JP2014027855A - 電源回路 - Google Patents

Abstract

【課題】大型化するのを抑制しながら交流電源の変動成分に起因するフリッカ（ちらつき）を抑制することが可能な電源回路を提供する。
【解決手段】この電源回路６は、交流電源２０の電力を整流して、ＬＥＤ素子７に供給するための整流回路９と、交流電源２０と整流回路９との間に設けられ、フィルター用巻線８ａと補助巻線８ｂとを含むトランス部８と、補助巻線８ｂの電圧信号とＬＥＤ素子７に流れる電流に基づく信号とを検出することにより、ＬＥＤ素子７に流れる電流の大きさを調整する電流制御用ＩＣ１０とを備える。
【選択図】図２

Description

この発明は、電源回路に関し、特に、整流回路を備える電源回路に関する。

従来、整流回路を備える電源回路が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、整流回路と、電力供給回路と、放電ランプを交流駆動する駆動回路と、放電ランプに流れる電流を検出する検出回路と、検出された放電ランプに流れる電流に基づいて駆動回路を制御する制御回路（電流制御部）とを備える放電ランプ装置（電源回路）が開示されている。この放電ランプ装置では、交流電源の電力が整流回路によって整流された後、電力供給回路に入力される。そして、電力供給回路から駆動回路に電力が供給されて、駆動回路により、放電ランプが交流駆動されるように構成されている。また、この放電ランプ装置は、放電ランプに流れる電流を検出することにより、放電ランプの電極間のアーク異常（アークフリッカなど）を検出するように構成されている。そして、アーク異常が検出された場合には、放電ランプに入力される電流の大きさが制御回路（電流制御部）および駆動回路によって調整されることにより、アーク異常に起因するフリッカ（ちらつき）が抑制されるように構成されている。

特開２００４−３９５６３号公報

一般的には、整流回路によって整流された電力には、交流電源に起因する変動成分（リップル成分）が発生しており、放電ランプに供給される電力にも変動が生じる。このため、放電ランプにフリッカが生じる場合がある。上記特許文献１に記載の放電ランプ装置（電源回路）では、アーク異常に起因するフリッカが抑制されるように構成されている一方、交流電源の変動成分に起因するフリッカを抑制することができないという問題点があると考えられる。なお、電流制御部（制御回路）とは別個に整流回路の出力側にコンデンサを設けることにより、交流電源の変動成分を低減することが可能である一方、交流電源の変動を十分に低減するためには、コンデンサの容量が大きくなってしまい、電源回路が大型化してしまうという新たな問題点が発生する。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、大型化するのを抑制しながら交流電源の変動成分に起因するフリッカ（ちらつき）を抑制することが可能な電源回路を提供することである。

この発明の一の局面による電源回路は、交流電源の電力を整流して、光源に供給するための整流回路と、交流電源と整流回路との間に設けられ、主巻線と補助巻線とを含むトランス部と、補助巻線の電圧信号と光源に流れる電流に基づく信号とを検出することにより、光源に流れる電流の大きさを調整する電流制御部とを備える。

この一の局面による電源回路では、上記のように、補助巻線の電圧信号と光源に流れる電流に基づく信号とを検出することにより、光源に流れる電流の大きさを調整する電流制御部を設けることによって、光源に流れる電流の変動成分に加えて、補助巻線（交流電源）の電圧の変動成分も低減するように、光源に流れる電流を調整することができる。これにより、交流電源の変動成分に起因するフリッカを抑制することができる。また、電流制御部により交流電源の変動成分に起因するフリッカを抑制することができるので、整流回路の出力側に比較的大きいコンデンサを電流制御部とは別個に設けて交流電源の変動成分を低減する場合と異なり、電源回路が大型化するのを抑制しながら、交流電源の変動成分に起因するフリッカ（ちらつき）を電流制御部により抑制することができる。

上記一の局面による電源回路において、好ましくは、電流制御部は、光源に流れる電流の大きさを調整するために検出される補助巻線の電圧信号とは別個に、電流制御部を駆動する電圧として補助巻線の電圧が入力されるように構成されている。このように構成すれば、たとえば整流回路の出力側の電圧を抵抗を介して電圧を降下させて電流制御部を駆動する電圧として使用する場合では抵抗の発熱により電力の損失が大きくなる一方、トランス部（補助巻線）により効率よく交流電源の電圧を降下させて電流制御部を駆動する電圧として使用することができるので、電力の損失を低減することができる。

上記一の局面による電源回路において、好ましくは、電流制御部は、補助巻線の電圧信号および光源に流れる電流に基づく信号が大きくなった場合には、光源に流れる電流が小さくなるように調整するとともに、補助巻線の電圧信号および光源に流れる電流に基づく信号が小さくなった場合には、光源に流れる電流が大きくなるように調整するように構成されている。このように構成すれば、容易に、光源に流れる電流の変動成分、および、補助巻線（交流電源）の電圧の変動成分を低減することができる。

上記一の局面による電源回路において、好ましくは、電流制御部は、補助巻線の電圧信号と光源に流れる電流に基づく信号とが重畳されて入力されるように構成されている。このように構成すれば、補助巻線の電圧信号の変動成分と、光源に流れる電流に基づく信号の変動成分とを相殺することができるので、電流制御部に変動成分が低減された信号を入力することができる。その結果、光源に流れる電流の変動成分および補助巻線（交流電源）の電圧の変動成分を低減するように、光源に流れる電流を精度よく調整することができる。

上記一の局面による電源回路において、好ましくは、補助巻線と電流制御部との間に設けられ、電流制御部に入力される補助巻線の電圧信号の大きさを調整するための抵抗をさらに備える。このように構成すれば、抵抗の抵抗値を調整することにより、容易に、電流制御部に入力される補助巻線の電圧信号の変動成分と光源に流れる電流に基づく信号の変動成分とを相殺することができる。

上記一の局面による電源回路において、好ましくは、トランス部の主巻線は、交流電源のノイズを除去するためのフィルター用巻線からなる。このように構成すれば、交流電源のノイズをトランス部のフィルター用巻線により容易に除去することができる。

上記一の局面による電源回路において、好ましくは、光源は、ＬＥＤ電球に設けられるＬＥＤ素子を含む。ここで、ＬＥＤ電球は、素子を実装するスペースが少ない。この場合に、電流制御部によって光源に流れる電流の変動成分および補助巻線（交流電源）の電圧の変動成分を低減することにより、装置が大型化するのが抑制されるので、素子を実装するスペースが少ないＬＥＤ電球においてもフリッカを抑制することができる。

本発明によれば、上記のように、装置が大型化するのを抑制しながら交流電源の変動成分に起因するフリッカを抑制することができる。

本発明の一実施形態によるＬＥＤ電球を示す図である。 本発明の一実施形態による電源回路の回路図である。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

図１および図２を参照して、本発明の一実施形態による電源回路６の構成について説明する。

図１に示すように、ＬＥＤ電球１００は、半球状のカバーレンズ１と、ヒートシンク２と、筒状筐体３と、下キャップ部４と、ソケット受け部５と、電源回路６と、ＬＥＤ素子７（図２参照）とを備えている。なお、ＬＥＤ素子７は、本発明の「光源」の一例である。

図２に示すように、電源回路６は、トランス部８と、整流回路９と、電流制御用ＩＣ１０とを備えている。また、本実施形態では、トランス部８は、交流電源２０の電力のノイズを除去するためのフィルター用巻線８ａと、補助巻線８ｂとを含んでいる。なお、フィルター用巻線８ａは、本発明の「主巻線」の一例である。また、電流制御用ＩＣ１０は、本発明の「電流制御部」の一例である。

整流回路９は、ダイオードブリッジからなり、交流電源２０の電力が入力されるように構成されている。また、整流回路９により整流された電力は、ＬＥＤ素子７に供給されるように構成されている。また、交流電源２０と整流回路９と間には、整流回路９と並列に、コンデンサＣ１およびＣ２が設けられている。コンデンサＣ１の一方電極は、交流電源２０および整流回路９に接続されているとともに、他方電極は、交流電源２０およびフィルター用巻線８ａの一方端に接続されている。コンデンサＣ２の一方電極は、交流電源２０および整流回路９に接続されているとともに、他方電極は、フィルター用巻線８ａの他方端および整流回路９に接続されている。コンデンサＣ１およびＣ２は、交流電源２０の変動成分（リップル成分）の一部を除去する（平滑化する）機能を有する一方、変動成分の全てを除去することはできない。

整流回路９の出力側には、コンデンサＣ３が設けられている。コンデンサＣ３は、電解コンデンサからなる。コンデンサＣ３の一方電極は、整流回路９、後述するダイオードＤ１のカソード側、コンデンサＣ４の一方電極、および、ＬＥＤ素子７のアノード側に接続されている。コンデンサＣ３の他方電極は、接地されている。また、コンデンサＣ３は、整流回路９から出力された電力の変動成分（リップル成分）の一部を除去する（平滑化する）機能を有する一方、変動成分の全てを除去することはできない。すなわち、整流回路９から、ＬＥＤ素子７に供給される電力は、変動成分を含んでいる。

また、整流回路９とＬＥＤ素子７との間には、ダイオードＤ１、コンデンサＣ４およびリアクトルＬが設けられている。ダイオードＤ１のカソード側は、整流回路９、コンデンサＣ３の一方電極、コンデンサＣ４の一方電極、および、ＬＥＤ素子７のアノード側に接続されている。ダイオードＤ１のアノード側は、リアクトルＬおよび後述するトランジスタＴｒのドレインＤに接続されている。コンデンサＣ４の一方電極は、整流回路９、コンデンサＣ３の一方電極、ダイオードＤ１のカソード側、および、ＬＥＤ素子７のアノード側に接続されている。コンデンサＣ４の他方電極は、リアクトルＬおよびＬＥＤ素子７のカソード側に接続されている。なお、ダイオードＤ１、コンデンサＣ４およびリアクトルＬにより、バックコンバータ（降圧チョッパ）が形成されている。

ダイオードＤ１（リアクトルＬ）と、電流制御用ＩＣ１０との間には、トランジスタＴｒが設けられている。トランジスタＴｒのドレインＤは、ダイオードＤ１のアノード側、および、リアクトルＬに接続されている。また、トランジスタＴｒのゲートＧは、電流制御用ＩＣ１０の端子１０ａ（ＧＡＴＥ ＤＲＩＶＥ）に接続されている。また、トランジスタＴｒのソースＳは、ＬＥＤ素子７に流れる電流を検出するための抵抗Ｒ１の一方側、および、電流制御用ＩＣ１０の端子１０ｂ（ＣＵＲＲＥＮＴ ＦＢ）に接続されている。抵抗Ｒ１の他方側は、接地されている。そして、ＬＥＤ素子７に流れる電流（ＬＥＤ素子７に流れる電流に基づく信号）が、トランジスタＴｒを介して、電流制御用ＩＣ１０の端子１０ｂ（ＣＵＲＲＥＮＴ ＦＢ）に入力されるように構成されている。また、電流制御用ＩＣ１０の端子１０ｃ（ＧＮＤ）は、接地されている。

また、交流電源２０と整流回路９との間には、トランス部８が設けられている。トランス部８のフィルター用巻線８ａの一方端は、交流電源２０に接続されているとともに、他方端は、整流回路９に接続されている。また、トランス部８の補助巻線８ｂの一方端は、接地されている。ここで、本実施形態では、補助巻線８ｂの他方端は、抵抗Ｒ２を介して、電流制御用ＩＣ１０の端子１０ｂ（ＣＵＲＲＥＮＴ ＦＢ）に接続されている。抵抗Ｒ２は、電流制御用ＩＣ１０に入力される補助巻線８ｂの電圧信号の大きさを調整する機能を有する。抵抗Ｒ２の抵抗値は、電流制御用ＩＣ１０に入力される補助巻線８ｂの電圧信号の変動成分とＬＥＤ素子７に流れる電流に基づく信号（トランジスタＴｒを介して電流制御用ＩＣ１０の端子１０ｂに入力される電流）の変動成分とが相殺されるように調整されている。

また、補助巻線８ｂの他方端は、ダイオードＤ２を介して、電流制御用ＩＣ１０の端子１０ｄ（ＶＣＣ）に接続されている。すなわち、本実施形態では、ＬＥＤ素子７に流れる電流の大きさを調整するために検出される補助巻線８ｂの電圧信号（電流制御用ＩＣ１０の端子１０ｂ（ＣＵＲＲＥＮＴ ＦＢ）に入力される信号）とは別個に、電流制御用ＩＣ１０を駆動する電圧として、交流電源２０の電力がトランス部８の補助巻線８ｂによって電力変換（降圧）されて、入力されるように構成されている。また、ダイオードＤ２と電流制御用ＩＣ１０との間には、コンデンサＣ５が設けられている。

また、本実施形態では、電流制御用ＩＣ１０（端子１０ｂ、ＣＵＲＲＥＮＴ ＦＢ）は、補助巻線８ｂの電圧信号とＬＥＤ素子７に流れる電流に基づく信号とが重畳されて（重ねられて）入力されるように構成されている。そして、電流制御用ＩＣ１０は、補助巻線８ｂの電圧信号とＬＥＤ素子７に流れる電流に基づく信号とを検出することにより、ＬＥＤ素子７に流れる電流の大きさを調整するように構成されている。すなわち、電流制御用ＩＣ１０は、補助巻線８ｂの電圧信号に基づいて、ＬＥＤ素子７に流れる電流の大きさをフィードフォーワード制御するとともに、ＬＥＤ素子７に流れる電流に基づく信号に基づいて、ＬＥＤ素子７に流れる電流の大きさをフィードバック制御するように構成されている。また、電流制御用ＩＣ１０は、補助巻線８ｂの電圧信号およびＬＥＤ素子７に流れる電流に基づく信号が大きくなった場合には、ＬＥＤ素子７に流れる電流が小さくなるように調整するとともに、補助巻線８ｂの電圧信号およびＬＥＤ素子７に流れる電流に基づく信号が小さくなった場合には、ＬＥＤ素子７に流れる電流が大きくなるように調整するように構成されている。具体的には、ＬＥＤ素子７に流れる電流が所望の値になるように、電流制御用ＩＣ１０の端子１０ａ（ＧＡＴＥ ＤＲＩＶＥ）からトランジスタＴｒのゲートＧに入力される信号（たとえばＰＷＭ信号）の発振が調整される。

本実施形態では、上記のように、補助巻線８ｂの電圧信号とＬＥＤ素子７に流れる電流に基づく信号とを検出することにより、ＬＥＤ素子７に流れる電流の大きさを調整する電流制御用ＩＣ１０を設けることによって、ＬＥＤ素子７に流れる電流の変動成分に加えて、補助巻線８ｂ（交流電源２０）の電圧の変動成分も低減するように、ＬＥＤ素子７に流れる電流を調整することができる。これにより、交流電源２０の変動成分に起因するフリッカを抑制することができる。また、電流制御用ＩＣ１０により交流電源２０の変動成分に起因するフリッカを抑制することができるので、整流回路９の出力側に比較的大きいコンデンサを電流制御用ＩＣ１０とは別個に設けて交流電源２０の変動成分を低減する場合と異なり、電源回路６が大型化するのを抑制しながら、交流電源２０の変動成分に起因するフリッカ（ちらつき）を電流制御用ＩＣ１０により抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、電流制御用ＩＣ１０を、ＬＥＤ素子７に流れる電流の大きさを調整するために検出される補助巻線８ｂの電圧信号とは別個に、電流制御用ＩＣ１０を駆動する電圧として補助巻線８ｂの電圧が入力されるように構成する。これにより、たとえば整流回路９の出力側の電圧を抵抗を介して電圧を降下させて電流制御用ＩＣ１０を駆動する電圧として使用する場合では抵抗の発熱により電力の損失が大きくなる一方、トランス部８（補助巻線８ｂ）により効率よく交流電源２０の電圧を降下させて電流制御用ＩＣ１０を駆動する電圧として使用することができるので、電力の損失を低減することができる。

また、本実施形態では、上記のように、電流制御用ＩＣ１０を、補助巻線８ｂの電圧信号およびＬＥＤ素子７に流れる電流に基づく信号が大きくなった場合には、ＬＥＤ素子７に流れる電流が小さくなるように調整するとともに、補助巻線８ｂの電圧信号およびＬＥＤ素子７に流れる電流に基づく信号が小さくなった場合には、ＬＥＤ素子７に流れる電流が大きくなるように調整するように構成する。これにより、容易に、ＬＥＤ素子７に流れる電流の変動成分、および、補助巻線８ｂ（交流電源２０）の電圧の変動成分を低減することができる。

また、本実施形態では、上記のように、電流制御用ＩＣ１０を、補助巻線８ｂの電圧信号とＬＥＤ素子７に流れる電流に基づく信号とが重畳されて入力されるように構成する。これにより、補助巻線８ｂの電圧信号の変動成分と、ＬＥＤ素子７に流れる電流に基づく信号の変動成分とを相殺することができるので、電流制御用ＩＣ１０に変動成分が低減された信号を入力することができる。その結果、ＬＥＤ素子７に流れる電流の変動成分および補助巻線８ｂ（交流電源２０）の電圧の変動成分を低減するように、ＬＥＤ素子７に流れる電流を精度よく調整することができる。

また、本実施形態では、上記のように、補助巻線８ｂと電流制御用ＩＣ１０との間に、電流制御用ＩＣ１０に入力される補助巻線８ｂの電圧信号の大きさを調整するための抵抗Ｒ２を設ける。これにより、抵抗Ｒ２の抵抗値を調整することにより、容易に、電流制御用ＩＣ１０に入力される補助巻線８ｂの電圧信号の変動成分とＬＥＤ素子７に流れる電流に基づく信号の変動成分とを相殺することができる。

また、本実施形態では、上記のように、トランス部８を、交流電源２０のノイズを除去するためのフィルター用巻線８ａを含むように構成する。これにより、交流電源２０のノイズをトランス部８のフィルター用巻線８ａにより容易に除去することができる。

また、本実施形態では、上記のように、ＬＥＤ素子７は、ＬＥＤ電球１００に設けられている。ここで、ＬＥＤ電球１００は、素子を実装するスペースが少ない。この場合に、電流制御用ＩＣ１０によってＬＥＤ素子７に流れる電流の変動成分および補助巻線８ｂ（交流電源２０）の電圧の変動成分を低減することにより、装置が大型化するのが抑制されるので、素子を実装するスペースが少ないＬＥＤ電球１００においてもフリッカを抑制することができる。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、ＬＥＤ素子に流れる電流を調整することにより、ＬＥＤ素子のフリッカを抑制する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ＬＥＤ素子以外の光源に流れる電流を調整することにより、光源のフリッカを抑制するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、ＬＥＤ素子がＬＥＤ電球に設けられた例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ＬＥＤ素子が直管型のＬＥＤ式蛍光灯に設けられていてもよい。

また、上記実施形態では、電流制御用ＩＣによってＬＥＤ素子に流れる電流の大きさを調整する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、電流制御用ＩＣ以外のＩＣや回路によってＬＥＤ素子に流れる電流の大きさを調整してもよい。

また、上記実施形態では、補助巻線の電圧信号とＬＥＤ素子に流れる電流に基づく信号とが重畳されて電流制御用ＩＣに入力される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、補助巻線の電圧信号とＬＥＤ素子に流れる電流に基づく信号とが別個に電流制御用ＩＣに入力されるように構成してもよい。

７ ＬＥＤ素子（光源）
８ トランス部
８ａ フィルター用巻線（主巻線）
８ｂ 補助巻線
９ 整流回路
１０ 電流制御用ＩＣ（電流制御部）
２０ 交流電源
１００ ＬＥＤ電球
Ｒ２ 抵抗

Claims (7)

1. 交流電源の電力を整流して、光源に供給するための整流回路と、
   前記交流電源と前記整流回路との間に設けられ、主巻線と補助巻線とを含むトランス部と、
   前記補助巻線の電圧信号と前記光源に流れる電流に基づく信号とを検出することにより、前記光源に流れる電流の大きさを調整する電流制御部とを備える、電源回路。
2. 前記電流制御部は、前記光源に流れる電流の大きさを調整するために検出される前記補助巻線の電圧信号とは別個に、前記電流制御部を駆動する電圧として前記補助巻線の電圧が入力されるように構成されている、請求項１に記載の電源回路。
3. 前記電流制御部は、前記補助巻線の電圧信号および前記光源に流れる電流に基づく信号が大きくなった場合には、前記光源に流れる電流が小さくなるように調整するとともに、前記補助巻線の電圧信号および前記光源に流れる電流に基づく信号が小さくなった場合には、前記光源に流れる電流が大きくなるように調整するように構成されている、請求項１または２に記載の電源回路。
4. 前記電流制御部は、前記補助巻線の電圧信号と前記光源に流れる電流に基づく信号とが重畳されて入力されるように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電源回路。
5. 前記補助巻線と前記電流制御部との間に設けられ、前記電流制御部に入力される前記補助巻線の電圧信号の大きさを調整するための抵抗をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電源回路。
6. 前記トランス部の主巻線は、前記交流電源のノイズを除去するためのフィルター用巻線からなる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電源回路。
7. 前記光源は、ＬＥＤ電球に設けられるＬＥＤ素子を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電源回路。

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