JP2015170673A - Led power supply for illumination - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an LED power supply for illumination in which feedback control of a forward current is not required, and light control with no flicker can be performed smoothly in the whole light control area.SOLUTION: An LED power supply of a one converter type comprises: a filter circuit 11, a full-wave rectifier 21, a switching circuit 41, and a microcomputer 81. The switching circuit 41 receives a full-wave rectification voltage V1, and supplies a forward current to an LED 61, by an interlock of a fly back transformer T1, a switching element Q1, a diode D1, and an electrolytic capacitor C2. The microcomputer 81 calculates a load current value for the lighting control condition by multiplying the current command value for the total light by coefficient in accordance with the detection value of the voltage V1, coefficient in accordance with detection value of load voltage Vf, and a lighting control rate, and outputs a rectangular wave voltage signal to the switching element Q1 in an ON width in accordance with the obtained load current value for the lighting control condition.

Description

本発明は、調光機能付きの照明用LED電源に関する。   The present invention relates to an illumination LED power supply with a dimming function.

照明用の発光ダイオード(LED)の電源装置は、LEDの順方向電圧と順方向電流の特性上、基本的には定電流制御を要する。この定電流制御において、連続電流をLEDに供給するために、インダクタンス素子、スイッチング素子および電解コンデンサなどの蓄電素子を内蔵するスイッチング回路が広く用いられてきた。   A light-emitting diode (LED) power supply device for illumination basically requires constant current control due to the characteristics of the forward voltage and forward current of the LED. In this constant current control, in order to supply a continuous current to an LED, a switching circuit incorporating a storage element such as an inductance element, a switching element, and an electrolytic capacitor has been widely used.

スイッチング素子を駆動するための従来の制御回路は、アナログ回路で構成されていた。例えば、図16のアナログ式の制御回路では、LEDの順方向電流を検出し、この順方向電流と目標電流との差分をコンパレータなどで得て、差分に応じたPWM信号を作成して、スイッチング素子を駆動している。   A conventional control circuit for driving the switching element is composed of an analog circuit. For example, in the analog control circuit of FIG. 16, the forward current of the LED is detected, a difference between the forward current and the target current is obtained by a comparator or the like, a PWM signal corresponding to the difference is created, and switching is performed. The element is driven.

特許文献1には、LEDの順方向電流の検出値をフィードバック制御するアナログ回路を使って、外部からの調光信号に応じた調光制御を実行することが開示されている。特許文献1の調光制御は、振幅制御方式であり、順方向電流のフィードバック制御によって電流の振幅が調整されるので、順方向電流は調光信号に応じた連続電流になる。しかし、0%近辺の深い調光では、順方向電流の検出が困難になるという理由で、順方向電流の検出を停止し、目標電流値のみに応じた振幅制御に切り換えている。   Patent Document 1 discloses that dimming control according to an external dimming signal is performed using an analog circuit that feedback-controls a detected value of the forward current of the LED. The dimming control of Patent Document 1 is an amplitude control method, and the current amplitude is adjusted by feedback control of the forward current, so that the forward current becomes a continuous current corresponding to the dimming signal. However, in the case of deep dimming around 0%, the detection of the forward current is stopped because the detection of the forward current becomes difficult, and the control is switched to the amplitude control according to only the target current value.

しかし、アナログ式制御回路には、入力電圧の変動に対する応答性が悪いといった問題があり、特に、電流の僅かな変動に敏感に反応してしまう照明用LEDでは、その問題が顕著になるため、改善の余地があった。   However, the analog control circuit has a problem that the responsiveness to fluctuations in the input voltage is poor, and particularly in an illumination LED that reacts sensitively to slight fluctuations in current, the problem becomes significant. There was room for improvement.

一方、特許文献2には、マイクロコンピュータ(以下、マイコンと呼ぶ)による調光制御が開示されている。特許文献2の調光制御では、浅い領域の調光では、振幅制御によってLEDに調光信号に応じた連続電流を供給する。しかし、深い領域の調光では、振幅制御を停止し、LEDに直列に接続されたスイッチング素子を100Hz〜数kHz程度の低周波で駆動する。これにより順方向電流は低周波で断続的に休止し、その電流休止期間の長さを調光率によって調整している(断続電流制御方式)。LEDは低周波で点滅することになるので、その光出力の平均値が調光率に応じて調整されるというわけである。   On the other hand, Patent Document 2 discloses dimming control by a microcomputer (hereinafter referred to as a microcomputer). In the dimming control of Patent Document 2, in dimming in a shallow region, a continuous current corresponding to the dimming signal is supplied to the LED by amplitude control. However, in dimming in a deep region, the amplitude control is stopped, and the switching element connected in series with the LED is driven at a low frequency of about 100 Hz to several kHz. Thereby, the forward current is intermittently paused at a low frequency, and the length of the current pause period is adjusted by the dimming rate (intermittent current control method). Since the LED blinks at a low frequency, the average value of the light output is adjusted according to the dimming rate.

特開2010−067831号公報JP 2010-067831 A 特開2009−123681号公報JP 2009-123681 A

特許文献2では、調光の浅い深いに関わらず、順方向電流のフィードバックを実行するが、特許文献1においても説明されているように、0%近辺の深い調光の場合、順方向電流の検出が困難になるという課題があった。その理由を簡単に説明する。   In Patent Document 2, the feedback of the forward current is executed regardless of the shallow depth of light control. However, as described in Patent Document 1, in the case of deep light control around 0%, There was a problem that it would be difficult to detect. The reason will be briefly explained.

LEDの電源装置は、漏れ磁束の発生源を多く含み、周囲に磁場や電場が飛び交うことになる。磁場や電場によって回路素子に起電力が生じ、これがフィードバック信号のような制御信号のノイズになる。特に、調光の深い領域では、フィードバック信号が小さくなり、ノイズと信号のレベル差(SN比)がほとんどなくなるのでノイズの影響を受け易い。この背景には、電源装置の小型化、高効率化を図るため、回路素子を非常に狭い空間に密集させていることや、これ伴って制御信号のレベルも小さく設計しなければならないという事情がある。このような環境下で、フィードバック制御を行うと、ノイズの影響で正確なフィードバック信号が得られなくなり、LEDの順方向電流が乱れ、チラツキが生じてしまう。   An LED power supply device includes many sources of leakage magnetic flux, and a magnetic field and an electric field fly around. An electromotive force is generated in a circuit element by a magnetic field or an electric field, and this becomes noise of a control signal such as a feedback signal. In particular, in a region where light control is deep, the feedback signal becomes small, and the level difference (SN ratio) between the noise and the signal is almost eliminated, so that it is easily affected by noise. In this background, in order to reduce the size and increase the efficiency of the power supply device, the circuit elements are concentrated in a very narrow space, and accordingly, the control signal level must be designed to be small. is there. When feedback control is performed in such an environment, an accurate feedback signal cannot be obtained due to the influence of noise, the forward current of the LED is disturbed, and flickering occurs.

なお、特許文献1では、深い調光の場合に、順方向電流のフィードバック制御を停止するという方法をとっている。このフィードバック制御は、スイッチング回路の入力電圧やLEDの順方向電圧(ここでは負荷電圧とも呼ぶ。)の変動が生じた場合の対策になっているため、これを停止すると、順方向電流が電圧変動の影響をそのまま受けてしまい、チラツキの原因になる。また、特許文献1では、調光の浅い領域から深い領域へ移行する場合と、深い領域から浅い領域へ移行する場合にも、チラツキが発生しやすいという問題もある。   In Patent Document 1, a method of stopping the feedback control of the forward current in the case of deep dimming is used. This feedback control is a countermeasure against fluctuations in the input voltage of the switching circuit and the forward voltage of the LED (also referred to as a load voltage here). If this is stopped, the forward current changes in voltage. Will be affected as it is, causing flickering. Further, in Patent Document 1, there is a problem that flicker is likely to occur even when shifting from a shallow region of light control to a deep region and when shifting from a deep region to a shallow region.

また、特許文献2では、深い調光の場合に上述の断続電流制御が開始されると、電源装置が断続的(100Hz〜数kHz程度)に動作するので、インダクタやトランスにうなりが発生するという問題もある。   Further, in Patent Document 2, when the above-described intermittent current control is started in the case of deep dimming, the power supply device operates intermittently (about 100 Hz to several kHz), so that beat occurs in the inductor and the transformer. There is also a problem.

本発明は上記課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、順方向電流の検出およびそのフィードバック制御を不要とし、かつ、調光の浅い領域から深い領域までの全ての調光領域において、チラツキのないスムーズな調光制御を可能とする照明用LED電源を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and the object of the present invention is to eliminate the need for forward current detection and its feedback control, and to perform all adjustments from a light control region to a light control region. An object of the present invention is to provide an illumination LED power source that enables smooth dimming control without flicker in the light region.

上記課題を解決するために、発明者は、スイッチング回路の入力電圧やLED負荷電圧がノイズの影響を受けにくいことに着目し、さらに、マイコンを使ってこれらの電圧の検出値を瞬時に処理して補正したオン幅でスイッチング素子を駆動すれば、順方向電流のフィードバック制御によらなくても、順方向電流の変動を抑制でき、良好な調光制御を実現できることを見出した。   In order to solve the above-mentioned problems, the inventor noticed that the input voltage of the switching circuit and the LED load voltage are not easily affected by noise, and further, using a microcomputer, instantaneously processes the detected values of these voltages. It has been found that if the switching element is driven with the ON width corrected in this way, fluctuations in the forward current can be suppressed and good dimming control can be realized without using feedback control of the forward current.

すなわち、本発明の照明用LED電源は、
全波整流電圧または一定レベル以上の直流電圧を生じる電圧発生回路と、
前記電圧発生回路の出力電圧を受けて、内蔵するインダクタンス素子、スイッチング素子および蓄電素子の連動により、前記蓄電素子の端子間に接続される照明用のLEDへの連続電流を生成するスイッチング回路と、
前記電圧発生回路の出力電圧を入力電圧 (Vin) として検出する入力電圧検出回路と、
前記LEDの負荷電圧 (Vf) を検出する負荷電圧検出回路と、
前記LEDに流す連続電流の大きさを決定するマイクロコンピュータと、を備える。
前記マイクロコンピュータは、
全光状態にするための前記LEDへの連続電流の大きさを示す電流指令値 (A) に、
前記入力電圧 (Vin) の検出信号に応じた入力電圧係数 (B) と、
前記負荷電圧 (Vf) の検出信号に応じた負荷係数 (C) と、
外部からの調光信号に応じた調光率 (D) と、を掛けて、調光状態にするための前記LEDへの連続電流の大きさを算出し (A×B×C×D)、算出された該連続電流の大きさに応じたオン幅で、前記スイッチング素子に矩形波電圧信号を出力することを特徴とする。
That is, the LED power source for illumination of the present invention is
A voltage generation circuit that generates a full-wave rectified voltage or a DC voltage of a certain level or higher;
A switching circuit that receives the output voltage of the voltage generation circuit and generates a continuous current to the LED for illumination connected between the terminals of the storage element by interlocking the built-in inductance element, switching element, and storage element;
An input voltage detection circuit for detecting an output voltage of the voltage generation circuit as an input voltage (Vin);
A load voltage detection circuit for detecting a load voltage (Vf) of the LED;
And a microcomputer for determining the magnitude of a continuous current flowing through the LED.
The microcomputer is
The current command value (A) indicating the magnitude of the continuous current to the LED for making the all-light state,
An input voltage coefficient (B) corresponding to the detection signal of the input voltage (Vin), and
A load coefficient (C) corresponding to the detection signal of the load voltage (Vf), and
Multiply the dimming rate (D) according to the dimming signal from the outside to calculate the magnitude of the continuous current to the LED for the dimming state (A × B × C × D), A rectangular wave voltage signal is output to the switching element with an ON width corresponding to the calculated magnitude of the continuous current.

前記マイクロコンピュータは、前記負荷係数 (C) のデータテーブルを有し、該データテーブルは、前記負荷電圧 (Vf) の変化に対して前記LEDの定格電流が維持されるように設定された補正値の数列であることが好ましい。   The microcomputer has a data table of the load coefficient (C), and the data table is a correction value set so that the rated current of the LED is maintained with respect to the change of the load voltage (Vf). It is preferable that the number sequence is.

ここで、前記マイクロコンピュータは、前記負荷係数のデータテーブルを、既に検出された信号を含む前記負荷電圧 (Vf) の検出信号の平均値によって索引して、該平均値に応じた負荷係数 (C) を取り出すことが好ましい。   Here, the microcomputer indexes the load coefficient data table by the average value of the detection signals of the load voltage (Vf) including the already detected signal, and loads the load coefficient (C ) Is preferably taken out.

前記マイクロコンピュータは、前記入力電圧係数 (B) のデータテーブルを有し、該データテーブルは、前記入力電圧 (Vin) の変化に対して前記LEDの定格電流が維持されるように設定された補正値の数列であることが好ましい。   The microcomputer has a data table of the input voltage coefficient (B), and the data table is a correction set so that the rated current of the LED is maintained with respect to the change of the input voltage (Vin). A sequence of values is preferred.

ここで、前記電圧発生回路の出力電圧が全波整流波形の場合、前記マイクロコンピュータは、前記入力電圧係数のデータテーブルを、前記入力電圧 (Vin) の検出信号のうちの全波整流波形のピーク値によって索引し、若しくは、前記入力電圧 (Vin) の検出信号を全波整流波形のピーク値に換算した値によって索引して、該ピーク値若しくは該換算値に応じた入力電圧係数 (B) を取り出すことが好ましい。   Here, when the output voltage of the voltage generation circuit is a full-wave rectified waveform, the microcomputer uses the input voltage coefficient data table as a peak of the full-wave rectified waveform in the detection signal of the input voltage (Vin). Indexed by value, or indexed by a value obtained by converting the detection signal of the input voltage (Vin) into a peak value of a full-wave rectified waveform, and the input voltage coefficient (B) corresponding to the peak value or the converted value is It is preferable to take out.

一方、前記電圧発生回路の出力電圧が一定レベル以上の直流波形の場合、前記マイクロコンピュータは、前記入力電圧係数のデータテーブルを、前記入力電圧 (Vin) の検出信号の平均値によって索引して、該平均値に応じた入力電圧係数(B)を取り出すことが好ましい。   On the other hand, when the output voltage of the voltage generation circuit is a direct current waveform of a certain level or more, the microcomputer indexes the data table of the input voltage coefficient by the average value of the detection signal of the input voltage (Vin), It is preferable to take out the input voltage coefficient (B) corresponding to the average value.

本発明では、インダクタンス素子、スイッチング素子および蓄電素子を含むスイッチング回路において、スイッチング素子がマイコンから出力される矩形波信号に基づいて駆動し、各素子の連動によって、調光率に応じた連続電流がLEDに供給される。つまり、LEDの振幅制御が可能になる。マイコンには、ノイズの影響を受けにくい入力電圧 (Vin) および負荷電圧 (Vf) の各検出値が入力される。そして、マイコンが、全光状態(100%点灯)にするための電流指令値 (A) に、入力電圧 (Vin) に応じた入力電圧係数 (B) と、負荷電圧 (Vf) に応じた負荷係数 (C) と、調光率 (D) とを掛けて、調光状態にするための前記LEDへの連続電流の大きさを算出する (A×B×C×D)。さらに、マイコンは、算出された連続電流の大きさに応じたオン幅で、スイッチング素子に矩形波電圧信号を出力する。   In the present invention, in a switching circuit including an inductance element, a switching element, and a storage element, the switching element is driven based on a rectangular wave signal output from a microcomputer, and a continuous current corresponding to the dimming rate is generated by the interlocking of each element. Supplied to the LED. That is, the amplitude control of the LED becomes possible. The detected values of input voltage (Vin) and load voltage (Vf) that are not easily affected by noise are input to the microcomputer. Then, the microcomputer uses the current command value (A) for making it all light (100% lighting), the input voltage coefficient (B) according to the input voltage (Vin), and the load according to the load voltage (Vf). The coefficient (C) is multiplied by the dimming rate (D) to calculate the magnitude of the continuous current to the LED for the dimming state (A × B × C × D). Further, the microcomputer outputs a rectangular wave voltage signal to the switching element with an ON width corresponding to the calculated continuous current.

このようにマイコンを使えば、入力電圧および負荷電圧の検出値を瞬時に処理することができ、これらの電圧が変動した際には、検出値に基づいて瞬時に補正されたオン幅でスイッチング素子を駆動することができるので、順方向電流のフィードバック制御によらなくても、順方向電流の変動を抑制することができる。従って、本発明によれば、順方向電流の検出およびそのフィードバック制御を行なわなくても、調光の浅い領域から深い領域までの全ての領域において、チラツキのないスムーズな調光制御を良好に行えるという効果がある。   If the microcomputer is used in this way, the detected values of the input voltage and the load voltage can be processed instantaneously. When these voltages fluctuate, the switching element is instantly corrected based on the detected value with the ON width. Therefore, fluctuations in the forward current can be suppressed without using forward current feedback control. Therefore, according to the present invention, smooth dimming control without flickering can be satisfactorily performed in all the areas from a shallow area to a deep area without performing forward current detection and feedback control thereof. There is an effect.

本発明の実施形態1の構成を示すブロック回路図である。It is a block circuit diagram which shows the structure of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1の動作を示す演算フロー図である。It is a calculation flowchart which shows operation | movement of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態2の構成(ワンコンバーター方式)を示すブロック回路図。The block circuit diagram which shows the structure (one converter system) of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態3の構成(ツーコンバーター方式)を示すブロック回路図。The block circuit diagram which shows the structure (two converter system) of Embodiment 3 of this invention. 前記実施形態2のLED順方向電圧のサンプリング方法を示す図である。It is a figure which shows the sampling method of the LED forward voltage of the said Embodiment 2. FIG. 前記実施形態2の全波整流波形の入力電圧のサンプリング方法を示す図である。It is a figure which shows the sampling method of the input voltage of the full wave rectification waveform of the said Embodiment 2. 前記実施形態3の一定レベル以上の直流波形の入力電圧のサンプリング方法を示す図である。It is a figure which shows the sampling method of the input voltage of the direct current | flow waveform beyond the fixed level of the said Embodiment 3. FIG. 前記実施形態2のLED順方向電圧の別のサンプリング方法を示す図である。It is a figure which shows another sampling method of the LED forward voltage of the said Embodiment 2. FIG. 前記実施形態2の全波整流波形の入力電圧の別のサンプリング方法を示す図である。It is a figure which shows another sampling method of the input voltage of the full wave rectification waveform of the said Embodiment 2. FIG. 本発明のスイッチング回路の動作例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the operation example of the switching circuit of this invention. 本発明のスイッチング回路の動作シミュレーション例を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the example of operation simulation of the switching circuit of this invention. 100V用電源装置の入力電圧に変動が生じた場合の順方向電流の動作シミュレーション例を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the example of operation simulation of the forward current when the fluctuation | variation arises in the input voltage of the power supply device for 100V. 100V用電源装置の入力電圧に変動が生じた場合の順方向電流の動作シミュレーション例を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the example of operation simulation of the forward current when the fluctuation | variation arises in the input voltage of the power supply device for 100V. 200V用電源装置の入力電圧に変動が生じた場合の順方向電流の動作シミュレーション例を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the example of operation simulation of the forward current when the fluctuation | variation arises in the input voltage of the power supply device for 200V. 200V用電源装置の入力電圧に変動が生じた場合の順方向電流の動作シミュレーション例を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the example of operation simulation of the forward current when the fluctuation | variation arises in the input voltage of the power supply device for 200V. 従来のアナログ式制御回路を備えた電源装置の構成を示すブロック回路図。The block circuit diagram which shows the structure of the power supply device provided with the conventional analog type control circuit.

(実施形態1)
本発明の実施形態1に係る照明用LED電源の回路構成を図1に示す。照明用LED電源10は、電圧発生回路2と、スイッチング回路4と、LED負荷6と、マイコン8と、入力電圧検出回路12と、負荷電圧検出回路14とから構成される。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a circuit configuration of an illumination LED power source according to Embodiment 1 of the present invention. The LED power supply for illumination 10 includes a voltage generation circuit 2, a switching circuit 4, an LED load 6, a microcomputer 8, an input voltage detection circuit 12, and a load voltage detection circuit 14.

電圧発生回路2は、外部交流電源ACからの交流電圧を所定の直流電圧に変換してスイッチング回路4に直流電圧を供給する。スイッチング回路4への入力電圧Vinは、入力電圧検出回路12によって検出され、検出値がマイコン8に入力される。   The voltage generation circuit 2 converts the AC voltage from the external AC power supply AC into a predetermined DC voltage and supplies the DC voltage to the switching circuit 4. The input voltage Vin to the switching circuit 4 is detected by the input voltage detection circuit 12 and the detected value is input to the microcomputer 8.

スイッチング回路4は、インダクタンス素子L1と、スイッチング素子Q1と、電解コンデンサC1とから構成されている。電解コンデンサC1は、本発明の蓄電素子に相当する。スイッチング回路4は、入力電圧Vinを受けると、インダクタンス素子L1、スイッチング素子Q1および電解コンデンサC1が連動して、電解コンデンサC1に所定の電荷を蓄積して、この電解コンデンサC1の端子間に接続されたLED負荷6に所定の連続電流を供給する。   The switching circuit 4 includes an inductance element L1, a switching element Q1, and an electrolytic capacitor C1. The electrolytic capacitor C1 corresponds to the electricity storage device of the present invention. When the switching circuit 4 receives the input voltage Vin, the inductance element L1, the switching element Q1, and the electrolytic capacitor C1 work together to store a predetermined charge in the electrolytic capacitor C1, and are connected between the terminals of the electrolytic capacitor C1. A predetermined continuous current is supplied to the LED load 6.

LED負荷6の順方向電圧Vfは、負荷電圧検出回路14によって検出され、その検出値がマイコン8に入力される。また、外部の調光器などからの調光信号がマイコン8に入力される。マイコン8は、メモリなどに記憶された電流指令値と、入力電圧係数と、負荷係数と、調光信号に応じた調光率とに基づいて、LED負荷に流す連続電流の大きさを算出し、その連続電流の大きさに応じたオン幅で、スイッチング素子Q1に矩形波信号を出力するために設けられている。マイコン8の具体的な動作例を図2に基づいて説明する。   The forward voltage Vf of the LED load 6 is detected by the load voltage detection circuit 14, and the detected value is input to the microcomputer 8. A dimming signal from an external dimmer or the like is input to the microcomputer 8. The microcomputer 8 calculates the magnitude of the continuous current flowing through the LED load based on the current command value stored in the memory, the input voltage coefficient, the load coefficient, and the dimming rate according to the dimming signal. In order to output a rectangular wave signal to the switching element Q1 with an ON width corresponding to the magnitude of the continuous current. A specific operation example of the microcomputer 8 will be described with reference to FIG.

マイコン8は、図2のような複数のデータテーブルを持っている。   The microcomputer 8 has a plurality of data tables as shown in FIG.

電流指令値データテーブルAは、電流指令値の数列であり、この電流指令値は、全光状態(100%調光)にするための必要な順方向電流(LEDへの連続電流)の大きさを示す。通常、300mA〜2000mAの範囲の数列にする。例えば、ソフトスタート機能に対応した電流指令値の数列としてもよい。定格電流が600mAの場合、点灯スタートから数百ミリ秒を掛けて緩やかに順方向電流を600mAまで増加させるように、点灯スタートからの経過時間に応じた電流指令値の数列をデータテーブルとして設けてもよい。
その他、LED負荷の経時変化に対応した電流指令値の数列としてもよい。
なお、データテーブルを設けず、電流指令値として固定された値がマイコンに書き込まれていてもよい。
The current command value data table A is a sequence of current command values, and this current command value is the magnitude of the forward current (continuous current to the LED) required to make it all light (100% dimming). Indicates. Usually, the numerical sequence is in the range of 300 mA to 2000 mA. For example, it may be a sequence of current command values corresponding to the soft start function. When the rated current is 600 mA, a sequence of current command values corresponding to the elapsed time from the start of lighting is provided as a data table so that the forward current gradually increases to 600 mA over several hundred milliseconds from the start of lighting. Also good.
In addition, it is good also as a numerical sequence of the current command value corresponding to the time-dependent change of LED load.
Note that a value fixed as the current command value may be written in the microcomputer without providing the data table.

入力電圧係数データテーブルBは、入力電圧Vinの検出信号に応じた入力電圧係数の数列である。通常、0.6〜1.4の範囲の数列にする。例えば、入力電圧Vinが変動した場合でもLEDの定格電流が維持されるように設定された補正値の数列とすることができる。これによって、交流電源ACなどからの入力電圧Vinの変動によるLEDの順方向電流の変動を除去することができる。   The input voltage coefficient data table B is a sequence of input voltage coefficients corresponding to the detection signal of the input voltage Vin. Usually, the numerical sequence is in the range of 0.6 to 1.4. For example, it can be a sequence of correction values set so that the rated current of the LED is maintained even when the input voltage Vin varies. Thereby, fluctuations in the forward current of the LED due to fluctuations in the input voltage Vin from the AC power source AC or the like can be eliminated.

負荷係数データテーブルCは、負荷電圧Vfの検出信号に応じた負荷係数の数列である。通常、0.6〜1.4の範囲で数列を設定する。例えば、負荷電圧Vfが変動した場合でもLEDの定格電流が維持されるように設定された補正値の数列とすることができる。   The load coefficient data table C is a sequence of load coefficients corresponding to the detection signal of the load voltage Vf. Usually, a numerical sequence is set in the range of 0.6 to 1.4. For example, it can be a sequence of correction values set so that the rated current of the LED is maintained even when the load voltage Vf varies.

なお、調光信号は、0%調光〜100%調光の範囲でマイコンに入力される。   The dimming signal is input to the microcomputer in the range of 0% dimming to 100% dimming.

マイコン8でのオン幅算出ルーチンは以下のようになる。まず、現時点での電流指令値を電流指令値データテーブルAから読み出す。例えば、LED負荷の定格電流の600mAを読み出す。負荷係数データテーブルCからは、負荷電圧Vfの検出信号に応じた負荷係数を読み出す。ここでは、LED素子の一つが破損して負荷電圧Vfが変動した場合を想定して、例えば0.9を読み出す。0.9とするのは、供給電流を抑えるためである。入力電圧係数データテーブルBからは、入力電圧Vinの検出信号に応じた入力電圧係数を読み出す。ここでは、交流電源ACが変動して、入力電圧Vinが低下した場合を想定して、例えば1.2を読み出す。また、現時点でマイコン8に入力されている調光信号Dは、5%の調光率を示しているとする。このような場合に、マイコン8は、電流指令値(600mA)に、負荷係数(0.9)と、入力電圧係数(1.2)と、調光率(0.05)とを掛け合わせて(600×0.9×1.2×0.05=32.4)、調光状態にするための順方向電流の大きさとして32.4mAを算出する。このように定格電流が600mAであれば5%調光の順方向電流は30mAになるが、電圧変動に基づく補正の結果、電圧変動がない場合に32.4mAの順方向電流を流すことができるオン幅でスイッチング素子Q1が駆動し、負荷に電圧変動がなかった場合と同じ30mAが流れことになる。そのオン幅でスイッチング素子Q1に矩形波電圧信号(例えば、0−5V信号)を出力する。以上で、オン幅算出ルーチンが1回終了する。   The on width calculation routine in the microcomputer 8 is as follows. First, the current current command value is read from the current command value data table A. For example, 600 mA of the rated current of the LED load is read. From the load coefficient data table C, the load coefficient corresponding to the detection signal of the load voltage Vf is read. Here, assuming that one of the LED elements is damaged and the load voltage Vf fluctuates, for example, 0.9 is read. The reason of 0.9 is to suppress the supply current. From the input voltage coefficient data table B, the input voltage coefficient corresponding to the detection signal of the input voltage Vin is read. Here, for example, 1.2 is read assuming that the AC power supply AC fluctuates and the input voltage Vin decreases. In addition, it is assumed that the dimming signal D currently input to the microcomputer 8 indicates a dimming rate of 5%. In such a case, the microcomputer 8 multiplies the current command value (600 mA) by the load coefficient (0.9), the input voltage coefficient (1.2), and the dimming rate (0.05). (600 × 0.9 × 1.2 × 0.05 = 32.4), 32.4 mA is calculated as the magnitude of the forward current for achieving the dimming state. As described above, when the rated current is 600 mA, the forward current of 5% dimming is 30 mA. However, as a result of correction based on voltage fluctuation, a forward current of 32.4 mA can flow when there is no voltage fluctuation. The switching element Q1 is driven with the ON width, and the same 30 mA flows as when there is no voltage fluctuation in the load. A rectangular wave voltage signal (for example, 0-5V signal) is output to the switching element Q1 with the ON width. Thus, the on width calculation routine is completed once.

この算出ルーチンは、電圧のサンプリングピッチ毎に実行される。マイコン(MPU)の処理能力によるが、およそ100〜1000μ秒毎に算出ルーチンが実行されるのが好ましい。なお、スイッチング素子の駆動電圧が12Vである場合は、図1のようにマイコン8の出力電圧5Vを12Vに変換するレベル変換回路16をマイコン8とスイッチング素子Q1の中間に設けるとよい。   This calculation routine is executed for each voltage sampling pitch. Depending on the processing capability of the microcomputer (MPU), the calculation routine is preferably executed approximately every 100 to 1000 μsec. When the drive voltage of the switching element is 12V, a level conversion circuit 16 that converts the output voltage 5V of the microcomputer 8 to 12V as shown in FIG. 1 may be provided between the microcomputer 8 and the switching element Q1.

特許文献1,2では、順方向電流のフィードバック制御によって、入力電圧の変動に対応していた。しかし、本実施形態では、特許文献1,2のような順方向電流のフィードバック制御は無く、代わりに本実施形態のマイコン8には、ノイズの影響を受けにくい入力電圧Vinと負荷電圧Vfの各検出値が入力される。マイコン8は、入力電圧Vinおよび負荷電圧Vfの検出値を瞬時に処理することができ、これらの電圧が変動した際には、検出値に基づいて瞬時に補正されたオン幅でスイッチング素子Q1を駆動することができるので、順方向電流の変動を抑制することができる。従って、順方向電流の検出およびそのフィードバック制御を行なわなくても、調光の浅い領域から深い領域までの全ての領域において、チラツキのないスムーズな調光制御を良好に行える。   In Patent Documents 1 and 2, the fluctuation of the input voltage is dealt with by feedback control of the forward current. However, in this embodiment, there is no feedback control of forward current as in Patent Documents 1 and 2, and instead, the microcomputer 8 of this embodiment has each of the input voltage Vin and the load voltage Vf that are less susceptible to noise. A detection value is input. The microcomputer 8 can instantaneously process the detected values of the input voltage Vin and the load voltage Vf. When these voltages fluctuate, the microcomputer 8 controls the switching element Q1 with an ON width that is instantaneously corrected based on the detected values. Since it can be driven, fluctuations in forward current can be suppressed. Accordingly, smooth dimming control without flickering can be satisfactorily performed in all regions from a light-dimming region to a deep region without detecting forward current and its feedback control.

また、この算出ルーチンを用いれば、調光率の大小によっても調光制御方式は変わらない。よって、特許文献1のような制御方式の移行に伴う「チラツキ」は生じず、特許文献2のような制御方式の移行に伴う「うなり」も生じないで済む。   Further, if this calculation routine is used, the dimming control method does not change depending on the dimming rate. Therefore, “flicker” associated with the shift of the control method as in Patent Document 1 does not occur, and “beat” associated with the shift of the control method as in Patent Document 2 does not occur.

(実施形態2)
本発明の実施形態2に係る照明用LED電源の回路構成を図3に示す。照明用LED電源110は、本発明を絶縁型のワンコンバーターに採用した場合の回路構成になる。
(Embodiment 2)
FIG. 3 shows a circuit configuration of an illumination LED power source according to Embodiment 2 of the present invention. The LED power source 110 for illumination has a circuit configuration when the present invention is adopted in an insulating one converter.

図3に示すように、11はEMI対策のフィルター回路、21は全波整流器、41はスイッチング回路、81は制御回路でMPU(マイクロ・プロセッサー・ユニット)を内蔵している。スイッチング回路41はフライバックコンバータであり、抵抗R11および抵抗R12の分圧回路と、フライバックトランスT1と、スイッチング素子Q1と、ダイオードD1と、電解コンデンサC2と、抵抗R21および抵抗R22の分圧回路とから構成されている。トランスT1は本発明のインダクタンス素子に相当する。MPUは、スイッチング素子Q1を駆動する矩形波信号のオン幅を算出する。51は調光信号を絶縁して制御回路81内のMPUが認識し易い形式の信号に加工するインターフェイス回路である。   As shown in FIG. 3, 11 is a filter circuit for countermeasures against EMI, 21 is a full-wave rectifier, 41 is a switching circuit, 81 is a control circuit, and has a built-in MPU (micro processor unit). The switching circuit 41 is a flyback converter, and a voltage dividing circuit of resistors R11 and R12, a flyback transformer T1, a switching element Q1, a diode D1, an electrolytic capacitor C2, a voltage dividing circuit of resistors R21 and R22. It consists of and. The transformer T1 corresponds to the inductance element of the present invention. The MPU calculates the ON width of the rectangular wave signal that drives the switching element Q1. Reference numeral 51 denotes an interface circuit that insulates the dimming signal and processes it into a signal in a format that is easily recognized by the MPU in the control circuit 81.

全波整流器21の後段にコンデンサC1が設けられている。コンデンサC1の端子間に接続された抵抗R11および抵抗R12の分圧回路によって、入力電圧係数を算出するための全波整流電圧V1(入力電圧Vinに相当する。)の分圧が、制御回路81内部のMPUのA/Dコンバーターに供給される。   A capacitor C1 is provided after the full-wave rectifier 21. The control circuit 81 is configured to divide the full-wave rectified voltage V1 (corresponding to the input voltage Vin) for calculating the input voltage coefficient by the voltage dividing circuit of the resistor R11 and the resistor R12 connected between the terminals of the capacitor C1. It is supplied to the A / D converter of the internal MPU.

コンデンサC1の端子間には、さらに、トランスT1の一次コイルとスイッチング素子Q1の直列回路が接続されている。スイッチング素子Q1のドレイン、ソース間には、スイッチング周期の変動を伴ったオンオフ駆動(疑似共振方式)を実行するために、コンデンサC3が接続されている。   A series circuit of a primary coil of the transformer T1 and a switching element Q1 is further connected between the terminals of the capacitor C1. A capacitor C3 is connected between the drain and source of the switching element Q1 in order to execute on / off driving (pseudo-resonance method) with a change in switching period.

フライバックトランスT1の2次コイルには、ダイオードD1と電解コンデンサC2の直列回路が接続されている。電解コンデンサC2の端子間に接続された抵抗R21と抵抗R22の分圧回路によって、負荷係数を算出するためのLED負荷の順方向電圧Vfの分圧が、絶縁アンプ31を介して制御回路81内のMPUのA/Dコンバーターに供給される。
このようにして本実施形態のMPUに、全波整流電圧V1と順方向電圧Vfの各検出値が入力され、MPUはこれらの検出値を瞬時に処理し、検出値に基づいて瞬時に補正されたオン幅でスイッチング素子Q1を駆動する。その結果、LED負荷61の順方向電流の変動を抑制することができる。従って、絶縁型のワンコンバーターにおいて、チラツキのないスムーズな調光制御を良好に行うことができる。
A series circuit of a diode D1 and an electrolytic capacitor C2 is connected to the secondary coil of the flyback transformer T1. The voltage dividing circuit of the resistor R21 and the resistor R22 connected between the terminals of the electrolytic capacitor C2 converts the voltage division of the forward voltage Vf of the LED load for calculating the load coefficient into the control circuit 81 via the insulation amplifier 31. Supplied to the MPU A / D converter.
In this way, the detected values of the full-wave rectified voltage V1 and the forward voltage Vf are input to the MPU of the present embodiment, and the MPU processes these detected values instantaneously and is corrected instantaneously based on the detected values. The switching element Q1 is driven with the ON width. As a result, fluctuations in the forward current of the LED load 61 can be suppressed. Therefore, smooth light control without flickering can be satisfactorily performed in the insulated one converter.

(実施形態3)
本発明の実施形態3に係る照明用LED電源の回路構成を図4に示す。照明用LED電源210は、本発明を非絶縁型のツーコンバーターに採用した場合の回路構成になる。
(Embodiment 3)
FIG. 4 shows a circuit configuration of an illumination LED power source according to Embodiment 3 of the present invention. The LED power supply 210 for illumination has a circuit configuration when the present invention is applied to a non-insulated two-converter.

図4に示すように、11はEMI対策のフィルター回路、21は全波整流器、43はスイッチング回路、83は制御回路でMPUを内蔵している。スイッチング回路43は、降圧チョッパ回路であり、抵抗R11および抵抗R12の分圧回路と、ダイオードD1と、電解コンデンサC2と、コイルなどのインダクタンス素子L1と、スイッチング素子Q1と、抵抗R21および抵抗R22の分圧回路とから構成されている。MPUは、スイッチング素子Q1を駆動する矩形波のオン幅を算出する。51は調光信号を絶縁して制御回路83内のMPUが認識し易い形式の信号に加工するインターフェイス回路である。71は昇圧ショッパ回路などで構成された力率改善回路であり、全波整流器21と力率改善回路71の間にコンデンサC1が設けられ、力率改善回路71とスイッチング回路43の間に電解コンデンサC3が設けられている。   As shown in FIG. 4, 11 is a filter circuit for EMI countermeasures, 21 is a full-wave rectifier, 43 is a switching circuit, 83 is a control circuit, and has a built-in MPU. The switching circuit 43 is a step-down chopper circuit, and includes a voltage dividing circuit of resistors R11 and R12, a diode D1, an electrolytic capacitor C2, an inductance element L1 such as a coil, a switching element Q1, a resistor R21, and a resistor R22. And a voltage dividing circuit. The MPU calculates the ON width of the rectangular wave that drives the switching element Q1. Reference numeral 51 denotes an interface circuit that insulates the dimming signal and processes it into a signal in a format that is easily recognized by the MPU in the control circuit 83. Reference numeral 71 denotes a power factor correction circuit composed of a boost shopper circuit or the like. A capacitor C1 is provided between the full-wave rectifier 21 and the power factor correction circuit 71, and an electrolytic capacitor is provided between the power factor correction circuit 71 and the switching circuit 43. C3 is provided.

電解コンデンサC3の端子間に接続された抵抗R11と抵抗R12の分圧回路によって、入力電圧係数を算出するための力率改善回路の出力電圧V2(入力電圧Vinに相当する。)の分圧が、制御回路83内部のMPUのA/Dコンバーターに供給される。   The voltage dividing circuit of the resistor R11 and the resistor R12 connected between the terminals of the electrolytic capacitor C3 can divide the output voltage V2 (corresponding to the input voltage Vin) of the power factor correction circuit for calculating the input voltage coefficient. The A / D converter of the MPU in the control circuit 83 is supplied.

電解コンデンサC3の端子間には、さらに、電解コンデンサC2と、インダクタンス素子L1と、スイッチング素子Q1との直列回路が接続されている。なお、電解コンデンサC2とインダクタンス素子L1の直列回路の端子間にはダイオードD1が接続されており、スイッチング素子Q1のオフ期間にインダクタンス素子L1からの回生電流がダイオードD1を通って電解コンデンサC2の正極側に流れるようになっている。また、インダクタンス素子L1とスイッチング素子Q1の直列回路の端子間には、抵抗R21および抵抗R22の分圧回路が接続されている。   Further, a series circuit of an electrolytic capacitor C2, an inductance element L1, and a switching element Q1 is connected between the terminals of the electrolytic capacitor C3. Note that a diode D1 is connected between the terminals of the series circuit of the electrolytic capacitor C2 and the inductance element L1, and a regenerative current from the inductance element L1 passes through the diode D1 during the OFF period of the switching element Q1 and is a positive electrode of the electrolytic capacitor C2. It is designed to flow to the side. Further, a voltage dividing circuit of resistors R21 and R22 is connected between terminals of the series circuit of the inductance element L1 and the switching element Q1.

この抵抗R21と抵抗R22の分圧回路によって、電解コンデンサC2の負極側電圧V3の分圧が制御回路83内のMPUのA/Dコンバーターに供給される。MPUの内部プログラムにより、V2−V3=Vfの演算が実行され、LED負荷の順方向電圧Vfが得られる。
このようにして本実施形態のMPUに、力率改善回路の出力電圧V2と順方向電圧Vfの各検出値が入力され、MPUはこれらの検出値を瞬時に処理し、検出値に基づいて瞬時に補正されたオン幅でスイッチング素子Q1を駆動する。その結果、LED負荷61の順方向電流の変動を抑制することができる。従って、非絶縁型のツーコンバーターにおいて、チラツキのないスムーズな調光制御を良好に行うことができる。
The voltage dividing circuit of the resistor R21 and the resistor R22 supplies the divided voltage of the negative voltage V3 of the electrolytic capacitor C2 to the A / D converter of the MPU in the control circuit 83. The calculation of V2-V3 = Vf is executed by the MPU internal program, and the forward voltage Vf of the LED load is obtained.
In this way, the detected values of the output voltage V2 and the forward voltage Vf of the power factor correction circuit are input to the MPU of this embodiment, and the MPU processes these detected values instantaneously, and instantaneously based on the detected values. The switching element Q1 is driven with the ON width corrected to. As a result, fluctuations in the forward current of the LED load 61 can be suppressed. Therefore, smooth dimming control without flicker can be satisfactorily performed in the non-insulated two-converter.

図5は、実施形態2、3での負荷係数の読み出し方法を示す。LED負荷の順方向電圧Vfの平均値から負荷係数データテーブルCを索引して負荷係数を読み出す。検出値の最大値と最小値を平均した値を使って索引してもよい。このデータテーブルCは、LED負荷の順方向電圧Vfが変化した場合にも、定格電流(全光時)が流れるようにするための補正値の数列である。   FIG. 5 shows a load coefficient reading method in the second and third embodiments. The load coefficient data table C is indexed from the average value of the forward voltage Vf of the LED load to read the load coefficient. You may index using the value which averaged the maximum value and minimum value of the detected value. This data table C is a sequence of correction values for allowing the rated current (in all light) to flow even when the forward voltage Vf of the LED load changes.

図6は、実施形態2のワンコンバーター方式における入力電圧係数の読み出し方法を示す。脈動する全波整流電圧V1のピーク値をキーとして入力電圧係数データテーブルBを索引し、入力交流電圧係数を読み出す。このデータテーブルBは、全波整流電圧V1が変化した場合にも、定格電流(全光時)が流れるようにするための補正値の数列である。   FIG. 6 shows a method for reading an input voltage coefficient in the one-converter system of the second embodiment. The input voltage coefficient data table B is indexed using the peak value of the pulsating full-wave rectified voltage V1 as a key, and the input AC voltage coefficient is read. This data table B is a sequence of correction values for allowing the rated current (in all light) to flow even when the full-wave rectified voltage V1 changes.

図7は、実施形態3のツーコンバーター方式における入力電圧係数の読み出し方法を示す。力率改善回路71の出力電圧V2の平均値によりデータテーブルB’を索引して入力電圧係数を読み出す。電圧発生回路としての力率改善回路71の出力電圧V2は一定レベル以上の直流波形になっている。検出値の最大値と最小値を平均した値を使って索引してもよい。このデータテーブルB’は、交流電圧の変動などの影響を受けて力率改善回路71の出力電圧V2が変化した場合にも、定格電流(全光時)が流れるようにするための補正値の数列である。   FIG. 7 shows a method of reading an input voltage coefficient in the two-converter system of the third embodiment. The data table B 'is indexed by the average value of the output voltage V2 of the power factor correction circuit 71, and the input voltage coefficient is read. The output voltage V2 of the power factor correction circuit 71 as a voltage generation circuit has a direct current waveform of a certain level or higher. You may index using the value which averaged the maximum value and minimum value of the detected value. This data table B ′ is a correction value for allowing the rated current (in all light) to flow even when the output voltage V2 of the power factor correction circuit 71 changes due to the influence of fluctuations in the AC voltage or the like. It is a sequence of numbers.

図8は、実施形態2、3での負荷係数の別の読み出し方法を示す。この例で、制御回路81、83内のMPUは、負荷係数データテーブルを、既に検出された信号を含む負荷電圧Vfの検出信号の平均値によって索引して、この平均値に応じた負荷係数を取り出す。この例で特徴的なことは、脈動する負荷電圧Vfの検出値をそのまま加算平均するのではなく、交流電源の一周期に対応する期間での特定のタイミングで、負荷電圧Vfをサンプリングすることである。そのサンプリングは交流電源の周期に合わせて実行される。取得した検出値を平均化した値をテーブルデータの索引用のキーとして使用する。   FIG. 8 shows another method of reading the load coefficient in the second and third embodiments. In this example, the MPUs in the control circuits 81 and 83 index the load coefficient data table by the average value of the detection signals of the load voltage Vf including the already detected signals, and calculate the load coefficient according to the average value. Take out. What is characteristic in this example is that the detected value of the pulsating load voltage Vf is not added and averaged as it is, but the load voltage Vf is sampled at a specific timing in a period corresponding to one cycle of the AC power supply. is there. The sampling is executed in accordance with the cycle of the AC power source. A value obtained by averaging the obtained detection values is used as a key for indexing table data.

図9は、実施形態2での入力電圧係数の別の読み出し方法を示す。全波整流電圧V1の変動の検出タイミングは、この例では交流電源の一周期当り10ポイントある。制御回路81内のMPUは、入力電圧係数データテーブルBを、全波整流電圧V1のサンプル点1〜10のうちの全波整流波形のピーク値(サンプル点3、8)によって索引し、若しくは、3、8以外のサンプル点を全波整流波形のピーク値に換算した値によって索引して、ピーク値若しくはピーク値への換算値に応じた入力電圧係数を取り出す。   FIG. 9 shows another method of reading the input voltage coefficient in the second embodiment. In this example, the detection timing of the fluctuation of the full-wave rectified voltage V1 is 10 points per cycle of the AC power supply. The MPU in the control circuit 81 indexes the input voltage coefficient data table B by the peak value (sample points 3 and 8) of the full-wave rectified waveform among the sample points 1 to 10 of the full-wave rectified voltage V1, or The sample points other than 3 and 8 are indexed by the value converted into the peak value of the full-wave rectified waveform, and the input voltage coefficient corresponding to the peak value or the converted value to the peak value is taken out.

この例で特徴的なことは、瞬時入力交流電圧の低下が生じた際に、どのサンプル点であっても、全波整流電圧V1の検出値に基づいて瞬時に索引キーが変わり、入力電圧係数データテーブルBの索引する位置が瞬時に移動することにある。これによって、新しい入力電圧係数によってスイッチング素子Q1のオン幅が算出され、瞬時入力交流電圧の低下に瞬時に対応できるようになった。なお、一周期当りのサンプル点は、5ポイントから100ポイントの範囲で設定することが好ましい。   What is characteristic in this example is that the index key changes instantaneously based on the detected value of the full-wave rectified voltage V1 at any sampling point when the instantaneous input AC voltage drops, and the input voltage coefficient The indexing position of the data table B is instantaneously moved. As a result, the ON width of the switching element Q1 is calculated by the new input voltage coefficient, and the instantaneous input AC voltage can be instantly dealt with. The sample points per cycle are preferably set in the range of 5 points to 100 points.

図10に実施形態2のワンコンバーター方式の電源回路の動作例を示す。横方向に左から調光率100%、60%、20%におけるそれぞれの全波整流電圧V1,矩形波信号、順方向電流Ifの各波形を並べた。   FIG. 10 shows an operation example of the one-converter power supply circuit according to the second embodiment. The waveforms of the full-wave rectified voltage V1, the rectangular wave signal, and the forward current If at dimming rates of 100%, 60%, and 20% from the left are arranged in the horizontal direction.

調光率100%における矩形波信号のオン幅を1.0で表すと、調光率60%でのオン幅は0.6、調光率20%でのオン幅は0.2と表すことができる。ただし、入力電圧V1や負荷電圧Vfに変動がない場合のオン幅を示す。ワンコンバーター方式ではフライバック回路を用いるため、矩形波信号のオフ時にトランスT1の2次側の電流が増加し、オン時には減少する。三角波形で示されるトランス2次側電流波形の平均値が、LEDの順方向電流Ifになる。ここでは、疑似共振方式を採用しているため、オン幅の変化に伴ってスイッチング周期も変化する。   When the on-width of a rectangular wave signal at a dimming rate of 100% is represented by 1.0, the on-width at a dimming rate of 60% is represented by 0.6, and the on-width at a dimming rate of 20% is represented by 0.2. Can do. However, the ON width when there is no change in the input voltage V1 and the load voltage Vf is shown. Since the flyback circuit is used in the one-converter system, the current on the secondary side of the transformer T1 increases when the rectangular wave signal is off, and decreases when the rectangular wave signal is on. The average value of the transformer secondary-side current waveform indicated by the triangular waveform is the LED forward current If. Here, since the quasi-resonant method is employed, the switching period also changes as the ON width changes.

調光率を100%から60%にすると、電圧変動が無い条件では、オン幅が単純に0.6になる。調光率を60%から20%まで下げる場合も、電圧変動が無い条件では、オン幅が単純に0.2になる。しかし、調光率が60%のときに、図10に示すように全波整流電圧V1が瞬時に低下(A→B)したとすると、直後のサンプル点での検出値に応じてオン幅がすぐに0.6から0.8に変更される。これによって、順方向電流Ifが変動前のレベルを維持されて、全波整流電圧V1の低下の影響をカバーすることができる。更に、電圧V1の低下が進んだ場合は、続くサンプル点での検出値に応じて、更にオン幅が0.8から0.85に変更される。   When the dimming rate is changed from 100% to 60%, the ON width is simply 0.6 under the condition that there is no voltage fluctuation. Even when the dimming rate is decreased from 60% to 20%, the ON width is simply 0.2 under the condition that there is no voltage fluctuation. However, when the dimming rate is 60% and the full-wave rectified voltage V1 is instantaneously decreased (A → B) as shown in FIG. 10, the ON width is set according to the detection value at the immediately following sample point. Immediately changed from 0.6 to 0.8. Thereby, the forward current If is maintained at the level before the fluctuation, and the influence of the decrease in the full-wave rectified voltage V1 can be covered. When the voltage V1 further decreases, the ON width is further changed from 0.8 to 0.85 according to the detection value at the subsequent sample point.

図11に、実施形態2のワンコンバーター方式の電源回路の動作シミュレーションの例を示す。浅い領域の調光と深い領域の調光との間を自在に変化させた場合の、スイッチング素子Q1のゲート電圧波形を下段に、ドレイン電圧波形を上段に並べた。右側の波形になるほど、ゲート波形のオン期間T1が狭くなっていく。スイッチング周期は疑似共振方式を採用しているために変動していることが分かる。また、オン幅T1の変化に伴って、ドレイン電圧波形の零電圧の期間T2も徐々に狭くなっていく様子が分かる。   FIG. 11 shows an example of an operation simulation of the one-converter power supply circuit according to the second embodiment. When the dimming in the shallow region and the dimming in the deep region are freely changed, the gate voltage waveform of the switching element Q1 is arranged in the lower stage, and the drain voltage waveform is arranged in the upper stage. As the waveform is on the right side, the ON period T1 of the gate waveform becomes narrower. It can be seen that the switching period varies because the quasi-resonant method is employed. It can also be seen that the zero voltage period T2 of the drain voltage waveform gradually narrows with the change in the ON width T1.

図12〜15に、実施形態2のワンコンバーター方式の電源回路における電源電圧降下応答特性の動作シミュレーションの例を示す。
入力交流電源電圧が30ミリ秒間、30%だけ電圧降下した時のLEDの順方向電流Ifの応答波形を示す。交流電源の周波数は60ヘルツである。各波形に付した角度は、電圧降下の開始時の電圧波形の位相角度を示す。
図中、上段の波形は、LEDの順方向電流Ifの波形であり、下段の波形は、全波整流電圧V1の波形である。中段の波形において電圧が立っている期間は、マイコンが認識した入力交流電源電圧の降下期間を示す。
なお、図12、13はLEDの定格電圧が100Vである場合を示し、図13、14はLEDの定格電圧が200Vである場合を示した。
どの位相角(5°、20°、45°、70°、90°、110°、135°、150°、175°)で電圧降下が起きたとしても、LEDの出力波形に乱れは生じず、整然とした出力波形が得られることが分かる。
12 to 15 show examples of operation simulation of power supply voltage drop response characteristics in the one-converter power supply circuit of the second embodiment.
The response waveform of the forward current If of the LED when the input AC power supply voltage drops by 30% for 30 milliseconds is shown. The frequency of the AC power supply is 60 hertz. The angle given to each waveform indicates the phase angle of the voltage waveform at the start of the voltage drop.
In the figure, the upper waveform is the waveform of the LED forward current If, and the lower waveform is the waveform of the full-wave rectified voltage V1. The period in which the voltage is rising in the middle waveform indicates the period during which the input AC power supply voltage is recognized by the microcomputer.
12 and 13 show the case where the rated voltage of the LED is 100V, and FIGS. 13 and 14 show the case where the rated voltage of the LED is 200V.
Regardless of the phase angle (5 °, 20 °, 45 °, 70 °, 90 °, 110 °, 135 °, 150 °, 175 °), the output waveform of the LED will not be disturbed, It can be seen that an orderly output waveform is obtained.

4、41、43 スイッチング回路
6、61 LED負荷
8、81、83 制御回路(マイコン)
10、110、210 照明用LED電源
11 フィルター回路
12 入力電圧検出回路
14 負荷電圧検出回路
16 レベル変換回路
21 全波整流器(電圧発生回路)
51 インターフェイス回路
71 力率改善回路(電圧発生回路)
A 電流指令値データテーブル
B 入力電圧係数データテーブル
C 負荷係数データテーブル
V1 全波整流電圧(本発明の入力電圧に相当する。)
V2 力率改善回路の出力電圧(本発明の入力電圧に相当する。)
Vf 負荷電圧(順方向電圧)
4, 41, 43 Switching circuit 6, 61 LED load 8, 81, 83 Control circuit (microcomputer)
10, 110, 210 LED power supply for illumination 11 Filter circuit 12 Input voltage detection circuit 14 Load voltage detection circuit 16 Level conversion circuit 21 Full-wave rectifier (voltage generation circuit)
51 Interface circuit 71 Power factor correction circuit (voltage generation circuit)
A Current command value data table B Input voltage coefficient data table C Load coefficient data table V1 Full-wave rectified voltage (corresponding to the input voltage of the present invention)
Output voltage of the V2 power factor correction circuit (corresponding to the input voltage of the present invention)
Vf Load voltage (forward voltage)

Claims (6)

全波整流電圧または一定レベル以上の直流電圧を生じる電圧発生回路と、
前記電圧発生回路の出力電圧を受けて、内蔵するインダクタンス素子、スイッチング素子および蓄電素子の連動により、前記蓄電素子の端子間に接続される照明用のLEDへの連続電流を生成するスイッチング回路と、
前記電圧発生回路の出力電圧を入力電圧(Vin)として検出する入力電圧検出回路と、
前記LEDの負荷電圧(Vf)を検出する負荷電圧検出回路と、
前記LEDに流す連続電流の大きさを決定するマイクロコンピュータと、
を備える照明用LED電源であって、前記マイクロコンピュータは、
全光状態にするための前記LEDへの連続電流の大きさを示す電流指令値に、
前記入力電圧(Vin)の検出信号に応じた入力電圧係数と、
前記負荷電圧(Vf)の検出信号に応じた負荷係数と、
外部からの調光信号に応じた調光率と、
を掛けて、調光状態にするための前記LEDへの連続電流の大きさを算出し、
算出された該連続電流の大きさに応じたオン幅で、前記スイッチング素子に矩形波電圧信号を出力することを特徴とする照明用LED電源。
A voltage generation circuit that generates a full-wave rectified voltage or a DC voltage of a certain level or higher;
A switching circuit that receives the output voltage of the voltage generation circuit and generates a continuous current to the LED for illumination connected between the terminals of the storage element by interlocking the built-in inductance element, switching element, and storage element;
An input voltage detection circuit that detects an output voltage of the voltage generation circuit as an input voltage (Vin);
A load voltage detection circuit for detecting the load voltage (Vf) of the LED;
A microcomputer for determining the magnitude of a continuous current flowing through the LED;
An illumination LED power source comprising: the microcomputer,
In the current command value indicating the magnitude of the continuous current to the LED to make it all light state,
An input voltage coefficient according to a detection signal of the input voltage (Vin), and
A load coefficient corresponding to a detection signal of the load voltage (Vf), and
Dimming rate according to the dimming signal from the outside,
To calculate the amount of continuous current to the LED for dimming,
A lighting LED power supply, wherein a rectangular wave voltage signal is output to the switching element with an ON width corresponding to the calculated continuous current.
請求項1記載の照明用LED電源において、
前記マイクロコンピュータは、前記負荷係数のデータテーブルを有し、該データテーブルは、前記負荷電圧(Vf)の変化に対して前記LEDの定格電流が維持されるように設定された補正値の数列であることを特徴とする照明用LED電源。
In the LED power supply for illumination according to claim 1,
The microcomputer has a data table of the load coefficient, and the data table is a sequence of correction values set so that the rated current of the LED is maintained with respect to changes in the load voltage (Vf). An LED power supply for illumination, characterized in that there is.
請求項2記載の照明用LED電源において、
前記マイクロコンピュータは、前記負荷係数のデータテーブルを、既に検出された信号を含む前記負荷電圧(Vf)の検出信号の平均値によって索引して、該平均値に応じた負荷係数(C)を取り出すことを特徴とする照明用LED電源。
The illumination LED power supply according to claim 2,
The microcomputer indexes the load coefficient data table by the average value of the detection signals of the load voltage (Vf) including the already detected signal, and extracts the load coefficient (C) according to the average value. An LED power supply for illumination characterized by the above.
請求項1記載の照明用LED電源において、
前記マイクロコンピュータは、前記入力電圧係数のデータテーブルを有し、該データテーブルは、前記入力電圧(Vin)の変化に対して前記LEDの定格電流が維持されるように設定された補正値の数列であることを特徴とする照明用LED電源。
In the LED power supply for illumination according to claim 1,
The microcomputer has a data table of the input voltage coefficient, and the data table is a sequence of correction values set so that the rated current of the LED is maintained with respect to changes in the input voltage (Vin). The LED power supply for illumination characterized by being.
請求項4記載の照明用LED電源において、
前記電圧発生回路の出力電圧が全波整流波形の場合、前記マイクロコンピュータは、前記入力電圧係数のデータテーブルを、前記入力電圧(Vin)の検出信号のうちの全波整流波形のピーク値によって索引し、若しくは、前記入力電圧(Vin)の検出信号を全波整流波形のピーク値に換算した値によって索引して、該ピーク値若しくは該換算値に応じた入力電圧係数を取り出すことを特徴とする照明用LED電源。
The illumination LED power supply according to claim 4,
When the output voltage of the voltage generation circuit is a full-wave rectified waveform, the microcomputer indexes the data table of the input voltage coefficient by the peak value of the full-wave rectified waveform in the detection signal of the input voltage (Vin). Alternatively, the detection signal of the input voltage (Vin) is indexed by a value converted into a peak value of a full-wave rectified waveform, and an input voltage coefficient corresponding to the peak value or the converted value is extracted. LED power supply for lighting.
請求項4記載の照明用LED電源において、
前記電圧発生回路の出力電圧が一定レベル以上の直流波形の場合、前記マイクロコンピュータは、前記入力電圧係数のデータテーブルを、前記入力電圧(Vin)の検出信号の平均値によって索引して、該平均値に応じた入力電圧係数を取り出すことを特徴とする照明用LED電源。
The illumination LED power supply according to claim 4,
When the output voltage of the voltage generation circuit is a direct current waveform of a certain level or more, the microcomputer indexes the data table of the input voltage coefficient by the average value of the detection signal of the input voltage (Vin), the average An LED power supply for illumination, wherein an input voltage coefficient corresponding to the value is extracted.
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