて前記駆動信号のデューティの初期値を設定し、前記入力電圧が外付け抵抗によって変更可能とされていることが好ましい。 In the LED lighting device, the control unit sets an initial value of the duty of the driving signal based on an input voltage obtained by resistance division of a predetermined external voltage, and the input voltage can be changed by an external resistor. It is preferable.
上記LED点灯装置において、前記DC電源回路は、前記Cuk回路における一次側のグランドラインと二次側のアノードラインとの間に、コンデンサ及び検出用抵抗が並列に配された検出回路を有し、前記制御部は、前記検出回路の検出用抵抗の両端電圧から該過電流検出用抵抗に流れる電流を検出する過電流検出部を有することが好ましい。 In the LED lighting device, the DC power supply circuit includes a detection circuit in which a capacitor and a detection resistor are arranged in parallel between a primary side ground line and a secondary side anode line in the Cuk circuit, It is preferable that the control unit includes an overcurrent detection unit that detects a current flowing in the overcurrent detection resistor from a voltage across the detection resistor of the detection circuit.
上記LED点灯装置は、車載用照明装置に用いられることが好ましい。 The LED lighting device is preferably used for an in-vehicle lighting device.
上記LED点灯装置は、照明器具に用いられることが好ましい。 It is preferable that the said LED lighting device is used for a lighting fixture.
本発明によれば、Cuk回路のスイッチを駆動させる駆動信号のデューティに所定の初期値を与えたので、駆動信号のデューティが0からその初期値まで達する時間だけ、LEDを任意点灯に要する出力電流の立ち上がり時間を早くすることができる。 According to the present invention, since the predetermined initial value is given to the duty of the drive signal for driving the switch of the Cuk circuit, the output current required for arbitrarily lighting the LED only for the time when the duty of the drive signal reaches from the initial value to 0 The rise time can be shortened.
本発明の第1の実施形態に係るLED点灯装置、及びそれを用いた車載用照明装置について、図1乃至図3を参照して説明する。図1に示すように、本実施形態に係るLED点灯装置1は、車載用照明装置2に用いられる。車載用照明装置2は、光源として発光ダイオード(以下、LED3)を用いた灯具4と、LED3へ電流を供給するバッテリー(直流電源DC)と、LED3への供給電流をオンオフするスイッチSWと、備える。LED点灯装置1は、スイッチSWにおけるオンオフ操作に従って直流電源DCからLED3へを供給電流を制御する。図例では、左右一対の灯具4(前照灯)の夫々にLED点灯装置1が配された例を示すが、一つのLED点灯装置1が複数の灯具4におけるLED3の供給電流を制御するように構成されていてもよい。
An LED lighting device according to a first embodiment of the present invention and an in-vehicle lighting device using the LED lighting device will be described with reference to FIGS. 1 to 3. As shown in FIG. 1, the
図2に示すように、LED点灯装置1は、直流電源DCと灯具4との間に配され、LED3へ電流を供給するDC電源回路5と、DC電源回路5からLED3への供給電流Ioを制御する制御部6と、を備える。なお、以下の説明において、LED3とは、直列に配された一群の発光ダイオード素子を総称していう。DC電源回路5は、入出力ラインに夫々チョークコイルを配したCuk回路を用いたDC−DCコンバータである。
As shown in FIG. 2, the
LED3には、所望の光色の照明光を出射できるLED、例えば、GaN系青色LEDチップにYAG系黄色蛍光体が被覆され、青色光と黄色光とを混光させて白色光を出射する白色LEDが用いられる。なお、白色LEDに限らず、赤、緑及び緑の発光色が異なる複数のLEDが適宜に組み合わされて用いられてもよく、また、発光部に有機発光材料を用いたOLEDが用いられてもよい。
The
DC電源回路5のCuk回路は、平滑化用の入力コンデンサC1及び出力コンデンサC3の間に、直接に配された2つのインダクタ要素(入力インダクタL1及び出力インダクタL2)と、これらの間に設けられた結合コンデンサC2と、を有する。また、入力インダクタL1と結合コンデンサC2との間には入力インダクタL1への電流をオンオフするスイッチ素子Q1が配され、結合コンデンサC2と出力インダクタL2との間には、整流用のダイオードD1が配されている。なお、DC電源回路5は、Cuk回路の出力側にLEDの負荷電圧を検出するための検出用抵抗Rsを有し、この検出用抵抗Rsの両端が、抵抗R1〜R4及びオペアンプOPから成る増幅回路を介して、制御部6の検出部61のコンパレータCP1に接続されている。
The Cuk circuit of the DC
制御部6は、LED3の負荷電圧を検出する検出部61と、検出部61による検知結果に基づいてCuk回路のスイッチ素子Q1を駆動させる駆動信号の出力する駆動信号発信部62と、を有する。駆動信号発信部62は、LED3の連続点灯時には、検出部61による検知結果に基づいてCuk回路のスイッチ素子Q1を駆動させる駆動信号のデューティを出力することにより、フィードバック制御を行う。また、制御部6は、Cuk回路の入力側の印加電圧を検知する入力電圧検知部63と、検出部61により検出されたLED3の負荷を記憶する記憶部64と、を有する。
The
本実施形態において、制御部6は、LED3の点灯開始時に、駆動信号発信部62から出力される駆動信号のデューティに、図3(a)に示すように、所定の初期値Aを与えるように構成されている。このように、駆動信号のデューティ(Duty)に初期値Aを与えることで、デューティが0からAまで達する時間(T1)だけ、LED3の任意点灯に要する出力電流Ioutの立ち上がり時間を早くすることができる。また、出力電流IoutがLEDの任意点灯に必要な駆動信号のデューティ(一定値B)を持続する連続モードへの移行が早くなり、出力電流Ioutの立ち上がり波形がリニアに近づく(後述する図4(b)参照)。
In the present embodiment, the
ここで、初期値Aは、LED3の個体差に基づく光量ばらつき、DC−DCコンバータの特性、駆動信号発信部62に用いられるマイコンの応答性等を鑑み、回路のオーバーシュートを抑制するため、上記一定値Bよりも低い値に設定される。
Here, the initial value A is described above in order to suppress overshoot of the circuit in view of light amount variation based on individual differences of the
また、図3(b)に示すように、初期値Aから上記一定値Bに達するまでのデューティ(Duty)−時間波形の傾きを小さくすれば、より効果的に回路オーバーシュートの抑制することができる。なお、この傾きが小さければ、一定値Bに達するまでの時間が時間Tだけ遅くなる。しかし、この遅れ時間T2が上記T1より短くなるように上記傾きを設定すれば、デューティに初期値Aを与えなかった場合に比べて、LED3を任意点灯させる出力電流Ioutの立ち上がり時間を早く、且つ効果的にオーバーシュートを抑制することができる。
Further, as shown in FIG. 3B, if the slope of the duty (duty) -time waveform from the initial value A to the constant value B is reduced, the circuit overshoot can be more effectively suppressed. it can. In addition, if this inclination is small, time until it reaches the fixed value B is delayed by time T. However, if the slope is set so that the delay time T2 is shorter than T1, the rise time of the output current Iout for arbitrarily lighting the
ところで、LED3を任意点灯させる出力電流Ioutを得るために必要な駆動信号のデューティは、DC電源回路5の入力電圧、及びLED3の負荷の大きさによって異なる。例えば、DC電源回路5の入力電圧が低く、LED3の負荷が大きい場合には、駆動信号のデューティ値は高くなり、DC電源回路5の入力電圧が高く、LED3の負荷が小さい場合には、駆動信号のデューティ値は低くなる。そこで、本実施形態においては、Cuk回路のスイッチ素子Q1を駆動させる駆動信号のデューティの初期値Aは、適宜に変更される。
Incidentally, the duty of the drive signal necessary for obtaining the output current Iout for arbitrarily lighting the
具体的には、入力電圧検知部63が、Cuk回路の入力側の印加電圧、すなわち入力電圧を常に監視する。また、記憶部64は、検出部61により検出されたLED3の負荷を記憶する。ここで、記憶部64は、入力電圧が一定値を下回った場合のみLED3の負荷を記憶する、又は定期的にLED3の負荷を記憶し、最新の状態を更新する。後者の場合、入力電圧検知部63において電圧供給の停止が検出された場合には、LED3の負荷の記憶の更新を止める。また、記憶部64には、入力電圧と、LED3の前回駆動時の負荷との組み合わせに対する適切なデューティの初期値を規定したテーブル(不図示)が予め記憶されている。そして、駆動信号発信部62は、LED3の点灯開始時に、入力電圧検知部63により検知された入力電圧、及び記憶部64に記憶されたLED3の前回駆動時の負荷を参照して、上記テーブルから駆動信号のデューティの初期値Aを読み出す。以上により、LED3の点灯開始時に、駆動信号発信部62は、多様な入力電圧条件、及びLED3の負荷条件において、最適な駆動信号のデューティの初期値Aを読み出すことができる。
Specifically, the input
次に、上記実施形態の変形例に係るLED点灯装置について、図4を参照して説明する。図4(a)に示すように、Cuk回路を用いたDC電源回路5は、出力電流Ioutの立ち上がり波形が階段状となり、他のDC−DCコンバータ方式と比較し、LED3の任意点灯に必要な出力電流I1に到達するまでにかかる時間が長くなる。そこで、この変形例においては、検出部61が、単位時間dt当たりの出力電流Ioutの変化分diを監視し、図4(b)に示すように、時間(Time)に対して、単位時間当たりの出力電流Ioutの変化分(di/dt)が一定になるように、駆動信号発信部62から出力される駆動信号のデューティ(Duty)を制御する。
Next, the LED lighting device which concerns on the modification of the said embodiment is demonstrated with reference to FIG. As shown in FIG. 4A, in the DC
上記di/dtを一定にする方法として、まず、制御部6は、di/dtと駆動信号のデューティとを関連付けたテーブルを記憶部64に記憶させる。そして、駆動信号発信部62は、上記テーブルを参照して、di/dtの値が、所定値(di1/dt1)よりも低いときに、駆動信号のデューティの増分を大きくする制御を行なう。反対に、駆動信号発信部62は、di/dtの値が所定値(di1/dt1)よりも高い場合には、デューティの増分を小さくする制御を行う。上記di/dtの一定制御は、回路のオーバーシュートを抑制するため、出力電流IoutがLED3の任意点灯に必要な出力電流I1に到達する直前まで行なわれ、出力電流Iout出力電流I1に到達すると、制御部6は、通常のフィードバック制御のみを行なう。この変形例によれば、制御部6が、上記制御を行なうことで、出力電流Ioutの立ち上がり波形がリニアに近づけることができる。
As a method of making the di / dt constant, first, the
次に、上記実施形態の別の変形例に係るLED点灯装置について、図5を参照して説明する。上記実施形態で説明したように、駆動信号発信部62が出力する駆動信号のデューティに初期値Aが設定されている場合、制御部6がLED3(負荷)のオープン及びショート等の異常を検出し、停止後に再駆動した際に、LED3に過電圧及び過電流が生じる。そこで、この変形例においては、記憶部64に、LED3の点灯時の負荷状態を記憶させ、LED3の点灯開始時に、LED3の前回駆動時の異常状態が記憶されていた場合には、駆動信号のデューティの初期値Aを0にリセットする。
Next, an LED lighting device according to another modification of the embodiment will be described with reference to FIG. As described in the above embodiment, when the initial value A is set to the duty of the drive signal output from the drive
一般的に、車載用照明装置に用いられるLED点灯装置においては、LED3がショート又はオープン状態となった場合、制御部6がLED3の負荷状態の異常を検出し、DC電源回路5への駆動信号発信を停止し、入力電圧の再投入まで同回路を停止若しくは維持、又は一定間隔で繰り返し動作させる。しかしながら、仮にLED3がショートしていた場合の再始動時に、駆動信号のデューティに初期値Aが与えられていると、直流電源DCからグランドGNDまで導通して、過大な電流がDC電源回路5に流れて、同回路がダメージを受ける虞がある。
In general, in an LED lighting device used for an in-vehicle lighting device, when the
そこで、図5のフローチャートに示すように、記憶部64がLED3の前回駆動時の負荷状態を記憶し、駆動信号発信部62は、LED3の点灯開始時に、前回駆動時の負荷状態が正常であれば、駆動信号のデューティに初期値Aを設定する。一方、前回駆動時の負荷状態に異常があれば、駆動信号のデューティに初期値を0とする。なお、記憶部64に前回の負荷状態が記憶されていないときは、安全の為、LED3の点灯開始時は初期値を0とする。また、制御部6は、LED3の点灯開始後に、LED3の負荷状態が正常であることが検出されれば、駆動信号のデューティに初期値Aを設定する。そして、LED3の負荷状態が正常であることが再度検出されると、出力電流IoutがLED3の任意点灯に必要な駆動信号のデューティ(一定値B)を出力する。一方、LED3の負荷状態に異常が検出されると、駆動信号の出力を完全停止する。
Therefore, as shown in the flowchart of FIG. 5, the
この変形例によれば、制御部6が、上記制御を行なうことで、前回駆動時の負荷状態が正常であえば、出力電流Ioutの立ち上がり早め、異常時には過電流や過電圧を最小限に抑制することができる。
According to this modification, the
次に、本発明の第2の実施形態に係るLED点灯装置について、図6及び図7を参照して説明する。図6に示すように、本実施形態のLED点灯装置1は、制御部6の駆動信号発信部62が、所定の外部電圧Vccの抵抗分圧によるの入力電圧(指令値)に基づいて、駆動信号のデューティの初期値Aを設定する。制御部6には、外部電圧Vccが印加される抵抗R5が配され、入力電圧(指令値)は、外付け抵抗Rdによって変更可能となるように構成されている。外付け抵抗Rdは、好ましくは可変抵抗であり、その抵抗値を任意に設定することができる。
Next, an LED lighting device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 6, in the
LED3の任意点灯に必要な出力電流Ioutの設定値までの立ち上がり時間は、LED3の負荷が重いほど遅くなる。従って、立ち上がりが遅い重負荷のLED3については、初期値Aをより大きく設定する必要がある。そこで、本実施形態においては、図7に示すように、LED点灯装置1の制御対象である2種のLED3の任意点灯に必要な駆動信号のデューティ(Duty)が夫々B1,B2(B2>B1)であるとき、駆動信号のデューティの初期値を夫々A1,A2(A2>A1)にする。そして、駆動信号発信部62に初期値A1,A2の夫々を出力させる際の入力電圧(指令値)は、外付け抵抗Rdの抵抗値を変更することで切り替えられる。
The rise time up to the set value of the output current Iout required for arbitrarily lighting the
本実施形態によれば、駆動信号のデューティの初期値は、外付け抵抗Rdの抵抗値により設定されるので、外付け抵抗Rdの抵抗値を変えることで、LED3の負荷に重さに応じて適切な初期値を容易に設定することができる。
According to the present embodiment, since the initial value of the duty of the drive signal is set by the resistance value of the external resistor Rd, the resistance value of the external resistor Rd is changed according to the load on the
次に、本発明の第3の実施形態に係るLED点灯装置について、図8及び図9を参照して説明する。図8に示すように、本実施形態のLED点灯装置1は、DC電源回路5のCuk回路における一次側のグランドラインと二次側のアノードラインとの間に、コンデンサC4及び検出用抵抗Rs2が並列に配された検出回路51が配されている。また、制御部6は、検出用抵抗Rs2の両端電圧から、この検出用抵抗Rs2に流れる電流を検出する過電流検出部を有する。この過電流検出部は、検出用抵抗Rs2に接続されたコンパレータCP2を有する。他の構成は、上記第1の実施形態と同様である。なお、以下の説明で、上記第1の実施形態で説明した検出部61を第1検出部61aといい、本実施形態で用いられる過電流検出部を第2検出部61bという。また、図8において、上記第1の実施形態で説明した検出用抵抗Rsを、区別のため検出用抵抗Rs1と表記している。
Next, an LED lighting device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 8, the
第1検出部61aは、出力電流Ioutをフィードバック制御するために、出力ラインに配された検出用抵抗Rs1に印加される電圧値を検出し、コンパレータCP1によって設定された所定の第1過電流閾値と比較する。検出された電圧値が第1過電流閾値よりも高い場合には、駆動信号発信部62における駆動信号の出力を完全停止し、過電流を抑制する。この際、出力ラインに設置される検出用抵抗Rs1は、回路ロスを抑えるために、非常に抵抗値が低く設定されている。従って、検出用抵抗Rs1に印加される電圧値は非常に小さいので、制御部6がフィードバック制御を行なうには、オペアンプOPによる信号増幅が必要となる。
The
ところで、LED点灯装置1が停止している間にLED3がショートしていて、その後、LED点灯装置1が駆動したときに、駆動信号のデューティに初期値Aが与えられていると、回路に過電流が流れる虞がある。しかしながら、第1検出部61aは、オペアンプOPによる増幅回路を介してDC電源回路5と接続されており、これらの煩雑な回路により、制御部6への信号伝達が遅い。そのため、第1検出部61aは、緩やかな電流上昇には対応できるが、急峻な電流上昇には対応できず、駆動信号の出力停止が遅れてしまい、過電流から回路を保護できなくなる虞がある。
By the way, if the
これに対して、第2検出部61bは、検出用抵抗Rs2に印加される電圧値を検出し、コンパレータCP2によって設定された所定の第2過電流閾値と比較する。検出された電圧値が第2過電流閾値よりも高い場合には、駆動信号発信部62における駆動信号の出力を完全停止し、過電流を抑制する。この第2検出部61bは、オペアンプOPによる信号増幅といった信号伝達の遅れの原因となる電子部品が、第1検出部61aに比べて少ないので、急峻な電流上昇にも対応することができる。なお、DC電源回路5及びLED3の負荷状態が正常であれば、検出用抵抗Rs2の抵抗値がある程度大きいと、並列に配されたコンデンサC4が主な電流経路となるので、回路ロスは少ない。
On the other hand, the
図9において、第1検出部61aにおける出力電流Ioutの検出波形を破線で、第2検出部61bにおける出力電流Ioutの検出波形を実線で示す。つまり、第1検出部61aは、第2検出部61bに比べて僅かに検出時間の遅れがある。
In FIG. 9, the detection waveform of the output current Iout in the
本実施形態においては、第1検出部61a及び第2検出部61bを併用し、かつ第2過電流閾値(実線)が、第1過電流閾値(破線)よりも大きくなるように設定される。こうすれば、短時間に重度な過電流が一度でも生じた際には、第2検出部61bが動作して駆動信号の出力を停止っさえる。また、軽度な過電流が生じた際には、第1検出部61aが動作して駆動信号のデューティを減衰させ可能な限り点灯動作を維持する。そして、軽度な過電流が複数回生じた際には、第1検出部61aが動作して駆動信号の出力を停止さえて、過電流から回路を保護することができる。
In the present embodiment, the
上述した実施形態に係るLED点灯装置1は、車載用照明装置に限らず、LEDを光源とした照明器具に適用することができる。ここでは、図10(a)(c)に示すように、天井等に埋め込まれるダウンライト型の照明器具7を例に挙げる。照明器具7は、回路基板上に複数のダイオード素子D1、D2(総称してLED3)が実装された光源部71と、光源部71のLED3を点灯させるLED点灯装置1を収容する本体部72と、を備える。また、照明器具7は、天井等に形成された開口部に嵌め込まれて光源部71等を保持する枠体部73と、商用電源ACから電源供給を受けるための電源線が接続される端子台74と、枠体部73を天井等に固定するための取付バネ75と、を備える。なお、このような照明器具7に用いられる場合、上述した直流電源DC及びDC−DCコンバータ51に換えて又は加えて、商用電源ACから供給される交流電流を直流電流に変換するAC−DCコンバータ(不図示)が搭載される。
The
なお、本発明は、上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。例えば、制御部6は、LEDの点灯開始時に、LED3の前回駆動時からの経時時間を計測するタイマを備え、上記経時時間を駆動信号のデューティの初期値Aの決定に参照するファクターとしてもよい。この場合、例えば、経時時間が長くなるに従って、非駆動時間にLED3の負荷状態に異常が生じる可能性が高くなるので、駆動信号のデューティの初期値Aを低く設定する。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, the
1 LED点灯装置
2 車載用照明装置
3 発光ダイオード(LED)
5 DC電源回路(Cuk回路)
51 検出回路
6 制御部
61 検出部
61b 第2検出部(過電流検出部)
62 入力電圧検知部
64 記憶部
7 照明器具
A 駆動信号のデューティの初期値
C4 検出回路のコンデンサ
L1 入力インダクタ(チョークコイル)
L2 出力インダクタ(チョークコイル)
Q1 スイッチ素子
Rs2 検出用抵抗
Rd 外付け抵抗
Vcc 外部電圧
DESCRIPTION OF
5 DC power circuit (Cuk circuit)
51
62 Input
L2 output inductor (choke coil)
Q1 Switch element Rs2 Detection resistance Rd External resistance Vcc External voltage
Claims (9)
前記DC電源回路は、入出力ラインに夫々チョークコイルが配されたCuk回路を有し、
前記制御部は、LEDの連続点灯時には、LEDの負荷電圧を検出する検出部を有し、前記検出部による検出結果に基づいて前記Cuk回路のスイッチ素子を駆動させる駆動信号を出力するフィードバック制御を行ない、LEDの点灯開始時には、前記Cuk回路のスイッチ素子を駆動させる駆動信号のデューティに所定の初期値を与えることを特徴とするLED点灯装置。 An LED lighting device comprising: a DC power supply circuit that supplies current to the LED; and a control unit that controls supply current from the DC power supply circuit to the LED,
The DC power supply circuit has a Cuk circuit in which choke coils are arranged on input / output lines,
The control unit includes a detection unit that detects a load voltage of the LED during continuous lighting of the LED, and performs feedback control that outputs a drive signal that drives the switch element of the Cuk circuit based on a detection result by the detection unit. When the lighting of the LED is started, a predetermined initial value is given to the duty of the drive signal for driving the switch element of the Cuk circuit.
前記駆動信号のデューティの初期値は、前記入力電圧検知部による検知電圧に応じて決定されることを特徴とする請求項1に記載のLED点灯装置。 The control unit includes an input voltage detection unit that detects an applied voltage on the input side of the Cuk circuit,
2. The LED lighting device according to claim 1, wherein an initial value of the duty of the drive signal is determined according to a voltage detected by the input voltage detector.
前記駆動信号のデューティの初期値は、前記記憶部に記憶されたLEDの前回駆動時の負荷に応じて決定されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のLED点灯装置。 The control unit includes a storage unit that stores a load of the LED detected by the detection unit,
3. The LED lighting device according to claim 1, wherein an initial value of the duty of the drive signal is determined according to a load at the time of previous driving of the LED stored in the storage unit.
前記制御部は、前記検出回路の検出用抵抗の両端電圧から該過電流検出用抵抗に流れる電流を検出する過電流検出部を有することを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載のLED点灯装置。 The DC power supply circuit has a detection circuit in which a capacitor and a detection resistor are arranged in parallel between a primary side ground line and a secondary side anode line in the Cuk circuit,
7. The overcurrent detection unit according to claim 1, wherein the control unit includes an overcurrent detection unit that detects a current flowing through the overcurrent detection resistor from a voltage across the detection resistor of the detection circuit. LED lighting device as described in the paragraph.
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