JP2016067118A - Power supply circuit and illumination device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、電源回路及び照明装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a power supply circuit and a lighting device.
入力電圧を所定の出力電圧に変換して負荷に供給する電源回路がある。電源回路は、例えば、発光ダイオード(Light-emitting diode:LED)などの発光素子を含む照明装置に用いられている。照明装置に用いられた電源回路は、発光素子に電力を供給し、発光素子を点灯させる。 There is a power supply circuit that converts an input voltage into a predetermined output voltage and supplies it to a load. The power supply circuit is used in a lighting device including a light emitting element such as a light emitting diode (LED). A power supply circuit used in the lighting device supplies power to the light emitting element to light the light emitting element.
電源回路には、例えば、降圧チョッパ回路が用いられている。降圧チョッパ回路を用いた電源回路では、小形化と高出力化とを両立させることができる。こうした電源回路において、降圧チョッパ回路のスイッチング素子のスイッチングを制御する制御回路の基準電位は、スイッチング素子の低電位側の主電極の電位に設定される。このため、電源回路が調光制御などを行う他の制御回路を含む場合、スイッチング制御を行う制御回路の基準電位は、他の制御回路の基準電位と異なる。 For example, a step-down chopper circuit is used as the power supply circuit. A power supply circuit using a step-down chopper circuit can achieve both miniaturization and high output. In such a power supply circuit, the reference potential of the control circuit that controls the switching of the switching element of the step-down chopper circuit is set to the potential of the main electrode on the low potential side of the switching element. For this reason, when the power supply circuit includes another control circuit that performs dimming control or the like, the reference potential of the control circuit that performs switching control is different from the reference potential of the other control circuit.
この場合、基準電位の異なる2つの制御回路間の信号伝達には、フォトカプラなどの光信号を用いた信号伝達部が用いられる。こうした電源回路及びこれを用いた照明装置において、信頼性の向上が望まれる。 In this case, a signal transmission unit using an optical signal such as a photocoupler is used for signal transmission between two control circuits having different reference potentials. In such a power supply circuit and a lighting device using the same, it is desired to improve reliability.
高い信頼性の電源回路及び照明装置を提供することを目的とする。 It is an object to provide a highly reliable power supply circuit and lighting device.
本発明の実施形態によれば、電力変換部と、第1制御回路と、第2制御回路と、信号伝達部と、を備えた電源回路が提供される。前記電力変換部は、スイッチング素子を有し、前記スイッチング素子のスイッチングによって、直流電圧を出力電圧に変換し、前記出力電圧を直流負荷に供給する。前記第1制御回路は、前記スイッチング素子のスイッチングを制御する。前記第2制御回路は、前記第1制御回路と基準電位が異なる。前記信号伝達部は、発光部と受光部とを有し、前記第1制御回路と前記第2制御回路との間に設けられ、光信号を用いて前記第1制御回路と前記第2制御回路との間の信号伝達を行い、前記受光部に流れる電流が低下した時に、前記出力電圧を低下させる。 According to the embodiment of the present invention, a power supply circuit including a power conversion unit, a first control circuit, a second control circuit, and a signal transmission unit is provided. The power conversion unit includes a switching element, converts a DC voltage into an output voltage by switching the switching element, and supplies the output voltage to a DC load. The first control circuit controls switching of the switching element. The second control circuit has a reference potential different from that of the first control circuit. The signal transmission unit includes a light emitting unit and a light receiving unit, and is provided between the first control circuit and the second control circuit, and uses the optical signal to transmit the first control circuit and the second control circuit. And the output voltage is lowered when the current flowing through the light receiving portion is reduced.
本発明の実施形態によれば、高い信頼性の電源回路及び照明装置を提供することができる。 According to the embodiment of the present invention, a highly reliable power supply circuit and lighting device can be provided.
以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
Each embodiment will be described below with reference to the drawings.
The drawings are schematic or conceptual, and the relationship between the thickness and width of each part, the size ratio between the parts, and the like are not necessarily the same as actual ones. Further, even when the same part is represented, the dimensions and ratios may be represented differently depending on the drawings.
Note that, in the present specification and each drawing, the same elements as those described above with reference to the previous drawings are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted as appropriate.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る照明装置を模式的に表すブロック図である。
図1に表したように、照明装置10は、照明負荷12(直流負荷)と、電源回路14と、を備える。照明負荷12は、例えば、発光ダイオード(Light-emitting diode:LED)などの照明光源16を有する。照明光源16は、例えば、有機発光ダイオード(Organic light-emitting diode:OLED)などでもよい。照明光源16には、例えば、順方向降下電圧を有する発光素子が用いられる。照明負荷12は、電源回路14からの出力電圧の印加及び出力電流の供給により、照明光源16を点灯させる。出力電圧及び出力電流の値は、照明光源16に応じて規定される。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating the illumination device according to the first embodiment.
As illustrated in FIG. 1, the
電源回路14は、一対の電源入力端子14a、14bと、一対の電源出力端子14c、14dと、を有する。各電源入力端子14a、14bには、交流電源2が接続される。照明負荷12は、各電源出力端子14c、14dに接続される。なお、本願明細書において、「接続」とは、電気的な接続を意味し、物理的に接続されていない場合や他の要素を介して接続されている場合も含むものとする。例えば、トランスなどを介して磁気的に結合している場合も、「接続」に含むものとする。
The
交流電源2は、例えば、商用電源である。電源回路14は、交流電源2から供給される交流の入力電圧VINを直流の出力電圧Voutに変換して照明負荷12に出力することにより、照明光源16を点灯させる。
The
電源出力端子14cの電位は、電源出力端子14dの電位よりも高い。例えば、照明光源16がLEDである場合には、アノードが、電源出力端子14cに接続され、カソードが、電源出力端子14dに接続される。これにより、照明光源16に順方向の電流が流れ、照明光源16が点灯する。以下では、各電源出力端子14c、14dを区別する場合に、電源出力端子14cを高電位出力端子14cと称し、電源出力端子14dを低電位出力端子14dと称す。
The potential of the
電源回路14は、フィルタ回路21と、整流回路22と、フィルタ回路23と、電力変換部24と、第1制御回路25と、第2制御回路26と、制御用電源部27と、第1フォトカプラPC1(信号伝達部)と、第2フォトカプラPC2(信号伝達部)と、を備える。
The
フィルタ回路21は、各電源入力端子14a、14bに接続されている。フィルタ回路21は、例えば、インダクタと、コンデンサと、を含む。フィルタ回路21は、交流電源2から供給される入力電圧VINに含まれるノイズを抑制する。
The
整流回路22は、入力端子22a、22b、高電位端子22c、及び、低電位端子22dを有する。各入力端子22a、22bは、フィルタ回路21に接続される。整流回路22には、フィルタ回路21によってノイズの抑制された入力電圧VINが入力される。フィルタ回路21は、必要に応じて設けられ、省略可能である。例えば、フィルタ回路21を省略し、整流回路22の入力端子22a、22bを各電源入力端子14a、14bに接続してもよい。
The
整流回路22は、例えば、ダイオードブリッジである。整流回路22は、例えば、交流の入力電圧VINを全波整流し、全波整流後の整流電圧(例えば、脈流電圧)を高電位端子22cと低電位端子22dとの間に生じさせる。高電位端子22cの電位は、低電位端子22dの電位よりも高い。低電位端子22dの電位は、例えば、接地電位または電源回路14の基準電位である。低電位端子22dの電位は、高電位端子22cの電位よりも低い任意の電位でよい。整流回路22による入力電圧VINの整流は、半波整流でもよい。
The
フィルタ回路23は、整流回路22の高電位端子22c及び低電位端子22dに接続されている。フィルタ回路23は、インダクタやコンデンサ等の受動部品により構成される。
The
電力変換部24は、フィルタ回路23及び各電源出力端子14c、14dに接続されている。電力変換部24は、直流電圧Vrecを出力電圧Voutに変換し、出力電圧Voutを照明負荷12に出力する。
The
電力変換部24は、スイッチング素子30と、ダイオード31と、抵抗素子32と、インダクタ33と、出力コンデンサ34と、を有する。電力変換部24は、スイッチング素子30のスイッチングにより、直流電圧Vrecを出力電圧Voutに変換する。そして、電力変換部24は、出力電圧Voutを照明負荷12に向けて出力する。
The
スイッチング素子30は、一対の主電極30a、30bと、制御電極30cと、を有する。一方の主電極30aは、フィルタ回路23を介して整流回路22の高電位端子22cに接続されている。他方の主電極30bは、ダイオード31のカソードに接続されている。ダイオード31のアノードは、低電位端子22dに接続されている。インダクタ33の一端は、抵抗素子32を介して主電極30bに接続されている。インダクタ33の他端は、出力コンデンサ34の一端に接続されている。出力コンデンサ34の他端は、低電位端子22dに接続されている。
The switching
また、出力コンデンサ34の一端は、高電位出力端子14cに接続されている。出力コンデンサ34の他端は、低電位出力端子14dに接続されている。すなわち、電力変換部24は、降圧チョッパ回路である。電力変換部24は、これに限ることなく、他の形式のチョッパ回路などでもよい。
One end of the
スイッチング素子30は、例えば、nチャネル形のFETである。例えば、主電極30aは、ドレインであり、主電極30bは、ソースであり、制御電極30cは、ゲートである。スイッチング素子30は、例えば、pチャネル形のFETでもよいし、バイポーラトランジスタなどでもよい。
The switching
制御用電源部27は、フィルタ回路23及び各電源出力端子14c、14dに接続されている。すなわち、制御用電源部27は、電力変換部24と並列に接続される。制御用電源部27は、スイッチング素子40と、第1インダクタ41と、第2インダクタ42と、ダイオード43と、平滑コンデンサ44と、を有する。制御用電源部27は、スイッチング素子40のスイッチングにより、直流電圧Vrecから第1制御回路25に対応した第1駆動電圧Vcc1及び第2制御回路26に対応した第2駆動電圧Vcc2を生成する。
The control
スイッチング素子40は、一対の主電極40a、40bと、制御電極40cと、を有する。一方の主電極40aは、フィルタ回路23を介して整流回路22の高電位端子22cに接続されている。他方の主電極40bは、ダイオード43のカソードに接続されている。ダイオード43のアノードは、低電位端子22dに接続されている。第1インダクタ41の一端は、主電極40bに接続されている。第1インダクタ41の他端は、平滑コンデンサ44の一端に接続されている。平滑コンデンサ44の他端は、低電位端子22dに接続されている。第2インダクタ42は、第1インダクタ41と磁気結合している。第1インダクタ41に電流が流れると、それに応じた電流が、第2インダクタ42に流れる。
The switching
制御用電源部27は、降圧チョッパ回路である。制御用電源部27は、スイッチング素子40のスイッチングにより、平滑コンデンサ44の両端に第2駆動電圧Vcc2を発生させる。そして、第2インダクタ42に流れる電流により、第1駆動電圧Vcc1を発生させる。制御用電源部27は、他の形式のチョッパ回路などでもよい。
The control
スイッチング素子40のスイッチングは、例えば、図示を省略したドライバなどにより、入力電圧VIN、第1駆動電圧Vcc1及び第2駆動電圧Vcc2に応じた所定の周波数で制御される。入力電圧VINの電圧値が変化する場合には、入力電圧VINの電圧値を検出し、入力電圧VINに応じてスイッチング素子40のスイッチング周波数を変化させてもよい。スイッチング素子40には、スイッチング素子30と同様の素子を用いることができる。
Switching of the switching
第1制御回路25は、スイッチング素子30の制御端子30cに接続されている。第1制御回路25は、スイッチング素子30のスイッチングを制御する。第1制御回路25は、照明負荷12に流れる出力電流Ioutを検出し、出力電流Ioutが一定になるように、スイッチング素子30のスイッチングを制御する。すなわち、第1制御回路25は、スイッチング素子30のスイッチングを出力電流Ioutに応じてフィードバック制御する。
The first control circuit 25 is connected to the
第2制御回路26は、第1制御回路25への第1駆動電圧Vcc1の供給の開始及び第1駆動電圧Vcc1の供給の停止を制御する。各制御回路25、26には、例えば、マイクロプロセッサが用いられる。
The
第2制御回路26は、調光器3と接続される。調光器3は、例えば、操作部を有し、操作部の操作に応じた調光信号(制御信号)を第2制御回路26に入力する。調光器3は、例えば、室内の壁などに取り付けて用いられる。第2制御回路26は、調光器3から入力された調光信号を、第1制御回路25に対応した形式の調光信号に変換し、変換した調光信号を第1制御回路25に入力する。
The
第1制御回路25は、出力電流Ioutが一定になるようにスイッチング素子30のスイッチングを制御するとともに、調光信号に応じた電流値の出力電流Ioutとなるようにスイッチング素子30のスイッチングを制御する。換言すれば、第1制御回路25は、調光信号に応じた電圧値の出力電圧Voutとなるようにスイッチング素子30のスイッチングを制御する。これにより、照明負荷12が、調光信号に応じた明るさで点灯する。すなわち、照明負荷12の調光が行われる。
The first control circuit 25 controls the switching of the switching
第2制御回路26のグランド端子は、低電位端子22dに接続されている。第2制御回路26では、低電位端子22dの電位が、基準電位となる。一方、第1制御回路25のグランド端子は、抵抗素子32とインダクタ33との間に接続されている。すなわち、第1制御回路25では、スイッチング素子30の低電位側の主端子30bの電位が、基準電位となる。このように、第2制御回路26の基準電位は、第1制御回路25の基準電位と異なる。
The ground terminal of the
第1フォトカプラPC1及び第2フォトカプラPC2は、第1制御回路25と第2制御回路26との間に設けられ、光信号を用いて第1制御回路25と第2制御回路26との間の信号伝達を行う。上記のように、各制御回路25、26では、基準電位が異なる。このため、各制御回路25、26間の信号伝達には、各フォトカプラPC1、PC2が用いられる。
The first photocoupler PC1 and the second photocoupler PC2 are provided between the first control circuit 25 and the
第1フォトカプラPC1は、発光部PC1aと、受光部PC1bと、を有する。同様に、第2フォトカプラPC2は、発光部PC2aと、受光部PC2bと、を有する。図1では、便宜的に、各発光部PC1a、PC2aを各受光部PC1b、PC2bと離間させて図示している。実際には、近接して配置された発光部PC1aと受光部PC1bとによって第1フォトカプラPC1が構成され、近接して配置された発光部PC2aと受光部PC2bとによって第2フォトカプラPC2が構成される。 The first photocoupler PC1 includes a light emitting unit PC1a and a light receiving unit PC1b. Similarly, the second photocoupler PC2 includes a light emitting unit PC2a and a light receiving unit PC2b. In FIG. 1, for the sake of convenience, the light emitting units PC1a and PC2a are illustrated separately from the light receiving units PC1b and PC2b. Actually, the first photocoupler PC1 is configured by the light emitting unit PC1a and the light receiving unit PC1b arranged close to each other, and the second photocoupler PC2 is configured by the light emitting unit PC2a and the light receiving unit PC2b arranged close to each other. Is done.
各発光部PC1a、PC2aは、例えば、発光ダイオードを含む。発光部PC1aの発光ダイオードのアノードは、抵抗素子50を介して平滑コンデンサ44の高電位側の端子に接続されている。発光部PC1aの発光ダイオードのカソードは、FET51のドレインに接続されている。FET51のソースは、低電位端子22dに接続されている。従って、FET51をオン状態にすることより、発光部PC1aから光が放出される。そして、発光部PC1aから放出された光に応じた電流が、受光部PC1bに流れる。FET51のゲートは、第2制御回路26に接続されている。第2制御回路26は、FET51のオン・オフにより、発光部PC1aの発光を制御する。なお、FET51は、バイポーラトランジスタなどの他のスイッチング素子でもよい。
Each light emitting unit PC1a, PC2a includes, for example, a light emitting diode. The anode of the light emitting diode of the light emitting unit PC1a is connected to the high potential side terminal of the smoothing
発光部PC2aの発光ダイオードのアノードは、抵抗素子52を介して第2制御回路26に接続されている。発光部PC2aの発光ダイオードのカソードは、低電位端子22dに接続されている。従って、第2制御回路26から発光部PC2aに電圧を出力することにより、発光部PC2aから光が放出される。発光部PC2aから放出された光に応じた電流が、受光部PC2bに流れる。第2制御回路26は、発光部PC2aへの電圧の出力により、発光部PC2aの発光を制御する。
The anode of the light emitting diode of the light emitting unit PC2a is connected to the
このように、各発光部PC1a、PC2aの発光は、第2制御回路26によって制御される。第2制御回路26は、各発光部PC1a、PC2aの発光を制御することにより、第1制御回路25に信号を伝達する。
As described above, the light emission of each of the light emitting units PC1a and PC2a is controlled by the
各受光部PC1b、PC2bは、例えば、フォトトランジスタを含む。受光部PC1bのコレクタは、抵抗素子60を介してトランジスタ61のベースに接続されている。受光部PC1bのエミッタは、第1制御回路25の基準電位に接続されている。これにより、発光部PC1aから光が放出され、受光部PC1bに電流が流れると、トランジスタ61がオン状態になる。なお、トランジスタ61は、FETなどの他のスイッチング素子でもよい。
Each light receiving part PC1b, PC2b includes, for example, a phototransistor. The collector of the light receiving unit PC1b is connected to the base of the
受光部PC2bのコレクタは、抵抗素子71〜73の一端に接続されている。受光部PC2bのエミッタは、第1制御回路25の基準電位に接続されている。抵抗素子71、72の他端は、第1制御回路25に接続されている。抵抗素子73の他端は、スイッチング素子30の主電極30bと抵抗素子32との間に接続されている。また、抵抗素子72の他端と第1制御回路25の基準電位との間には、コンデンサ74が設けられている。これにより、発光部PC2aから光が放出され、受光部PC2bに電流が流れると、その電流に応じた電圧が、抵抗素子72を介して第1制御回路25に入力される。
The collector of the light receiving unit PC2b is connected to one end of the
第2制御回路26は、平滑コンデンサ44の高電位側の端子に接続されている。これにより、制御用電源部27から第2制御回路26に第2駆動電圧Vcc2が供給される。第2制御回路26は、制御用電源部27からの第2駆動電圧Vcc2の供給に応じて動作を開始する。
The
第2インダクタ42の一端は、ダイオード62のアノードに接続されている。第2インダクタ42の他端は、第1制御回路25の基準電位に接続されている。ダイオード62のカソードは、トランジスタ61のエミッタに接続されている。トランジスタ61のエミッタとベースとの間には、抵抗素子63が設けられている。トランジスタ61のコレクタは、第1制御回路25に接続されている。
One end of the
従って、トランジスタ61をオン状態にすることにより、第2インダクタ42で発生した第1駆動電圧Vcc1が、第1制御回路25に供給される。第1制御回路25は、第1駆動電圧Vcc1の供給に応じて動作を開始する。
Therefore, the first drive voltage Vcc 1 generated by the
トランジスタ61のオン・オフは、第2制御回路26によって制御される。第2制御回路26は、制御用電源部27からの第2駆動電圧Vcc2の供給に応じて動作を開始した後、FET51をオン状態にして発光部PC1aを発光させる。これにより、トランジスタ61がオン状態になり、第1駆動電圧Vcc1が第1制御回路25に供給される。
On / off of the
このように、第2制御回路26は、発光部PC1aの発光を制御することにより、第1制御回路25への第1駆動電圧Vcc1の供給を制御する。第1フォトカプラPC1は、第1制御回路25の駆動を制御するための駆動信号の伝達に用いられる。
Thus, the
また、第2制御回路26は、調光器3から入力された調光信号に応じて発光部PC2aを発光させる。第2制御回路26は、調光器3で設定された調光度が高くなるほど、発光部PC2aの輝度を高くする。具体的には、発光部PC2aを矩形波等で駆動し、矩形波等のデューティ比を制御して実効的な輝度を高くしている。第2制御回路26は、100%の調光度が設定された場合に、発光部PC2aの輝度を最も高くする。従って、受光部PC2bに流れる電流は、100%の調光度を設定した場合に、最も大きくなる。このように、第2制御回路26は、調光信号に応じて発光部PC2aの発光を制御する。第1フォトカプラPC2は、第1制御回路25への調光信号の伝達に用いられる。
Further, the
第1制御回路25は、エラーアンプ80を有する。エラーアンプ80の非反転入力端子には、基準電圧が入力されている。エラーアンプ80の反転入力端子は、抵抗素子72の他端に接続されている。エラーアンプ80の出力端子には、コンデンサ82が接続されている。コンデンサ82は、例えば、エラーアンプ80の応答を決定する。すなわち、コンデンサ82は、エラーアンプ80の入力値と基準値との比較結果がスイッチング素子30のオン・デューティへ反映される時間を決定する。
The first control circuit 25 has an
第1制御回路25は、抵抗素子71に所定の電圧を供給する。これにより、エラーアンプ80の反転入力端子には、受光部PC2bの電圧、抵抗素子71の電圧、及び、抵抗素子73の電圧を合成した電圧が入力される。
The first control circuit 25 supplies a predetermined voltage to the
受光部PC2bの電圧は、上述のように、調光信号に応じた電圧である。抵抗素子73の電圧は、出力電流Ioutに応じた電圧である。抵抗素子73の電圧は、換言すれば、出力電流Ioutの検出電圧である。従って、エラーアンプ80の反転入力端子には、調光信号及び出力電流Ioutに応じた電圧が入力される。
As described above, the voltage of the light receiving unit PC2b is a voltage corresponding to the dimming signal. The voltage of the
エラーアンプ80は、反転入力端子と非反転入力端子との差分に応じた電圧を出力する。反転入力端子の電圧が、基準電圧よりも低くなるほど、エラーアンプ80の出力が大きくなる。第1制御回路25は、エラーアンプ80の出力の増加に応じて、出力電流Ioutが大きくなるようにスイッチング素子30のスイッチングを制御する。第1制御回路25は、例えば、エラーアンプ80の出力の増加に応じて、スイッチング素子30のデューティ比を大きくする。
The
出力電流Ioutが一定に制御された状態から出力電流Ioutが低下した場合、抵抗素子73の電圧が低下する。これにともなって、エラーアンプ80の反転入力端子の電圧が低下し、エラーアンプ80の出力が大きくなる。これにより、スイッチング素子30のデューティ比が大きくなり、低下した分だけ出力電流Ioutが増大する。すなわち、出力電流Ioutが、実質的に一定に制御される。
When the output current Iout decreases from a state where the output current Iout is controlled to be constant, the voltage of the
また、出力電流Ioutが一定に制御された状態から調光度を高くした場合、受光部PC2bに流れる電流が増大し、エラーアンプ80の反転入力端子の電圧が低下する。これにより、調光度の設定に応じて、出力電流Ioutが増大する。このように、第1制御回路25は、出力電流Ioutが実質的に一定になるようにスイッチング素子30のスイッチングを制御するとともに、調光器3で設定された明るさで照明負荷12が点灯するように、スイッチング素子30のスイッチングを制御する。
Further, when the dimming degree is increased from the state where the output current Iout is controlled to be constant, the current flowing through the light receiving unit PC2b increases, and the voltage at the inverting input terminal of the
フォトカプラなどの光信号を用いた信号伝達部では、経年劣化により、光信号の伝達強度が低下する。例えば、フォトカプラを用いて調光信号を伝達する電源回路において、受光部に流れる電流が低下した時に、負荷に供給される出力電流が大きくなる電源回路がある。このような電源回路では、経年劣化などで光信号の伝達強度が低下した時に、高い出力電流が出力され続けてしまう。 In a signal transmission unit using an optical signal such as a photocoupler, the transmission intensity of the optical signal decreases due to deterioration over time. For example, in a power supply circuit that transmits a dimming signal using a photocoupler, there is a power supply circuit in which an output current supplied to a load increases when a current flowing through a light receiving unit decreases. In such a power supply circuit, a high output current continues to be output when the transmission intensity of the optical signal decreases due to aging or the like.
これに対して、本実施形態に係る照明装置10及び電源回路14では、第2フォトカプラPC2の信号伝達強度が低下した場合、エラーアンプ80の反転入力端子の電圧が高くなり、出力電流Ioutが小さくなる。また、第1フォトカプラPC1の信号伝達強度が低下した場合、トランジスタ61がオン状態にならなくなり、出力電流Ioutが出力されなくなる。
On the other hand, in the
このように、本実施形態に係る照明装置10及び電源回路14では、各フォトカプラPC1、PC2の信号伝達強度が低下した場合に、出力が低下する。従って、本実施形態に係る照明装置10及び電源回路14では、高い信頼性を得ることができる。
Thus, in the
例えば、各フォトカプラPC1、PC2の劣化特性を考慮し、各フォトカプラPC1、PC2の寿命を、照明装置10の定格寿命以上、かつ、各構成部品の最短寿命に設定する。これにより、各フォトカプラPC1、PC2の寿命の末期時には、出力を低下又は停止させるフェールセーフ設計を持たせることができる。
For example, considering the deterioration characteristics of the photocouplers PC1 and PC2, the lifetimes of the photocouplers PC1 and PC2 are set to be longer than the rated lifetime of the
(第2の実施形態)
図2は、第2の実施形態に係る照明装置を模式的に表すブロック図である。
図2に表したように、照明装置110の電源回路114では、第1フォトカプラPC1の発光部PC1aと平滑コンデンサ44の高電位側の端子との間に設けられた抵抗素子50が、サーミスタ90(感温素子)に置き換えられている。なお、上記実施形態と機能・構成上実質的に同じものについては、同符号を付し、詳細な説明は省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a block diagram schematically illustrating the illumination device according to the second embodiment.
As shown in FIG. 2, in the
サーミスタ90は、温度の上昇に応じて抵抗値が高くなる温度特性を有している。すなわち、この例において、サーミスタ90は、いわゆるPTC(Positive Temperature Coefficient)サーミスタである。
The
サーミスタ90は、照明装置110の発熱部と熱的に結合する。換言すれば、サーミスタ90は、発熱部に近接して配置される。発熱部は、例えば、照明負荷12である。サーミスタ90は、例えば、照明負荷12に近接して配置される。発熱部は、スイッチング素子30などでもよい。発熱部は、過出力状態などの異常が発生した場合に高温となる任意の箇所でよい。
The
本実施形態に係る照明装置110及び電源回路114では、過出力状態などの異常によって照明装置110内に異常な発熱が発生すると、サーミスタ90の温度が上昇する。サーミスタ90の温度が上昇すると、サーミスタ90の抵抗値が高くなる。サーミスタ90の抵抗値が高くなると、第1フォトカプラPC1の発光部PC1aに流れる電流が低下し、これにともなって、受光部PC1bに流れる電流が低下する。これにより、トランジスタ61のベースの電圧が低下し、トランジスタ61がオフ状態になる。従って、第1制御回路25への第1駆動電圧Vcc1の供給が停止され、照明負荷12への出力電圧Voutの供給も停止される。
In the
このように、本実施形態に係る照明装置110及び電源回路114では、異常な温度上昇が発生した際に、出力電圧Voutを低下させることができる。この例では、出力電圧Voutの供給が停止される。これにより、本実施形態に係る照明装置110及び電源回路114では、異常な温度上昇を抑制することができる。温度が異常に上昇した状態で、照明装置110及び電源回路114が使用され続けてしまうことを抑制することができる。例えば、照明装置110や電源回路114の破損を抑制することができる。照明装置110及び電源回路114の信頼性をより高めることができる。
Thus, in the
また、本実施形態に係る照明装置110及び電源回路114では、過剰な電力供給を検出する異常検出部などを設ける必要がない。従って、異常な温度上昇に対する保護を、簡易な構成で実現することができる。
Further, in the
さらに、本実施形態に係る照明装置110及び電源回路114では、サーミスタ90の抵抗−温度特性やトランジスタ61の電圧特性などを調整することにより、保護する温度を決めることができる。
Further, in the
図3は、第2の実施形態に係る照明装置の変形例を模式的に表すブロック図である。
図3に表したように、照明装置120の電源回路124は、サーミスタ92を有している。サーミスタ92は、平滑コンデンサ44の高電位側の端子とFET51のドレインとの間に設けられている。すなわち、サーミスタ92は、抵抗素子50及び第1フォトカプラPC1の発光部PC1aに対して並列に接続されている。サーミスタ92の抵抗値は、温度の上昇に応じて低下する。すなわち、この例において、サーミスタ92は、いわゆるNTC(Negative Temperature Coefficient)サーミスタである。サーミスタ92は、上記サーミスタ90と同様に、照明装置120の発熱部と熱的に結合する。
FIG. 3 is a block diagram schematically illustrating a modification of the lighting device according to the second embodiment.
As illustrated in FIG. 3, the
本実施形態に係る照明装置120及び電源回路124では、過出力状態などの異常によって照明装置120内に異常な発熱が発生し、サーミスタ92の温度が上昇すると、サーミスタ92の抵抗値が低くなる。例えば、サーミスタ92が、抵抗素子50の抵抗値よりも高い状態から、抵抗素子50の抵抗値よりも低い状態に変化する。
In the illuminating
これにより、第1フォトカプラPC1の発光部PC1aに流れる電流が低下し、上記と同様に、照明負荷12への出力電圧Voutの供給が停止される。このように、感温素子であるサーミスタの温度特性は、温度の上昇に応じて低下するものでもよい。
Thereby, the electric current which flows into light emission part PC1a of 1st photocoupler PC1 falls, and supply of the output voltage Vout to the
図4は、第2の実施形態に係る照明装置の変形例を模式的に表すブロック図である。
図4に表したように、照明装置130の電源回路134では、第2制御回路26と第2フォトカプラPC2の発光部PC2aとの間に設けられた抵抗素子52が、サーミスタ94に置き換えられている。
FIG. 4 is a block diagram schematically illustrating a modification of the lighting device according to the second embodiment.
As shown in FIG. 4, in the
サーミスタ94は、温度の上昇に応じて抵抗値が高くなる温度特性を有している。サーミスタ94は、上記サーミスタ90、92と同様に、照明装置130の発熱部と熱的に結合する。
The
本実施形態に係る照明装置130及び電源回路134では、過出力状態などの異常によって照明装置130内に異常な発熱が発生すると、サーミスタ94の温度が上昇し、サーミスタ94の抵抗値が高くなる。サーミスタ94の抵抗値が高くなると、第2フォトカプラPC2の発光部PC2aに流れる電流が低下し、これにともなって、受光部PC2bに流れる電流が低下する。受光部PC2bに流れる電流が低下すると、エラーアンプ80の反転入力端子の電圧が高くなる。これにより、出力電圧Voutが低下する。
In the
このように、感温素子は、異常な温度上昇が発生した際に、第2フォトカプラPC2の受光部PC2bに流れる電流を低下させるものでもよい。感温素子の構成は、上記に限ることなく、異常な温度上昇が発生した際に、各フォトカプラPC1、PC2の受光部PC1b、PC2bに流れる電流を低下させることができる任意の構成でよい。例えば、トランジスタ61のベースと第1フォトカプラPC1の受光部PC1bとの間に設けられた抵抗素子60をサーミスタなどの感温素子に置き換えてもよい。感温素子は、サーミスタに限ることなく、温度に応じて抵抗値を変化させる任意の素子でよい。
Thus, the temperature sensing element may reduce the current flowing through the light receiving part PC2b of the second photocoupler PC2 when an abnormal temperature rise occurs. The configuration of the temperature sensing element is not limited to the above, and may be any configuration that can reduce the current flowing through the light receiving portions PC1b and PC2b of the photocouplers PC1 and PC2 when an abnormal temperature rise occurs. For example, the
(第3の実施形態)
図5は、第3の実施形態に係る照明装置を模式的に表すブロック図である。
図5に表したように、照明装置140の電源回路144は、検出回路85を有する。検出回路85は、エラーアンプ80の出力端子に接続されている。検出回路85には、エラーアンプ80の出力電圧が入力される。また、検出回路85は、第2インダクタ42に接続されている。これにより、検出回路85には、第1駆動電圧Vcc1が供給される。検出回路85は、第1駆動電圧Vcc1の供給に応じて動作を開始する。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a block diagram schematically illustrating a lighting device according to the third embodiment.
As illustrated in FIG. 5, the
検出回路85は、エラーアンプ80の出力電圧が閾値以上か否かを判定し、閾値以上の状態が所定時間継続された場合に、出力電圧Voutの供給を停止させる。また、検出回路85は、異常を検出して出力電圧Voutの供給を停止させた場合、入力電圧VINの供給が停止され再投入されるまで、出力電圧Voutの停止状態を維持する。すなわち、検出回路85は、異常を検出した場合、出力電圧Voutの出力をラッチ停止させる。これにより、例えば、出力電圧Voutの停止によってエラーアンプ80の出力電圧が閾値未満となり、出力電圧Voutの供給が再開された後に、再び停止してしまうことを抑制することができる。出力電圧Voutの供給と供給の停止とが繰り返されてしまうことを抑制することができる。
The
検出回路85は、例えば、エラーアンプ80の出力端子を基準電位に接続し、スイッチング素子30のデューティ比を0%にすることによって、出力電圧Voutの供給を停止させる。例えば、トランジスタ61をオフ状態にし、第1制御回路25への第1駆動電圧Vcc1の供給を停止させることによって、出力電圧Voutの供給を停止させてもよい。例えば、照明負荷12への電力供給経路を開放することによって、出力電圧Voutの供給を停止させてもよい。
For example, the
例えば、故障などによってエラーアンプ80の反転入力端子に電圧が入力されなくなった場合、基準電圧との差が大きくなり、エラーアンプ80の出力電圧が高くなってしまう。このため、出力電圧Voutが高い状態が継続されてしまう。
For example, when a voltage is no longer input to the inverting input terminal of the
これに対して、本実施形態に係る照明装置140及び電源回路144では、エラーアンプ80の出力電圧が閾値以上の状態が所定時間継続された場合に、出力電圧Voutの供給が停止される。これにより、エラーアンプ80の反転入力端子に電圧が入力されなくなった場合などにおいて、回路を保護することができる。従って、本実施形態に係る照明装置140及び電源回路144では、信頼性をより向上させることができる。
On the other hand, in the lighting device 140 and the
以上、具体例を参照しつつ実施形態について説明したが、それらに限定されるものではなく、種々の変形が可能である。 As described above, the embodiments have been described with reference to specific examples. However, the embodiments are not limited thereto, and various modifications are possible.
なお、照明光源16はLEDに限らず、例えば、有機EL(Electro-Luminescence)やOLED(Organic light-emitting diode)などでもよい。照明負荷12には、複数の照明光源16が直列又は並列に接続されていてもよい。
The
上記各実施形態では、信号伝達部として、各フォトカプラPC1、PC2を示している。信号伝達部は、これに限ることなく、光信号を用いて信号伝達を行うことができる任意の素子でよい。信号伝達部は、複数の素子を組み合わせて構成してもよい。 In each of the above embodiments, each of the photocouplers PC1 and PC2 is shown as a signal transmission unit. The signal transmission unit is not limited to this, and may be any element that can perform signal transmission using an optical signal. The signal transmission unit may be configured by combining a plurality of elements.
上記各実施形態では、直流負荷として、照明負荷12を示しているが、これに限ることなく、例えば、ヒータなどの他の直流負荷でもよい。上記実施形態では、電源回路として、照明装置10に用いられる電源回路14を示しているが、これに限ることなく、直流負荷に対応する任意の電源回路でよい。
In each of the above embodiments, the
上記各実施形態では、制御信号として調光信号を示している。制御信号は、これに限ることなく、出力電圧Voutの大きさを表す任意の信号でよい。 In each of the above embodiments, a dimming signal is shown as the control signal. The control signal is not limited to this, and may be any signal that represents the magnitude of the output voltage Vout.
本発明のいくつかの実施形態および実施例を説明したが、これらの実施形態または実施例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態または実施例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態または実施例やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments and examples of the present invention have been described, these embodiments or examples are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments or examples can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments or examples and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
2…交流電源、 3…調光器、 10、110、120、130、140…照明装置、 12…照明負荷、 14、114、124、134、144…電源回路、 16…照明光源、 21…フィルタ回路、 22…整流回路、 23…フィルタ回路、 24…電力変換部、 25…第1制御回路、 26…第2制御回路、 27…制御用電源部、 30…スイッチング素子、 31…ダイオード、 32…抵抗素子、 33…インダクタ、 34…出力コンデンサ、 40…スイッチング素子、 41…第1インダクタ、 42…第2インダクタ、 43…ダイオード、 44…平滑コンデンサ、 50…抵抗素子、 51…FET、 52…抵抗素子、 60…抵抗素子、 61…トランジスタ、 62…ダイオード、 63…抵抗素子、 71〜73…抵抗素子、 74…コンデンサ、 80…エラーアンプ、 82…コンデンサ、 85…検出回路、 90、92、94…サーミスタ、 PC1…第1フォトカプラ、 PC2…第2フォトカプラ
2 ... AC power supply, 3 ... Dimmer, 10, 110, 120, 130, 140 ... Illumination device, 12 ... Illumination load, 14, 114, 124, 134, 144 ... Power supply circuit, 16 ... Illumination light source, 21 ...
Claims (6)
前記スイッチング素子のスイッチングを制御する第1制御回路と、
前記第1制御回路と基準電位が異なる第2制御回路と、
発光部と受光部とを有し、前記第1制御回路と前記第2制御回路との間に設けられ、光信号を用いて前記第1制御回路と前記第2制御回路との間の信号伝達を行い、前記受光部に流れる電流が低下した時に、前記出力電圧を低下させる信号伝達部と、
を備えた電源回路。 A power conversion unit that includes a switching element, converts a DC voltage into an output voltage by switching the switching element, and supplies the output voltage to a DC load;
A first control circuit for controlling switching of the switching element;
A second control circuit having a reference potential different from that of the first control circuit;
A light-emitting unit and a light-receiving unit, provided between the first control circuit and the second control circuit, and transmitting signals between the first control circuit and the second control circuit using an optical signal; And when the current flowing through the light receiving unit decreases, a signal transmission unit that reduces the output voltage;
Power supply circuit with
前記第1制御回路は、前記制御信号に応じた電圧値の前記出力電圧となるように前記スイッチング素子のスイッチングを制御する請求項1記載の電源回路。 The signal transmission unit transmits a control signal indicating the magnitude of the output voltage from the second control circuit to the first control circuit,
The power supply circuit according to claim 1, wherein the first control circuit controls switching of the switching element so that the output voltage has a voltage value corresponding to the control signal.
前記非反転入力端子には、基準電圧が入力され、
前記反転入力端子には、前記直流負荷に流れる出力電流に応じた検出電圧が入力され、
前記エラーアンプは、前記基準電圧と前記検出電圧との差分に応じた電圧を前記出力端子から出力し、
前記第1制御回路は、前記エラーアンプの出力を基に、前記出力電流が一定になるように前記スイッチング素子のスイッチングを制御する請求項1〜3のいずれか1つに記載の電源回路。 The first control circuit includes an error amplifier having a non-inverting input terminal, an inverting input terminal, and an output terminal;
A reference voltage is input to the non-inverting input terminal,
A detection voltage corresponding to an output current flowing through the DC load is input to the inverting input terminal,
The error amplifier outputs a voltage according to a difference between the reference voltage and the detection voltage from the output terminal,
4. The power supply circuit according to claim 1, wherein the first control circuit controls switching of the switching element so that the output current becomes constant based on an output of the error amplifier.
前記照明負荷に電力を供給する請求項1〜5のいずれか1つに記載の電源回路と、
を備えた照明装置。 Lighting load,
The power supply circuit according to any one of claims 1 to 5, wherein power is supplied to the lighting load.
A lighting device comprising:
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