JP2017117606A - Led lighting device and led illumination device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、LED点灯装置及びそれを用いたLED照明装置に関する。 The present invention relates to an LED lighting device and an LED lighting device using the LED lighting device.
一般に、LEDの性質として、累積点灯時間の増加に対して光束が低下していくことが知られている。これは、LEDの点灯時間が増加するにつれて、発光に寄与する格子欠陥が変化すること及び青色光を白色光に変換するYAG系の蛍光体が劣化することによって発光効率が低下することに起因する。LED点灯装置には、このような光束の変化を補償するために、いわゆる初期光束補正機能が設けられる場合がある(特許文献1参照)。初期光束補正機能とは、LEDの点灯初期はLED電流を定格電流よりも低減しておき、累積点灯時間が進むにつれてLED電流を増加させて定格電流に近づけていく機能である。これにより、LED点灯開始当初から使用時間の経過にかかわらず一定の光束が得られる。また、初期光束補正機能によって、点灯初期に不要に高い光束で点灯が行われてしまうことが防止され、省エネ及びLEDの長寿命化が実現される。 In general, as a property of an LED, it is known that the luminous flux decreases as the cumulative lighting time increases. This is because as the lighting time of the LED increases, the lattice defects that contribute to light emission change, and the YAG phosphor that converts blue light into white light deteriorates, resulting in a decrease in light emission efficiency. . The LED lighting device may be provided with a so-called initial light beam correction function in order to compensate for such a change in light beam (see Patent Document 1). The initial luminous flux correction function is a function of reducing the LED current from the rated current at the beginning of lighting of the LED, and increasing the LED current as the cumulative lighting time proceeds to approach the rated current. As a result, a constant luminous flux can be obtained regardless of the elapsed time of use from the beginning of LED lighting. In addition, the initial luminous flux correction function prevents the lighting from being performed with an unnecessarily high luminous flux at the beginning of lighting, thereby realizing energy saving and extending the life of the LED.
ところで、LEDの光束は、LED電流とLED順方向電圧との積、すなわちLED電力に実質的に相関する。したがって、初期光束補正制御においてLED順方向電圧のばらつきが考慮されないと、複数のLED照明装置間でLEDの光束(明るさ)がばらついたまま初期光束補正制御が実行されることになる。また、この光束のばらつきは、同じ累積点灯時間に対する初期光束補正機能の効果のばらつきをもたらしてしまう。すなわち、順方向電圧が標準値よりも高いLEDは相対的に明るく点灯されて光束が早く低下し、逆に順方向電圧が標準値よりも低いLEDは相対的に暗く点灯されて光束が遅く低下することになり、これらのLEDに対して同じ仕様の初期光束補正制御(例えば、順方向電圧が標準値のLEDに対する仕様の初期光束補正制御)は最適なものとはならない。 By the way, the luminous flux of the LED substantially correlates with the product of the LED current and the LED forward voltage, that is, the LED power. Therefore, if the variation in the LED forward voltage is not taken into account in the initial light flux correction control, the initial light flux correction control is executed while the light flux (brightness) of the LED varies among the plurality of LED illumination devices. In addition, the variation in the luminous flux causes variation in the effect of the initial luminous flux correction function for the same cumulative lighting time. In other words, LEDs whose forward voltage is higher than the standard value are lit relatively brightly and the luminous flux decreases quickly, whereas LEDs whose forward voltage is lower than the standard value are lit relatively dark and the luminous flux decreases slowly. Therefore, the initial luminous flux correction control with the same specifications for these LEDs (for example, the initial luminous flux correction control with the specifications for the LEDs having a forward voltage of the standard value) is not optimal.
これに対して、LED点灯装置において、LED電力が目標電力値に一致するように電力フィードバック制御が実行されればこの問題は解消され得る。例えば、特許文献2に開示される点灯装置は、LEDに電流を供給する点灯回路と、LEDに電流が供給されているときのLEDの順方向電圧を検出するVf検出回路と、Vf検出回路で検出された順方向電圧が大きいほどより小さな電流が流れるように点灯回路を制御する制御回路とを備える。同文献によると、制御回路は、LEDの順方向電圧が大きいほどより小さな電流がLEDに流れ、かつ、その順方向電圧に依存することなく、順方向電圧とLED電流との積(すなわち、出力電力)が一定となるように定電力制御を実行する。より具体的には、制御回路は、Vf検出回路から送られてくる検出信号が示す順方向電圧と点灯回路からの出力電流との積が一定となるように、制御目標値(すなわち、出力電流)を決定し、その制御目標値を示す制御信号を出力制御部に出力する。
On the other hand, in the LED lighting device, this problem can be solved if the power feedback control is executed so that the LED power matches the target power value. For example, a lighting device disclosed in
しかし、LED順方向電圧のばらつきの影響を抑制するために、特許文献2に開示されるような逐次的な定電力制御を適用すると、応答の遅延の問題が生じる。逐次的な定電力制御を行うためには、点灯回路の出力電流の検出値と出力電圧の検出値を乗算して出力電力の検出値を演算し、この出力電力の検出値が目標電力値となるように目標電流値を演算し、その目標電流値を出力電流フィードバックのための回路に出力する処理を逐次的に実行する必要がある。しかし、一般的なマイコンの演算速度(プログラム処理速度)は出力電流のフィードバックループに求められる応答速度よりも遅く、さらにマイコンは定電力制御以外の処理(保護機能実行の要否判定ための処理等)も行う必要があるため、出力電流フィードバックの応答性が低下する。したがって、初期光束補正制御において、LEDの順方向電圧のばらつきによる光束への影響の抑制と出力制御の応答性の確保の両立が求められる。
However, when sequential constant power control as disclosed in
そこで、本発明は、出力制御の応答性に影響を与えることなくLEDの順方向電圧のばらつきによる光束への影響を抑制して初期光束補正制御を実行するLED点灯装置及びそれを用いたLED照明装置を提供することを課題とする。 Accordingly, the present invention provides an LED lighting device that performs initial luminous flux correction control by suppressing the influence on the luminous flux due to variations in the forward voltage of the LED without affecting the responsiveness of the output control, and the LED illumination using the same It is an object to provide an apparatus.
本発明のLED点灯装置は、目標電流値に応じた出力電流をLEDに供給する直流電源回路と、LEDの順方向電圧を検出する検出回路と、LEDの累積点灯時間に対する目標電流値の変化を規定する補正関数を、LEDの初期点灯時に検出回路によって検出された順方向電圧の初期値に基づいて決定する補正関数決定部と、累積点灯時間を取得する点灯時間取得部と、累積点灯時間を補正関数に適用して目標電流値を決定する目標電流決定部とを備える。 The LED lighting device of the present invention includes a DC power supply circuit that supplies an output current corresponding to a target current value to the LED, a detection circuit that detects a forward voltage of the LED, and a change in the target current value with respect to the cumulative lighting time of the LED. A correction function determining unit that determines a correction function to be defined based on an initial value of a forward voltage detected by a detection circuit at the time of initial lighting of the LED, a lighting time acquiring unit that acquires a cumulative lighting time, and a cumulative lighting time And a target current determining unit that determines a target current value by applying the correction function.
上記LED点灯装置によると、LEDの累積点灯時間に対する目標電流値の変化を規定する補正関数が順方向電圧の初期値に基づいて決定され、この補正関数に累積点灯時間を適用することによって目標電流値が決定される。このように、初期点灯時に初期値に基づいて補正関数が決定された後は、目標電流値が累積点灯時間のみを変数として決定されるので、目標電流値決定の処理が出力制御のループに含まれない。したがって、LED点灯装置における出力制御の応答性に影響を与えることなく順方向電圧のばらつきによる光束への影響を抑制して初期光束補正制御を実行することが可能となる。 According to the LED lighting device, the correction function that defines the change in the target current value with respect to the cumulative lighting time of the LED is determined based on the initial value of the forward voltage, and the target current is obtained by applying the cumulative lighting time to the correction function. The value is determined. In this way, after the correction function is determined based on the initial value at the time of initial lighting, the target current value is determined using only the cumulative lighting time as a variable, so the target current value determination process is included in the output control loop. I can't. Therefore, it is possible to execute the initial light flux correction control while suppressing the influence on the light flux due to the variation in the forward voltage without affecting the responsiveness of the output control in the LED lighting device.
また、検出回路が、更に出力電流を検出するように構成され、直流電源回路が、出力電流をLEDに供給するDC/DCコンバータ、及び検出回路によって検出された出力電流が目標電流値で一致するようにDC/DCコンバータを制御する制御回路を含む。このように出力電流が定電流制御される構成においても、初期値に基づいて補正関数が決定された後は、目標電流値決定の処理が定電流制御のループに含まれない。したがって、LED電流の定電流制御の応答性を低下させることなく順方向電圧のばらつきによる光束への影響を抑制して初期光束補正制御を実行することが可能となる。 The detection circuit is further configured to detect an output current, the DC power supply circuit supplies a DC / DC converter that supplies the output current to the LED, and the output current detected by the detection circuit matches the target current value. A control circuit for controlling the DC / DC converter. Even in such a configuration in which the output current is controlled at constant current, the target current value determination processing is not included in the constant current control loop after the correction function is determined based on the initial value. Therefore, it is possible to execute the initial light flux correction control while suppressing the influence on the light flux due to the variation in the forward voltage without reducing the responsiveness of the constant current control of the LED current.
第1の形態によるLED点灯装置は、累積点灯時間に対する目標電流値の変化を初期値ごとに規定する複数の補正関数を記憶する記憶部を更に備え、補正関数決定部は、初期値に応じて複数の補正関数から1つの補正関数を選択するように構成される。このように、補正関数が初期値に応じて記憶部から選択される構成としたので、補正関数決定部による補正関数決定のための処理が簡素な構成で実現される。 The LED lighting device according to the first aspect further includes a storage unit that stores a plurality of correction functions that define, for each initial value, a change in the target current value with respect to the cumulative lighting time, and the correction function determination unit is configured to respond to the initial value. A correction function is selected from a plurality of correction functions. As described above, since the correction function is selected from the storage unit according to the initial value, the process for determining the correction function by the correction function determination unit is realized with a simple configuration.
ここで、複数の補正関数が、少なくとも、第1の初期値に対する第1の補正関数及び第2の初期値に対する第2の補正関数を含み、所与の累積点灯時間を第1の補正関数に適用して得られる第1の目標電流値と第1の初期値との積が、同じ累積点灯時間を第2の補正関数に適用して得られる第2の目標電流値と第2の初期値との積に等しくなるように、第1及び第2の補正関数が設定されることが好ましい。これにより、複数のLED点灯装置から給電されるそれぞれのLED間の光束の一致性が高まる。 Here, the plurality of correction functions include at least a first correction function for the first initial value and a second correction function for the second initial value, and a given cumulative lighting time is defined as the first correction function. The second target current value and the second initial value obtained by applying the same cumulative lighting time to the second correction function as the product of the first target current value obtained by applying and the first initial value. It is preferable that the first and second correction functions are set so as to be equal to the product of. Thereby, the coincidence of the light flux between the LEDs fed from the plurality of LED lighting devices is increased.
第2の形態によるLED点灯装置は、累積点灯時間に対する目標電流値の変化をLEDの順方向電圧の基準値について規定する基準関数を記憶する記憶部を更に備え、補正関数決定部が、基準値と初期値との比率に基づいて基準関数から補正関数を導出するように構成される。これにより、初期値のばらつきに対して連続的に補正関数を決定することができ、初期光束補正精度が向上する。 The LED lighting device according to the second aspect further includes a storage unit that stores a reference function that defines a change in the target current value with respect to the cumulative lighting time with respect to a reference value of the forward voltage of the LED, and the correction function determination unit includes the reference value And a correction function is derived from the reference function based on the ratio of the initial value. As a result, the correction function can be determined continuously with respect to variations in the initial value, and the initial light flux correction accuracy is improved.
ここで、所与の累積点灯時間を補正関数に適用して得られる目標電流値と初期値との積が、同じ累積点灯時間を基準関数に適用して得られる目標電流値と基準値との積に等しくなるように、補正関数決定部が補正関数を導出するように構成されることが好ましい。これにより、複数のLED点灯装置から給電されるそれぞれのLED間の光束の一致性が高まる。 Here, the product of the target current value obtained by applying a given cumulative lighting time to the correction function and the initial value is the difference between the target current value obtained by applying the same cumulative lighting time to the reference function and the reference value. Preferably, the correction function determination unit is configured to derive a correction function so as to be equal to the product. Thereby, the coincidence of the light flux between the LEDs fed from the plurality of LED lighting devices is increased.
第3の形態として、上記いずれかのLED点灯装置において、補正関数決定部が、初期点灯時後の所定のタイミングにおいて、検出回路によって検出されたLEDの順方向電圧に基づいて補正関数を再決定するように構成されてもよい。上記第1の形態においては、補正関数決定部は、初期点灯時後の所定のタイミングにおいて、検出回路によって検出されたLEDの順方向電圧を初期値に置き換えて複数の補正関数から1つの補正関数を再選択するように構成される。また、上記第2の形態においては、補正関数決定部は、初期点灯時後の所定のタイミングにおいて、検出回路によって検出されたLEDの順方向電圧と基準値との比率に基づいて、基準関数から補正関数を再導出するように構成される。このように、順方向電圧の経時変化を考慮して補正関数を再決定することによって、LEDの寿命にわたって初期光束補正制御の精度を向上させることができる。 As a third mode, in any one of the above LED lighting devices, the correction function determination unit redetermines the correction function based on the forward voltage of the LED detected by the detection circuit at a predetermined timing after the initial lighting. It may be configured to. In the first embodiment, the correction function determination unit replaces the forward voltage of the LED detected by the detection circuit with an initial value at a predetermined timing after the initial lighting, and uses one correction function from a plurality of correction functions. Configured to reselect. Further, in the second embodiment, the correction function determination unit calculates the reference function based on the ratio between the forward voltage of the LED detected by the detection circuit and the reference value at a predetermined timing after the initial lighting. A correction function is configured to be derived again. Thus, by re-determining the correction function in consideration of the temporal change of the forward voltage, the accuracy of the initial light flux correction control can be improved over the lifetime of the LED.
本発明のLED照明装置は、上記第1から第3の形態のいずれかによるLED点灯装置と、LEDとを備える。上述したように、LED点灯装置では、出力制御の応答速度を低下させることなくLEDの順方向電圧のばらつきによる光束への影響を抑制して初期光束補正制御が実行されるので、ユーザは、LEDの寿命にわたって適正な明るさの照明を得ることができ、特に複数のLEDについては均一な明るさの照明を得ることができる。 The LED lighting device of the present invention includes the LED lighting device according to any one of the first to third embodiments and an LED. As described above, in the LED lighting device, the initial luminous flux correction control is executed while suppressing the influence on the luminous flux due to the variation in the forward voltage of the LED without reducing the response speed of the output control. Illumination with appropriate brightness can be obtained over the lifetime of the LED, and in particular, illumination with uniform brightness can be obtained for a plurality of LEDs.
<第1の実施形態>
図1に、本発明の第1の実施形態によるLED点灯装置1−1〜1−n及びLED照明装置3−1〜3−nのブロック図を示す。LED点灯装置1−1〜1−nの各々及びLED2−1〜2−nの各々によってLED照明装置3−1〜3−nの各々が構成される。LED点灯装置1−1〜1−nは、商用電源等の交流電源ACから給電され、それぞれのLED2−1〜2−nを点灯する。LED点灯装置1−1〜1−nは、1つの交流電源に接続されていてもよいし、グループ分けされて複数の交流電源に接続されていてもよい。LED点灯装置1−1〜1−nの各々は同じ構成を有する。以降の説明において、LED点灯装置1−1〜1−nのいずれか1つを代表して、又はこれらを総称してLED点灯装置1という。同様に、LED照明装置3−1〜3−nのいずれか1つを代表して、又はこれらを総称してLED照明装置3という。
<First Embodiment>
FIG. 1 shows a block diagram of LED lighting devices 1-1 to 1-n and LED lighting devices 3-1 to 3-n according to the first embodiment of the present invention. Each of the LED lighting devices 3-1 to 1-n and each of the LEDs 2-1 to 2-n constitute each of the LED lighting devices 3-1 to 3-n. The LED lighting devices 1-1 to 1-n are supplied with power from an AC power source AC such as a commercial power source and light the respective LEDs 2-1 to 2-n. The LED lighting devices 1-1 to 1-n may be connected to one AC power source, or may be grouped and connected to a plurality of AC power sources. Each of the LED lighting devices 1-1 to 1-n has the same configuration. In the following description, any one of the LED lighting devices 1-1 to 1-n is represented or collectively referred to as an
LED2−1〜2−nの各々は、直列接続又は直並列接続された複数のLED素子を備えたLEDモジュールである。LED2−1〜2−nの各々は同じ仕様のLEDモジュールからなるが、各LEDモジュールにおけるLED素子の合計の順方向電圧Vfがばらつき得る。なお、以降の説明において、LED2−1〜2−nのいずれか1つを代表して、又はこれらを総称してLED2ともいう。 Each of the LEDs 2-1 to 2-n is an LED module including a plurality of LED elements connected in series or in series and parallel. Each of the LEDs 2-1 to 2-n is composed of LED modules having the same specifications, but the total forward voltage Vf of the LED elements in each LED module may vary. In the following description, any one of the LEDs 2-1 to 2-n is represented or collectively referred to as LED2.
LED点灯装置1は、入力回路10、DC/DCコンバータ20、検出回路30、制御回路40及び光束補正回路50を備え、交流電源ACから供給される交流入力を所定の直流出力に変換してそれをLED2に供給する。なお、DC/DCコンバータ20及び制御回路40を併せて直流電源回路ともいう。
The
入力回路10は、ダイオードブリッジ11及び入力コンデンサ12を備える。交流入力電圧がダイオードブリッジ11によって全波整流され、入力コンデンサ12には脈流電圧が現われる。なお、直流電源からの直流電圧がLED点灯装置1に入力される場合には入力回路10は不要である。
The
DC/DCコンバータ20は、スイッチング素子21(MOSFET)、トランス22、ダイオード23及び出力コンデンサ24を備え、スイッチング素子21のPWM駆動によってLED2に直流電力を供給する。DC/DCコンバータ20は、本実施形態においては絶縁型フライバックコンバータからなり、力率改善機能を持つ、いわゆるワンコンバータ方式のフライバック回路を構成する。なお、DC/DCコンバータ20は、バックコンバータ、バックブーストコンバータ等、他の形式のコンバータであってもよい。
The DC /
スイッチング素子21のオン期間にトランス22の一次巻線によってエネルギーが蓄積され、スイッチング素子21のオフ期間にそのエネルギーがトランス22の二次巻線側からダイオード23を介して出力コンデンサ24に充電される。DC/DCコンバータ20の出力電力は、スイッチング素子21のPWM制御におけるオンデューティ(デューティ比)、一次巻線に対する二次巻線の巻数比等によって決まる。スイッチング素子21は、後述するスイッチング制御用の制御IC45によって駆動される。なお、以降の説明において、入力コンデンサ12の低電位電極側ノードを一次側グランドG1といい、出力コンデンサ24の低電位電極側ノードを二次側グランドG2というものとする。また、DC/DCコンバータ20の出力電流を単に「出力電流」といい、DC/DCコンバータ20の出力電圧を単に「出力電圧」という。各実施形態において、出力電流はLED電流に等しく、出力電圧はLED2の順方向電圧Vfに等しいものとする。
Energy is accumulated by the primary winding of the
検出回路30は、抵抗31及び32からなる電圧検出回路並びに電流検出抵抗33からなる電流検出回路を含み、二次側グランドG2を基準電位とする。電圧検出回路(抵抗31及び32)は出力コンデンサ24に並列接続された分圧抵抗回路からなり、出力電圧に比例した電圧が抵抗32に発生する。電流検出抵抗33は二次側グランドG2とLED2のカソード端との間に挿入された低抵抗素子からなり、出力電流に比例した電圧が電流検出抵抗33に発生する。
The
制御回路40は、オペアンプ41、定電圧源42(例えば制御電源)、抵抗43、フォトカプラ44及び制御IC45を含み、DC/DCコンバータ20の出力を定電流制御する。フォトカプラ44はフォトダイオード44d及びフォトトランジスタ44tを含み、フォトダイオード44d及びその前段の回路(オペアンプ41、定電圧源42等)が二次側グランドG2を基準電位とし、フォトトランジスタ44t及びその後段の回路(制御IC45)が一次側グランドG1を基準電位として動作する。なお、制御回路40には、制御電源が適宜給電されるものとする。
The
オペアンプ41の負入力端子(−)には、検出回路30からの検出電流値が入力され、オペアンプ41の正入力端子(+)には、光束補正回路50からの目標電流値が入力される。オペアンプ41の負入力端子と出力端子間には不図示の帰還素子(抵抗、コンデンサ、又はこれらの直列回路若しくは並列回路)が接続され、負入力端子電圧と正入力端子電圧の誤差が出力端子において出力される。オペアンプ41の出力はフォトダイオード44dのカソードに接続され、フォトダイオード44dのアノードは抵抗43を介して定電圧源42に接続される。フォトカプラ44では、フォトダイオード44dに流れる電流に応じてフォトトランジスタ44tの出力状態が決定され、フォトトランジスタ44tの出力が入力信号として制御IC45に入力される。通常点灯時においては、オペアンプ41は、出力電流(検出電流値)が目標電流値に一致するようにスイッチング素子21のPWM制御におけるオン幅を決定することになる。
The detection current value from the
制御IC45は、一般的なLEDドライバICからなり、制御IC45には不図示の周辺回路素子が適宜接続される。制御IC45は、フォトトランジスタ44tの出力状態に応じたパルス幅のPWM駆動信号を生成し、それをスイッチング素子21のゲート電圧として出力する。例えば、制御IC45は、フォトダイオード44d及びフォトトランジスタ44tの電流の増加/減少に対してPWM制御のオン幅を減少/増加させ、出力電流を低減させる。すなわち、制御回路40は、出力電流が目標電流値に一致するようにDC/DCコンバータ20を定電流制御する。
The
光束補正回路50は、例えばマイコンからなり、初期光束補正機能を実行する。光束補正回路50は、補正関数決定部51、点灯時間取得部52、目標電流決定部53、A/D変換部54、記憶部55及び計時部56を備え、これらの各部はバスBによって相互に信号又はデータのやり取りが可能な態様で接続される。補正関数決定部51、点灯時間取得部52及び目標電流決定部53はCPUの一部を構成し、このCPUは、上記各部に含まれない一般的な処理機能を適宜実行できるものとする。A/D変換部54は、検出回路30の電圧検出回路(抵抗31及び32)によって検出された出力電圧をA/D変換してマイコンに取り込むものである。なお、A/D変換部54はマイコンの外部にあってもよい。
The light
記憶部55は、データ及びプログラムを記憶するための不揮発性メモリである。本実施形態では、記憶部55には、LED2の累積点灯時間に対する目標電流値の変化を、順方向電圧Vfの初期値Vf0ごとに規定する複数の補正関数が記憶される。なお、初期値Vf0とは、初期点灯時に検出回路30(抵抗31及び32)によって検出された順方向電圧Vf(出力電圧)のことである。また、初期点灯とは、LED2がLED点灯装置1に装着されてから数回以内程度の点灯、好ましくは初回点灯を意味する。したがって、初期点灯は、LED点灯装置1の出荷前における試験用LED、疑似負荷等を装着した状態での点灯又は動作を含まない。
The
図2を参照して、上記複数の補正関数の例とともにLED点灯装置1の動作を説明する。図2は、上段から点灯状態(調光率:%)、目標電流値It(mA)及び光束(lm)を示し、横軸は累積点灯時間T(hour)である。なお、出力電流は目標電流値に一致するものとする。
With reference to FIG. 2, the operation of the
点灯状態は、初期値Vf0にかかわらずそれぞれのLED2について、点灯開始時(T=0)に80%調光から開始され、T=60000に達する時点で全光(100%)となるように設定される。そして、T=60000を超えた後は、点灯状態は全光に維持される。この点灯状態の推移及び以下に説明する補正関数の適用によって、光束は、全LED2において寿命にわたって規定値(例えば、10000lm)で一定となる。
The lighting state starts from 80% dimming at the start of lighting (T = 0) regardless of the initial value Vf 0 , and becomes all light (100%) when T = 60000 is reached. Is set. And after T = 60000, a lighting state is maintained by all the lights. By the transition of the lighting state and the application of the correction function described below, the luminous flux becomes constant at a specified value (for example, 10000 lm) over the lifetime in all the
図2に示すように、目標電流値Itは、初期値Vf0の各々について規定され、補正カーブA(補正関数A)は初期値Vf0=140(V)に対する補正関数を示し、補正カーブB(補正関数B)は初期値Vf0=160(V)に対する補正関数を示す。所与の累積点灯時間における順方向電圧Vfと目標電流値Itとの積が補正関数間で同一となるように、各補正関数が設定される。これにより、LED点灯装置1−1〜1−nから給電されるLED2−1〜2−n間の光束の一致性が高まる。 As shown in FIG. 2, the target current value It is defined for each of the initial values Vf 0 , the correction curve A (correction function A) is a correction function for the initial value Vf 0 = 140 (V), and the correction curve B (Correction function B) indicates a correction function for the initial value Vf 0 = 160 (V). Each correction function is set so that the product of the forward voltage Vf and the target current value It during a given cumulative lighting time is the same between the correction functions. Thereby, the coincidence of the luminous flux between the LEDs 2-1 to 2-n fed from the LED lighting devices 1-1 to 1-n is increased.
例えば、補正関数A(Vf0=140)においては、目標電流値Itは、0≦T≦60000では480≦It≦600で増加し、60000<TではIt=600に維持される。一方、補正関数B(Vf0=160)においては、目標電流値Itは、0≦T≦60000では420≦It≦525で増加し、60000<TではIt=525に維持される。例えば、補正関数A及びBにおける目標値It×初期値Vf0に関して、
T=0において、140V×480mA=160V×420mA、
60000≦Tにおいて、140V×600mA=160V×525mA
であることが分かる。0<T<60000の範囲においても、上記の関係が成り立つ。なお、図2においては、2つの初期値に対する2つの補正関数を示すが、3以上の初期値に対する3以上の補正関数が規定されてもよい。
For example, in the correction function A (Vf 0 = 140), the target current value It increases at 480 ≦ It ≦ 600 when 0 ≦ T ≦ 60000, and is maintained at It = 600 when 60000 <T. On the other hand, in the correction function B (Vf 0 = 160), the target current value It increases with 420 ≦ It ≦ 525 when 0 ≦ T ≦ 60000, and is maintained at It = 525 when 60000 <T. For example, regarding target value It × initial value Vf 0 in correction functions A and B,
At T = 0, 140V × 480 mA = 160V × 420 mA,
At 60000 ≦ T, 140 V × 600 mA = 160 V × 525 mA
It turns out that it is. The above relationship also holds in the range of 0 <T <60000. In FIG. 2, two correction functions for two initial values are shown, but three or more correction functions for three or more initial values may be defined.
図1に戻り、補正関数決定部51は、累積点灯時間に対する目標電流値の変化を規定する補正関数を、初期値Vf0に基づいて決定する。本実施形態では、補正関数決定部51は、記憶部55に記憶されている複数の補正関数から初期値Vf0に応じて1つの補正関数を選択する。より具体的には、補正関数決定部51は、まずデフォルト設定の補正関数又は点灯状態(例えば、調光率80%)において初期点灯を行い、初期点灯時に検出された順方向電圧Vf(初期値Vf0)に最も近い値の初期値に対する補正関数をその後採用する。例えば、図2に示す例において、デフォルト設定での初期点灯時に検出された順方向電圧Vfが155Vであった場合、補正関数決定部51は、Vf0=160に対する補正関数Bを選択及び採用する。
Returning to FIG. 1, the correction
点灯時間取得部52は、LED2の累積点灯時間を取得する。累積点灯時間は、タイマ又はカウンタからなる計時部56による計時出力から取得され、記憶部55に記憶される。なお、調光率が100%で一定となった後の期間(図2の例では累積点灯時間が60000時間を超えた後の期間)においては累積点灯時間を取得する必要はない。
The lighting
目標電流決定部53は、累積時間取得部52によって取得された累積点灯時間を、補正関数決定部51によって選択された補正関数に適用(代入)して目標電流値を決定し、この目標電流値を制御回路40のオペアンプ41に出力する。なお、調光率が100%で一定となった後の期間(図2の例では累積点灯時間が60000時間を超えた後の期間)においては目標値決定の処理を新たに行う必要はない。
The target
なお、点灯時間取得部52による累積点灯時間の取得及び目標電流決定部53による目標電流値の決定は、補正関数の勾配及び目標電流値のビット解像度を考慮して、比較的低い頻度で実行されればよく、所定の期間(例えば、100時間、1000時間等)又は所定の点灯回(1回の点灯中、100回の点灯)において目標電流値が1つの値に固定されるようにしてもよい。
The cumulative lighting time acquisition by the lighting
また、光束補正回路50に、マスク機能又はリセット機能が付加されてもよい。マスク機能とは、LED点灯装置1の出荷前の試験点灯(負荷がLED2とは限らない)の際に、補正関数の決定、累積点灯時間のカウント、点滅回数のカウント等を無効化する機能である。このようなマスク機能は、例えば、光束補正回路50のマイコンの所定端子の操作によって実施可能である。また、リセット機能とは、上記試験点灯が行われた場合又はLED点灯装置1の使用中にLED2が故障により交換された場合に、累積点灯時間のカウント、点灯回数のカウント、決定された補正関数等を初期状態(デフォルトの状態)にリセットする機能である。このようなリセット機能も、例えば、光束補正回路50のマイコンの所定端子の操作によって実施可能である。
Further, a mask function or a reset function may be added to the light
以上のように、本実施形態によるLED点灯装置1は、出力電流をLED2に供給するDC/DCコンバータ20と、出力電流及びLED2の順方向電圧を検出する検出回路30と、検出回路30によって検出された出力電流が目標電流値で一定となるようにDC/DCコンバータ20を制御する制御回路40と、光束補正回路50を備える、光束補正回路50において、補正関数決定部51が、LED2の累積点灯時間に対する目標電流値の変化を規定する補正関数を初期値Vf0に基づいて決定し、点灯時間取得部52が累積点灯時間を取得し、目標電流決定部53が累積点灯時間を補正関数に適用して目標電流値を決定する。
As described above, the
このように、LED2の累積点灯時間に対する目標電流値の変化を規定する補正関数が初期値Vf0に基づいて決定され、この補正関数に累積点灯時間を適用することによって目標電流値が決定される。すなわち、初期点灯時に初期値Vf0に基づいて補正関数が決定された後は、目標電流値が累積点灯時間のみを変数として決定されるので、目標電流値決定の処理が出力電流の定電流制御のループに含まれない。したがって、LED点灯装置1における出力制御の応答性に影響を与えることなく(すなわち、定電流制御の応答性を低下させることなく)順方向電圧のばらつきによる光束への影響を抑制して初期光束補正制御を実行することが可能となる。これにより、LED照明装置3−1〜3−nのユーザは、LED2−1〜2−nの寿命にわたって均一かつ適正な明るさの照明を得ることができる。
As described above, a correction function that defines a change in the target current value with respect to the cumulative lighting time of the
特に、本実施形態では、累積点灯時間に対する目標電流値の変化を初期値ごとに規定する複数の補正関数が記憶部55に記憶され、補正関数決定部51が、初期値Vf0に応じて複数の補正関数から1つの補正関数を選択するように構成される。このように、補正関数が初期値Vf0に応じて記憶部55から選択される構成としたので、補正関数決定部51による補正関数決定のための処理が簡素な構成で実現される。
In particular, in the present embodiment, a plurality of correction function defining the change in the target current value for the cumulative lighting time for each initial value stored in the
<第2の実施形態>
上記第1の実施形態では、複数の初期値Vf0に対する複数の補正関数が記憶部55に記憶される構成を示したが、本実施形態では、基準となる補正関数が記憶部55に記憶され、順方向電圧Vfの基準値に応じてその関数が修正される構成を示す。本実施形態のLED点灯装置1のブロック図は第1の実施形態のもの(図1)と実質的に同様であるので、その重複する説明を省略する。本実施形態と第1の実施形態とは、補正関数決定部51及び記憶部55に関する動作が異なる。
<Second Embodiment>
In the first embodiment, a configuration in which a plurality of correction functions for a plurality of initial values Vf 0 is stored in the
記憶部55には、LED2の順方向電圧Vfの基準値Vfref及びこの基準値Vfrefに対する補正関数となる基準関数が記憶される。なお、基準値Vfrefは、必ずしも順方向電圧Vfの標準値でなくてもよい。補正関数決定部51は、まずデフォルト設定の補正関数(例えば、基準関数)又は点灯状態(例えば、調光率80%)において初期点灯を行い、基準値Vfrefと初期値Vf0との比率に基づいて基準関数から補正関数を導出及び採用する。
The
図3を参照して、補正関数の例示とともにLED点灯装置1の動作を説明する。図3は、上段から点灯状態(調光率:%)、目標電流値It(mA)及び光束(lm)を示し、横軸は累積点灯時間T(hour)である。なお、図3における点灯状態及び光束は、第1の実施形態で示したもの(図2)と同様である。また、出力電流は目標電流値に一致するものとする。
With reference to FIG. 3, the operation of the
図3に示すように、基準関数RはVfref=140(V)に対する補正関数(図2の補正関数Aと同一)であり、T=0においてIt=480であり、60000≦TにおいてIt=600である。すなわち、基準関数Rは、
It=0.002T+480、0≦T≦60000
It=600、60000<T
となる。
As shown in FIG. 3, the reference function R is a correction function for Vf ref = 140 (V) (same as the correction function A in FIG. 2), It = 480 at T = 0 and It = 480 at 60000 ≦ T. 600. That is, the reference function R is
It = 0.002T + 480, 0 ≦ T ≦ 60000
It = 600, 60000 <T
It becomes.
ここで、補正関数決定部51は、累積点灯時間Tを補正関数Rに適用して得られる目標電流値Itと初期値Vf0との積が、同じ累積点灯時間Tを基準関数Rに適用して得られる目標電流値Itと基準値Vfrefとの積に等しくなるように、補正関数Cを導出する。具体的には、図3の例では、補正関数Cは、
It=(0.002T+480)×Vfref/Vf0、0≦T≦60000
It=600×Vfref/Vf0、60000<T
となる。これにより、LED点灯装置1−1〜1−nから給電されるLED2−1〜2−n間の光束の一致性が高まる。
Here, the correction
It = (0.002T + 480) × Vf ref / Vf 0 , 0 ≦ T ≦ 60000
It = 600 × Vf ref / Vf 0 , 60000 <T
It becomes. Thereby, the coincidence of the luminous flux between the LEDs 2-1 to 2-n fed from the LED lighting devices 1-1 to 1-n is increased.
補正関数決定部51によって補正関数Cが決定された後は、第1の実施形態と同様に、点灯時間取得部52がLED2の累積点灯時間を取得し、目標電流決定部53が累積点灯時間を補正関数Cに適用して目標電流値を決定してそれをオペアンプ41に出力する。
After the correction function C is determined by the correction
以上のように、本実施形態によるLED点灯装置1においても、第1の実施形態と同様に、初期点灯時に初期値Vf0に基づいて補正関数が決定された後は、目標電流値が累積点灯時間のみを変数として決定されるので、目標電流値決定の処理が出力電流の定電流制御のループに含まれない。したがって、LED点灯装置1における出力制御の応答性に影響を与えることなく順方向電圧のばらつきによる光束への影響を抑制して初期光束補正制御を実行することが可能となる。
As described above, also in the
特に、本実施形態では、累積点灯時間に対する目標電流値の変化をLED2の順方向電圧の基準値Vfrefについて規定する基準関数が記憶部55に記憶され、補正関数決定部51が、基準値Vfrefと初期値Vf0との比率に基づいて基準関数から補正関数を導出するように構成される。これにより、初期値Vf0のばらつきに対して連続的に補正関数を決定することができ、初期光束補正精度が向上する。
In particular, in the present embodiment, a reference function that defines the change in the target current value with respect to the cumulative lighting time with respect to the reference value Vf ref of the forward voltage of the
<第3の実施形態>
上記第1及び第2の実施形態では、初期値Vf0に基づいて補正関数が確定される構成を示したが、本実施形態では、順方向電圧Vfの経時的を考慮して、初期点灯後に補正関数が変更される構成を示す。本実施形態のLED点灯装置1のブロック図は第1の実施形態のもの(図1)と同様であるので、その重複する説明を省略する。本実施形態と第1及び第2の実施形態とは、補正関数決定部51に関する動作が異なる。
<Third Embodiment>
In the first and second embodiments, the configuration in which the correction function is determined based on the initial value Vf 0 is shown. However, in the present embodiment, after the initial lighting, in consideration of the time course of the forward voltage Vf. The structure by which a correction function is changed is shown. Since the block diagram of the
本実施形態では、補正関数決定部51は、初期点灯時後の所定のタイミングにおいて、検出回路30によって検出された順方向電圧Vfに基づいて補正関数を再決定するように構成される。上記所定のタイミングは、順方向電圧Vfが所定値を超えた時点又は下回った時点であってもよいし、順方向電圧Vfが、前回補正関数を決定した際の順方向電圧Vf(例えば、初期値Vf0)から所定値以上変動した時点であってもよい。
In the present embodiment, the correction
あるいは、上記所定のタイミングは、累積点灯時間について周期的なもの(例えば、1000時間毎、10000時間毎、30000時間毎等)であってもよいし、点灯回数に関して周期的なもの(例えば、30回点灯毎、100回点灯毎、365回点灯毎、1000回点灯毎等)であってもよい。なお、点灯回数は、光束補正回路50内の不図示のカウンタによって計測可能である。あるいは、所定のタイミングは、周期的でないもの(例えば、累積点灯時間が60000時間に達した時点等)であってもよい。
Alternatively, the predetermined timing may be periodic with respect to the cumulative lighting time (for example, every 1000 hours, every 10000 hours, every 30000 hours, etc.), or may be periodic with respect to the number of times of lighting (for example, 30 Every lighting, every 100 times lighting, every 365 times lighting, every 1000 times lighting, etc.). The number of times of lighting can be measured by a counter (not shown) in the light
いずれの場合であっても、点灯中に出力電流及び光束が(わずかな差ではあるが)急峻に切り換るのを回避するために、目標電流値の切換時の変化をなだらかにしてもよい。あるいは、上記所定のタイミングが発生した後の最初の点灯時に、再決定された補正関数が適用されるようにしてもよい。 In any case, in order to prevent the output current and the luminous flux from switching sharply (although a slight difference) during lighting, the change at the time of switching of the target current value may be made gentle. . Alternatively, the redetermined correction function may be applied at the first lighting after the predetermined timing occurs.
第1の実施形態において示したように補正関数が複数の補正関数から選択される構成の場合、補正関数決定部51は、上記所定のタイミングにおける順方向電圧Vfを初期値Vf0に置き換えて、記憶部55に記憶された複数の補正関数から1つの補正関数を再選択する。
When the correction function is selected from a plurality of correction functions as shown in the first embodiment, the correction
図4を参照して、この場合の補正関数の例示とともにLED点灯装置1の動作を説明する。図4は、上段から点灯状態(調光率:%)、目標電流値It(mA)、順方向電圧Vf(V)及び光束(lm)を示し、横軸は累積点灯時間T(hour)である。なお、図4における点灯状態及び光束は、第1の実施形態で示したもの(図2)と同様である。また、出力電流は目標電流値に一致するものとする。
With reference to FIG. 4, the operation of the
図4の例では、記憶部55には、Vf0=140、150及び160(V)にそれぞれ対応する補正関数D、E及びFが記憶される。なお、補正関数D及びFは、第1の実施形態の補正関数A及びBとそれぞれ同一である。より詳細には、補正関数決定部51は、Vf0≦145においては補正関数Dを選択し、145<Vf0≦155においては補正関数Eを選択し、155<Vf0においては補正関数Fを選択する。図4は、例示として、T=0でのVf0=152に対して補正関数Eが選択され、T=40000付近の時間t1で順方向電圧Vfが155Vを超えて関数Fが選択され、T=80000付近の時間t2で順方向電圧Vfが145V以下となり関数Dが選択されたことを示す。なお、図4の時間t2に示すように、順方向電圧Vfが急激に低下する要因として、LED2のモジュールを構成するLED素子の一部短絡故障があり得る。言い換えると、本例の構成により、LEDモジュール内のLED素子の一部短絡が発生した場合でも、初期光束補正制御の精度が確保される。
In the example of FIG. 4, the
また、第2の実施形態において示したように補正関数が基準関数から導出される構成の場合には、補正関数決定部51は、上記所定のタイミングにおける順方向電圧Vfと基準値Vfrefとの比率に基づいて、基準関数から補正関数を再導出する。第2の実施形態に関して上述した例において、基準値Vfref=140に対して、初期点灯時にVf=Vf0であり、所定のタイミングにおいてVf=Vf1であった場合、補正関数は、
It=(0.002T+480)×140/Vf0 から
It=(0.002T+480)×140/Vf1 に変更される。
When the correction function is derived from the reference function as shown in the second embodiment, the correction
It = (0.002T + 480) × 140 / Vf 0 is changed to It = (0.002T + 480) × 140 / Vf 1
以上のように、本実施形態によると、補正関数決定部51が、初期点灯時後の所定のタイミングにおいて、検出回路30によって検出された順方向電圧Vfに基づいて補正関数を再決定するように構成される。このように、順方向電圧Vfの経時変化を考慮して補正関数を再決定することによって、LED2の寿命にわたって初期光束補正制御の精度を向上させることができる。
As described above, according to the present embodiment, the correction
<変形例>
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。
<Modification>
Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be modified into various modes as shown below, for example.
(1)補正関数の変形
上記各実施形態では、補正関数(及び基準関数)における目標電流値の増加が一次関数的なものを示したが、補正関数(及び基準関数)はこれに限られない。例えば、電流目標値が累積点灯時間に対して曲線的に増加する補正関数、段階的に増加する補正関数等、他の形態の補正関数が採用されてもよい。
(1) Modification of Correction Function In each of the above embodiments, the increase in the target current value in the correction function (and the reference function) is a linear function, but the correction function (and the reference function) is not limited to this. . For example, other types of correction functions such as a correction function in which the current target value increases in a curve with respect to the cumulative lighting time, a correction function in which the current target value increases in steps, and the like may be employed.
(2)出力電流制御の変形
上記各実施形態では、直流電源回路(DC/DCコンバータ20及び制御回路40)における出力電流制御に電流フィードバックが採用される構成を示したが、より簡素な構成として出力電流制御にフィードフォワードが採用される構成も可能である。図5に、この場合のLED点灯装置1及びLED照明装置3のブロック図を示す。本変形例のLED点灯装置1と第1の実施形態のLED点灯装置1(図1)とは、検出回路30及び制御回路40が異なり、他の構成要素は同様である。図5に示すように、検出回路30は、電圧検出回路(抵抗31及び32)のみを含む。制御回路40において、光束補正回路50の目標電流決定部53の出力は、増幅回路46を介してフォトダイオード44dに入力される。このように、制御回路40は、目標電流決定部53によって決定された目標電流値に応じてDC/DCコンバータ20の出力電流をフィードフォワード制御する。
(2) Modification of output current control In each of the above embodiments, the configuration in which current feedback is employed for output current control in the DC power supply circuit (DC /
1、1−1〜1−n LED点灯装置
2、2−1〜2−n LED
3、3−1〜3−n LED照明装置
20 DC/DCコンバータ(直流電源回路)
30 検出回路
40 制御回路(直流電源回路)
50 光束補正回路
51 補正関数決定部
52 点灯時間取得部
53 目標電流決定部
55 記憶部
1, 1-1 to 1-n
3, 3-1 to 3-n
30
50 Light
Claims (10)
目標電流値に応じた出力電流をLEDに供給する直流電源回路と、
前記LEDの順方向電圧を検出する検出回路と、
前記LEDの累積点灯時間に対する前記目標電流値の変化を規定する補正関数を、前記LEDの初期点灯時に前記検出回路によって検出された順方向電圧の初期値に基づいて決定する補正関数決定部と、
前記累積点灯時間を取得する点灯時間取得部と、
前記累積点灯時間を前記補正関数に適用して前記目標電流値を決定する目標電流決定部と
を備えたLED点灯装置。 An LED lighting device,
A DC power supply circuit for supplying an output current corresponding to the target current value to the LED;
A detection circuit for detecting a forward voltage of the LED;
A correction function determining unit that determines a correction function defining a change in the target current value with respect to the cumulative lighting time of the LED based on an initial value of a forward voltage detected by the detection circuit at the time of initial lighting of the LED;
A lighting time acquisition unit for acquiring the cumulative lighting time;
An LED lighting device comprising: a target current determining unit that determines the target current value by applying the cumulative lighting time to the correction function.
前記検出回路が、更に前記出力電流を検出するように構成され、
前記直流電源回路が、前記出力電流を前記LEDに供給するDC/DCコンバータ、及び前記検出回路によって検出された出力電流が前記目標電流値に一致するように前記DC/DCコンバータを制御する制御回路を含む、LED点灯装置。 The LED lighting device according to claim 1,
The detection circuit is further configured to detect the output current;
The DC power supply circuit supplies a DC / DC converter that supplies the output current to the LED, and a control circuit that controls the DC / DC converter so that the output current detected by the detection circuit matches the target current value. LED lighting device.
前記累積点灯時間に対する前記目標電流値の変化を前記初期値ごとに規定する複数の補正関数を記憶する記憶部を更に備え、
前記補正関数決定部が、前記初期値に応じて前記複数の補正関数から1つの補正関数を選択するように構成された、LED点灯装置。 The LED lighting device according to claim 1 or 2,
A storage unit that stores a plurality of correction functions that define, for each initial value, a change in the target current value with respect to the cumulative lighting time;
The LED lighting device, wherein the correction function determination unit is configured to select one correction function from the plurality of correction functions according to the initial value.
前記複数の補正関数が、少なくとも、第1の初期値に対する第1の補正関数及び第2の初期値に対する第2の補正関数を含み、
所与の累積点灯時間を前記第1の補正関数に適用して得られる第1の目標電流値と前記第1の初期値との積が、前記所与の累積点灯時間を前記第2の補正関数に適用して得られる第2の目標電流値と前記第2の初期値との積に等しくなるように、前記第1及び第2の補正関数が設定された、LED点灯装置。 In the LED lighting device according to claim 3,
The plurality of correction functions include at least a first correction function for a first initial value and a second correction function for a second initial value;
The product of the first target current value obtained by applying a given cumulative lighting time to the first correction function and the first initial value is the second correction of the given cumulative lighting time. The LED lighting device in which the first and second correction functions are set to be equal to a product of a second target current value obtained by applying the function to the second initial value.
前記累積点灯時間に対する前記目標電流値の変化を前記LEDの順方向電圧の基準値について規定する基準関数を記憶する記憶部を更に備え、
前記補正関数決定部が、前記基準値と前記初期値との比率に基づいて前記基準関数から前記補正関数を導出するように構成された、LED点灯装置。 The LED lighting device according to claim 1 or 2,
A storage unit that stores a reference function that defines a change in the target current value with respect to the cumulative lighting time with respect to a reference value of a forward voltage of the LED;
The LED lighting device, wherein the correction function determination unit is configured to derive the correction function from the reference function based on a ratio between the reference value and the initial value.
所与の累積点灯時間を前記補正関数に適用して得られる目標電流値と前記初期値との積が、前記所与の累積点灯時間を前記基準関数に適用して得られる目標電流値と前記基準値との積に等しくなるように、前記補正関数決定部が前記補正関数を導出するように構成された、LED点灯装置。 In the LED lighting device according to claim 5,
The product of the target current value obtained by applying a given cumulative lighting time to the correction function and the initial value is the target current value obtained by applying the given cumulative lighting time to the reference function and the The LED lighting device configured such that the correction function determination unit derives the correction function so as to be equal to a product with a reference value.
The lighting device provided with the LED lighting device as described in any one of Claim 1 to 9, and the said LED.
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2015
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