JP2015135738A - Light source drive device and illuminating fixture - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、光源駆動装置及び照明器具に関し、特に、光源を調光制御可能な光源駆動装置及び照明器具に関する。 The present invention relates to a light source driving device and a lighting fixture, and more particularly to a light source driving device and a lighting fixture capable of dimming control of a light source.
例えばLED(発光ダイオード)モジュールなどを光源として用いた照明器具において、ユーザーが入力する調光指示信号に基づいて光源駆動装置が制御を行うことで、光源を調光することができるものがある。 For example, in a lighting fixture using an LED (light emitting diode) module or the like as a light source, a light source driving device performs control based on a dimming instruction signal input by a user so that the light source can be dimmed.
下記特許文献1には、このような調光制御を行う電源装置が記載されている。この電源装置では、調光指示信号から生成された基準信号とスイッチング素子に流れる電流に比例した検出信号とを比較してスイッチング素子のオンからオフへの切り替えタイミングが制御されるとともに、インダクタに流れる電流に比例する誘起電圧に基づいてスイッチング素子のオフからオンへの切り替えタイミングが制御され、DC−DCコンバータがいわゆる電流臨界モードで動作するように構成されている。
ところで、上記の特許文献1に記載されているような電源装置では、深い調光(暗い調光)を行う場合に、問題が生じることがあった。以下、調光指示信号がPWM(パルス幅変調)方式の信号である場合を一例として、このような問題について説明する。
By the way, in the power supply device as described in the above-mentioned
図7は、従来の電源装置における調光指示信号のオンデューティに対する出力電流Ioの一例を示す図である。 FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the output current Io with respect to the on-duty of the dimming instruction signal in the conventional power supply device.
図7に示されるように、比較的浅い調光領域(光源が明るい調光領域)において、インダクタに流れる電流がいわゆる連続モード又は臨界モードで制御されている場合には、調光指示信号の大きさ(調光指示信号のオンデューティの値)と出力電流Ioの関係は、線形となる。例えば、ラインABで示されるように、調光指示信号の大きさが100%から30%程度の範囲では、両者の関係は線形となる。 As shown in FIG. 7, when the current flowing through the inductor is controlled in a so-called continuous mode or critical mode in a relatively shallow light control region (light control region where the light source is bright), the magnitude of the light control instruction signal is large. The relationship between the value (the on-duty value of the dimming instruction signal) and the output current Io is linear. For example, as indicated by line AB, the relationship between the two becomes linear when the dimming instruction signal is in the range of about 100% to 30%.
他方、これよりも深い調光を行うと、インダクタに流れる電流がいわゆる不連続モードになり、両者の関係は非線形になる。例えば、ラインBCで示されるように、調光指示信号の大きさが30%未満の範囲では、非線形となる。 On the other hand, when dimming deeper than this, the current flowing through the inductor becomes a so-called discontinuous mode, and the relationship between the two becomes nonlinear. For example, as indicated by the line BC, the dimming instruction signal is non-linear when the magnitude of the dimming instruction signal is less than 30%.
このように、従来の電源装置においては、調光指示信号の大きさと出力電流Ioの関係が線形となる調光領域の範囲は、限られている。そのため、点Aから点Cまで調光の程度を変化させる場合(浅い調光から深い調光まで照度を下げていく場合)や、点Cから点Aまで変化させる場合(深い調光から浅い調光まで照度を上げていく場合)には、調光指示信号の大きさの変化に対する出力電流Ioの変化が、線形の変化となるか非線形の変化となるか、途中のB点で切り替わる。 Thus, in the conventional power supply device, the range of the dimming region where the relationship between the magnitude of the dimming instruction signal and the output current Io is linear is limited. Therefore, when changing the degree of dimming from point A to point C (when illuminance is lowered from shallow dimming to deep dimming), or when changing from point C to point A (deep dimming to shallow dimming) When the illuminance is increased to light), the change in the output current Io with respect to the change in the magnitude of the dimming instruction signal is a linear change or a non-linear change, or is switched at a point B in the middle.
このように、調光指示と調光の程度との関係が浅い調光時と深い調光時とで大きく異なるような調光特性は、光源駆動装置の調光特性としては一般的に好まれないものである。 As described above, a dimming characteristic in which the relationship between the dimming instruction and the degree of dimming differs greatly between shallow dimming and deep dimming is generally preferred as a dimming characteristic of the light source driving device. There is nothing.
この発明はそのような問題点を解決するためになされたものであり、より広い調光領域にわたって調光指示信号の大きさと出力電流Ioとの関係を線形とすることができる光源駆動装置及び照明器具を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve such a problem, and a light source driving device and illumination capable of linearizing the relationship between the magnitude of the dimming instruction signal and the output current Io over a wider dimming region. The purpose is to provide equipment.
上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、PWM信号である調光指示信号に基づいて、光源に電流を供給して光源を駆動させる光源駆動装置は、調光指示信号に基づいて調光信号を出力する調光制御部と、調光信号に基づいて光源に電流を供給する駆動回路部とを備え、駆動回路部は、光源に接続されたインダクタ及びインダクタを流れる電流をオン/オフ動作により変化させるスイッチ素子を含むコンバータ回路部と、インダクタに流れる電流を検出する電流検出抵抗と、電流検出抵抗の検出結果と調光信号とに基づいてスイッチ素子のオン/オフ動作を制御するコンバータ制御部とを有し、調光制御部は、調光指示信号のオンデューティが所定値以上である場合、調光指示信号に基づいて生成した第1の直流電圧信号に対応する直流電圧調光信号を調光信号として出力し、調光指示信号のオンデューティが所定値未満である場合、所定値である第2の直流電圧信号に対応した値を波高値とするPWM調光信号を調光指示信号に基づいて生成するとともに、PWM調光信号を調光信号として駆動回路部に出力する。 In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, a light source driving device that drives a light source by supplying a current to a light source based on a dimming instruction signal that is a PWM signal is adjusted based on the dimming instruction signal. A dimming control unit that outputs an optical signal and a drive circuit unit that supplies a current to the light source based on the dimming signal. The drive circuit unit turns on / off an inductor connected to the light source and a current flowing through the inductor. A converter circuit unit including a switch element that is changed by operation, a current detection resistor that detects a current flowing through the inductor, and a converter that controls on / off operation of the switch element based on a detection result of the current detection resistor and a dimming signal A dimming control unit corresponding to the first DC voltage signal generated based on the dimming instruction signal when the on-duty of the dimming instruction signal is equal to or greater than a predetermined value. When the on-duty of the dimming instruction signal is less than the predetermined value, the PWM dimming is performed with the value corresponding to the second DC voltage signal being the predetermined value as the peak value. The optical signal is generated based on the dimming instruction signal, and the PWM dimming signal is output to the drive circuit unit as the dimming signal.
好ましくは、コンバータ制御部は、調光信号として直流電圧調光信号が入力される場合、直流電圧調光信号に基づいて生成した第1のPWM信号をスイッチ素子に出力してスイッチ素子のオン/オフ動作を制御し、調光信号としてPWM調光信号が入力される場合、PWM調光信号に基づいて生成した第2のPWM信号をスイッチ素子に出力してスイッチ素子がオン/オフ動作を断続的に行うように制御する。 Preferably, when the DC voltage dimming signal is input as the dimming signal, the converter control unit outputs the first PWM signal generated based on the DC voltage dimming signal to the switch element to turn on / off the switch element. When a PWM dimming signal is input as a dimming signal by controlling the off operation, the second PWM signal generated based on the PWM dimming signal is output to the switch element, and the switch element intermittently turns on / off. Control to be done automatically.
好ましくは、コンバータ制御部は、インダクタに臨界モードで電流が流れるようにスイッチ素子のオン/オフ動作を制御する。 Preferably, the converter control unit controls the on / off operation of the switch element so that a current flows through the inductor in a critical mode.
好ましくは、調光制御部は、調光指示信号に基づいて第1の直流電圧信号を生成する信号変換回路と、調光指示信号に基づいて基準信号を生成する基準信号生成回路と、第1の直流電圧信号と基準信号との比較結果に基づいてPWM調光信号を生成するPWM調光信号生成回路と、基準信号に基づいて第2の直流電圧信号を生成する直流電圧信号生成回路と、第2の直流電圧信号に基づいて第1の直流電圧信号の下限電圧値を設定する直流電圧値制限回路とを備える。 Preferably, the dimming control unit includes a signal conversion circuit that generates a first DC voltage signal based on the dimming instruction signal, a reference signal generation circuit that generates a reference signal based on the dimming instruction signal, and a first A PWM dimming signal generation circuit that generates a PWM dimming signal based on a comparison result between the DC voltage signal and the reference signal, a DC voltage signal generation circuit that generates a second DC voltage signal based on the reference signal, A DC voltage value limiting circuit that sets a lower limit voltage value of the first DC voltage signal based on the second DC voltage signal.
この発明の他の局面に従うと、照明器具は、光源と、光源を駆動する上述に記載の光源駆動装置と、光源駆動装置に調光指示信号を出力する調光制御装置とを備える。 According to another aspect of the present invention, a lighting fixture includes a light source, the above-described light source driving device that drives the light source, and a dimming control device that outputs a dimming instruction signal to the light source driving device.
これらの発明に従うと、調光制御部は、調光指示信号のオンデューティが所定値未満である場合、所定値を波高値とするPWM調光信号を調光指示信号に基づいて生成して調光信号として駆動回路部に出力する。したがって、より広い調光領域にわたって調光指示信号の大きさと出力電流の大きさとの関係を線形とすることができる光源駆動装置及び照明器具を提供することができる。 According to these inventions, when the on-duty of the dimming instruction signal is less than the predetermined value, the dimming control unit generates a PWM dimming signal having the predetermined value as the peak value based on the dimming instruction signal. It is output to the drive circuit unit as an optical signal. Therefore, it is possible to provide a light source driving device and a lighting fixture that can make the relationship between the magnitude of the dimming instruction signal and the magnitude of the output current linear over a wider dimming area.
以下、本発明の実施の形態における光源駆動装置を用いた照明器具について説明する。 Hereinafter, the lighting fixture using the light source drive device in embodiment of this invention is demonstrated.
[実施の形態] [Embodiment]
図1は、本発明の実施の形態の1つにおける光源駆動装置を用いた照明器具の構成を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a lighting fixture using a light source driving device according to one embodiment of the present invention.
図1に示されるように、照明器具100は、光源駆動装置1と、LEDモジュール(光源の一例)12と、調光制御装置80とを備えている。照明器具100は、LEDモジュール12が駆動されて点灯することで、照明を行う。
As illustrated in FIG. 1, the
本実施の形態において、LEDモジュール12は、複数のLEDを直列に接続してなるLEDユニットである。なお、LEDモジュール12は、1つのLEDであってもよい。LEDモジュール12は、複数のLEDユニットが互いに並列に又は直列に接続された構成を有していてもよい。
In the present embodiment, the
光源駆動装置1は、LEDモジュール12に接続されている。光源駆動装置1は、LEDモジュール12を駆動する。
The light
本実施の形態において、光源駆動装置1は、調光制御装置80に接続されている。調光制御装置80は、光源駆動装置1に対して調光指示信号Sadを出力する。光源駆動装置1は、その外部の調光制御装置80から送られた調光指示信号Sadに基づいて、LEDモジュール12の調光動作を行う。すなわち、照明器具100では、LEDモジュール12による照明の明るさを変更できる。
In the present embodiment, the light
調光指示信号Sadは、調光の度合いに応じたデューティ比のPWM信号である。調光指示信号Sadのオンデューティが大きいほど、LEDモジュール12は浅く(明るく)調光されて点灯する。調光指示信号Sadのオンデューティが小さいほど、LEDモジュール12は深く(暗く)調光されて点灯する。
The dimming instruction signal Sad is a PWM signal having a duty ratio corresponding to the degree of dimming. As the on-duty of the dimming instruction signal Sad increases, the
調光制御装置80は、例えば、明るさを変更するために照明器具100に設けられているリモートコントローラである。調光制御装置80と光源駆動装置1との接続は、有線によるものであってもよいし、無線によるものであってもよい。例えば無線により調光制御装置80と光源駆動装置1とが接続されている場合、調光制御装置80に発光部が設けられ、光源駆動装置1に受光部が設けられ、両者の間で赤外線通信を行うように構成されていてもよい。
The
図2は、光源駆動装置1の構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the light
図2に示されるように、光源駆動装置1は、おおまかに、駆動回路部2と、調光制御部5とを含んでいる。光源駆動装置1には、直流電源Vdcからの直流電圧と、直流電源Vccからの直流電圧と、調光指示信号Sadとが入力される。光源駆動装置1は、出力電流IoをLEDモジュール12に供給し、LEDモジュール12を駆動する。
As shown in FIG. 2, the light
調光制御部5には、直流電源Vccからの直流電圧と、調光指示信号Sadとが入力される。調光制御部5は、これらの信号に基づいて調光信号Scを生成し、生成した調光信号Scを駆動回路部2に出力する。
The dimming control unit 5 receives a DC voltage from the DC power supply Vcc and a dimming instruction signal Sad. The dimming control unit 5 generates a dimming signal Sc based on these signals, and outputs the generated dimming signal Sc to the
駆動回路部2は、コンバータ回路部3と、コンバータ制御部4と、電流検出抵抗R1とを有している。駆動回路部2は、調光信号Scに基づいて、コンバータ回路部3からLEDモジュール12に出力電流Ioを供給する。
The
コンバータ回路部3は、一般的な降圧チョッパ回路であり、スイッチ素子Q1と、整流素子D1と、インダクタL1と、平滑コンデンサC1とを含んでいる。
The
平滑コンデンサC1は、LEDモジュール12に並列接続されている。この並列接続に、インダクタL1が直列に接続されている。また、この並直列回路に、ダイオードD1が並列に接続されている。ダイオードD1のカソード端子は、平滑コンデンサC1の一端とともに、直流電源Vdcの正極端子に接続されている。また、ダイオードD1のアノード端子は、インダクタL1を介してコンデンサC1の他端に接続されている。
The smoothing capacitor C1 is connected to the
スイッチ素子Q1は、インダクタL1を流れる電流をオン/オフ動作により変化させる。スイッチ素子Q1のドレイン端子は、ダイオードD1のアノード端子に接続されている。スイッチ素子Q1のソース端子は、電流検出抵抗R1を介して、直流電源Vdcの負極端子に接続されている。スイッチ素子Q1のゲート端子は、コンバータ制御部4に接続されている。 The switch element Q1 changes the current flowing through the inductor L1 by an on / off operation. The drain terminal of the switch element Q1 is connected to the anode terminal of the diode D1. The source terminal of the switch element Q1 is connected to the negative terminal of the DC power supply Vdc via the current detection resistor R1. The gate terminal of the switch element Q1 is connected to the converter control unit 4.
なお、コンバータ回路部3は、降圧チョッパ回路に限定されない。例えば、昇降圧チョッパ回路であったり、フライバックコンバータ回路であったりしてもよい。
電流検出抵抗R1は、スイッチ素子Q1のソース端子と直流電源Vdcの負極端子との間に接続されている。 The current detection resistor R1 is connected between the source terminal of the switch element Q1 and the negative terminal of the DC power supply Vdc.
電流検出抵抗R1は、スイッチ素子Q1がオンであるときにインダクタL1に流れる電流Isを、検出電圧Vfbとして検出する。すなわち、スイッチ素子Q1がオンにときに電流検出抵抗R1にかかる電圧が、検出電圧Vfbとしてコンバータ制御部4に出力される。 The current detection resistor R1 detects the current Is flowing through the inductor L1 when the switch element Q1 is on as the detection voltage Vfb. That is, the voltage applied to the current detection resistor R1 when the switch element Q1 is turned on is output to the converter control unit 4 as the detection voltage Vfb.
コンバータ制御部4には、調光制御部5から出力された調光信号Scと、電流検出抵抗R1で検出された検出電圧Vfbとが入力される。コンバータ制御部4は、検出電圧Vfbと調光信号Scとに基づいて、スイッチ素子Q1のオフ動作を制御する。 The converter control unit 4 receives the dimming signal Sc output from the dimming control unit 5 and the detection voltage Vfb detected by the current detection resistor R1. Converter control unit 4 controls the off operation of switch element Q1 based on detection voltage Vfb and dimming signal Sc.
コンバータ制御部4は、比較器6と、コントロールロジック7と、ゼロ電圧検出回路(ZDC)8と、ゲートドライブ9とを有している。
The converter control unit 4 includes a
比較器6は、調光信号Scと検出電圧Vfbとを比較して、比較結果を、コントロールロジック7に出力する。すなわち、比較器6は検出電圧Vfbが調光信号Scに達したときにH(ハイ)レベルを出力する。
The
ゼロ電圧検出回路8は、インダクタL1の両端電圧を検出し、インダクタL1に流れる電流がゼロになったときに、ゼロ電圧検出信号をコントロールロジック7に出力する。
The zero
コントロールロジック7は、ゼロ電圧検出回路(ZDC)8から出力されたゼロ電圧検出信号を検出したとき、出力信号をL(ロー)レベルからHレベルに切り替える。他方、検出電圧Vfbが調光信号Scに達したときに、出力信号をHレベルからLレベルに切り替える。
When the
ゲートドライブ9には、コントロールロジック7から出力された信号が入力される。ゲートドライブ9は、コントロールロジック7の出力信号を増幅して、スイッチ素子Q1のゲート端子にPWM信号Spを出力する。すなわち、スイッチ素子Q1は、ゲート端子にゲートドライブ9から出力されたPWM信号Spが入力されることで、それに応じてオン/オフ動作を行う。
A signal output from the
このように、コンバータ制御部4は、インダクタL1に流れる電流がゼロになったときにスイッチ素子Q1をオンとし、検出電圧Vfbが調光信号Scに達したときにスイッチ素子Q1をオフとする。すなわち、コンバータ制御部4は、後述するように、インダクタL1に臨界モードで電流が流れるようにスイッチ素子Q1のオン/オフ動作を制御する。 Thus, the converter control unit 4 turns on the switch element Q1 when the current flowing through the inductor L1 becomes zero, and turns off the switch element Q1 when the detection voltage Vfb reaches the dimming signal Sc. That is, as will be described later, converter control unit 4 controls the on / off operation of switch element Q1 so that a current flows through inductor L1 in a critical mode.
[光源駆動装置1の基本的な動作の説明] [Description of Basic Operation of Light Source Driving Device 1]
以下、調光信号Scを2.5Vとし、電流検出抵抗を1Ωとして、光源駆動装置1の動作を説明する。なお、平滑コンデンサC1は、出力電流Ioのリップルを抑制するために設けられているものであるため、以下の説明においては無視する。
Hereinafter, the operation of the light
直流電源Vdcから直流電圧が印加され、かつ、コンバータ制御部4が動作を開始すると、スイッチ素子Q1がターンオンし、直流電源Vdcの正極側から電流Isが流れる。このとき、LEDモジュール12、インダクタL1、スイッチ素子Q1、電流検出抵抗R1、そして直流電源Vdcの負極側を順に辿る経路で、漸増電流が流れる。スイッチ素子Q1のオン期間中には、直流電源VdcからLEDモジュール12に電力が供給されるとともに、インダクタL1にエネルギーが蓄積される。
When a DC voltage is applied from DC power supply Vdc and converter control unit 4 starts operating, switch element Q1 is turned on, and current Is flows from the positive electrode side of DC power supply Vdc. At this time, a gradually increasing current flows through a path that sequentially follows the
インダクタL1に流れる電流が次第に増加するのに伴って、スイッチ素子Q1に流れる電流Isが増加する。そして、スイッチ素子Q1に流れる電流Isが2.5Aに達すると、電流検出抵抗R1で検出されるフィードバック電圧(検出電圧Vfb)は、2.5V(=1Ω×2.5A)となって調光信号Scに達する。そうすると、比較器6が作用し、コントロールロジック7がスイッチ素子Q1をオフにする。これにより、スイッチ素子Q1に流れる電流のピーク値は、一定に制御される。
As the current flowing through the inductor L1 gradually increases, the current Is flowing through the switch element Q1 increases. When the current Is flowing through the switch element Q1 reaches 2.5A, the feedback voltage (detection voltage Vfb) detected by the current detection resistor R1 becomes 2.5V (= 1Ω × 2.5A) and is dimmed. The signal Sc is reached. Then, the
スイッチ素子Q1がオフになると、インダクタL1の誘起電圧により、インダクタL1の一端、ダイオードD1、LEDモジュール12、そしてインダクタL1の他端を順に辿る経路で漸減電流が流れ、インダクタL1のエネルギーが放出される。
When the switch element Q1 is turned off, a gradually decreasing current flows through a path that sequentially follows one end of the inductor L1, the diode D1, the
インダクタL1の両端電圧が0Vに達したタイミングで、ゼロ電圧検出回路(ZDC)8の作用により、コントロールロジック7がスイッチ素子Q1を再びオンにする。
At the timing when the voltage across the inductor L1 reaches 0V, the
コンバータ制御部4は、PWM信号Sp(後述の第1のPWM信号Sp1)をスイッチ素子Q1に出力することで、以上のような制御を行う。このように、インダクタL1のエネルギー放出が完了したタイミングでスイッチ素子Q1をオンにするような動作モードを、臨界モードと呼ぶ。 The converter control unit 4 performs the above-described control by outputting a PWM signal Sp (first PWM signal Sp1 described later) to the switch element Q1. The operation mode in which the switch element Q1 is turned on at the timing when the energy release of the inductor L1 is completed is called a critical mode.
なお、インダクタL1のエネルギー放出が完了するよりも前にスイッチ素子Q1をオンにするような動作を連続モードと呼び、インダクタL1のエネルギー放出が完了した後で休止期間を経てスイッチ素子Q1をオンにするような動作を不連続モードと呼ぶ。 The operation that turns on the switch element Q1 before the energy discharge of the inductor L1 is completed is called a continuous mode, and the switch element Q1 is turned on after a rest period after the energy discharge of the inductor L1 is completed. Such an operation is called a discontinuous mode.
インダクタL1を流れる電流の平均値が、LEDモジュール12に流れる出力電流Ioになる。
The average value of the current flowing through the inductor L1 becomes the output current Io flowing through the
臨界モードにおいて、インダクタL1の電流波形は三角波形であり、毎周期の始まりと終わりの電流値はゼロアンペアになり、ピーク値は所定の値に制限される。すなわち、毎周期にゼロアンペアから始まる連続的な三角波形となり、その各三角形の面積は一定となる。したがって、出力電流Ioは設定したインダクタL1のピーク値にのみ依存する一定値となる。調光制御においてインダクタL1の電流Isのピーク値の設定値を変更することで、出力電流Ioを制御することができる。また、インダクタL1の電流Isのピーク値に対する出力電流Ioの大きさは、線形になる。 In the critical mode, the current waveform of the inductor L1 is a triangular waveform, the current value at the beginning and end of each cycle is zero ampere, and the peak value is limited to a predetermined value. That is, it becomes a continuous triangular waveform starting from zero amperes every cycle, and the area of each triangle is constant. Therefore, the output current Io becomes a constant value that depends only on the set peak value of the inductor L1. The output current Io can be controlled by changing the set value of the peak value of the current Is of the inductor L1 in the dimming control. Further, the magnitude of the output current Io with respect to the peak value of the current Is of the inductor L1 is linear.
不連続モードにおいて、インダクタL1の電流波形は、スイッチ素子Q1がオン期間に入る毎周期に、ゼロアンペアから始まり、ピーク値は所定の値に制限される。そして、オフ期間になると電流値はゼロアンペアまで下がった後、ゼロアンペアの期間(休止期間)を経て、次のオン期間に移る。すなわち、インダクタL1の電流波形は、連続的な三角波にならない。したがって、調光制御においてインダクタL1の電流Isのピーク値の設定値を変更することで出力電流Ioを制御することは可能であるが、インダクタL1の電流Isのピーク値に対する出力電流Ioの大きさは、非線形になる。 In the discontinuous mode, the current waveform of the inductor L1 starts at zero ampere every time the switch element Q1 enters the ON period, and the peak value is limited to a predetermined value. In the off period, the current value decreases to zero ampere, and then passes through a zero ampere period (rest period) before moving on to the next on period. That is, the current waveform of the inductor L1 does not become a continuous triangular wave. Therefore, it is possible to control the output current Io by changing the set value of the peak value of the current Is of the inductor L1 in dimming control, but the magnitude of the output current Io with respect to the peak value of the current Is of the inductor L1. Becomes nonlinear.
なお、連続モードにおいて、インダクタL1の電流波形のピーク値は所定の値に制限されるが、毎周期の始まりと終わりの電流値は、ゼロアンペアより大きい値となる。すなわち、インダクタL1の電流波形は、ゼロアンペアにならない連続的な三角波形となり、各周期の波形内の面積は一定となる。したがって、臨界モードと同じように、出力電流Ioは設定したインダクタL1のピーク値に依存する一定値になる。また、調光制御においてインダクタL1の電流Isのピーク値に対する出力電流Ioの大きさは線形になる。 In the continuous mode, the peak value of the current waveform of the inductor L1 is limited to a predetermined value, but the current value at the beginning and end of each cycle is greater than zero amperes. That is, the current waveform of the inductor L1 is a continuous triangular waveform that does not become zero amperes, and the area in the waveform of each cycle is constant. Therefore, as in the critical mode, the output current Io becomes a constant value depending on the set peak value of the inductor L1. In the dimming control, the magnitude of the output current Io with respect to the peak value of the current Is of the inductor L1 is linear.
本実施の形態において、臨界モードでの動作に代えて、連続モードでの動作が行われるようにしてもよい。なお、臨界モードの方が、連続モードと比較して、電力変換効率が高い。 In the present embodiment, instead of the operation in the critical mode, the operation in the continuous mode may be performed. The critical mode has higher power conversion efficiency than the continuous mode.
[調光に関する説明] [Explanation about light control]
本実施の形態において、調光制御部5は、入力された調光指示信号Sadのオンデューティに応じて、調光指示信号Sadのオンデューティに応じた電圧レベルの直流電圧調光信号Vd2aか、上限の電圧レベルが一定であって調光指示信号Sadのオンデューティに応じたオンデューティのPWM調光信号Vmか、いずれかを調光信号Scとして生成する。 In the present embodiment, the dimming control unit 5 is a DC voltage dimming signal Vd2a having a voltage level corresponding to the on-duty of the dimming instruction signal Sad, according to the on-duty of the input dimming instruction signal Sad, Either a PWM dimming signal Vm having an upper voltage level constant and an on duty corresponding to the on duty of the dimming instruction signal Sad is generated as the dimming signal Sc.
すなわち、後述するように、調光指示信号Sadのオンデューティが所定値以上であるときは、直流電圧調光信号Vd2aが調光信号Scとして駆動回路部2に出力される。このとき、調光指示信号Sadのオンデューティが大きいほど、調光信号Scの電圧値が大きくなり、出力電流Ioが大きくなる。
That is, as will be described later, when the on-duty of the dimming instruction signal Sad is equal to or greater than a predetermined value, the DC voltage dimming signal Vd2a is output to the
調光指示信号Sadのオンデューティが所定値未満であるときは、PWM調光信号Vmが調光信号Scとして駆動回路部2に出力される。このとき、調光指示信号Sadのオンデューティが小さいほど、PWM調光信号Vmのオンデューティが小さくなり、出力電流Ioが小さくなる。
When the on-duty of the dimming instruction signal Sad is less than a predetermined value, the PWM dimming signal Vm is output to the
図3は、調光制御部5の構成を示す回路図である。 FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of the dimming control unit 5.
図3に示されるように、調光制御部5は、大まかに、基準信号生成回路21と、直流電圧信号生成回路22と、PWM調光信号生成回路23と、信号変換回路24と、直流電圧値制限回路25と、分圧回路26とを含んでいる。
As shown in FIG. 3, the dimming control unit 5 roughly includes a reference
基準信号生成回路21は、調光指示信号Sadに基づいて、基準信号Vbを生成する。すなわち、コンデンサC11と抵抗R11によって構成された微分回路により調光指示信号Sadの立ち上がりエッジを検出し、その検出信号Vaに応じてスイッチ素子Q11をオン/オフする。スイッチ素子Q11は、コンデンサC12、抵抗R12、オペアンプOP1、及び直流電圧である基準電源Vrefとともに鋸歯状波発生回路を構成している。スイッチ素子Q11がオンとなるタイミングで、基準電源Vrefにより時間経過とともに充電されるコンデンサC12の充電電圧がリセットされることで、調光指示信号Sadと同じ周期の鋸歯状波信号が、基準信号Vbとして生成される。
The reference
直流電圧信号生成回路22は、基準信号Vbに基づいて、第2の直流電圧信号Vcを生成する。すなわち、抵抗R13と抵抗R14とによって、基準信号Vbの分圧信号Vb2が生成される。オペアンプOP2、整流素子D11、及びコンデンサC13によって構成されたピークホールド回路により分圧信号Vb2の波高値が保持されることで、第2の直流電圧信号Vcが生成される。
The DC voltage
信号変換回路24は、調光指示信号Sadに基づいて、第1の直流電圧信号Vdを生成する。すなわち、抵抗R17とコンデンサC14とで構成される積分回路により、調光指示信号Sadのオンデューティに基づいて、第1の直流電圧信号Vdが生成される。
The
PWM調光信号生成回路23は、第1の直流電圧信号Vdと基準信号Vbとの比較結果に基づいて、PWM調光信号Vmを生成する。すなわち、抵抗R15と抵抗R16とによって基準信号Vbの分圧信号Vb1が生成される。そして、分圧信号Vb1と第1の直流電圧信号VdとがオペアンプOP3に入力され、比較結果であるオペアンプOP3の出力信号Veによってスイッチ素子Q12のオン/オフ動作が制御される。このようにして、分圧電圧Vd2(後述の分圧電圧Vd2b)を波高値とするPWM調光信号Vmが生成される。
The PWM dimming
直流電圧値制限回路25は、第2の直流電圧信号Vcに基づいて、第1の直流電圧信号Vdの下限電圧値を設定する。直流電源Vccと、トランジスタQ13と、抵抗R19と、抵抗R20とによって、第1のエミッタフォロワ回路が構成され、直流電源Vccと、トランジスタQ14と、抵抗R19と、抵抗R20とによって第2のエミッタフォロワ回路が構成されている。
The DC voltage
トランジスタQ13のベース端子には、第1の直流電圧信号Vdが入力されている。これにより、トランジスタQ13の出力であるエミッタ電圧Vd1aは、例えば、Vd1a=Vd−0.7Vとなる。他方、トランジスタQ14のベース端子には、第2の直流電圧信号Vcが入力されている。これにより、トランジスタQ14の出力であるエミッタ電圧Vd1bは、例えば、Vd1b=Vc−0.7Vとなる。Vd≧Vcであるとき、第1のエミッタフォロワ回路が優勢となり、出力Vd1はVd1aとなる。他方、Vd<Vcのとき、第2のエミッタフォロワ回路が優勢となり、出力Vd1はVd1bとなる。すなわち、出力Vd1は、下限電圧が“Vc−0.7V”に制限される。 The first DC voltage signal Vd is input to the base terminal of the transistor Q13. Thereby, the emitter voltage Vd1a which is the output of the transistor Q13 becomes, for example, Vd1a = Vd−0.7V. On the other hand, the second DC voltage signal Vc is input to the base terminal of the transistor Q14. Thereby, the emitter voltage Vd1b which is the output of the transistor Q14 becomes, for example, Vd1b = Vc−0.7V. When Vd ≧ Vc, the first emitter follower circuit becomes dominant and the output Vd1 becomes Vd1a. On the other hand, when Vd <Vc, the second emitter follower circuit becomes dominant, and the output Vd1 becomes Vd1b. In other words, the lower limit voltage of the output Vd1 is limited to “Vc−0.7 V”.
分圧回路26は、抵抗R19と抵抗R20とで構成されている。調光指示信号Sadのオンデューティが所定値(例えば30%)以上であるとき、直流電圧値制限回路25からのエミッタ電圧Vd1aを抵抗R19と抵抗R20とで分圧した分圧電圧Vd2aが、調光信号Scとして駆動回路部2に出力される。他方、調光指示信号Sadのオンデューティが所定値未満のときは、エミッタ電圧Vd1bを抵抗R19と抵抗R20とで分圧した分圧電圧Vd2bを波高値とするPWM調光信号Vmが、調光信号Scとして駆動回路部2に出力される。なお、抵抗R19と抵抗R20との抵抗値の比率は、例えば1対1に設定されている。
The
図4は、本実施の形態における調光動作を説明する波形図である。 FIG. 4 is a waveform diagram illustrating the dimming operation in the present embodiment.
図4においては、浅い調光(上限値)から深い調光(下限値)に調光制御が行われる場合の具体例が示されている。すなわち、図4において左側が浅い調光となり、右側が深い調光となる。(a)〜(j)の各行は、それぞれの信号の波形を示す。縦軸は電圧軸(又は電流軸)であり、横軸は時間軸である。 FIG. 4 shows a specific example in which the dimming control is performed from shallow dimming (upper limit value) to deep dimming (lower limit value). That is, in FIG. 4, the left side is shallow dimming, and the right side is deep dimming. Each row of (a) to (j) shows the waveform of each signal. The vertical axis is the voltage axis (or current axis), and the horizontal axis is the time axis.
本実施の形態において、調光信号Scの上限値は、例えば2.5Vである(調光指示信号Sadのオンデューティが100%のとき)。また、調光信号Scの下限値は、例えば0.5Vである(下限電圧値;調光指示信号Sadのオンデューティが30%(所定値の一例)であるとき)。調光指示信号Sadのオンデューティの下限値は、例えば1%である(最も深い調光)。 In the present embodiment, the upper limit value of the dimming signal Sc is, for example, 2.5 V (when the on-duty of the dimming instruction signal Sad is 100%). The lower limit value of the dimming signal Sc is, for example, 0.5 V (lower limit voltage value; when the on-duty of the dimming instruction signal Sad is 30% (an example of a predetermined value)). The lower limit value of the on-duty of the dimming instruction signal Sad is, for example, 1% (deepest dimming).
図4に示されるように、本実施の形態においては、調光指示信号Sadのオンデューティを100%から1%に向かって下げていくと(a)、出力電流Ioは、I3からI1に、直線的に減少する(j)。 As shown in FIG. 4, in the present embodiment, when the on-duty of the dimming instruction signal Sad is decreased from 100% to 1% (a), the output current Io is changed from I3 to I1. Decrease linearly (j).
まず、調光指示信号Sadのオンデューティが30%以上(100%から30%)である第1の区間について説明する。調光指示信号Sadのオンデューティを100%から30%に向かって下げていくと(a)、調光信号Scは、2.5Vから0.5Vに直線的に減少する(h)。この第1の区間においては、分圧電圧Vd2a(以下、直流電圧調光信号Vd2aということがある)が調光信号Scとして出力されている。すなわち、調光指示信号Sadのオンデューティが所定値である30%以上である場合、第1の直流電圧信号Vdに対応する直流電圧調光信号Vd2aが、調光信号Scとして出力される。 First, the first section in which the on-duty of the dimming instruction signal Sad is 30% or more (100% to 30%) will be described. When the on-duty of the dimming instruction signal Sad is decreased from 100% to 30% (a), the dimming signal Sc linearly decreases from 2.5 V to 0.5 V (h). In this first section, the divided voltage Vd2a (hereinafter, sometimes referred to as a DC voltage dimming signal Vd2a) is output as the dimming signal Sc. That is, when the on-duty of the dimming instruction signal Sad is 30% or more which is a predetermined value, the DC voltage dimming signal Vd2a corresponding to the first DC voltage signal Vd is output as the dimming signal Sc.
コンバータ制御部4は、直流電圧調光信号Vd2aを基準値として、インダクタL1のピーク電流を制御する。すなわち、第1の区間では、直流電圧調光信号Vd2aに対応するように、出力電流Ioが制御される。 Converter control unit 4 controls the peak current of inductor L1 using DC voltage dimming signal Vd2a as a reference value. That is, in the first section, the output current Io is controlled so as to correspond to the DC voltage dimming signal Vd2a.
第1の区間において、PWM信号Spは、調光指示信号Sadに比べて高いスイッチング周波数の波形となる(i)。そのため、図4においては便宜的に黒く表示されている。第1の区間のPWM信号Spを、第1のPWM信号Sp1と呼ぶ。 In the first section, the PWM signal Sp has a waveform with a higher switching frequency than the dimming instruction signal Sad (i). Therefore, in FIG. 4, it is displayed in black for convenience. The PWM signal Sp in the first section is referred to as a first PWM signal Sp1.
第1の区間において、インダクタL1の電流は、臨界モード又は連続モードで動作する範囲に設定されている。すなわち、調光指示信号Sadのオンデューティが30%以上であるとき、インダクタL1の電流は、臨界モード又は連続モードで動作する範囲に設定されている。これにより、調光指示信号Sadのオンデューティに対する出力電流Ioの関係が線形になる。 In the first section, the current of the inductor L1 is set to a range that operates in the critical mode or the continuous mode. That is, when the on-duty of the dimming instruction signal Sad is 30% or more, the current of the inductor L1 is set to a range in which the operation is performed in the critical mode or the continuous mode. Thereby, the relationship of the output current Io with respect to the on-duty of the dimming instruction signal Sad becomes linear.
次に、調光指示信号Sadのオンデューティが30%未満(30%から1%)である第2の区間について説明する。第2の区間では、調光信号Scは、周波数が調光指示信号Sadと同じであって波高値が0.5V(=ハイ(High)レベル)であるPWM信号になり(h)、調光指示信号Sadのオンデューティを30%から1%に向かって下げていくと、それに伴って、このPWM信号のオンデューティは下がっていく。この第2の区間の調光信号Scのことを、PWM調光信号Vmと呼ぶ。 Next, a second section in which the on-duty of the dimming instruction signal Sad is less than 30% (30% to 1%) will be described. In the second section, the dimming signal Sc is a PWM signal having the same frequency as the dimming instruction signal Sad and a peak value of 0.5 V (= high level) (h). As the on-duty of the instruction signal Sad is decreased from 30% to 1%, the on-duty of the PWM signal decreases accordingly. The dimming signal Sc in the second section is called a PWM dimming signal Vm.
コンバータ制御部4は、PWM調光信号Vmがロー(Low)レベルのとき、出力電流Ioをゼロに制御する。PWM調光信号Vmがハイレベル(0.5V)のとき、0.5Vを基準値として、インダクタL1のピーク電流を制御する。すなわち、コンバータ制御部4は、出力電流Ioが0.5Vに対応するように制御する。したがって、この第2の区間では、PWM調光信号Vmのオンデューティを変化させることによって断続制御を行うことで出力電流Ioの平均値を調整することができる。すなわち、ハイレベルの割合を短くすることで(オンデューティを小さくすることで)、出力電流Ioを小さくすることができる。 The converter control unit 4 controls the output current Io to zero when the PWM dimming signal Vm is at a low level. When the PWM dimming signal Vm is at a high level (0.5 V), the peak current of the inductor L1 is controlled using 0.5 V as a reference value. That is, the converter control unit 4 performs control so that the output current Io corresponds to 0.5V. Therefore, in this second section, the average value of the output current Io can be adjusted by performing intermittent control by changing the on-duty of the PWM dimming signal Vm. That is, the output current Io can be reduced by shortening the high level ratio (decreasing the on-duty).
PWM調光信号Vmがローレベルのとき、PWM信号Spはローレベルとなる(i)。PWM調光信号Vmがハイレベルのとき、PWM信号Spは調光指示信号Sadに比べて高いスイッチング周波数の波形となる(i)。そのため、図4において、PWM調光信号VmがハイレベルのときのPWM信号Spは便宜的に黒く表示されている。すなわち、第2の区間において、PWM信号Spは、PWM調光信号Vmのハイレベル期間と同期間のON時間にコンバータ制御部4で決められた高いスイッチング周波数の波形となり、PWM調光信号Vmのローレベル期間と同期間のOFF時間にはローレベルとなる。この第2の区間のPWM信号Spを、第2のPWM信号Sp2と呼ぶ。スイッチ素子Q1は、第2のPWM信号Sp2に基づいて、オン/オフ動作を断続的に行う。 When the PWM dimming signal Vm is at a low level, the PWM signal Sp is at a low level (i). When the PWM dimming signal Vm is at a high level, the PWM signal Sp has a waveform with a switching frequency higher than that of the dimming instruction signal Sad (i). Therefore, in FIG. 4, the PWM signal Sp when the PWM dimming signal Vm is at a high level is displayed in black for convenience. That is, in the second section, the PWM signal Sp has a waveform with a high switching frequency determined by the converter control unit 4 during the ON time between the high level period and the synchronization of the PWM dimming signal Vm, and the PWM dimming signal Vm It becomes a low level during the OFF time between the low level period and the synchronization. The PWM signal Sp in the second section is referred to as a second PWM signal Sp2. The switch element Q1 intermittently performs an on / off operation based on the second PWM signal Sp2.
第2の区間において、調光指示信号Sadのオンデューティを下げていくと、PWM調光信号Vmのオンデューティが下がる。これにより、調光指示信号Sadのオンデューティに対する出力電流Ioの関係が線形になる。 When the on-duty of the dimming instruction signal Sad is lowered in the second section, the on-duty of the PWM dimming signal Vm is lowered. Thereby, the relationship of the output current Io with respect to the on-duty of the dimming instruction signal Sad becomes linear.
このような調光動作が行われるとき、調光制御部5は、次のように動作する。 When such a dimming operation is performed, the dimming control unit 5 operates as follows.
検出信号Vaは、調光指示信号Sadの微分波形である(b)。すなわち、調光指示信号Sadの立ち上がりエッジ、又は立ち下がりエッジに同期して、検出信号Vaの電圧が変化する。この立ち上がりエッジに同期した電圧で、スイッチ素子Q11がオンとなる。 The detection signal Va is a differential waveform of the dimming instruction signal Sad (b). That is, the voltage of the detection signal Va changes in synchronization with the rising edge or falling edge of the dimming instruction signal Sad. The switch element Q11 is turned on with a voltage synchronized with the rising edge.
基準信号生成回路21によって、調光指示信号Sadと同じ周期の基準信号Vbが生成される(c)。
The reference
第2の直流電圧信号Vcは、抵抗R13と抵抗R14によって、1.7Vに設定される(d)。すなわち、抵抗R13と抵抗R14によって決まる分圧比によって基準信号Vbが分圧され、分圧信号Vb2が生成される(d)。そして、第2の直流電圧信号Vcは、ピークホールド回路によって、分圧信号Vb2の波高値と同じ電圧値である1.7Vに設定される。 The second DC voltage signal Vc is set to 1.7 V by the resistors R13 and R14 (d). That is, the reference signal Vb is divided by the voltage dividing ratio determined by the resistors R13 and R14, and the divided signal Vb2 is generated (d). Then, the second DC voltage signal Vc is set to 1.7 V, which is the same voltage value as the peak value of the divided signal Vb2, by the peak hold circuit.
分圧信号Vb1の波高値は、抵抗R15及び抵抗R16によって、1.7Vに設定される(e)。すなわち、抵抗R15と抵抗R16によって決まる分圧比によって基準信号Vbを分圧することで設定される。 The peak value of the divided voltage signal Vb1 is set to 1.7 V by the resistors R15 and R16 (e). That is, it is set by dividing the reference signal Vb by a voltage dividing ratio determined by the resistors R15 and R16.
第1の直流電圧信号Vdは、調光指示信号の積分波形である。すなわち、調光指示信号Sadのオンデューティを100%から1%に向かって下げていくと、電圧値が直線的に減少する直流電圧信号Vdになる(e)。 The first DC voltage signal Vd is an integrated waveform of the dimming instruction signal. That is, when the on-duty of the dimming instruction signal Sad is decreased from 100% to 1%, the DC voltage signal Vd whose voltage value decreases linearly (e).
PWM調光信号生成回路23におけるオペアンプOP3の出力信号Veは、第1の直流電圧信号Vdが分圧信号Vb1を下回ったときにハイレベルになる(f)。すなわち、第1の直流電圧信号Vdを直線的に下げていくと、第1の直流電圧信号Vdが分圧信号Vb1の波高値1.7Vを下回る。そうすると、オペアンプOP3の出力信号Veが周期的に第1の直流電圧信号Vdを下回り。出力信号Veは、第1の直流電圧信号Vdが分圧信号Vb1を下回ったときにハイレベルとなるPWM波形になる。
The output signal Ve of the operational amplifier OP3 in the PWM dimming
直流電圧値制限回路25の出力Vd1(トランジスタQ13又はトランジスタQ14のエミッタ電圧)は、調光指示信号Sadのオンデューティを100%から30%に向かって下げていくにつれて、5Vから1Vに直線的に下がる。そして、オンデューティが30%未満となる場合には、1Vのまま維持される(g)。すなわち、直流電圧値制限回路25の出力Vd1の下限電圧は、“Vc−0.7V=1.0V”に設定されている。
The output Vd1 of the DC voltage value limiting circuit 25 (the emitter voltage of the transistor Q13 or the transistor Q14) is linearly changed from 5V to 1V as the on-duty of the dimming instruction signal Sad is decreased from 100% to 30%. Go down. When the on-duty is less than 30%, 1V is maintained (g). That is, the lower limit voltage of the output Vd1 of the DC voltage
調光信号Scは、調光指示信号Sadのオンデューティを100%から30%に向かって下げていくにつれて、2.5Vから0.5Vに直線的に下がる(直流電圧調光信号(分圧電圧)Vd2a)。そして、オンデューティを30%から1%に向かって下げると、調光信号Scは、波高値が0.5V(=ハイレベル)のPWM信号に切り替わり(PWM調光信号Vm)、このPWM信号のオンデューティが下がっていく。 The dimming signal Sc decreases linearly from 2.5 V to 0.5 V as the on-duty of the dimming instruction signal Sad decreases from 100% to 30% (DC voltage dimming signal (divided voltage) ) Vd2a). When the on-duty is decreased from 30% to 1%, the dimming signal Sc is switched to a PWM signal having a peak value of 0.5 V (= high level) (PWM dimming signal Vm). On-duty goes down.
すなわち、調光指示信号Sadのオンデューティが30%以上のとき、調光信号Scは直流電圧値制限回路25の出力Vd1を抵抗R19と抵抗R20とで分圧した直流電圧調光信号Vd2aとなる。他方、調光指示信号Sadのオンデューティが30%未満のとき、調光信号Scは、PWM調光信号Vmとなる。PWM調光信号Vmは、波高値が直流電圧値制限回路25の出力Vd1の下限電圧1Vを分圧した電圧Vd2bとなるPWM信号となる。
That is, when the on-duty of the dimming instruction signal Sad is 30% or more, the dimming signal Sc becomes a DC voltage dimming signal Vd2a obtained by dividing the output Vd1 of the DC voltage
図5は、調光指示信号Sadのオンデューティに対する出力電流Ioの関係を表すグラフである。 FIG. 5 is a graph showing the relationship of the output current Io with respect to the on-duty of the dimming instruction signal Sad.
図5において、横軸は調光指示信号Sadのオンデューティの大きさを示し、縦軸は出力電流Ioの大きさを示す。 In FIG. 5, the horizontal axis indicates the magnitude of the on-duty of the dimming instruction signal Sad, and the vertical axis indicates the magnitude of the output current Io.
従来は、調光指示信号Sadのオンデューティを100%から1%に向かって下げていくと、オンデューティが所定値(30%)を下回る時点においてインダクタL1の電流モードが不連続モードに切り替わり、調光指示信号Sadのオンデューティと出力電流Ioの関係が線形から非線形に切り替わるという問題があった。 Conventionally, when the on-duty of the dimming instruction signal Sad is decreased from 100% to 1%, the current mode of the inductor L1 is switched to the discontinuous mode when the on-duty falls below a predetermined value (30%). There is a problem that the relationship between the on-duty of the dimming instruction signal Sad and the output current Io is switched from linear to non-linear.
これに対して、本実施の形態においては、図5に示されるように、調光指示信号Sadのオンデューティが所定値(30%)を下回っても、上述のような断続制御を行うことで、調光指示信号Sadのオンデューティと出力電流Ioの関係を線形にすることができる(ラインBC)。 On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 5, even if the on-duty of the dimming instruction signal Sad falls below a predetermined value (30%), the above intermittent control is performed. The relationship between the on-duty of the dimming instruction signal Sad and the output current Io can be made linear (line BC).
[実施の形態における効果の説明] [Explanation of effects in the embodiment]
以上説明したように、本実施の形態では、従来よりもより深い調光領域で、調光指示信号大きさと出力電流の大きさとの関係を略線形に制御することができる。 As described above, in the present embodiment, the relationship between the dimming instruction signal magnitude and the output current magnitude can be controlled substantially linearly in a dimming area that is deeper than in the prior art.
また、臨界モードでスイッチング動作が行われることで、光源駆動装置の電力変換効率を向上させることができる。効率が向上することにより、スイッチ素子Q1の発熱を低減させることができる。したがって、放熱用のヒートシンクなどを小型化し、光源駆動装置を小型化することが容易となる。 Moreover, the power conversion efficiency of the light source driving device can be improved by performing the switching operation in the critical mode. By improving the efficiency, the heat generation of the switch element Q1 can be reduced. Therefore, it is easy to reduce the size of the heat sink for heat dissipation and the light source driving device.
また、調光制御部を高価なマイクロコンピュータではなく、簡素なアナログ回路で構成できるため、光源駆動装置やそれを用いる照明器具の製造コストを低減することができる。 In addition, since the dimming control unit can be configured with a simple analog circuit instead of an expensive microcomputer, the manufacturing cost of the light source driving device and the luminaire using the same can be reduced.
[その他] [Others]
図6は、直流電圧値制限回路の変形例を示す回路図である。 FIG. 6 is a circuit diagram showing a modification of the DC voltage value limiting circuit.
図6に示されるように、上述の実施の形態のようなエミッタフォロワ回路である直流電圧値制限回路25に代えて、2つの整流素子D21,D22を用いて構成された直流電圧値制限回路25aを用いるようにしてもよい。直流電圧値制限回路25aは、直流電圧値制限回路25におけるトランジスタQ14が整流素子D22に置き換えられ、トランジスタQ13が整流素子D21に置き換えられて構成されている。このような構成であっても、上述と同様な効果を得ることができる。
As shown in FIG. 6, instead of the DC voltage
スイッチ素子Q1は、NチャネルMOS−FETに限定されず、同様の機能を有するスイッチ素子であってもよい。 The switch element Q1 is not limited to an N-channel MOS-FET, and may be a switch element having a similar function.
直流電源及び駆動回路部は、上記の実施の形態のような構成のものに限定されない。例えば、AC電源とAC−DCコンバータとが組み合わされて構成されていてもよい。 The DC power supply and the drive circuit unit are not limited to those having the configuration as in the above embodiment. For example, an AC power source and an AC-DC converter may be combined.
上述の実施の形態における、基準電圧の値、電流検出抵抗の値、調光信号の上限値、所定値、下限値、及び抵抗値の比率などは、あくまで具体例であり、上述のものに限定されない。 The value of the reference voltage, the value of the current detection resistor, the upper limit value of the dimming signal, the predetermined value, the lower limit value, the ratio of the resistance value, and the like in the above-described embodiment are specific examples, and are limited to the above. Not.
上記実施の形態は、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説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The above embodiment should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 光源駆動装置
2 駆動回路部
3 コンバータ回路部
4 コンバータ制御部
5 調光制御部
12 LEDモジュール(光源の一例)
21 基準信号生成回路
22 直流電圧信号生成回路
23 PWM調光信号生成回路
24 信号変換回路
25 直流電圧値制限回路
80 調光制御装置
C1 平滑コンデンサ
D1 整流素子
Io 出力電流
L1 インダクタ
Q1 スイッチ素子
R1 電流検出抵抗
Sad 調光指示信号
Sc 調光信号
Sp1 第1のPWM信号
Sp2 第2のPWM信号
Vb 基準信号
Vc 第2の直流電圧信号
Vcc,Vdc 直流電源
Vd 第1の直流電圧信号
Vd2a 直流電圧調光信号
Vfb 検出電圧
Vm PWM調光信号
DESCRIPTION OF
21 Reference
Claims (5)
前記調光指示信号に基づいて調光信号を出力する調光制御部と、
前記調光信号に基づいて前記光源に電流を供給する駆動回路部とを備え、
前記駆動回路部は、
前記光源に接続されたインダクタ及び前記インダクタを流れる電流をオン/オフ動作により変化させるスイッチ素子を含むコンバータ回路部と、
前記インダクタに流れる電流を検出する電流検出抵抗と、
前記電流検出抵抗の検出結果と前記調光信号とに基づいて前記スイッチ素子のオン/オフ動作を制御するコンバータ制御部とを有し、
前記調光制御部は、
前記調光指示信号のオンデューティが所定値以上である場合、前記調光指示信号に基づいて生成した第1の直流電圧信号に対応する直流電圧調光信号を前記調光信号として出力し、
前記調光指示信号のオンデューティが所定値未満である場合、所定値である第2の直流電圧信号に対応した値を波高値とするPWM調光信号を前記調光指示信号に基づいて生成するとともに、前記PWM調光信号を前記調光信号として前記駆動回路部に出力する、光源駆動装置。 A light source driving device that drives a light source by supplying a current to a light source based on a dimming instruction signal that is a PWM signal,
A dimming control unit that outputs a dimming signal based on the dimming instruction signal;
A drive circuit unit for supplying a current to the light source based on the dimming signal,
The drive circuit unit is
A converter circuit unit including an inductor connected to the light source and a switch element that changes a current flowing through the inductor by an on / off operation;
A current detection resistor for detecting a current flowing through the inductor;
A converter control unit that controls the on / off operation of the switch element based on the detection result of the current detection resistor and the dimming signal;
The dimming controller is
When the on-duty of the dimming instruction signal is a predetermined value or more, a DC voltage dimming signal corresponding to the first DC voltage signal generated based on the dimming instruction signal is output as the dimming signal,
When the on-duty of the dimming instruction signal is less than a predetermined value, a PWM dimming signal having a peak value corresponding to the second DC voltage signal that is the predetermined value is generated based on the dimming instruction signal A light source driving device that outputs the PWM dimming signal as the dimming signal to the drive circuit unit.
前記調光信号として前記直流電圧調光信号が入力される場合、前記直流電圧調光信号に基づいて生成した第1のPWM信号を前記スイッチ素子に出力して前記スイッチ素子のオン/オフ動作を制御し、
前記調光信号として前記PWM調光信号が入力される場合、前記PWM調光信号に基づいて生成した第2のPWM信号を前記スイッチ素子に出力して前記スイッチ素子がオン/オフ動作を断続的に行うように制御する、請求項1に記載の光源駆動装置。 The converter controller is
When the DC voltage dimming signal is input as the dimming signal, a first PWM signal generated based on the DC voltage dimming signal is output to the switch element to turn on / off the switch element. Control
When the PWM dimming signal is input as the dimming signal, a second PWM signal generated based on the PWM dimming signal is output to the switch element, and the switch element intermittently turns on / off. The light source driving device according to claim 1, wherein the light source driving device is controlled to perform the following.
前記調光指示信号に基づいて前記第1の直流電圧信号を生成する信号変換回路と、
前記調光指示信号に基づいて基準信号を生成する基準信号生成回路と、
前記第1の直流電圧信号と前記基準信号との比較結果に基づいて前記PWM調光信号を生成するPWM調光信号生成回路と、
前記基準信号に基づいて前記第2の直流電圧信号を生成する直流電圧信号生成回路と、
前記第2の直流電圧信号に基づいて前記第1の直流電圧信号の下限電圧値を設定する直流電圧値制限回路とを備える、請求項1から3のいずれか1項に記載の光源駆動装置。 The dimming controller is
A signal conversion circuit for generating the first DC voltage signal based on the dimming instruction signal;
A reference signal generation circuit for generating a reference signal based on the dimming instruction signal;
A PWM dimming signal generation circuit for generating the PWM dimming signal based on a comparison result between the first DC voltage signal and the reference signal;
A DC voltage signal generation circuit that generates the second DC voltage signal based on the reference signal;
4. The light source driving device according to claim 1, further comprising: a DC voltage value limiting circuit that sets a lower limit voltage value of the first DC voltage signal based on the second DC voltage signal. 5.
前記光源を駆動する請求項1から4のいずれか1項に記載の光源駆動装置と、
前記光源駆動装置に前記調光指示信号を出力する調光制御装置とを備える、照明器具。 A light source;
The light source driving device according to any one of claims 1 to 4, which drives the light source;
A lighting fixture comprising: a dimming control device that outputs the dimming instruction signal to the light source driving device.
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