JP2017204970A - Led電源装置 - Google Patents
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Abstract
Description
電源からの交流電力を直流電力に変換するとともに、スイッチング素子を備えることで前記電源とLED素子との絶縁性を確保して該LED素子へ電力供給をするLED電源装置であって、
当該LED電源装置は、前記スイッチング素子を駆動するための駆動手段を備え、
前記駆動手段は、プラスの電圧値である正電圧を出力することで前記スイッチング素子をオンさせ、マイナスの電圧値である負電圧を出力することで前記スイッチング素子をオフさせ、
前記駆動手段は、前記正電圧と負電圧とを交互に繰り返し出力することで前記スイッチング素子をオンオフ動作させることを特徴とする。
前記駆動手段から出力させる正電圧の値は5Vから20Vであって、
前記駆動手段から出力される負電圧の値は−6Vから−25Vであって、
前記駆動手段は、前記正電圧の値よりも大きい値の負電圧を出力することを特徴とする。
前記駆動手段にハーフ・ブリッジ回路を含むことを特徴とする。
商用電源からの交流電圧を調整する整流回路と、該整流回路で整流された電圧を直流電圧に調整してLED素子へ電力供給するとともに前記商用電源とLED素子との絶縁性を確保する電力供給絶縁回路と、該電力供給絶縁回路へ適正な制御信号を送る上述した特徴を有する駆動手段と、を備えたLED電源装置であって、
前記電力供給絶縁回路は、入力側スイッチと出力側スイッチと、を備え、該入力側スイッチの高電位側には第1入力側スイッチが配置されるとともに低電位側には第2入力側スイッチが配置され、前記出力側スイッチの高電位側には第1出力側スイッチが配置されるとともに低電位側には第2出力側スイッチが配置され、
さらに前記電力供給絶縁回路は、前記入力側スイッチの二次側であって出力側スイッチの一次側にはインダクタと、一方が高電位側に接続され他方が低電位側に接続される第1充電コンデンサを備え、前記出力側スイッチの二次側には一方が高電位側に接続され他方が低電位側に接続される第2充電コンデンサを備え、
前記第1入力側スイッチおよび第2入力側スイッチは同時にオンオフ動作し、
前記第1出力側スイッチおよび第2出力側スイッチは同時にオンオフ動作し、
前記上述した特徴を有する駆動手段は、前記入力側スイッチをオンさせるとともに前記出力スイッチをオフさせることで前記第1充電コンデンサに電力を充電し、前記入力側スイッチをオフさせるとともに前記出力側スイッチをオンさせることで前記インダクタによる電磁エネルギーおよび前記第1充電コンデンサに充電された電力によって前記第2充電コンデンサを充電し、該第2充電コンデンサに充電された電力によって前記LED素子へ電力供給することを特徴とする。
さらに、前記駆動手段は、オン動作時の正電圧の値よりもオフ動作時の負電圧の値を大きくして出力することで、スイッチング素子の応答性をさらに高めることが可能となる効果を奏する。
整流平滑回路14は、フィルター回路24とダイオード・ブリッジ回路DBと平滑用コンデンサCaと力率改善回路26と電解コンデンサCbと、を備えている。電源12により交流の商用電圧(AC100VやAC200Vなど)を印加すると、商用電圧はフィルター回路24を介してダイオード・ブリッジ回路DBに到達する。ダイオード・ブリッジ回路DBは、ダイオード素子などで構成されているが、同じ機能を果たせれば他の半導体素子で構成しても良い。ダイオード・ブリッジ回路DBによって全波整流された電圧(脈流電圧とも呼ぶ)は、平滑用コンデンサCaによって大まかな直流電圧に平滑される。そして、平滑された電圧は力率改善回路26へと到達する。力率改善回路26は、スイッチング素子をオンオフ動作させることによりインダクタに電流を流した後、電解コンデンサCbを充電することで昇圧された電圧を生成する。このように、昇圧されるとともに力率が改善された電圧は、電力供給絶縁回路16へと到達する。
ここで、駆動回路18の基本動作について説明する。図4には、駆動回路18からの駆動信号を受けた各スイッチ(入力側スイッチS10および出力側スイッチS20)のオンオフについてのタイムチャートを示す。図2に示す制御信号ds1は入力側スイッチS10(S11およびS12)に対する駆動信号を表しており、駆動信号ds2は出力側スイッチS20(S21およびS22)に対する駆動信号(駆動電圧)を表している。図4のa点においては、駆動信号ds1を送ることで入力側スイッチS10(S11およびS12)をオンさせ、駆動信号ds2によって出力側スイッチS20(S21およびS22)をオフさせている。つまり、この期間(a点)においては、第1充電コンデンサC1を充電していることとなる。そして、図4のb点においては、駆動回路18は駆動信号ds1を送ることで入力側スイッチS10をオフさせ、駆動信号ds2を送ることにより出力側スイッチS20をオンさせている。つまり、この期間(b点)には第2充電コンデンサC2を充電させており、この第2充電コンデンサC2に充電された電力によってLED素子22を点灯させているのである。ここで、図4ではa点とb点との間に休止期間Tが設けられている。つまり、実際のLED電源装置10の駆動動作では、入力側スイッチS10と出力側スイッチS20の両方のスイッチ(4つのスイッチ)が動作を停止する休止期間Tを設けることにより、確実な絶縁を実現しているのである。
また、上記実施形態のLED電源装置は、高電位側と低電位側の両方に半導体素子を利用したスイッチを有しているが、例えば片側だけ(高電位側または低電位側のどちらか一方だけ)にスイッチを備え、あるいは他の箇所へスイッチを挿入してスイッチング動作させることで入力側と出力側との絶縁性を確保出来るような他の回路構成においても本発明の効果は実現出来る。
12 112 電源
14 整流平滑回路
16 116 電力供給絶縁回路
18 駆動回路
20 電流検出回路
22 122 LED素子
24 フィルター回路
26 力率改善回路
S10 入力側スイッチ
S11 ハイ入力側スイッチ
S12 ロー入力側スイッチ
S20 出力側スイッチ
S21 ハイ出力側スイッチ
S22 ロー出力側スイッチ
DB ダイオード・ブリッジ回路
D1 還流ダイオード
L1 第1コイル
L2 第2コイル
Ca 平滑用コンデンサ
Cb 電解コンデンサ
C1 第1充電コンデンサ
C2 第2充電コンデンサ
R1 電流検出抵抗
OP 絶縁アンプ
Claims (4)
- 電源からの交流電力を直流電力に変換するとともに、スイッチング素子を備えることで前記電源とLED素子との絶縁性を確保して該LED素子へ電力供給をするLED電源装置であって、
当該LED電源装置は、前記スイッチング素子を駆動するための駆動手段を備え、
前記駆動手段は、プラスの電圧値である正電圧を出力することで前記スイッチング素子をオンさせ、マイナスの電圧値である負電圧を出力することで前記スイッチング素子をオフさせ、
前記駆動手段は、前記正電圧と負電圧とを交互に繰り返し出力することで前記スイッチング素子をオンオフ動作させることを特徴とするLED電源装置。 - 請求項1に記載のLED電源装置であって、
前記駆動手段から出力させる正電圧の値は5Vから20Vであって、
前記駆動手段から出力される負電圧の値は−6Vから−25Vであって、
前記駆動手段は、前記正電圧の値よりも大きい値の負電圧を出力することを特徴とするLED電源装置。 - 請求項1から請求項2の何れかに記載のLED電源装置であって、
前記駆動手段にハーフ・ブリッジ回路を含むことを特徴とするLED電源装置。 - 商用電源からの交流電圧を調整する整流回路と、該整流回路で整流された電圧を直流電圧に調整してLED素子へ電力供給するとともに前記商用電源とLED素子との絶縁性を確保する電力供給絶縁回路と、該電力供給絶縁回路へ適正な制御信号を送る駆動手段と、を備えたLED電源装置であって、
前記電力供給絶縁回路は、入力側スイッチと出力側スイッチと、を備え、該入力側スイッチの高電位側には第1入力側スイッチが配置されるとともに低電位側には第2入力側スイッチが配置され、前記出力側スイッチの高電位側には第1出力側スイッチが配置されるとともに低電位側には第2出力側スイッチが配置され、
さらに前記電力供給絶縁回路は、前記入力側スイッチの二次側であって出力側スイッチの一次側にはインダクタと、一方が高電位側に接続され他方が低電位側に接続される第1充電コンデンサを備え、前記出力側スイッチの二次側には一方が高電位側に接続され他方が低電位側に接続される第2充電コンデンサを備え、
前記第1入力側スイッチおよび第2入力側スイッチは同時にオンオフ動作し、
前記第1出力側スイッチおよび第2出力側スイッチは同時にオンオフ動作し、
前記駆動手段は、前記入力側スイッチをオンさせるとともに前記出力スイッチをオフさせることで前記第1充電コンデンサに電力を充電し、前記入力側スイッチをオフさせるとともに前記出力側スイッチをオンさせることで前記インダクタによる電磁エネルギーおよび前記第1充電コンデンサに充電された電力によって前記第2充電コンデンサを充電し、該第2充電コンデンサに充電された電力によって前記LED素子へ電力供給することを特徴とする請求項1から請求項3の何れかに記載のLED電源装置。
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Citations (4)
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JPH0496133U (ja) * | 1991-01-21 | 1992-08-20 | ||
JPH0637614A (ja) * | 1992-07-20 | 1994-02-10 | Toyota Autom Loom Works Ltd | 電流駆動型半導体スイッチング素子のドライブ回路 |
JPH0998567A (ja) * | 1995-07-27 | 1997-04-08 | Toshiyasu Suzuki | 絶縁給電手段と変圧手段 |
JP2011223668A (ja) * | 2010-04-06 | 2011-11-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 電力伝達用絶縁回路および電力変換装置 |
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2016
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