JP2017228507A - Lighting device and illumination device including the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、点灯装置、及びそれを備える照明装置に関し、とくに、調光機能を有する点灯装置、及びそれを備える照明装置に関する。 The present invention relates to a lighting device and a lighting device including the lighting device, and more particularly to a lighting device having a dimming function and a lighting device including the lighting device.
従来、力率改善回路と、降圧チョッパ回路と、制御回路と、調光信号処理回路とを備え、LED(Light Emitting Diode)負荷を点灯させる照明用LED電源装置があった(例えば特許文献1参照)。 Conventionally, there has been an illumination LED power supply device that includes a power factor correction circuit, a step-down chopper circuit, a control circuit, and a dimming signal processing circuit and lights an LED (Light Emitting Diode) load (see, for example, Patent Document 1). ).
力率改善回路は昇圧チョッパ回路であり、入力電圧を昇圧した一定電圧の直流電圧を発生する。降圧チョッパ回路は、力率改善回路の出力電圧を降圧して、LED負荷に印加する。調光信号処理回路は、PWM(Pulse Width Modulation)信号よりなる調光信号を、調光信号のデューティに応じた電圧値の直流電圧に変換する。制御回路は、調光信号処理回路から出力される直流電圧の電圧値に応じて、降圧チョッパ回路のスイッチング素子のデューティを制御することで、降圧チョッパ回路の出力電圧を調光信号のデューティに応じた電圧値に制御する。これにより、照明用LED電源装置は、調光信号に応じた調光レベルでLED負荷を点灯させる。 The power factor correction circuit is a step-up chopper circuit and generates a constant DC voltage obtained by boosting the input voltage. The step-down chopper circuit steps down the output voltage of the power factor correction circuit and applies it to the LED load. The dimming signal processing circuit converts a dimming signal composed of a PWM (Pulse Width Modulation) signal into a DC voltage having a voltage value corresponding to the duty of the dimming signal. The control circuit controls the duty of the switching element of the step-down chopper circuit according to the voltage value of the DC voltage output from the dimming signal processing circuit, so that the output voltage of the step-down chopper circuit depends on the duty of the dimming signal To control the voltage value. Thereby, the LED power supply for illumination turns on the LED load at a dimming level corresponding to the dimming signal.
特許文献1の照明用LED電源装置は、力率を向上させつつLED負荷を調光点灯するために、力率改善回路(昇圧チョッパ回路)と降圧チョッパ回路との2つのコンバータ回路を備えているため、回路の部品数が増加するという問題があった。
The LED power supply for illumination of
本発明の目的は、従来よりも少ない部品数で力率の改善を図りつつ調光機能を実現することができる点灯装置、及びそれを備える照明装置を提供することにある。 The objective of this invention is providing the lighting device which can implement | achieve a light control function, aiming at the improvement of a power factor with the number of parts smaller than before, and an illuminating device provided with the same.
本発明の一態様の点灯装置は、昇圧チョッパ回路と、制御回路とを備えている。前記昇圧チョッパ回路は、電源からの入力をスイッチング素子でオン/オフすることによって直流電圧に変換し、固体発光素子を含む光源に変換後の直流電圧を印加する。前記制御回路は、前記スイッチング素子のオン/オフを制御する。前記制御回路は、一定の第1充電電流をコンデンサに供給する第1充電回路と、前記スイッチング素子のオフ時に前記コンデンサから放電させる放電回路と、を有している。前記制御回路は、前記スイッチング素子がオンのときに前記コンデンサの充電電圧が閾値電圧以上になると、前記スイッチング素子をオフにするように構成されている。本発明の一態様の点灯装置は、調光レベルに応じた電流値の第2充電電流を前記コンデンサに供給する第2充電回路を、さらに備えている。前記コンデンサは、前記スイッチング素子がオンのときに、前記第1充電電流と前記第2充電電流との合成電流で充電される。 The lighting device of one embodiment of the present invention includes a boost chopper circuit and a control circuit. The step-up chopper circuit converts an input from a power source to a DC voltage by turning on / off the switching element, and applies the converted DC voltage to a light source including a solid state light emitting element. The control circuit controls on / off of the switching element. The control circuit includes a first charging circuit that supplies a constant first charging current to a capacitor, and a discharge circuit that discharges the capacitor when the switching element is turned off. The control circuit is configured to turn off the switching element when a charging voltage of the capacitor becomes equal to or higher than a threshold voltage when the switching element is on. The lighting device according to one aspect of the present invention further includes a second charging circuit that supplies a second charging current having a current value corresponding to the dimming level to the capacitor. The capacitor is charged with a combined current of the first charging current and the second charging current when the switching element is on.
本発明の一態様の照明装置は、前記点灯装置と、前記昇圧チョッパ回路によって直流電圧が印加される光源と、前記点灯装置及び前記光源を保持する器具本体と、を備える。 An illumination device of one embodiment of the present invention includes the lighting device, a light source to which a DC voltage is applied by the boost chopper circuit, and a lighting device and a fixture main body that holds the light source.
本発明によれば、従来よりも少ない部品数で力率の改善を図りつつ調光機能を実現することができる点灯装置、及びそれを備える照明装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the lighting device which can implement | achieve a light control function, aiming at the improvement of a power factor with the number of parts smaller than before, and an illuminating device provided with the same can be provided.
以下に説明する実施形態は、本発明に係る点灯装置、及びそれを備える照明装置の一例にすぎない。本発明は、以下の実施形態に限定されず、以下の実施形態は、本発明の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。 Embodiment described below is only an example of the lighting device which concerns on this invention, and an illuminating device provided with the same. The present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made in the following embodiments depending on the design or the like as long as the object of the present invention can be achieved.
(1)概要
本実施形態の点灯装置10は、図1に示すように、昇圧チョッパ回路12と、制御回路13とを備えている。
(1) Overview The
昇圧チョッパ回路12は、電源(図1では整流回路11)からの入力をスイッチング素子Q1でオン/オフすることによって直流電圧に変換する。昇圧チョッパ回路12は、固体発光素子(図1では発光ダイオード201)を含む光源20に変換後の直流電圧を印加する。
The step-
制御回路13は、スイッチング素子Q1のオン/オフを制御する。制御回路13は、一定の第1充電電流I1をコンデンサC1に供給する第1充電回路131と、スイッチング素子Q1のオフ時にコンデンサC1から放電させる放電回路132と、を有している。制御回路13は、スイッチング素子Q1がオンのときにコンデンサC1の充電電圧が閾値電圧V2以上になると、スイッチング素子Q1をオフにする。
The
点灯装置10は第2充電回路14をさらに備えている。第2充電回路14は、調光レベルに応じた電流値の第2充電電流I2をコンデンサC1に供給する。したがって、コンデンサC1は、スイッチング素子Q1がオンのときに、第1充電電流I1と第2充電電流I2との合成電流で充電される。なお、合成電流の電流値は、第1充電電流I1の電流値と、第2充電電流I2の電流値とを足し合わせた電流値となる。
The
これにより、コンデンサC1は、一定の第1充電電流I1と、調光レベルに応じた電流値の第2充電電流I2との合成電流で充電されるから、スイッチング素子Q1のオン時間が調光レベルによって変化する。したがって、第2充電回路14を追加するだけで、昇圧チョッパ回路12に調光機能を追加することができる。よって、昇圧チョッパ回路と降圧チョッパ回路とを備える従来よりも少ない部品数で力率の改善を図りつつ調光機能を実現することができる。なお、第2充電電流I2の電流値がゼロである場合、光源20の光出力は定格出力となる。以下では、光源20の光出力が定格出力となる状態を調光レベルが100%の状態と定義する。また、光源20の光出力が最小の状態、例えば光源20が消灯する状態を、調光レベルが0%の状態と定義する。したがって、本実施形態では、調光レベルが小さくなるほど、スイッチング素子Q1のオン時間が短くなるので、第2充電回路14からコンデンサC1に供給される第2充電電流I2の電流値が大きくなる。
As a result, the capacitor C1 is charged with a combined current of the constant first charging current I1 and the second charging current I2 having a current value corresponding to the dimming level, so that the ON time of the switching element Q1 is the dimming level. It depends on. Therefore, the dimming function can be added to the
また、本実施形態の照明装置1は、点灯装置10と、昇圧チョッパ回路12によって直流電圧が印加される光源20と、点灯装置10及び光源20を保持する器具本体50(図2参照)と、を備える。
Moreover, the
(2)詳細
以下、実施形態に係る点灯装置10及び照明装置1について図1〜図4を参照して説明する。
(2) Details Hereinafter, the
(2.1)点灯装置について
(2.1.1)構成
本実施形態の点灯装置10は、図1に示すように、昇圧チョッパ回路12と、制御回路13と、第2充電回路14とを備えている。
(2.1) Lighting Device (2.1.1) Configuration As illustrated in FIG. 1, the
また、本実施形態の点灯装置10は、整流回路11と、制御電源回路16と、異常検知回路17とを、さらに備えている。なお、整流回路11、制御電源回路16、及び異常検知回路17は点灯装置10に必須の構成ではなく、適宜省略が可能である。
Further, the
整流回路11は例えばダイオードのブリッジ回路からなる。整流回路11は、商用交流電源のような交流電源2(例えばAC100/200V,50/60Hzの交流電源)からの入力電流を全波整流して、昇圧チョッパ回路12に出力する。
The
昇圧チョッパ回路12は、コイルL1と、スイッチング素子Q1と、ダイオードD1と、平滑コンデンサC2とを備える。スイッチング素子Q1は、例えばNチャンネル型のMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect transistor)である。スイッチング素子Q1のドレイン電極はコイルL1の一端に電気的に接続されており、コイルL1の他端は整流回路11の高電位側の出力端子に電気的に接続されている。スイッチング素子Q1のソース電極は抵抗R1の一端に電気的に接続されており、抵抗R1の他端は回路のグランドに接続されている。スイッチング素子Q1のゲート電極は制御回路13の出力端に電気的に接続されている。
The step-
スイッチング素子Q1のドレイン電極はダイオードD1のアノード電極に電気的に接続されており、ダイオードD1のカソード電極は平滑コンデンサC2の一端に電気的に接続されている。平滑コンデンサC2の他端は回路のグランドに接続されている。 The drain electrode of the switching element Q1 is electrically connected to the anode electrode of the diode D1, and the cathode electrode of the diode D1 is electrically connected to one end of the smoothing capacitor C2. The other end of the smoothing capacitor C2 is connected to the circuit ground.
平滑コンデンサC2の両端間には、光源20と、電流検出用の抵抗R2とが電気的に直列に接続されている。光源20は、直列に接続された複数個(例えば数十個)の発光ダイオード201で構成されている。
A
制御回路13がスイッチング素子Q1のPWM制御を行うことによって、昇圧チョッパ回路12は、整流回路11の出力電圧を昇圧した一定の直流電圧に変換することができ、昇圧チョッパ回路12の出力電圧が光源20に印加される。なお、光源20は、数十個の発光ダイオード201の直列回路を有しており、昇圧チョッパ回路12は、数十個の発光ダイオード201の順方向電圧の総和よりも高い電圧を光源20に印加することによって、光源20を点灯させる。また、昇圧チョッパ回路12では、交流電源2からの入力電流が常に流れるので、回路の力率を改善することができる。
When the
制御回路13は、第1充電回路131と、放電回路132とを備えている。また本実施形態の制御回路13は、誤差アンプ133と、コンパレータ134と、NOTゲート135と、定電圧源136とを、さらに備えている。
The
第1充電回路131は、コンデンサC1に直列に接続された定電流源からなる。第1充電回路131は、コンデンサC1に一定の第1充電電流I1を供給する。
The
放電回路132は、コンデンサC1に並列に接続されたスイッチSW1からなる。スイッチSW1の制御端子には、NOTゲート135の出力端が電気的に接続される。スイッチSW1は、NOTゲート135の出力電圧の電圧レベルに応じてオン又はオフになる。NOTゲート135の出力電圧の電圧レベルがHレベルになると、スイッチSW1がオンになり、コンデンサC1に充電された電荷がスイッチSW1を介して放電される。NOTゲート135の出力電圧の電圧レベルがLレベルになると、スイッチSW1がオフになり、コンデンサC1が充電される。
The
誤差アンプ133はオペアンプで実現されている。誤差アンプ133のマイナス側入力端子には抵抗R2の両端間に発生する電圧V1が入力される。誤差アンプ133のプラス側入力端子には、定電圧源136から一定の基準電圧Vrefが入力される。誤差アンプ133は、電圧V1と基準電圧Vrefとの差電圧に比例した大きさの閾値電圧V2を発生する。
The
コンパレータ134はオペアンプで実現されており、コンパレータ134のプラス側入力端子には誤差アンプ133から閾値電圧V2が入力される。コンパレータ134のマイナス側入力端子にはコンデンサC1の充電電圧V3が入力される。すなわち、コンパレータ134は、誤差アンプ133から入力される閾値電圧V2と、コンデンサC1の充電電圧V3との高低を比較する。コンパレータ134の出力端はスイッチング素子Q1のゲート電極に電気的に接続されている。
The
NOTゲート135の入力端は、コンパレータ134の出力端に電気的に接続されている。NOTゲート135の出力端は、スイッチSW1の制御端子に電気的に接続されている。
The input terminal of the
なお、本実施形態の制御回路13は、第1充電回路131、放電回路132、誤差アンプ133、コンパレータ134、NOTゲート135、定電圧源136などの回路部品が集積化された力率改善用の集積回路で実現されている。
The
制御電源回路16は、例えば昇圧チョッパ回路12の出力電圧を降圧して一定の直流電圧を生成する。
For example, the control
第2充電回路14は、調光制御回路15と、抵抗R3とを備えている。抵抗R3の一端は、第1充電回路131とコンデンサC1との接続点に電気的に接続されている。抵抗R3の他端は調光制御回路15の出力端に電気的に接続されている。調光制御回路15は、例えば操作器3から、赤外光や電波などの無線信号で送信される調光信号を受信する受信機能を備えている。調光制御回路15は、制御電源回路16から入力される直流電圧の電圧値を、操作器3から受信した調光信号の表す調光レベルに応じた電圧値に変換して抵抗R3に出力する。これにより、第2充電回路14から、調光レベルに応じた電流値の第2充電電流I2がコンデンサC1に供給される。したがって、コンデンサC1には、第1充電電流I1と第2充電電流I2とを足し合わせた合成電流が供給されることになる。
The
異常検知回路17は、コンパレータ171と、抵抗R4〜R7とを備える。抵抗R4,R5の直列回路は、平滑コンデンサC2の両端間に電気的に接続されている。抵抗R6,R7の直列回路は、制御電源回路16の出力端と、回路のグランドとの間に電気的に接続されている。コンパレータ171のプラス側入力端子には、昇圧チョッパ回路12の出力電圧、つまり平滑コンデンサC2の両端電圧を抵抗R4,R5で分圧した電圧V4が入力される。コンパレータ171のマイナス側入力端子には、制御電源回路16の出力電圧を抵抗R6,R7で分圧した一定の基準電圧V5が入力される。コンパレータ171は電圧V4と基準電圧V5との高低を比較しており、コンパレータ171の出力が調光制御回路15に入力される。
The abnormality detection circuit 17 includes a comparator 171 and resistors R4 to R7. A series circuit of resistors R4 and R5 is electrically connected between both ends of the smoothing capacitor C2. The series circuit of the resistors R6 and R7 is electrically connected between the output terminal of the control
本実施形態では、異常検知回路17は、電圧V4が基準電圧V5より低くなると異常有りと検知し、電圧V4が基準電圧V5以上であれば異常無しと検知する。 In the present embodiment, the abnormality detection circuit 17 detects that there is an abnormality when the voltage V4 is lower than the reference voltage V5, and detects that there is no abnormality when the voltage V4 is equal to or higher than the reference voltage V5.
例えば光源20を構成する複数の発光ダイオード201の一部が短絡故障した場合、光源20に流れる電流が増加し、それに応じて制御回路13が昇圧チョッパ回路12の出力電圧を低下させる。そして、昇圧チョッパ回路12の出力電圧を分圧した電圧V4が基準電圧V5よりも低くなると、異常検知回路17は異常有りと検知し、昇圧チョッパ回路12の出力を抑制する動作を行う。
For example, when some of the plurality of
(2.1.2)動作
以下、点灯装置10の動作について説明する。
(2.1.2) Operation Hereinafter, the operation of the
まず、第2充電電流I2の電流値がゼロである場合、つまり調光レベルが100%となる場合の点灯装置10の動作について説明する。
First, the operation of the
抵抗R2の両端間には光源20に流れる電流値に比例した電圧V1が発生しており、誤差アンプ133は、抵抗R2の両端間に発生する電圧V1と、基準電圧Vrefとの誤差に比例した閾値電圧V2を発生する。したがって、抵抗R2の両端間の電圧V1が、基準電圧Vrefに対して変動すると、それに応じて誤差アンプ133から入力される閾値電圧V2が変動することになる。つまり、光源20の光出力が変動すると、それに応じて誤差アンプ133から入力される閾値電圧V2が変動することになる。
A voltage V1 proportional to the current value flowing through the
スイッチング素子Q1がオンの状態では、スイッチSW1がオフになり、第1充電電流I1と第2充電電流I2との合成電流によってコンデンサC1が充電されるので、コンデンサC1の両端間に発生する充電電圧V3が徐々に増加する。コンデンサC1の充電電圧V3が閾値電圧V2より大きくなると、コンパレータ134の出力電圧V6の電圧レベルはLレベルになり、スイッチング素子Q1がオフになる。また、コンパレータ134の出力電圧V6の電圧レベルがLレベルになると、NOTゲート135の出力電圧の電圧レベルがHレベルとなるので、スイッチSW1がオンになり、コンデンサC1に充電された電荷がスイッチSW1を介して放電する。
When the switching element Q1 is on, the switch SW1 is turned off, and the capacitor C1 is charged by the combined current of the first charging current I1 and the second charging current I2. Therefore, the charging voltage generated across the capacitor C1 V3 gradually increases. When the charging voltage V3 of the capacitor C1 becomes larger than the threshold voltage V2, the voltage level of the output voltage V6 of the
コンデンサC1に充電された電荷が放電することによって、コンデンサC1の充電電圧V3が閾値電圧V2よりも低くなると、コンパレータ134の出力電圧V6の電圧レベルがHレベルになり、スイッチング素子Q1がオンになる。また、コンパレータ134の出力電圧V6の電圧レベルがHレベルになると、NOTゲート135の出力電圧の電圧レベルがLレベルになり、スイッチSW1がオフになる。このとき、第1充電電流I1と第2充電電流I2との合成電流によってコンデンサC1が充電され、コンデンサC1の充電電圧V3が増加する。
When the charge charged in the capacitor C1 is discharged and the charging voltage V3 of the capacitor C1 becomes lower than the threshold voltage V2, the voltage level of the output voltage V6 of the
そして、コンデンサC1の充電電圧V3が誤差アンプ133から入力される閾値電圧V2より大きくなると、コンパレータ134の出力電圧V6の電圧レベルがLレベルとなって、スイッチング素子Q1がオフになる。また、コンパレータ134の出力電圧V6の電圧レベルがLレベルになると、NOTゲート135の出力電圧の電圧レベルがHレベルになり、スイッチSW1がオンになるので、コンデンサC1に充電された電荷がスイッチSW1を介して放電される。
When the charging voltage V3 of the capacitor C1 becomes larger than the threshold voltage V2 input from the
点灯装置10が上記の動作を繰り返すことで、スイッチング素子Q1のオン/オフが周期的に繰り返され、また抵抗R2の両端間の電圧V1が一定の電圧値となるように、スイッチング素子Q1のオン期間が調整される。
When the
なお、上記の説明で、電圧等の2値間の比較において、「より大きく」としているところは、2値の一方が他方を超えている場合を意味する。ただし、これに限らず「より大きく」とは、2値の一方が他方を超えている場合、及び2値が等しい場合の両方を含む「以上」と同義であってもよい。つまり、2値が等しい場合を含むか否かは、基準値等の設定次第で任意に変更できるので、「より大きく」か「以上」かに技術上の差異はない。同様に、「より低く」は「以下」と同義であってもよい。 In the above description, in the comparison between two values such as a voltage, “greater than” means that one of the two values exceeds the other. However, without being limited thereto, “greater than” may be synonymous with “more than” including both the case where one of the two values exceeds the other and the case where the two values are equal. That is, whether or not the case where the two values are equal can be arbitrarily changed depending on the setting of the reference value or the like, so there is no technical difference between “larger” and “greater than”. Similarly, “lower” may be synonymous with “below”.
次に、調光制御回路15によって光源20の光出力を調光する場合の点灯装置10の動作について図3及び図4を参照して説明する。
Next, the operation of the
調光制御回路15は、操作器3から受信した調光信号の表す調光レベルが小さいほど、抵抗R3に出力する電圧の電圧レベルを増加させる。すなわち、調光制御回路15が操作器3から受信した調光信号の調光レベルが小さいほど、第2充電回路14からコンデンサC1に供給される第2充電電流I2の電流値が大きくなる。
The dimming
図3AはコンデンサC1の充電電圧V3の波形図である。図3Bは、スイッチング素子Q1のゲート電極に印加されるゲート電圧、つまりコンパレータ134の出力電圧V6の波形図である。図3Cは昇圧チョッパ回路12のコイルL1に流れる電流IL1の波形図である。図4は、交流電源2の半周期において、交流電源2から点灯装置10に流れる入力電流I10、及び昇圧チョッパ回路12のコイルL1に流れる電流IL1の波形図である。
FIG. 3A is a waveform diagram of the charging voltage V3 of the capacitor C1. FIG. 3B is a waveform diagram of the gate voltage applied to the gate electrode of the switching element Q1, that is, the output voltage V6 of the
図3A、図3B、図3Cにおいて実線で示される波形は、第2充電電流I2の電流値がゼロの場合、つまり調光レベルが100%の場合の波形である。図3A、図3B、図3Cにおいて点線で示される波形は、第2充電電流I2の電流値が、調光レベルが100%よりも小さい場合の電流値であるときの波形である。なお、図3A、図3、及び図3Cは、スイッチング素子Q1が1回オンになる期間のみの波形を示している。また、図4の左側に示した交流電源2の半周期分の波形は、第2充電電流I2の電流値がゼロの場合、つまり調光レベルが100%の場合の波形である。図4の右側に示した交流電源2の半周期分の波形は、第2充電電流I2の電流値が、調光レベルが100%よりも小さい場合の電流値であるときの波形である。 The waveform indicated by the solid line in FIGS. 3A, 3B, and 3C is a waveform when the current value of the second charging current I2 is zero, that is, when the dimming level is 100%. The waveform indicated by the dotted line in FIGS. 3A, 3B, and 3C is a waveform when the current value of the second charging current I2 is a current value when the dimming level is less than 100%. 3A, 3 and 3C show waveforms only during a period in which the switching element Q1 is turned on once. Further, the waveform corresponding to a half cycle of the AC power supply 2 shown on the left side of FIG. 4 is a waveform when the current value of the second charging current I2 is zero, that is, when the dimming level is 100%. The waveform corresponding to a half cycle of the AC power supply 2 shown on the right side of FIG. 4 is a waveform when the current value of the second charging current I2 is a current value when the dimming level is smaller than 100%.
調光制御回路15が、調光レベルに応じた電流値の第2充電電流I2をコンデンサC1に供給した場合、第2充電電流I2がゼロの場合に比べて、コンデンサC1の充電電圧V3が閾値電圧V2に達するまでの時間が短くなる(図3A参照)。これにより、図3Bに示すように、コンパレータ134の出力電圧V6がHレベルとなる期間が短くなるので、スイッチング素子Q1がオンとなる期間が短くなり、コイルL1に流れる電流IL1のピーク値が低下する(図3C参照)。したがって、図4に示すように、調光制御回路15が、調光レベルに応じた電流値の第2充電電流I2をコンデンサC1に流した場合、第2充電電流I2がゼロの場合に比べて、交流電源2の半周期において入力電流I10のピーク値が減少する。よって、光源20の調光レベルが100%よりも低下し、光源20の光出力が低下した状態となる。
When the dimming
このように、第2充電回路14が、調光レベルが小さくなるほど電流値が大きくなるような第2充電電流I2をコンデンサC1に供給することによって、調光レベルが小さくなるほど、スイッチング素子Q1のオン期間を短くして、光源20を調光することができる。
As described above, the
また本実施形態の点灯装置10において、異常検知回路17は、昇圧チョッパ回路12の出力電圧を分圧した電圧V4と基準電圧V5との高低を比較することによって、昇圧チョッパ回路12の出力の異常を検知している。
Further, in the
すなわち、複数の発光ダイオード201の一部が短絡故障するなどして、昇圧チョッパ回路12の出力電圧が異常判定レベルよりも低下し、電圧V4が基準電圧V5より低くなると、コンパレータ171の出力の電圧レベルがLレベルになる。つまり、異常検知回路17は異常有りと検知する。
That is, when the output voltage of the
調光制御回路15は、コンパレータ171の出力を監視しており、コンパレータ171の出力の電圧レベルがLレベルになると、第2充電電流I2の電流値を最大にする。これにより、スイッチング素子Q1のオン期間が最小になり、昇圧チョッパ回路12の出力電圧が最小になるので、光源20に過電流が流れ続けるのを抑制することができる。
The dimming
このように、異常検知回路17が異常有りと検知した場合は、異常検知回路17が異常無しと検知した場合に比べて、第2充電回路14が第2充電電流I2を増加させているので、昇圧チョッパ回路12の出力電圧が低減される。したがって、昇圧チョッパ回路12の出力が異常となった場合に光源20を保護することができる。
Thus, when the abnormality detection circuit 17 detects that there is an abnormality, the
(2.2)照明装置
次に、本実施形態の照明装置1について図1及び図2を参照して説明する。以下の説明では、図2において「上」、「下」の矢印で示す通りに各方向を規定する。ただし、これらの方向は照明装置1の設置方向を規定する趣旨ではない。図2中の各方向を示す矢印は説明のために表記しているに過ぎず、実体を伴わない。
(2.2) Illuminating device Next, the illuminating
本実施形態の照明装置1は、図1に示すように、上記した点灯装置10と、点灯装置10から電流が供給される光源20と、器具本体50(図2参照)とを備えている。
As illustrated in FIG. 1, the
本実施形態の照明装置1は、造営材(例えば天井仕上げ材)に直付けされる形態の照明器具(いわゆるシーリングライト)である。
The
器具本体50は、図2に示すように、ベース部材51と、内カバー53と、外カバー54と、外枠55とを備えている。
As shown in FIG. 2, the
ベース部材51は、鋼板などの金属板によって、おおよそ円盤状に形成されている。ベース部材51は、円筒状の引掛シーリングアダプタ56に着脱可能な状態で取り付けられる。引掛シーリングアダプタ56は住宅の天井仕上げ材に配設されている引掛シーリングローゼットに取り付けられる。したがって、ベース部材51は引掛シーリングアダプタ56及び引掛シーリングローゼットを介して天井仕上げ材に取り付けられる。
The
ベース部材51には、複数(図示例では4つ)の光源モジュール52が取り付けられている。4つの光源モジュール52の各々は、平面視の形状がリング状の板材が周方向において4分割されたような形状の基板521を備えている。4つの光源モジュール52は、ベース部材51の下面に周方向に並ぶように取り付けられる。各光源モジュール52の基板521の下面には複数の発光ダイオード201が実装されている。4つの光源モジュール52にそれぞれ実装された複数の発光ダイオード201は直列又は並列に接続されており、4つの光源モジュール52にそれぞれ実装された複数の発光ダイオード201で光源20が構成されている。
A plurality (four in the illustrated example) of
ベース部材51の中央には、外周部に比べて下向きに突出する円筒状の突出部511が設けられている。突出部511の上面には点灯装置10が取り付けられており、点灯装置10から各光源モジュール52に実装された複数の発光ダイオード201に電流が供給される。なお、突出部511はベース部材51の外周部に比べて下向きに突出しているので、ベース部材51が天井仕上げ材に取り付けられた状態でも、点灯装置10が天井仕上げ材と干渉することはない。
At the center of the
内カバー53は、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂などの透光性を有する合成樹脂により、円環状に形成されている。内カバー53は、径方向における断面形状が、下向きに突出する台形状となるように形成されており、内カバー53は、4つの光源モジュール52を下側から覆うようにしてベース部材51に取り付けられている。内カバー53は4つの光源モジュール52をベース部材51との間で挟んでおり、これによって4つの光源モジュール52がベース部材51に固定されている。
The
外カバー54は、アクリル樹脂等の透光性を有する合成樹脂に、拡散材が混入された成形体で構成されている。外カバー54は、内カバー53を下側から覆うようにしてベース部材51に取り付けられる。
The
外枠55は、スチレン樹脂などの合成樹脂により形成されている。外枠55は、円筒形状の枠本体551と、枠本体551の下端から径方向に沿って外向きに突出する円環状の鍔部552とを有している。外枠55は、枠本体551の内側にベース部材51を収容した状態で、ベース部材51に固定されている。また、ベース部材51の下側に外カバー54が取り付けられた状態では、外カバー54も枠本体551の内側に配置される。
The
このように、本実施形態の照明装置1では、器具本体50に、点灯装置10と、複数の光源モジュール52からなる光源20とが保持されている。ここで、点灯装置10から各光源モジュール52に実装された複数の発光ダイオード201に電流が供給されると、複数の発光ダイオード201が発光し、複数の発光ダイオード201から放射された光は内カバー53と外カバー54とを透過して外部に照射される。
As described above, in the
(3)変形例
以下に、上記実施形態の変形例に係る点灯装置及び照明装置を列記する。なお、以下に説明する変形例の各構成は、上記実施形態で説明した各構成と適宜組み合わせて適用可能である。
(3) Modified Examples Below, lighting devices and lighting devices according to modified examples of the above embodiment are listed. In addition, each structure of the modified example demonstrated below is applicable in combination with each structure demonstrated in the said embodiment suitably.
本実施形態では光源20が直列に接続された複数の発光ダイオード201を有しているが、発光ダイオード201の数は1個でもよく、点灯装置10の仕様等に応じて発光ダイオード201の数は適宜変更が可能である。また、光源20は、複数の発光ダイオード201が直列に接続された光源モジュール52を複数備えているが、複数の光源モジュール52は直列に接続されても、並列に接続されてもよい。また、光源20は固体発光素子として発光ダイオード201を備えているが、固体発光素子は発光ダイオードに限定されず、有機EL(Electro Luminescence)素子でもよい。
In the present embodiment, the
また、昇圧チョッパ回路12がMOSFETからなるスイッチング素子Q1を備えているが、スイッチング素子Q1はMOSFETに限定されず、バイポーラトランジスタでもよい。
Further, although the
また、異常検知回路17は、昇圧チョッパ回路12の出力電圧に基づいて異常の有無を検知しているが、昇圧チョッパ回路12から光源20に流れる電流が基準電流を超えると異常有りと検知してもよい。また、異常検知回路17は、点灯装置10を構成する回路部品(例えばスイッチング素子Q1など)の温度、又は光源20を構成する発光ダイオード201の温度が基準温度を超えると、異常有りと検知してもよい。
Further, the abnormality detection circuit 17 detects the presence or absence of abnormality based on the output voltage of the
また、器具本体50はベース部材51と内カバー53と外カバー54と外枠55とを備えているが、器具本体50の形態は設計などに応じて適宜変更が可能である。
The
(4)効果
以上説明したように、第1の態様の点灯装置10は、昇圧チョッパ回路12と、制御回路13とを備える。昇圧チョッパ回路12は、電源(例えば交流電源2)からの入力をスイッチング素子Q1でオン/オフすることによって直流電圧に変換し、固体発光素子(例えば発光ダイオード201)を含む光源20に変換後の直流電圧を印加する。制御回路13は、スイッチング素子Q1のオン/オフを制御する。制御回路13は、一定の第1充電電流I1をコンデンサC1に供給する第1充電回路131と、スイッチング素子Q1のオフ時にコンデンサC1から放電させる放電回路132と、を有している。制御回路13は、スイッチング素子Q1がオンのときにコンデンサC1の充電電圧V3が閾値電圧V2以上になると、スイッチング素子Q1をオフにするように構成されている。また、第1の態様の点灯装置10は第2充電回路14をさらに備えている。第2充電回路14は、調光レベルに応じた電流値の第2充電電流I2をコンデンサC1に供給する。コンデンサC1は、スイッチング素子Q1がオンのときに、第1充電電流I1と第2充電電流I2との合成電流で充電される。
(4) Effect As described above, the
これにより、コンデンサC1は、一定の第1充電電流I1と、調光レベルに応じた電流値の第2充電電流I2との合成電流で充電されるから、スイッチング素子Q1のオン時間が調光レベルによって変化する。したがって、調光レベルに応じた電流値の第2充電電流I2をコンデンサC1に供給する第2充電回路14を追加するだけで、昇圧チョッパ回路12に調光機能を追加することができる。よって、昇圧チョッパ回路と降圧チョッパ回路とを備える場合に比べて、力率が改善された調光機能を有する回路の部品数を低減できる。
As a result, the capacitor C1 is charged with a combined current of the constant first charging current I1 and the second charging current I2 having a current value corresponding to the dimming level, so that the ON time of the switching element Q1 is the dimming level. It depends on. Therefore, the dimming function can be added to the
また、本実施形態の点灯装置10では、第1充電回路131、放電回路132、誤差アンプ133、コンパレータ134、NOTゲート135、定電圧源136などの回路部品が集積化された集積回路で制御回路13が実現されている。したがって、昇圧チョッパ回路12を制御するために点灯装置10が元々備えている力率改善用の集積回路(制御回路13)と外付けのコンデンサC1とに、第2充電回路14を追加するだけで、点灯装置10に調光機能を追加することができる。これにより、昇圧チョッパ回路と降圧チョッパ回路とを備える場合に比べて、力率が改善された調光機能を有する回路の部品数を低減できる。
In the
また、第2の態様の点灯装置10は、第1の態様において、昇圧チョッパ回路12の出力の異常を検知する異常検知回路17を、さらに備えてもよい。異常検知回路17が異常有りと検知した場合は、異常検知回路17が異常無しと検知した場合に比べて、第2充電電流I2を増加させるように第2充電回路14が構成されてもよい。
Moreover, the
これにより、異常検知回路17が異常有りと検知した場合、第2充電回路14が第2充電電流I2を増加させることで、スイッチング素子Q1のオン時間が短くなるから、昇圧チョッパ回路12の出力電圧を低下させることができ、光源20を保護できる。
As a result, when the abnormality detection circuit 17 detects that there is an abnormality, the
また、本実施形態の点灯装置10では、第1充電回路131、放電回路132、誤差アンプ133、コンパレータ134、NOTゲート135、定電圧源136などの回路部品が集積化された集積回路で制御回路13が実現されている。したがって、昇圧チョッパ回路12を制御するために点灯装置10が元々備えている力率改善用の集積回路(制御回路13)を変更することなく、異常発生時に光源20を保護する機能を点灯装置10に追加することができる。
In the
また、第3の態様の照明装置1は、第1又は第2の態様の点灯装置10と、昇圧チョッパ回路12によって直流電圧が印加される光源20と、点灯装置10及び光源20を保持する器具本体50と、を備えている。
The
この照明装置1によれば、昇圧チョッパ回路と降圧チョッパ回路とを備える場合に比べて、力率が改善された調光機能を有する回路の部品数を低減できる。
According to the
1 照明装置
2 交流電源(電源)
10 点灯装置
12 昇圧チョッパ回路
13 制御回路
131 第1充電回路
132 放電回路
14 第2充電回路
17 異常検知回路
20 光源
201 発光ダイオード(固体発光素子)
50 器具本体
C1 コンデンサ
I1 第1充電電流
I2 第2充電電流
V2 閾値電圧
Q1 スイッチング素子
1 Lighting device 2 AC power supply
DESCRIPTION OF
50 Instrument body C1 Capacitor I1 First charging current I2 Second charging current V2 Threshold voltage Q1 Switching element
Claims (3)
前記スイッチング素子のオン/オフを制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、一定の第1充電電流をコンデンサに供給する第1充電回路と、前記スイッチング素子のオフ時に前記コンデンサから放電させる放電回路と、を有し、
前記制御回路は、前記スイッチング素子がオンのときに前記コンデンサの充電電圧が閾値電圧以上になると、前記スイッチング素子をオフにするように構成されており、
調光レベルに応じた電流値の第2充電電流を前記コンデンサに供給する第2充電回路を、さらに備え、
前記コンデンサは、前記スイッチング素子がオンのときに、前記第1充電電流と前記第2充電電流との合成電流で充電される、
ことを特徴とする点灯装置。 A step-up chopper circuit that converts the input from the power source to a DC voltage by turning on / off the switching element, and applies the converted DC voltage to a light source including a solid state light emitting element;
A control circuit for controlling on / off of the switching element,
The control circuit includes a first charging circuit that supplies a constant first charging current to a capacitor, and a discharge circuit that discharges the capacitor when the switching element is turned off.
The control circuit is configured to turn off the switching element when a charging voltage of the capacitor is equal to or higher than a threshold voltage when the switching element is on,
A second charging circuit for supplying a second charging current having a current value corresponding to the dimming level to the capacitor;
The capacitor is charged with a combined current of the first charging current and the second charging current when the switching element is on.
A lighting device characterized by that.
前記異常検知回路が異常有りと検知した場合は、前記異常検知回路が異常無しと検知した場合に比べて、前記第2充電電流を増加させるように前記第2充電回路が構成された、
ことを特徴とする請求項1に記載の点灯装置。 An abnormality detection circuit for detecting an abnormality in the output of the boost chopper circuit is further provided,
When the abnormality detection circuit detects that there is an abnormality, the second charging circuit is configured to increase the second charging current compared to when the abnormality detection circuit detects that there is no abnormality,
The lighting device according to claim 1.
ことを特徴とする照明装置。 The lighting device according to claim 1, a light source to which a DC voltage is applied by the step-up chopper circuit, and an appliance main body that holds the lighting device and the light source.
A lighting device characterized by that.
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