JP2016162654A - Lighting device and luminaire - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lighting device that has a broad lighting control range and suppress flicker and wobble of output current at a light controlling transition period.SOLUTION: A lighting device 1 for supplying current to a solid light-emitting element (LED2) has a full-wave rectification circuit 19, a buck-boost type DC/DC converter 20 to which full-wave-rectified current is supplied from the full-wave rectification circuit 19 and which has a switching element 14, and a control circuit 10 for performing on and off control on the switching element 14. The control circuit 10 controls the switching element 14 in a current critical mode when the effective value of the output current is adjusted to a predetermined threshold value or more, controls the switching element 14 in a discontinuous mode when the effective value of the output current is adjusted to a value less than the threshold value, and changes the switching frequency discontinuously so that the effective value of the output current varies continuously when the control mode of the switching element 14 is switched between the current critical mode and the discontinuous mode.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、LED(Light Emitting Diode)などの固体発光素子に電流を供給する点灯装置及びそれを用いた照明器具に関する。   The present invention relates to a lighting device for supplying a current to a solid-state light emitting element such as an LED (Light Emitting Diode) and a lighting fixture using the same.

LEDは、高効率及び長寿命であることから、照明装置などの光源として用いられている。LEDを用いた照明装置においては、一般に、LEDに供給される電流の大きさを調節することによって光出力を調節する調光方式が用いられる。LEDに供給する電流の大きさを調節できる点灯装置として、SEPIC(Single Ended Primary Inductor Converter)回路などの昇降圧型のDC/DCコンバータを用いた点灯装置が提案されている(例えば、特許文献1)。例えば、全波整流回路の出力電圧を昇降圧型のDC/DCコンバータに入力することにより、力率を改善することができ、かつ、調光可能な点灯装置を実現することができる。   LEDs are used as light sources for lighting devices and the like because of their high efficiency and long life. In an illuminating device using an LED, a dimming method is generally used in which the light output is adjusted by adjusting the magnitude of a current supplied to the LED. As a lighting device capable of adjusting the magnitude of the current supplied to the LED, a lighting device using a step-up / step-down DC / DC converter such as a SEPIC (Single Ended Primary Inverter Converter) circuit has been proposed (for example, Patent Document 1). . For example, by inputting the output voltage of the full-wave rectifier circuit to a step-up / step-down DC / DC converter, it is possible to improve the power factor and realize a dimmable lighting device.

特開2012−221700号公報JP 2012-221700 A

SEPIC回路などの昇降圧型のDC/DCコンバータにおいては、電流が連続的に出力される連続モード、又は、電流が出力されない期間を有する不連続モードを用いて出力電流の大きさが調節される。   In a step-up / step-down DC / DC converter such as a SEPIC circuit, the magnitude of the output current is adjusted using a continuous mode in which current is continuously output or a discontinuous mode having a period in which no current is output.

連続モードの一例である電流臨界モードを用いる場合には、昇降圧型のDC/DCコンバータのスイッチング周期を短くすることによって、出力電流を低下させる。しかしながら、DC/DCコンバータを制御する制御回路における遅延時間などのために、当該スイッチング周期を所定の値(例えば、500nsec程度)以下に設定することは困難である。このため、電流臨界モードを用いるDC/DCコンバータでは、出力電流を所定の電流以下に調節することができない。つまり、電流臨界モードでは、調光の幅が狭い。   When the current critical mode, which is an example of the continuous mode, is used, the output current is reduced by shortening the switching period of the step-up / step-down DC / DC converter. However, it is difficult to set the switching period to a predetermined value (for example, about 500 nsec) or less due to a delay time in a control circuit that controls the DC / DC converter. For this reason, in the DC / DC converter using the current critical mode, the output current cannot be adjusted to a predetermined current or less. In other words, the dimming width is narrow in the current critical mode.

一方、不連続モードを用いる場合には、電流を出力する期間及び電流を出力しない期間の長さを、それぞれ自由に調節することができるため、電流臨界モードを用いる場合より、DC/DCコンバータの出力電流を小さい値に調節することができる。しかしながら、不連続モードにおいて、電流を出力する期間を連続的に変化させることによって、DC/DCコンバータの出力電流を連続的に調節しようとしても、出力電流の大きさにちらつき及びがたつきが生じるため出力電流を連続的に調節することができない。これは、電流を出力しない期間において、出力電流は自由振動しており、電流の出力が再開される瞬間における当該自由振動の位相に応じて出力電流の大きさが変動するためである。   On the other hand, when the discontinuous mode is used, the length of the period for outputting the current and the length of the period for not outputting the current can be freely adjusted. The output current can be adjusted to a small value. However, in the discontinuous mode, even if it is attempted to continuously adjust the output current of the DC / DC converter by continuously changing the current output period, the magnitude of the output current flickers and fluctuates. Therefore, the output current cannot be adjusted continuously. This is because the output current oscillates freely during a period in which no current is output, and the magnitude of the output current varies according to the phase of the free oscillation at the moment when the output of the current is resumed.

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、調光の幅が広く、かつ、調光過渡期における出力電流のちらつき及びがたつきを抑制することができる点灯装置及びそれを用いた照明器具を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such a problem, and a lighting device having a wide range of dimming and capable of suppressing flickering and rattling of an output current in a dimming transition period, and It aims at providing the lighting fixture using it.

上記目的を達成するために、本発明に係る点灯装置の一態様は、交流電源から供給される交流電流を全波整流する全波整流回路と、全波整流回路から全波整流された電流が供給され、かつ、スイッチング素子を備える昇降圧型のDC/DCコンバータと、スイッチング素子をオン及びオフ制御する制御回路とを備える。制御回路は、DC/DCコンバータからの出力電流の実効値を予め定められた閾値以上の値に調節する場合には、スイッチング素子を電流臨界モードで制御する。一方、出力電流の実効値を当該閾値未満の値に調節する場合には、スイッチング素子を不連続モードで制御する。さらに、制御回路は、スイッチング素子の制御モードを電流臨界モードと不連続モードとの間で切り替える際に、出力電流の実効値を連続的に変化させるように、スイッチング素子のスイッチング周波数を不連続的に変化させる。   In order to achieve the above object, an aspect of the lighting device according to the present invention includes a full-wave rectifier circuit that full-wave rectifies an alternating current supplied from an AC power supply, and a full-wave rectified current from the full-wave rectifier circuit. A step-up / step-down DC / DC converter that is supplied and includes a switching element, and a control circuit that controls on and off of the switching element. The control circuit controls the switching element in the current critical mode when the effective value of the output current from the DC / DC converter is adjusted to a value equal to or greater than a predetermined threshold value. On the other hand, when the effective value of the output current is adjusted to a value less than the threshold value, the switching element is controlled in the discontinuous mode. Further, the control circuit discontinuously changes the switching frequency of the switching element so that the effective value of the output current is continuously changed when the control mode of the switching element is switched between the current critical mode and the discontinuous mode. To change.

本発明によれば、調光の幅が広く、かつ、調光過渡期における出力電流のちらつき及びがたつきを抑制することができる点灯装置及びそれを用いた照明器具を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a lighting device that has a wide range of dimming and that can suppress flickering and rattling of an output current in a dimming transition period, and a lighting fixture using the same.

実施の形態に係る点灯装置及びそれを備える照明器具の回路図である。It is a circuit diagram of the lighting device which concerns on embodiment, and a lighting fixture provided with the same. 実施の形態に係るDC/DCコンバータの主要部を抽出した回路図である。It is the circuit diagram which extracted the principal part of the DC / DC converter which concerns on embodiment. 実施の形態に係るDC/DCコンバータの電流臨界モードで制御される場合におけるスイッチング素子に流れる電流の時間波形の概要を示すグラフである。It is a graph which shows the outline | summary of the time waveform of the electric current which flows into the switching element in the case of being controlled by the current critical mode of the DC / DC converter which concerns on embodiment. 実施の形態に係るDC/DCコンバータの各素子に流れる電流の時間波形の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the time waveform of the electric current which flows into each element of the DC / DC converter which concerns on embodiment. 実施の形態に係る点灯装置のスイッチング素子に流れる電流の時間波形の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the time waveform of the electric current which flows into the switching element of the lighting device which concerns on embodiment. 実施の形態に係る点灯装置のスイッチング素子に流れる電流の時間波形の他の一例を示すグラフである。It is a graph which shows another example of the time waveform of the electric current which flows into the switching element of the lighting device which concerns on embodiment. 実施の形態に係る点灯装置のスイッチング素子のスイッチング周波数と、出力電流の実効値との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the switching frequency of the switching element of the lighting device which concerns on embodiment, and the effective value of output current.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程(ステップ)、工程の順序などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Each of the embodiments described below shows a preferred specific example of the present invention. Accordingly, the numerical values, shapes, materials, components, arrangement positions and connection forms of components, steps (steps), order of steps, and the like shown in the following embodiments are merely examples and are intended to limit the present invention. is not. Therefore, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims showing the highest concept of the present invention are described as optional constituent elements.

なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。   Each figure is a schematic diagram and is not necessarily illustrated strictly. Moreover, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the substantially same structure, The overlapping description is abbreviate | omitted or simplified.

(実施の形態)
[点灯装置及び照明器具の全体構成]
まず、実施の形態に係る点灯装置及び照明器具の全体構成について、図面を用いて説明する。
(Embodiment)
[Entire configuration of lighting device and lighting apparatus]
First, the whole structure of the lighting device and lighting fixture which concern on embodiment is demonstrated using drawing.

図1は、本実施の形態に係る点灯装置1及びそれを備える照明器具4の回路図である。なお、図1には、点灯装置1に交流電流を供給する交流電源3も併せて示されている。   FIG. 1 is a circuit diagram of a lighting device 1 according to the present embodiment and a lighting fixture 4 having the same. FIG. 1 also shows an AC power supply 3 that supplies an AC current to the lighting device 1.

図1に示されるように、本実施の形態に係る照明器具4は、点灯装置1及びLED2を備える。   As shown in FIG. 1, the lighting fixture 4 according to the present embodiment includes a lighting device 1 and an LED 2.

LED2は、点灯装置1から電流を供給される固体発光素子である。LED2は、それぞれ、単一のLEDチップから構成されてもよいし、直列又は並列に接続された複数のLEDチップから構成されてもよい。   The LED 2 is a solid state light emitting element supplied with current from the lighting device 1. Each LED 2 may be composed of a single LED chip, or may be composed of a plurality of LED chips connected in series or in parallel.

点灯装置1は、交流電源3に接続されてLED2に電流を供給する装置である。図1に示されるように、点灯装置1は、全波整流回路19、DC/DCコンバータ20及び制御回路10を備える。   The lighting device 1 is a device that is connected to an AC power source 3 and supplies a current to the LED 2. As shown in FIG. 1, the lighting device 1 includes a full-wave rectifier circuit 19, a DC / DC converter 20, and a control circuit 10.

交流電源3は、交流電圧を出力する電源であり、例えば100V〜242Vの交流電圧を出力する商業電源などの系統電源である。   The AC power source 3 is a power source that outputs an AC voltage, and is a system power source such as a commercial power source that outputs an AC voltage of 100 V to 242 V, for example.

全波整流回路19は、交流電源3から供給される交流電流を全波整流する回路である。全波整流回路19は、例えば、ダイオードブリッジから構成される。   The full-wave rectifier circuit 19 is a circuit that full-wave rectifies an alternating current supplied from the AC power supply 3. The full-wave rectifier circuit 19 is composed of, for example, a diode bridge.

DC/DCコンバータ20は、全波整流回路19から全波整流された電流が供給され、かつ、スイッチング素子14を備える昇降圧型のDC/DCコンバータである。DC/DCコンバータ20の出力電流が、LED2に供給される。本実施の形態では、DC/DCコンバータ20は、SEPIC型の構成を有する。図1に示されるように、DC/DCコンバータ20は、スイッチング素子14以外に、第一のインダクタ11、第二のインダクタ12、第一のキャパシタ13、第二のキャパシタ15、ダイオード16、第三のキャパシタ17及び抵抗18を備える。   The DC / DC converter 20 is a step-up / step-down type DC / DC converter that is supplied with a full-wave rectified current from the full-wave rectifier circuit 19 and includes the switching element 14. The output current of the DC / DC converter 20 is supplied to the LED 2. In the present embodiment, the DC / DC converter 20 has a SEPIC type configuration. As shown in FIG. 1, in addition to the switching element 14, the DC / DC converter 20 includes a first inductor 11, a second inductor 12, a first capacitor 13, a second capacitor 15, a diode 16, and a third inductor. The capacitor 17 and the resistor 18 are provided.

DC/DCコンバータ20を構成する各素子の接続態様について、図1を参照しながら説明する。図1に示されるように、第一のキャパシタ13は、全波整流回路19の出力端に接続される。第一のインダクタ11及びスイッチング素子14が直列接続された第一の直列回路31は、全波整流回路19の出力端に接続される。第二のキャパシタ15、ダイオード16及び第三のキャパシタ17が直列接続された第二の直列回路32は、スイッチング素子14の両端に接続される。第二のインダクタ12は、第二のキャパシタ15及びダイオード16の接続点に一端が接続され、かつ、スイッチング素子14及び第三のキャパシタ17の接続点に他端が接続される。また、第三のキャパシタ17に出力される電圧がLED2に印加される。また、抵抗18は、第三のキャパシタ17と第二のインダクタ12との接続点に一端が接続され、他端が点灯装置1の低電位側の出力端子に接続される。   A connection mode of each element constituting the DC / DC converter 20 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the first capacitor 13 is connected to the output terminal of the full-wave rectifier circuit 19. The first series circuit 31 in which the first inductor 11 and the switching element 14 are connected in series is connected to the output terminal of the full-wave rectifier circuit 19. A second series circuit 32 in which the second capacitor 15, the diode 16 and the third capacitor 17 are connected in series is connected to both ends of the switching element 14. One end of the second inductor 12 is connected to the connection point between the second capacitor 15 and the diode 16, and the other end is connected to the connection point between the switching element 14 and the third capacitor 17. Further, the voltage output to the third capacitor 17 is applied to the LED 2. The resistor 18 has one end connected to a connection point between the third capacitor 17 and the second inductor 12 and the other end connected to an output terminal on the low potential side of the lighting device 1.

スイッチング素子14は、制御回路10から出力される信号に基づいてスイッチングする(すなわちオン及びオフを繰り返す)素子である。本実施の形態ではスイッチング素子14は、nチャネル型のMOSFET(Metal−Oxide Semiconductor Field−Effect Transistor)で構成される。   The switching element 14 is an element that switches based on a signal output from the control circuit 10 (that is, repeats ON and OFF). In the present embodiment, the switching element 14 is configured by an n-channel MOSFET (Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor).

制御回路10は、DC/DCコンバータ20のスイッチング素子14をオン及びオフ制御する回路である。制御回路10は、例えば、マイクロコンピュータなどで構成される。制御回路10は、入力端子として、端子DS、端子VD、端子ZCD及び端子FBを備える。また、制御回路10は、出力端子として、端子GDを備える。   The control circuit 10 is a circuit that controls on and off of the switching element 14 of the DC / DC converter 20. The control circuit 10 is composed of, for example, a microcomputer. The control circuit 10 includes a terminal DS, a terminal VD, a terminal ZCD, and a terminal FB as input terminals. Further, the control circuit 10 includes a terminal GD as an output terminal.

端子DSは、点灯装置1の外部から調光信号が入力される端子である。端子DSから入力された調光信号に基づいて、制御回路10は、スイッチング素子14の制御を行う。   The terminal DS is a terminal to which a dimming signal is input from the outside of the lighting device 1. Based on the dimming signal input from the terminal DS, the control circuit 10 controls the switching element 14.

端子VDは、全波整流回路19から出力される電圧が入力される端子である。端子VDから入力される電圧に応じて、スイッチング素子14を制御することにより、交流電源3の出力電圧が、例えば、100Vから240Vに変更された場合でも、LED2に供給する電流の大きさを一定とすることができる。   The terminal VD is a terminal to which the voltage output from the full wave rectifier circuit 19 is input. By controlling the switching element 14 according to the voltage input from the terminal VD, the magnitude of the current supplied to the LED 2 is constant even when the output voltage of the AC power supply 3 is changed from 100 V to 240 V, for example. It can be.

端子ZCDは、ダイオード16に流れる電流に対応する信号が入力される端子である。制御回路10は、端子ZCDから入力された信号に基づいて、ダイオード16に流れる電流がゼロになったことを検出する。   The terminal ZCD is a terminal to which a signal corresponding to the current flowing through the diode 16 is input. The control circuit 10 detects that the current flowing through the diode 16 has become zero based on the signal input from the terminal ZCD.

端子FBは、LED2に流れる電流に対応する信号が入力される端子である。本実施の形態では、当該信号として、抵抗18に印加される電圧が用いられる。制御回路10は、端子FBから入力された信号に基づいて、LED2に流れる電流の大きさが調光信号に対応した値となるように、スイッチング素子14をフィードバック制御する。   The terminal FB is a terminal to which a signal corresponding to the current flowing through the LED 2 is input. In the present embodiment, a voltage applied to the resistor 18 is used as the signal. Based on the signal input from the terminal FB, the control circuit 10 feedback-controls the switching element 14 so that the magnitude of the current flowing through the LED 2 becomes a value corresponding to the dimming signal.

端子GDは、スイッチング素子14に制御信号を出力するための端子である。制御回路10は、スイッチング素子14をオン及びオフ制御するタイミングを調節することにより、点灯装置1からの出力電流を調節する。   The terminal GD is a terminal for outputting a control signal to the switching element 14. The control circuit 10 adjusts the output current from the lighting device 1 by adjusting the timing at which the switching element 14 is turned on and off.

[点灯装置の基本動作]
続いて、点灯装置1の基本動作について図面を用いて説明する。
[Basic operation of lighting device]
Next, the basic operation of the lighting device 1 will be described with reference to the drawings.

図2は、本実施の形態に係るDC/DCコンバータ20の主要部を抽出した回路図である。   FIG. 2 is a circuit diagram in which main parts of the DC / DC converter 20 according to the present embodiment are extracted.

図3は、本実施の形態に係るDC/DCコンバータ20が電流臨界モードで制御される場合におけるスイッチング素子14に流れる電流I14の時間波形の概要を示すグラフである。なお、図3には、ダイオード16に流れる電流I16も併せて破線で示されている。   FIG. 3 is a graph showing an outline of a time waveform of the current I14 flowing through the switching element 14 when the DC / DC converter 20 according to the present embodiment is controlled in the current critical mode. In FIG. 3, the current I16 flowing through the diode 16 is also indicated by a broken line.

なお、図2に示される回路において、入力電圧、入力電流、出力電圧及び出力電流をそれぞれV1、I1、V2及びI2と示す。以下、電流臨界モードで制御される場合のDC/DCコンバータ20の動作の概要を説明する。   In the circuit shown in FIG. 2, the input voltage, the input current, the output voltage, and the output current are denoted as V1, I1, V2, and I2, respectively. Hereinafter, an outline of the operation of the DC / DC converter 20 when controlled in the current critical mode will be described.

DC/DCコンバータ20が、電流臨界モードで制御される場合、スイッチング素子14に流れる電流I14は、図3に示される実線の波形のように時間変化する。なお、図3に示される点線は、入力電圧V1の時間波形の概形を示し、図3に示されるように正弦波状となる。電流臨界モードにおける動作を具体的に説明すると、スイッチング素子14がオン状態の場合には、第一のインダクタ11及び第二のキャパシタ15から、スイッチング素子14に電流が流れることにより、スイッチング素子14に流れる電流I14は、増加する。なお、スイッチング素子14がオン状態の場合には、ダイオード16に逆バイアスが印加され、ダイオード16には電流が流れない。ただし、この場合にも第三のキャパシタ17が放電することにより、DC/DCコンバータ20からは電流が出力される。   When the DC / DC converter 20 is controlled in the current critical mode, the current I14 flowing through the switching element 14 changes with time as shown by the solid line waveform shown in FIG. The dotted line shown in FIG. 3 shows the outline of the time waveform of the input voltage V1, and is sinusoidal as shown in FIG. Specifically, the operation in the current critical mode will be described. When the switching element 14 is in the ON state, a current flows from the first inductor 11 and the second capacitor 15 to the switching element 14. The flowing current I14 increases. When the switching element 14 is on, a reverse bias is applied to the diode 16 and no current flows through the diode 16. However, also in this case, a current is output from the DC / DC converter 20 as the third capacitor 17 is discharged.

一方、所定のオン時間Tonが経過した後、スイッチング素子14がオフ状態に切り替えられた場合には、第一のインダクタ11及び第二のインダクタ12は電流を出力することによって、スイッチング素子14がオン状態の間に蓄えたエネルギーを放出する。これにより、第二のインダクタ12からダイオード16に電流が流れる。ダイオード16に流れる電流I16は、図3に破線で示されるような時間波形で変化し、第二のインダクタ12に蓄えられたエネルギーが減少するに伴って減少する。そして、ダイオード16に流れる電流I16がゼロになったことを制御回路10が検知すると、制御回路10は、スイッチング素子14をオン状態にする信号を出力する。なお、スイッチング素子14がオフ状態の場合には、DC/DCコンバータ20からは、ダイオード16に流れる電流を平滑化した電流が出力される。   On the other hand, when the switching element 14 is switched to the off state after the predetermined on-time Ton has elapsed, the first inductor 11 and the second inductor 12 output current, so that the switching element 14 is turned on. Release the energy stored during the state. As a result, a current flows from the second inductor 12 to the diode 16. The current I16 flowing through the diode 16 changes in a time waveform as shown by a broken line in FIG. 3, and decreases as the energy stored in the second inductor 12 decreases. When the control circuit 10 detects that the current I16 flowing through the diode 16 has become zero, the control circuit 10 outputs a signal for turning on the switching element 14. When the switching element 14 is in an off state, the DC / DC converter 20 outputs a current obtained by smoothing the current flowing through the diode 16.

制御回路10は、電流臨界モードにおいては、以上のようにスイッチング素子14をオン及びオフ制御する動作を繰り返す。これにより、スイッチング素子14及びダイオード16にそれぞれ流れる電流I14及びI16の電流波形は、図3に示されるように鋸波状となる。   In the current critical mode, the control circuit 10 repeats the operation of controlling the switching element 14 on and off as described above. As a result, the current waveforms of the currents I14 and I16 flowing through the switching element 14 and the diode 16, respectively, are sawtooth as shown in FIG.

次に、DC/DCコンバータ20が電流臨界モード及び不連続モードで制御される各場合の動作について、図面を用いて詳細に説明する。   Next, the operation in each case where the DC / DC converter 20 is controlled in the current critical mode and the discontinuous mode will be described in detail with reference to the drawings.

図4は、本実施の形態に係るDC/DCコンバータ20の各素子に流れる電流の時間波形の一例を示すグラフである。図4において、第一のインダクタ11、第二のインダクタ12及びスイッチング素子14にそれぞれ流れる電流I11、I12及びI14が示されている。また、図4には、ダイオード16に流れる電流I16も併せて破線で示されている。また、図4には、第一のインダクタ11及び第二のインダクタ12に流れる電流の実効値が一点鎖線で示されている。なお、図4においては、DC/DCコンバータ20が不連続モードで制御される場合の時間波形例が示されている。   FIG. 4 is a graph showing an example of a time waveform of a current flowing through each element of the DC / DC converter 20 according to the present embodiment. In FIG. 4, currents I11, I12, and I14 flowing through the first inductor 11, the second inductor 12, and the switching element 14 are shown. In FIG. 4, the current I16 flowing through the diode 16 is also shown by a broken line. In FIG. 4, the effective value of the current flowing through the first inductor 11 and the second inductor 12 is indicated by a one-dot chain line. FIG. 4 shows an example of a time waveform when the DC / DC converter 20 is controlled in the discontinuous mode.

DC/DCコンバータ20が、いずれのモードで制御される場合も、スイッチング素子14がオン状態である場合には、図4に示されるように、第一のインダクタ11及び第二のインダクタ12にそれぞれ流れる電流I11及びI12が増加する。この間、スイッチング素子14には、電流I11及びI12の和に相当する電流I14が流れる。   Regardless of the mode in which the DC / DC converter 20 is controlled, if the switching element 14 is in the ON state, the first inductor 11 and the second inductor 12 are respectively connected as shown in FIG. The flowing currents I11 and I12 increase. During this time, a current I14 corresponding to the sum of the currents I11 and I12 flows through the switching element 14.

スイッチング素子14は、オン時間Tonに亘ってオン状態に維持された後、制御回路10によってオフ状態に切り替えられる。スイッチング素子14がオフ状態の場合には、各インダクタは、電流を出力することによって、スイッチング素子14がオン状態のときに蓄えたエネルギーを放出する。この間、電流I11及びI12は、それぞれ、ピーク電流値Ip1及びIp2から減少する。また、第二のインダクタ12から出力された電流はダイオード16に流れるため、ダイオード16に流れる電流I16も、第二のインダクタ12に流れる電流と同様に減少する(図4に示される破線の時間波形参照)。   The switching element 14 is maintained in the on state for the on time Ton and then switched to the off state by the control circuit 10. When the switching element 14 is in an off state, each inductor outputs a current, thereby releasing energy stored when the switching element 14 is in an on state. During this time, the currents I11 and I12 decrease from the peak current values Ip1 and Ip2, respectively. Further, since the current output from the second inductor 12 flows through the diode 16, the current I16 flowing through the diode 16 also decreases in the same manner as the current flowing through the second inductor 12 (the broken line time waveform shown in FIG. 4). reference).

ここで、DC/DCコンバータ20が電流臨界モードで制御される場合には、上述のとおり、ダイオード16に流れる電流I16がゼロになったことを制御回路10が検知すると、制御回路10はスイッチング素子14をオン状態にする信号を出力する。以後、同様に、DC/DCコンバータ20は、上述のオン状態及びオフ状態における動作を繰り返す。すなわち、スイッチング素子14がオフ状態に切り替えられた時点から、電流I16がゼロになるまでに要する時間をToff1とすると、電流臨界モードにおけるスイッチング周期T1は、オン時間Tonとオフ時間Toff1との和となる。   Here, when the DC / DC converter 20 is controlled in the current critical mode, as described above, when the control circuit 10 detects that the current I16 flowing through the diode 16 becomes zero, the control circuit 10 The signal which turns 14 into an ON state is output. Thereafter, similarly, the DC / DC converter 20 repeats the operations in the above-described on state and off state. That is, when the time required for the current I16 to become zero from the time when the switching element 14 is switched to the off state is Toff1, the switching period T1 in the current critical mode is the sum of the on time Ton and the off time Toff1. Become.

一方、DC/DCコンバータ20が不連続モードで制御される場合には、ダイオード16に流れる電流I16がゼロになった後も、所定の時間Toff2が経過するまで、制御回路10はスイッチング素子14をオフ状態に維持する。電流I16がゼロとなった後には、第一のインダクタ11及び第二のインダクタ12にそれぞれ流れる電流I11及びI12の大きさは、それぞれ所定の値(図4に示される例ではIb及び−Ib)を中心として振動する。なお、図4には、電流の振動の様子は図示されていない。以上のように、不連続モードにおいては、スイッチング素子14がオフ状態に切り替えられた時点から、電流I16がゼロになるまでに要する時間Toff1より、スイッチング素子14のオフ時間Toff(=Toff1+Toff2)の方が長い。また、不連続モードにおけるスイッチング周期Tは、オン時間Tonとオフ時間Toffとの和となる。   On the other hand, when the DC / DC converter 20 is controlled in the discontinuous mode, the control circuit 10 switches the switching element 14 until the predetermined time Toff2 has elapsed even after the current I16 flowing through the diode 16 becomes zero. Keep it off. After the current I16 becomes zero, the magnitudes of the currents I11 and I12 flowing through the first inductor 11 and the second inductor 12, respectively, are predetermined values (Ib and -Ib in the example shown in FIG. 4). Vibrates around the center. FIG. 4 does not show the state of current oscillation. As described above, in the discontinuous mode, the OFF time Toff (= Toff1 + Toff2) of the switching element 14 is longer than the time Toff1 required until the current I16 becomes zero after the switching element 14 is switched to the OFF state. Is long. The switching period T in the discontinuous mode is the sum of the on time Ton and the off time Toff.

続いて、DC/DCコンバータ20の各素子に流れる電流値などについて詳細に説明する。図4に示される例では、スイッチング素子14がオン状態である場合に、第一のインダクタ11に流れる電流I11は、電流値Ibから電流値Ip1まで増加する。また、電流I11の増加量Ipp1(=Ip1−Ib)は、下式1で表される。   Subsequently, a current value flowing through each element of the DC / DC converter 20 will be described in detail. In the example shown in FIG. 4, when the switching element 14 is in the on state, the current I11 flowing through the first inductor 11 increases from the current value Ib to the current value Ip1. Further, the increase amount Ipp1 (= Ip1-Ib) of the current I11 is expressed by the following formula 1.

Figure 2016162654
Figure 2016162654

ここで、L1は第一のインダクタ11のインダクタンスを、Tonはスイッチング素子14のオン時間を、Toff1は、スイッチング素子14がオフ状態に切り替えられた時点からダイオード16に流れる電流がゼロになるまでに要する時間を、それぞれ示す。   Here, L1 is the inductance of the first inductor 11, Ton is the ON time of the switching element 14, and Toff1 is the time from when the switching element 14 is switched to the OFF state until the current flowing through the diode 16 becomes zero. The time required is shown respectively.

また、同様に、スイッチング素子14がオン状態である場合に、第二のインダクタ12に流れる電流I12は、電流値−Ibから電流値Ip2まで増加する。ここで、電流I12の増加量Ipp2(=Ip2+Ib)は、下式2で表される。   Similarly, when the switching element 14 is in the ON state, the current I12 flowing through the second inductor 12 increases from the current value −Ib to the current value Ip2. Here, the increase amount Ipp2 (= Ip2 + Ib) of the current I12 is expressed by the following equation 2.

Figure 2016162654
Figure 2016162654

ここで、L2は第二のインダクタ12のインダクタンスを示す。また、上述のとおり、スイッチング素子14に流れる電流I14は、第一のインダクタ11及び第二のインダクタ12にそれぞれ流れる電流の和と等しくなる。したがって、スイッチング素子14に流れる電流I14の最大値は、Ipp1+Ipp2と表すことができる。   Here, L2 represents the inductance of the second inductor 12. Further, as described above, the current I14 flowing through the switching element 14 is equal to the sum of the currents flowing through the first inductor 11 and the second inductor 12, respectively. Therefore, the maximum value of the current I14 flowing through the switching element 14 can be expressed as Ipp1 + Ipp2.

[点灯装置の制御モード切替動作]
続いて、本実施の形態に係る点灯装置1の制御モード切替動作について説明する。本実施の形態では、制御回路10は、DC/DCコンバータ20からの出力電流の実効値Ioeffを予め定められた閾値Ith以上の値に調節する場合には、スイッチング素子14を電流臨界モードで制御する。一方、出力電流の実効値Ioeffを閾値Ith未満の値に調節する場合には、制御回路10は、スイッチング素子14を不連続モードで制御する。さらに、スイッチング素子14の制御モードを電流臨界モードと不連続モードとの間で切り替える際に、出力電流の実効値Ioeffを連続的に変化させるように、スイッチング素子14のスイッチング周波数fを不連続的に変化させる。以下、上記制御モード切替動作について図面を用いて説明する。
[Lighting device control mode switching operation]
Subsequently, the control mode switching operation of the lighting device 1 according to the present embodiment will be described. In the present embodiment, the control circuit 10 controls the switching element 14 in the current critical mode when the effective value Ioeff of the output current from the DC / DC converter 20 is adjusted to a value equal to or higher than a predetermined threshold value Ith. To do. On the other hand, when the effective value Ioeff of the output current is adjusted to a value less than the threshold value Ith, the control circuit 10 controls the switching element 14 in the discontinuous mode. Further, when switching the control mode of the switching element 14 between the current critical mode and the discontinuous mode, the switching frequency f of the switching element 14 is discontinuously changed so that the effective value Ioeff of the output current is continuously changed. To change. Hereinafter, the control mode switching operation will be described with reference to the drawings.

図5は、本実施の形態に係る点灯装置1のスイッチング素子14に流れる電流I14の時間波形の一例を示すグラフである。図5には、ダイオード16に流れる電流I16も併せて破線で示されている。なお、図5には、点灯装置1の出力電流の実効値Ioeffが一点鎖線で示される。図5に示される当該出力電流の実効値Ioeffからも分かるように、図5の(a)〜(d1)は、それぞれ異なる出力電流(すなわち調光度)となるように点灯装置1を動作させる場合の電流波形が示される。また、図5の(a)の場合から(d1)の場合にかけて順に出力電流が小さくなる(すなわち、調光度が深くなる)。   FIG. 5 is a graph showing an example of a time waveform of the current I14 flowing through the switching element 14 of the lighting device 1 according to the present embodiment. In FIG. 5, the current I16 flowing through the diode 16 is also shown by a broken line. In FIG. 5, the effective value Ioeff of the output current of the lighting device 1 is indicated by a one-dot chain line. As can be seen from the effective value Ioeff of the output current shown in FIG. 5, (a) to (d1) in FIG. 5 are cases where the lighting device 1 is operated to have different output currents (that is, dimming degrees). Current waveform is shown. Further, the output current decreases in order from (a) to (d1) in FIG. 5 (that is, the dimming degree increases).

本実施の形態に係る点灯装置1において、出力電流の実効値Ioeffが閾値Ith以上である場合には、図5の(a)及び(b)に示されるように、制御回路10は、DC/DCコンバータ20のスイッチング素子14を、電流臨界モードで制御する。電流臨界モードでは、制御回路10は、スイッチング素子14のオン時間Tonを調節することにより、出力電流を調節する。   In the lighting device 1 according to the present embodiment, when the effective value Ioeff of the output current is equal to or greater than the threshold value Ith, as shown in FIGS. The switching element 14 of the DC converter 20 is controlled in the current critical mode. In the current critical mode, the control circuit 10 adjusts the output current by adjusting the on-time Ton of the switching element 14.

一方、本実施の形態に係る点灯装置1において、出力電流の実効値Ioeffが閾値Ith未満である場合には、図5の(c)及び(d1)に示されるように、制御回路10は、DC/DCコンバータ20のスイッチング素子14を、不連続モードで制御する。図5に示す例においては、制御回路10は、不連続モードとなるようにされたスイッチング周期を一定値(Tc)に維持しながら、スイッチング素子14のオン時間Tonを調節することにより、出力電流の実効値Ioeffを調節する。   On the other hand, in the lighting device 1 according to the present embodiment, when the effective value Ioeff of the output current is less than the threshold value Ith, as shown in (c) and (d1) of FIG. The switching element 14 of the DC / DC converter 20 is controlled in a discontinuous mode. In the example shown in FIG. 5, the control circuit 10 adjusts the on-time Ton of the switching element 14 while maintaining the switching period in the discontinuous mode at a constant value (Tc). The effective value Ioeff of is adjusted.

なお、不連続モードにおける出力電流の調節方法は、これに限定されない。不連続モードにおける出力電流の他の調整方法について、図面を用いて説明する。   The method for adjusting the output current in the discontinuous mode is not limited to this. Another method for adjusting the output current in the discontinuous mode will be described with reference to the drawings.

図6は、本実施の形態に係る点灯装置1のスイッチング素子14に流れる電流I14の時間波形の他の一例を示すグラフである。図6には、図5と同様にダイオード16に流れる電流I16が破線で、点灯装置1の出力電流の実効値Ioeffが一点鎖線で、それぞれ示される。図6に示される当該出力電流の実効値Ioeffからも分かるように、図6の(c)及び(d2)には、それぞれ異なる出力電流(すなわち調光度)となるように点灯装置1を動作させる場合の電流波形が示される。また、図6の(c)の場合より(d2)の場合の方が出力電流は小さくなる(すなわち、調光度は深くなる)。   FIG. 6 is a graph showing another example of a time waveform of the current I14 flowing through the switching element 14 of the lighting device 1 according to the present embodiment. In FIG. 6, as in FIG. 5, the current I16 flowing through the diode 16 is indicated by a broken line, and the effective value Ioeff of the output current of the lighting device 1 is indicated by a one-dot chain line. As can be seen from the effective value Ioeff of the output current shown in FIG. 6, the lighting device 1 is operated so as to have different output currents (that is, dimming degrees) in (c) and (d2) of FIG. The current waveform for the case is shown. In addition, the output current is smaller in the case of (d2) than in the case of (c) in FIG. 6 (that is, the dimming degree is deeper).

図6に示される例では、制御回路10は、スイッチング素子14のオン時間Tonを一定として、スイッチング周期を調節することにより出力電流の実効値Ioeffを調節する。図6の(d)に示される例では、制御回路10は、スイッチング周期を(c)の場合のスイッチング周期Tcより長いスイッチング周期Td2にすることによって、出力電流の実効値Ioeffを(c)の場合より減少させている。   In the example shown in FIG. 6, the control circuit 10 adjusts the effective value Ioeff of the output current by adjusting the switching period while keeping the ON time Ton of the switching element 14 constant. In the example shown in (d) of FIG. 6, the control circuit 10 sets the effective value Ioeff of the output current of (c) by setting the switching period to a switching period Td2 longer than the switching period Tc in the case of (c). It is reduced from the case.

なお、制御回路10の不連続モードにおける出力電流制御方法は、上述の方法に限定されない。例えば、制御回路10は、スイッチング周期及びオン時間Tonの両方を調節することによって、出力電流の実効値を調節してもよい。   Note that the output current control method in the discontinuous mode of the control circuit 10 is not limited to the method described above. For example, the control circuit 10 may adjust the effective value of the output current by adjusting both the switching period and the on-time Ton.

次に、点灯装置1の制御モード切替時の動作について図面を用いて説明する。   Next, the operation at the time of switching the control mode of the lighting device 1 will be described with reference to the drawings.

図7は、本実施の形態に係る点灯装置1のスイッチング素子14のスイッチング周波数fと、出力電流の実効値Ioeffとの関係を示すグラフである。なお、図7には、人の可聴域(20Hz〜20kHz程度)、及び、リモコンなどに用いられる赤外線通信帯域(35kHz〜40kHz程度)も併せて示される。   FIG. 7 is a graph showing the relationship between the switching frequency f of the switching element 14 of the lighting device 1 according to the present embodiment and the effective value Ioeff of the output current. FIG. 7 also shows a human audible range (about 20 Hz to 20 kHz) and an infrared communication band (about 35 kHz to 40 kHz) used for a remote control or the like.

まず、点灯装置1が出力電流の実効値Ioeffを最大値から閾値Ithまで減少させる場合について説明する。図7の点Aから点Bまでの直線で示されるように、点灯装置1の制御回路10は、電流臨界モードでスイッチング素子14を制御しながら、スイッチング周波数fを大きくすることによって、出力電流の実効値Ioeffを減少させる。以上のように、点灯装置1は、出力電流の実効値Ioeffが閾値Ith以上の場合には、電流臨界モードで、スイッチング素子14を制御するため、調光過渡期における出力電流のがたつき及びちらつきを抑制することができる。   First, the case where the lighting device 1 decreases the effective value Ioeff of the output current from the maximum value to the threshold value Ith will be described. As indicated by the straight line from point A to point B in FIG. 7, the control circuit 10 of the lighting device 1 increases the switching frequency f while controlling the switching element 14 in the current critical mode, thereby increasing the output current. The effective value Ioeff is decreased. As described above, the lighting device 1 controls the switching element 14 in the current critical mode when the effective value Ioeff of the output current is equal to or greater than the threshold value Ith. Flicker can be suppressed.

続いて点灯装置1が出力電流の実効値Ioeffを、閾値Ithから閾値Ith未満に減少させる場合について説明する。上述のとおり、制御回路10は、制御モードを電流臨界モードから不連続モードに切り替える。ここで、制御モードを電流臨界モードと不連続モードとの間で切り替える際に、図7の点B及び点Cで示されるように、出力電流の実効値を連続的に変化させるように、スイッチング素子14のスイッチング周波数を不連続的に変化させる。これにより、図7の点Bから点Cへの調光度を変化させる調光過渡期においても、点灯装置1の出力電流の実効値Ioeffは連続的に変化する。   Next, a case where the lighting device 1 decreases the effective value Ioeff of the output current from the threshold value Ith to less than the threshold value Ith will be described. As described above, the control circuit 10 switches the control mode from the current critical mode to the discontinuous mode. Here, when the control mode is switched between the current critical mode and the discontinuous mode, as shown by the points B and C in FIG. 7, the switching is performed so that the effective value of the output current is continuously changed. The switching frequency of the element 14 is changed discontinuously. Accordingly, the effective value Ioeff of the output current of the lighting device 1 continuously changes even in the dimming transition period in which the dimming degree from the point B to the point C in FIG. 7 is changed.

点灯装置1が出力電流の実効値Ioeffを閾値Ith未満で変化させる場合には、例えば、図7の点Cから点D1までの直線で示されるように、スイッチング周波数fを一定として、オン時間Tonを短くすることにより、出力電流を減少させる(図5の(c)及び(d1)について上述した事項を参照されたい)。また、図7の点Cから点D2までの破線で示されるように、オン時間Tonを一定として、スイッチング周波数fを大きくすることにより、出力電流を減少させてもよい(図6について上述した事項を参照されたい)。以上のように、点灯装置1の出力電流の実効値Ioeffを閾値Ith未満で変化させる場合に、DC/DCコンバータ20を不連続モードで制御することで、電流臨界モードで制御する場合より、深い調光が可能となる。   When the lighting device 1 changes the effective value Ioeff of the output current below the threshold value Ith, for example, as shown by the straight line from the point C to the point D1 in FIG. The output current is reduced by shortening (see the above-mentioned matters for (c) and (d1) in FIG. 5). Further, as indicated by a broken line from point C to point D2 in FIG. 7, the output current may be decreased by increasing the switching frequency f while keeping the on-time Ton constant (the matters described above with reference to FIG. 6). See). As described above, when the effective value Ioeff of the output current of the lighting device 1 is changed below the threshold value Ith, the DC / DC converter 20 is controlled in the discontinuous mode, which is deeper than in the case of controlling in the current critical mode. Dimming is possible.

ここで、出力電流の実効値を連続的に変化させるように、スイッチング周波数を不連続的に変化させる方法について説明する。電流臨界モードにおいては、点灯装置1の出力電流の実効値Ioeff1は、下式3で表される。   Here, a method for changing the switching frequency discontinuously so as to continuously change the effective value of the output current will be described. In the current critical mode, the effective value Ioeff1 of the output current of the lighting device 1 is expressed by the following expression 3.

Figure 2016162654
Figure 2016162654

ここで、上記式3におけるVac及びLcは、それぞれ、交流電源3の実効電圧値、及び、第一のインダクタ11及び第二のインダクタ12の合成インダクタンスを示す。なお、合成インダクタンスLcは、下式4で表される。   Here, Vac and Lc in Equation 3 above represent the effective voltage value of the AC power supply 3 and the combined inductance of the first inductor 11 and the second inductor 12, respectively. The combined inductance Lc is expressed by the following expression 4.

Figure 2016162654
Figure 2016162654

またAは、下式5で表される。   A is represented by the following formula 5.

Figure 2016162654
Figure 2016162654

ここで、Voeffは、点灯装置1の出力電圧の実効値を示す。   Here, Voeff represents an effective value of the output voltage of the lighting device 1.

一方、不連続モードにおいては、点灯装置1の出力電流の実効値Ioeff2は、下式6で表される。   On the other hand, in the discontinuous mode, the effective value Ioeff2 of the output current of the lighting device 1 is expressed by the following expression 6.

Figure 2016162654
Figure 2016162654

ここで、ηはDC/DCコンバータ20の回路効率(出力電力/入力電力)を示す。   Here, η indicates the circuit efficiency (output power / input power) of the DC / DC converter 20.

上記式3〜6から、制御モードを電流臨界モード及び不連続モードの間で切り替える場合のパラメータ(オン時間Ton及びスイッチング周期T)を求めることができる。例えば、電流臨界モードから不連続モードに切り替える場合には、当該切り替え時の出力電流の実効値Ioeff2を式6に代入し、式6が成立するようにオン時間Ton及びスイッチング周期Tを定めることができる。オン時間Tonによって、スイッチング素子14に流れる電流のピーク値が定められるため、例えば、スイッチング素子14の耐電流特性に基づいて、オン時間Tonを定めて、当該オン時間Tonに対応するスイッチング周期Tを式6から定めることができる。また、オン時間Tonを電流臨界モードで使用されるオン時間Tonの最大値以下とすることにより、スイッチング素子14に要求される耐電流特性を抑制することができる。すなわち、スイッチング素子14に要求される耐電流特性を、電流臨界モードだけで制御されるSEPIC型のDC/DCコンバータで使用されるスイッチング素子の耐電流特性と同程度とすることができる。   From the above equations 3 to 6, parameters (on time Ton and switching period T) when the control mode is switched between the current critical mode and the discontinuous mode can be obtained. For example, when switching from the current critical mode to the discontinuous mode, the effective value Ioeff2 of the output current at the time of switching is substituted into Equation 6, and the on-time Ton and the switching period T are determined so that Equation 6 is satisfied. it can. Since the peak value of the current flowing through the switching element 14 is determined by the on-time Ton, for example, the on-time Ton is determined based on the current resistance characteristics of the switching element 14 and the switching period T corresponding to the on-time Ton is set. It can be determined from Equation 6. Further, by setting the on-time Ton to be equal to or less than the maximum value of the on-time Ton used in the current critical mode, it is possible to suppress the current resistance characteristics required for the switching element 14. That is, the withstand current characteristic required for the switching element 14 can be made comparable to the withstand current characteristic of the switching element used in the SEPIC type DC / DC converter controlled only in the current critical mode.

また逆に、不連続モードから電流臨界モードに切り替える場合には、当該切り替え時の出力電流の実効値Ioeff1を式3に代入することにより、オン時間Tonを定めることができる。   Conversely, when switching from the discontinuous mode to the current critical mode, the on-time Ton can be determined by substituting the effective value Ioeff1 of the output current at the time of the switching into Equation 3.

また、スイッチング周波数fの帯域は、図7に示すように赤外線通信帯域に近い。スイッチング周波数fが赤外線通信帯域にある場合、点灯装置1は、リモコンなどで使用される赤外線通信に悪影響を与えるノイズを発生するおそれがある。そのため、図7に示されるように、制御回路10は、出力電流の実効値Ioeffが閾値Ith以上の場合には、スイッチング周波数fを赤外線通信帯域より大きい周波数に設定する。一方、制御回路10は、出力電流の実効値Ioeffが閾値Ith未満の場合には、スイッチング周波数fを赤外線通信帯域未満の周波数に設定する。   Further, the band of the switching frequency f is close to the infrared communication band as shown in FIG. When the switching frequency f is in the infrared communication band, the lighting device 1 may generate noise that adversely affects infrared communication used by a remote controller or the like. Therefore, as shown in FIG. 7, when the effective value Ioeff of the output current is equal to or greater than the threshold value Ith, the control circuit 10 sets the switching frequency f to a frequency larger than the infrared communication band. On the other hand, when the effective value Ioeff of the output current is less than the threshold value Ith, the control circuit 10 sets the switching frequency f to a frequency less than the infrared communication band.

また、スイッチング周波数fは可聴域にも近い。スイッチング周波数fが可聴域にある場合、点灯装置1の音鳴りが生じるため、図7に示されるように、制御回路10は、スイッチング周波数fを可聴域より大きい周波数に設定する。   Further, the switching frequency f is close to the audible range. When the switching frequency f is in the audible range, the lighting device 1 sounds. Therefore, as shown in FIG. 7, the control circuit 10 sets the switching frequency f to a frequency higher than the audible range.

[効果など]
以上のように、本実施の形態に係る点灯装置1は、全波整流回路19と、全波整流回路19から全波整流された電流が供給され、かつ、スイッチング素子14を備える昇降圧型のDC/DCコンバータ20と、制御回路10とを備える。制御回路10は、DC/DCコンバータ20からの出力電流の実効値Ioeffを予め定められた閾値Ith以上の値に調節する場合には、スイッチング素子14を電流臨界モードで制御する。一方、出力電流の実効値Ioeffを閾値Ith未満の値に調節する場合には、スイッチング素子14を不連続モードで制御する。さらに、制御回路10は、スイッチング素子14の制御モードを電流臨界モードと不連続モードとの間で切り替える際に、出力電流の実効値Ioeffを連続的に変化させるように、スイッチング素子14のスイッチング周波数を不連続的に変化させる。
[Effects, etc.]
As described above, the lighting device 1 according to the present embodiment is supplied with the full-wave rectifier circuit 19, the full-wave rectified current from the full-wave rectifier circuit 19, and the step-up / step-down DC having the switching element 14. / DC converter 20 and control circuit 10 are provided. When the effective value Ioeff of the output current from the DC / DC converter 20 is adjusted to a value equal to or greater than a predetermined threshold value Ith, the control circuit 10 controls the switching element 14 in the current critical mode. On the other hand, when the effective value Ioeff of the output current is adjusted to a value less than the threshold value Ith, the switching element 14 is controlled in the discontinuous mode. Further, the control circuit 10 switches the switching frequency of the switching element 14 so as to continuously change the effective value Ioeff of the output current when the control mode of the switching element 14 is switched between the current critical mode and the discontinuous mode. Is changed discontinuously.

これにより、点灯装置1において、制御回路10は出力電流の実効値Ioeffが閾値Ith未満の場合には、不連続モードでスイッチング素子14を制御するため、深い調光を実現できる。すなわち、点灯装置1においては調光の幅を広くすることができる。また、点灯装置1において、出力電流の実効値Ioeffが閾値Ith以上の場合には、制御回路10は電流臨界モードでスイッチング素子14を制御するため、調光過渡期における出力電流のちらつき及びがたつきを抑制することができる。   Thereby, in the lighting device 1, when the effective value Ioeff of the output current is less than the threshold value Ith, the control circuit 10 controls the switching element 14 in the discontinuous mode, so that deep dimming can be realized. That is, in the lighting device 1, the range of dimming can be widened. In the lighting device 1, when the effective value Ioeff of the output current is equal to or greater than the threshold value Ith, the control circuit 10 controls the switching element 14 in the current critical mode. Suppression can be suppressed.

また、本実施の形態に係る点灯装置1において、DC/DCコンバータ20は、第一のキャパシタ13と、第二のキャパシタ15と、第三のキャパシタ17と、第一のインダクタ11と、第二のインダクタ12と、ダイオード16とをさらに備える。第一のキャパシタ13は、全波整流回路19の出力端に接続される。第一のインダクタ11及びスイッチング素子14が直列接続された第一の直列回路31は、全波整流回路19の出力端に接続される。第二のキャパシタ15、ダイオード16及び第三のキャパシタ17が直列接続された第二の直列回路32は、スイッチング素子14の両端に接続される。第二のインダクタ12は、第二のキャパシタ15及びダイオード16の接続点に一端が接続され、かつ、スイッチング素子14及び第三のキャパシタ17の接続点に他端が接続される。また、第三のキャパシタ17に出力される電圧がLED2に印加される。   In the lighting device 1 according to the present embodiment, the DC / DC converter 20 includes the first capacitor 13, the second capacitor 15, the third capacitor 17, the first inductor 11, and the second capacitor. The inductor 12 and the diode 16 are further provided. The first capacitor 13 is connected to the output terminal of the full-wave rectifier circuit 19. The first series circuit 31 in which the first inductor 11 and the switching element 14 are connected in series is connected to the output terminal of the full-wave rectifier circuit 19. A second series circuit 32 in which the second capacitor 15, the diode 16 and the third capacitor 17 are connected in series is connected to both ends of the switching element 14. One end of the second inductor 12 is connected to the connection point between the second capacitor 15 and the diode 16, and the other end is connected to the connection point between the switching element 14 and the third capacitor 17. Further, the voltage output to the third capacitor 17 is applied to the LED 2.

また、本実施の形態に係る点灯装置1において、制御回路10は、出力電流の実効値Ioeffが閾値Ith以上の場合には、スイッチング周波数fを赤外線通信帯域より大きい周波数に設定してもよい。また、制御回路10は、出力電流の実効値Ioeffが閾値Ith未満の場合には、スイッチング周波数fを赤外線通信帯域未満の周波数に設定してもよい。   Moreover, in the lighting device 1 according to the present embodiment, the control circuit 10 may set the switching frequency f to a frequency larger than the infrared communication band when the effective value Ioeff of the output current is equal to or greater than the threshold value Ith. In addition, when the effective value Ioeff of the output current is less than the threshold value Ith, the control circuit 10 may set the switching frequency f to a frequency less than the infrared communication band.

これにより、点灯装置1から発生するノイズによる赤外線通信に対する悪影響を抑制することができる。   Thereby, the bad influence with respect to the infrared communication by the noise which generate | occur | produces from the lighting device 1 can be suppressed.

また、本実施の形態に係る点灯装置1において、制御回路10は、スイッチング周波数fを可聴域より大きい周波数に設定してもよい。   Moreover, in the lighting device 1 according to the present embodiment, the control circuit 10 may set the switching frequency f to a frequency higher than the audible range.

これにより、点灯装置1が音鳴りすることを抑制することができる。   Thereby, it can suppress that the lighting device 1 sounds.

(変形例など)
以上、本発明に係る点灯装置及び照明器具について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。
(Variations, etc.)
As mentioned above, although the lighting device and lighting fixture which concern on this invention were demonstrated based on embodiment, this invention is not limited to these embodiment.

例えば、上記実施の形態においては、昇降圧型のDC/DCコンバータとして、SEPIC型のDC/DCコンバータを用いたが、これに限定されない。例えば、フライバック型のDC/DCコンバータを用いてもよい。   For example, in the above embodiment, the SEPIC type DC / DC converter is used as the step-up / step-down type DC / DC converter, but the invention is not limited to this. For example, a flyback type DC / DC converter may be used.

また、上記実施の形態においては、LED2に流れる電流に対応する信号に基づいて、スイッチング素子14のオン時間Tonなどを制御する構成を用いたが、スイッチング素子14のオン時間などの制御方法はこれに限定されない。例えば、上記式1及び式2などから理解されるように、点灯装置1の出力電流は、DC/DCコンバータ20への入力電圧に依存することから、当該入力電圧の検出値に基づいて、スイッチング素子14のオン時間などを制御してもよい。   Further, in the above embodiment, the configuration for controlling the on-time Ton of the switching element 14 based on the signal corresponding to the current flowing through the LED 2 is used. It is not limited to. For example, since the output current of the lighting device 1 depends on the input voltage to the DC / DC converter 20 as understood from the above formulas 1 and 2, the switching current is switched based on the detected value of the input voltage. The on-time of the element 14 may be controlled.

また、上記各実施の形態においては、固体発光素子として、LED2を用いたが、有機EL(Electro−Luminescence)素子を用いてもよい。   In each of the above embodiments, the LED 2 is used as the solid light emitting element, but an organic EL (Electro-Luminescence) element may be used.

その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、又は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。   In addition, the present invention can be realized by various combinations conceived by those skilled in the art for each embodiment, or by arbitrarily combining the components and functions in each embodiment without departing from the spirit of the present invention. This form is also included in the present invention.

1 点灯装置
2 LED(固体発光素子)
3 交流電源
4 照明器具
10 制御回路
11 第一のインダクタ
12 第二のインダクタ
13 第一のキャパシタ
14 スイッチング素子
15 第二のキャパシタ
16 ダイオード
17 第三のキャパシタ
19 全波整流回路
20 DC/DCコンバータ
31 第一の直列回路
32 第二の直列回路
1 lighting device 2 LED (solid state light emitting device)
3 AC power supply 4 Lighting fixture 10 Control circuit 11 First inductor 12 Second inductor 13 First capacitor 14 Switching element 15 Second capacitor 16 Diode 17 Third capacitor 19 Full wave rectifier circuit 20 DC / DC converter 31 First series circuit 32 Second series circuit

Claims (5)

交流電源に接続されて固体発光素子に電流を供給する点灯装置であって、
前記交流電源から供給される交流電流を全波整流する全波整流回路と、
前記全波整流回路から全波整流された電流が供給され、かつ、スイッチング素子を備える昇降圧型のDC/DCコンバータと、
前記スイッチング素子をオン及びオフ制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、前記DC/DCコンバータからの出力電流の実効値を予め定められた閾値以上の値に調節する場合には、前記スイッチング素子を電流臨界モードで制御し、前記出力電流の実効値を前記閾値未満の値に調節する場合には、前記スイッチング素子を不連続モードで制御し、かつ、前記スイッチング素子の制御モードを前記電流臨界モードと前記不連続モードとの間で切り替える際に、前記出力電流の実効値を連続的に変化させるように、前記スイッチング素子のスイッチング周波数を不連続的に変化させる
点灯装置。
A lighting device that is connected to an AC power source and supplies current to a solid state light emitting device,
A full-wave rectification circuit for full-wave rectification of an alternating current supplied from the alternating-current power supply;
A step-up / step-down DC / DC converter that is supplied with a full-wave rectified current from the full-wave rectifier circuit and includes a switching element;
A control circuit for controlling on and off of the switching element,
The control circuit controls the switching element in a current critical mode when the effective value of the output current from the DC / DC converter is adjusted to a value equal to or greater than a predetermined threshold value, and the effective value of the output current is controlled. Is adjusted to a value less than the threshold, the switching element is controlled in a discontinuous mode, and when the control mode of the switching element is switched between the current critical mode and the discontinuous mode, A lighting device that discontinuously changes a switching frequency of the switching element so as to continuously change an effective value of the output current.
前記DC/DCコンバータは、
第一のキャパシタと、第二のキャパシタと、第三のキャパシタと、第一のインダクタと、第二のインダクタと、ダイオードとをさらに備え、
前記第一のキャパシタは、前記全波整流回路の出力端に接続され、
前記第一のインダクタ及び前記スイッチング素子が直列接続された第一の直列回路は、前記全波整流回路の出力端に接続され、
前記第二のキャパシタ、前記ダイオード及び前記第三のキャパシタが直列接続された第二の直列回路は、前記スイッチング素子の両端に接続され、
前記第二のインダクタは、前記第二のキャパシタ及び前記ダイオードの接続点に一端が接続され、かつ、前記スイッチング素子及び前記第三のキャパシタの接続点に他端が接続され、
前記第三のキャパシタに出力される電圧が前記固体発光素子に印加される
請求項1に記載の点灯装置。
The DC / DC converter is
A first capacitor, a second capacitor, a third capacitor, a first inductor, a second inductor, and a diode;
The first capacitor is connected to an output terminal of the full-wave rectifier circuit,
The first series circuit in which the first inductor and the switching element are connected in series is connected to the output terminal of the full-wave rectifier circuit,
A second series circuit in which the second capacitor, the diode, and the third capacitor are connected in series is connected to both ends of the switching element,
The second inductor has one end connected to a connection point between the second capacitor and the diode, and the other end connected to a connection point between the switching element and the third capacitor,
The lighting device according to claim 1, wherein a voltage output to the third capacitor is applied to the solid state light emitting device.
前記制御回路は、
前記出力電流の実効値が前記閾値以上の場合には、前記スイッチング周波数を赤外線通信帯域より大きい周波数に設定し、
前記出力電流の実効値が前記閾値未満の場合には、前記スイッチング周波数を赤外線通信帯域未満の周波数に設定する
請求項1又は2に記載の点灯装置。
The control circuit includes:
If the effective value of the output current is greater than or equal to the threshold, the switching frequency is set to a frequency greater than the infrared communication band,
The lighting device according to claim 1, wherein when the effective value of the output current is less than the threshold, the switching frequency is set to a frequency less than an infrared communication band.
前記制御回路は、前記スイッチング周波数を可聴域より大きい周波数に設定する
請求項1〜3のいずれか1項に記載の点灯装置。
The lighting device according to claim 1, wherein the control circuit sets the switching frequency to a frequency larger than an audible range.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の点灯装置と、
前記固体発光素子とを備える
照明器具。
The lighting device according to any one of claims 1 to 4,
A lighting fixture comprising the solid-state light emitting element.
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