JP2016139472A - Led電源装置及びled照明装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1に、本発明の第1の実施形態に係るLED電源装置1及びそれを用いたLED照明装置3の回路構成図を示す。LED照明装置3はLED電源装置1及びLED2を含む。交流電源ACからの入力電圧がLED電源装置1に入力され、LED電源装置1からの直流出力がLED2に供給される。なお、図1においては、LED2として3個のLED素子が直列接続された構成を示すが、LED2を構成するLED素子の個数は任意であり、LED素子の直列回路が複数列に並列接続されていてもよい。
時刻t0の時点で、電圧Voutがハイになると、FET14がオンされ、電圧Vds及び電圧Vzcdはゼロとなる。
時刻t1において、電圧Voutがローになると、FET14がオフされ、電圧Vdsが入力コンデンサ11の電圧に実質的に等しくなるとともに、電圧Vzcdが上昇する。
時刻t2において、トランス13において一次巻線N1から二次巻線N2への放電が終息すると電圧Vds及び電圧Vzcdが低下し、電圧Vzcdが閾値(1.5V)を下回ると電圧Voutがハイとなり、次のPWMオンサイクルが開始される。
時刻t10の時点で、電圧Voutがハイになると、FET14がオンされ、電圧Vds及び電圧Vzcdはゼロとなる。一方、コンデンサ430が信号S2tによって充電されて電圧Vaが上昇する。電圧Vaのピークは、信号S2tのレベルに依存する。
図4Bは、信号S2dの移行終了と電流目標値の低減とが同時(時刻tb)に行われる場合の例を示す。時刻taと時刻tb間において、PWM制御のオン幅及びオフ幅が、電流目標値i1に対応する当初のオン幅及びオフ幅の比率(すなわちデューティ比)を維持しながら徐々に上昇していき、時刻tbにおいてオン幅のみが、電流目標値i2に対応する最終的なオン幅まで降下する。これは、同一動作モード内であれば電流目標値を瞬時に切り替えても出力電流のフィードバックは安定に維持されるという知見に基づく。
なお、図4A及び図4Bにおいては、当初の(時刻taまでの)オン幅よりも最終的な(時刻tb以降の)オン幅が若干大きいものを例示しているが、最終的なオン幅は電流目標値i1とi2の関係に依存して当初のオン幅よりも小さくなる場合も等しくなる場合もある。調光率が切替調光率を跨いで増加する場合も上記と同様の動作が得られる。
上記第1の実施形態では、モード切替の際にスイッチング周波数がFET14の電圧Vdsの振動周期(立下りエッジの間隔)に対応して略段階的に変化する構成を示したが、本実施形態では、スイッチング周波数が電圧Vdsの振動周期に依存せずに連続的に変化する構成を示す。図6に、本実施形態のLED電源装置1及びLED照明装置3を示す。本実施形態のLED電源装置1においては、オフ幅増大回路40の構成が第1の実施形態のものと相違し、他の構成要素は第1の実施形態のものと実質的に同じである。
以上に本発明の好適な実施形態を示したが、本発明は、例えば以下に示すように種々の態様に変形可能である。
上記各実施形態では、オフ幅増大回路40の各トランジスタがMOSFET又はバイポーラトランジスタのいずれかであるものとしたが、各トランジスタについて、MOSFETとバイポーラトランジスタとは適宜変更可能である(ただし、その変更に伴い回路定数は相違し得る)。このような変更において、MOSFETのゲート端子及びバイポーラトランジスタのベース端子がトランジスタの制御端子として、MOSFETのドレイン端子及びバイポーラトランジスタのコレクタ端子がトランジスタの入力端子として、MOSFETのソース端子及びバイポーラトランジスタのエミッタ端子がトランジスタの出力端子として置き換えられる。
上記各実施形態においては、フォトカプラ410のフォトダイオード側の信号S2dとフォトトランジスタ側の信号S2tとが同じ論理となる組合せを示したが、これらの論理は適宜反転可能である。すなわち、信号S2dの論理を反転するとともに、信号S2tの出力端をフォトトランジスタのコレクタ端子側に接続する構成としてもよい(ただし、この変更に伴いフォトトランジスタに接続される抵抗の抵抗値は適宜選定される必要がある)。
上記各実施形態においては、処理部61のマイコンにおいて信号S2dの移行速度の低減を行う構成を示した。一方、これに代えて、オフ幅増大回路40において、抵抗412に適切な容量のコンデンサを並列接続することによって抵抗411と当該コンデンサの積分回路を構成し、この積分回路の時定数によって信号S2tの移行速度を低減させることも可能である。また、抵抗423(FET420のドレイン端子側ノード)と一次側グランドとの間に適切な容量のコンデンサを接続することによって抵抗423と当該コンデンサの積分回路を構成し、この積分回路の時定数によって信号S2tの移行速度を低減させることも可能である。ただし、これらの場合、移行速度全体としては低減されるものの、切替の瞬間(すなわち、上記コンデンサの充放電開始時)の移行速度変化は比較的急峻なものとなることに留意する必要がある。
2 LED
3 LED照明装置
10 コンバータ回路
13 トランス
14 スイッチング素子
15 ダイオード
16 出力コンデンサ
20 PWM制御回路
40 オフ幅増大回路
41 信号伝達回路
42 同期スイッチ回路
43 充放電回路
44 検出スイッチ回路
45 検出保持回路
46 検出一時スイッチ回路
50 電流検出回路(電流検出抵抗)
60 出力制御回路
61 処理部(マイコン)
611 調光率決定部
612 モード決定部
613 移行減速部
614 目標値生成部
615 記憶部
62 定電流制御部
N1 一次巻線
N2 二次巻線
N3 三次巻線
Claims (7)
- LED電源装置であって、
一次巻線及び二次巻線を有するトランス、前記一次巻線をスイッチングするスイッチング素子、並びに前記二次巻線の出力を整流平滑して出力電流をLEDに供給する整流平滑回路を含むコンバータ回路と、
前記スイッチング素子をPWM制御するように構成され、該PWM制御におけるオン期間の長さを第1の信号に基づいて決定するPWM制御回路と、
前記PWM制御の各スイッチングサイクルにおいて、オフ期間終了時を前記スイッチング素子に印加される印加電圧の第1の立下りエッジが発生する第1の時点に対応させる第1のモードと、前記オフ期間終了時を前記印加電圧の前記第1の立下りエッジより後の第2の時点に対応させる第2のモードとを第2の信号に基づいて切り替えるように構成され、前記第1の時点と前記第2の時点の差分が前記第2の信号のレベルに基づいて決定される、オフ幅増大回路と、
前記出力電流を検出して電流検出値を生成する電流検出回路と、
外部調光信号に基づいて調光率を決定する調光率決定部、前記調光率が切替調光率以上の場合には前記第1のモードを適用し、前記調光率が前記切替調光率未満の場合には前記第2のモードを適用するよう前記第2の信号を生成するモード決定部、前記第2の信号のレベルの変化速度を低減させる移行減速部、前記調光率に基づいて電流目標値を生成する目標値生成部、及び前記電流検出値が前記電流目標値に一致するように前記第1の信号を出力する定電流制御部を含む出力制御回路と
を備えたLED電源装置。 - 請求項1に記載のLED電源装置において、前記出力制御回路が、少なくとも、前記出力電流の定格値又は前記電流目標値と前記切替調光率との関係を記憶した記憶部を含む、LED電源装置。
- 請求項1又は2に記載のLED電源装置において、前記調光率が上昇される場合の切替調光率が、前記調光率が低減される場合の切替調光率よりも高くなるように設定された、LED電源装置。
- 請求項1から3のいずれか一項に記載のLED電源装置において、前記外部調光信号が段調光を示すものであり、前記切替調光率が、前記段調光において使用されない調光率に設定された、LED電源装置。
- 請求項1から4のいずれか一項に記載のLED電源装置において、
前記トランスが、前記二次巻線の電流を検出する三次巻線を有し、前記PWM制御回路が、前記三次巻線に発生する電圧に対応する検出電圧し、前記検出電圧が検出閾値未満となったことに基づいて前記第1の時刻及び前記第2の時刻を決定するように構成され、
前記オフ幅増大回路が同期スイッチ回路、充放電回路及び検出スイッチ回路を含み、前記同期スイッチ回路が前記スイッチング素子に同期してオン/オフされ、前記同期スイッチ回路のオン期間に前記第2の信号が前記充放電回路に充電され、前記同期スイッチ回路のオフ期間に前記充放電回路が放電され、前記充放電回路の電圧が動作閾値以上の場合に前記検出スイッチ回路がオン状態となることにより前記検出電圧が無効化されるように構成された、LED電源装置。 - 請求項1から4のいずれか一項に記載のLED電源装置において、
前記トランスが、前記二次巻線の電流を検出する三次巻線を有し、前記PWM制御回路が、前記三次巻線に発生する電圧に対応する検出電圧し、前記検出電圧が検出閾値未満となったことに基づいて前記第1の時刻及び前記第2の時刻を決定するように構成され、
前記オフ幅増大回路が同期スイッチ回路、充放電回路、検出保持回路及び検出一時スイッチ回路を含み、前記同期スイッチ回路が前記スイッチング素子に同期してオン/オフされ、前記同期スイッチ回路のオン期間に前記第2の信号が前記充放電回路に充電され、前記同期スイッチ回路のオフ期間に前記充放電回路が放電され、前記第2のモードにおいて前記検出保持回路が前記検出電圧を平滑化するように構成され、前記充放電回路の電圧が動作閾値未満となることに応じて前記検出一時スイッチ回路が一時的にオン状態となることによって前記検出保持回路が短絡されるように構成された、LED電源装置。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載のLED電源装置と、前記LEDとを備えたLED照明装置。
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