JP2018181659A - Ｌｅｄ点灯回路及びｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成で適正な起動動作を得ることができるＬＥＤ点灯回路を提供する。【解決手段】ＬＥＤ点灯回路１は、入力電源電圧を昇圧する昇圧コンバータ２０と、昇圧コンバータ２０の昇圧出力電圧Ｖｄｃから直流電流を生成してＬＥＤ２に供給する降圧コンバータ３０と、降圧コンバータ３０のスイッチング電流を検出して電流検出値を生成する電流検出回路３５と、端子Ｐ１６の端子入力電圧Ｖｉｎに対応してピーク保護閾値Ｖｐｔｈを決定し、電流検出値がピーク保護閾値Ｖｐｔｈに達した場合に降圧コンバータ３０のＰＷＭ駆動を停止させる降圧駆動部６０と、端子Ｐ１６に可変の端子入力電圧Ｖｉｎを印加可能なピーク閾値設定回路７０と、降圧駆動部６０が動作を開始してから所定期間Ｔ２の経過後に端子入力電圧Ｖｉｎを起動用の初期値Ｖ１から定常動作用の通常値Ｖ２に低下させるようにピーク閾値設定回路７０を制御する制御部８０を含む。【選択図】 図１

Description

本発明は、ＬＥＤ点灯回路及びそれを用いたＬＥＤ照明装置に関する。

特許文献１のＬＥＤ点灯装置は、昇圧チョッパ回路の制御回路および降圧チョッパ回路の制御回路への制御電源電圧の供給を段階的に行い、先に制御電源電圧の供給を受けた昇圧チョッパ回路が起動したことを検出して、降圧チョッパの制御回路への制御電源電圧の供給を開始する。

特開２０１２−３３６１１号公報

しかし、上記構成では２系統の制御電源出力が必要となるため、制御電源生成回路の構成が複雑化する。一方、１系統の制御電源出力を用いる構成においては、ＬＥＤ点灯回路への電源投入時に、昇圧コンバータの駆動回路と降圧コンバータの駆動回路の相対的な起動タイミングが確定されない。そのため、詳細を後述するように、起動順序によっては、又は起動順序が確定されたとしても相互のタイミングによっては、降圧コンバータの駆動部の誤動作が誘発される可能性がある。したがって、制御電源出力を１系統として回路構成を簡素化しつつも、各駆動部における適切な起動動作を実現することが望まれる。

そこで、本発明は、昇圧コンバータ及び降圧コンバータを有するＬＥＤ点灯回路及びそれを用いたＬＥＤ照明装置において、簡素な構成で適正な起動動作を実現することを課題とする。

本発明のＬＥＤ点灯回路は、入力電源電圧を昇圧する昇圧コンバータと、昇圧コンバータの昇圧出力電圧から直流電流を生成してＬＥＤに供給する降圧コンバータと、降圧コンバータのスイッチング電流を検出して電流検出値を生成する電流検出回路と、第１の端子及び第２の端子を有し、第２の端子の端子入力電圧に対応してピーク保護閾値を決定し、第１の端子に入力される電流検出値に基づいて降圧コンバータのＰＷＭ駆動を制御し、電流検出値がピーク保護閾値に達した場合にＰＷＭ駆動を停止させる降圧駆動部と、第２の端子に可変の端子入力電圧を印加可能なピーク閾値設定回路と、降圧駆動部が動作を開始してから所定期間の経過後に端子入力電圧を起動用の初期値から定常動作用の通常値に低下させるようにピーク閾値設定回路を制御する制御部とを備える。

上記構成によると、端子入力電圧に対応するピーク保護閾値に電流検出値が達した場合に降圧コンバータのＰＷＭ駆動を停止させる降圧駆動部に対して、ピーク閾値設定回路が可変の端子入力電圧を生成可能に構成され、端子入力電圧が降圧駆動部の動作開始後の期間の経過後に起動用の初期値から定常動作用の通常値に低下するように構成される。このように、昇圧コンバータ及び降圧コンバータを有するＬＥＤ点灯回路において、保護のための閾値を起動時に一時的に引き上げることにより、定常時の保護機能を確保しつつも起動に起因する保護動作の誤作動を防止することができ、簡素な構成で適正な起動動作が実現される。

ここで、ピーク閾値設定回路が、定電圧源からの電圧をトランジスタによってスイッチングして発振電圧を生成するスイッチング回路と、発振電圧を積分する積分回路とを備え、制御部が、トランジスタの入力端子に制御信号を出力して発振信号の積分値を制御するように構成される。これにより、発振電圧のオンデューティ等を制御することにより、異なる仕様の降圧駆動部に対しても、回路定数などのハードウェアを変更することなくピーク閾値設定回路を適合させることができ、回路の汎用性が高まる。

また、スイッチング回路が、定電圧源に接続された抵抗及びトランジスタの直列回路からなり、制御信号がＰＷＭ信号であればよい。これにより、制御部がＰＷＭ信号を出力できる構成の場合に、簡素な構成のピーク閾値設定回路が実現される。そして、ＰＷＭ信号のオンデューティを調整することによってピーク保護閾値などを適宜設定できるので、汎用性の高い回路が実現される。

第１の形態では、昇圧コンバータを駆動する昇圧駆動部が設けられ、制御部が、降圧駆動部よりも先に昇圧駆動部を起動させるように構成される。これにより、降圧駆動部によって駆動される降圧コンバータのスムーズな起動が確保され、電流検出値に関連する保護動作の誤作動防止の効果が一層確実に得られる。

第２の形態では、昇圧出力電圧を検出して電圧検出値を生成する電圧検出回路が設けられ、電圧検出値が設定値に達した場合に、制御部が降圧駆動部を起動させるように構成される。これにより、昇圧駆動部が動作／停止機能を有しない場合でも、昇圧駆動部の動作に対する降圧駆動部の起動タイミングの適正化が可能となる。また、昇圧出力電圧が設定値に達するタイミングに基づいて降圧コンバータの起動タイミングが決定されるので、昇圧コンバータの起動から降圧コンバータの起動までの期間を最短化してＬＥＤの点灯開始を迅速化することができる。

本発明のＬＥＤ照明装置は、上記いずれかのＬＥＤ点灯回路と、ＬＥＤとを備える。これにより、ＬＥＤの点灯開始時における保護動作の誤作動による不点などが回避され、動作の信頼性が向上する。

第１の実施形態によるＬＥＤ点灯回路及びＬＥＤ照明装置の回路図である。 第１の実施形態のＬＥＤ点灯回路の一部を説明する図である。 第１の実施形態のＬＥＤ点灯回路の動作を説明する図である。 第２の実施形態によるＬＥＤ点灯回路及びＬＥＤ照明装置の回路図である。 第２の実施形態のＬＥＤ点灯回路の動作を説明する図である。 一変形例によるＬＥＤ点灯回路の一部を示す回路図である。 他の変形例によるＬＥＤ点灯回路の一部を示す回路図である。

＜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点灯回路１及びそれを含むＬＥＤ照明装置３の回路図を示す。ＬＥＤ照明装置３は、ＬＥＤ点灯回路１及びＬＥＤ２を含む。交流電源ＡＣからの入力電源電圧がＬＥＤ点灯回路１に入力され、ＬＥＤ点灯回路１からの直流出力がＬＥＤ２に供給される。ＬＥＤ点灯回路１は、整流回路１０、力率改善回路２０（以下、「ＰＦＣ２０」という）、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０、電流検出回路３５、補助電源回路４０、昇圧駆動部５０、電圧検出回路５５、降圧駆動部６０、ピーク閾値設定回路７０及び制御部８０を備える。

整流回路１０は、ダイオードブリッジ等の全波整流器であり、入力される交流電圧ＡＣを全波整流する。なお、必要に応じて、整流回路１０の前段に、電流ヒューズ、ノイズフィルタ等が接続される。また、直流電圧が入力される場合には、整流回路１０はなくてもよい。

ＰＦＣ２０は、インダクタ２１、スイッチング素子２２、ダイオード２３及び平滑コンデンサ２４を備え、昇圧チョッパ回路からなる昇圧コンバータを構成する。スイッチング素子２２は、例えばＭＯＳＦＥＴであり（以下、「ＦＥＴ２２」ともいう）、昇圧駆動部５０によってＰＷＭ駆動される。ＦＥＴ２２がオンの期間においては、整流回路１０の出力電圧がインダクタ２１及びＦＥＴ２２に流れることによりインダクタ２１にエネルギーが蓄えられる。ＦＥＴ２２がオフの期間においては、整流回路１０の出力電圧とともにインダクタ２１に蓄えられているエネルギーがダイオード２３を介して平滑コンデンサ２４に充電される。このように、平滑コンデンサ２４に充電された電圧が、ＰＦＣ２０の昇圧出力電圧Ｖｄｃとなる。なお、平滑コンデンサ２４の低電位側端子と同電位のノードをグランドＧというものとする。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、インダクタ３１、スイッチング素子３２、ダイオード３３及びコンデンサ３４を備え、降圧チョッパ回路（バック型コンバータ）からなる降圧コンバータを構成する。スイッチング素子３２は、例えばＭＯＳＦＥＴであり（以下、「ＦＥＴ３２」ともいう）、降圧駆動部６０によってＰＷＭ駆動される。また、電流検出回路３５は、低抵抗素子からなり（以下、「電流検出抵抗３５」ともいう）、ＦＥＴ３２に直列接続される。電流検出抵抗３５には、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０のスイッチング電流に応じた電圧が発生し、この電圧が電流検出値となる。ＦＥＴ３２がオンの期間においては、昇圧出力電圧Ｖｄｃを電源として、ＬＥＤ２→インダクタ３１→ＦＥＴ３２→電流検出抵抗３５→グランドＧに電流が流れ、インダクタ３１にエネルギーが蓄えられる。ＦＥＴ３２がオフの期間においては、インダクタ３１に蓄えられたエネルギーを電源として、インダクタ３１→ダイオード３３→ＬＥＤ２→インダクタ３１に電流が流れる。コンデンサ３４は、ＬＥＤ２に流れる電流をフィルタリングする。

補助電源回路４０は、昇圧出力電圧Ｖｄｃから制御電源Ｖｃｃを生成する。補助電源回路４０は、例えば、三端子レギュレータ、シリーズレギュレータなどの電圧レギュレータ回路を含み、グランドＧを基準電位として１５〜２０Ｖ程度の定電圧を制御電源Ｖｃｃとして生成する。なお、本開示において、制御電源と制御電圧とは実質的に同義であるものとする。

昇圧駆動部５０は、制御電源Ｖｃｃを受けてＰＦＣ２０のＦＥＴ２２をＰＷＭ駆動する。昇圧駆動部５０はＰＦＣ制御ＩＣ及びその周辺回路（不図示）を含むが、本開示においては、説明の便宜上、昇圧駆動部５０をその制御ＩＣとして記載する。電圧検出回路５５は、ＰＦＣ２０の出力電圧、すなわち昇圧出力電圧Ｖｄｃを分圧する分圧抵抗５６及び５７を含む。

昇圧駆動部５０は、少なくとも、電源端子Ｐ１、グランド端子Ｐ２、ゲート端子Ｐ３、イネーブル端子Ｐ４及び電圧フィードバック端子Ｐ５を有する。なお、昇圧駆動部５０は、これらの端子以外にも、不図示のマルチプライヤ入力端子、電流検出端子、補償端子などを有するものとする。電源端子Ｐ１に制御電源Ｖｃｃが供給され、グランド端子Ｐ２はグランドＧに接続される。ゲート端子Ｐ３は、ＦＥＴ２２のゲートに接続されてゲート信号を出力する。イネーブル端子Ｐ４は、制御部８０に接続される。昇圧駆動部５０は、イネーブル端子Ｐ４への入力がハイレベルの場合には動作し（すなわち、ゲート信号を出力し）、ローレベルの場合には停止する（すなわち、ゲート信号を停止する）。電圧フィードバック端子Ｐ５には、電圧検出回路５５から昇圧出力電圧Ｖｄｃの分圧値が入力される。昇圧駆動部５０は、この分圧値が内部基準値と一致するように、ＦＥＴ２２のＰＷＭ駆動におけるオン幅（又はオンデューティ）を制御する。

降圧駆動部６０は、制御電源Ｖｃｃを受けてＤＣ／ＤＣコンバータ３０のＦＥＴ３２を駆動する。降圧駆動部６０はＤＣ／ＤＣコンバータ制御ＩＣ及びその周辺回路（不図示）を含むが、本開示においては、説明の便宜上、降圧駆動部６０をその制御ＩＣとして記載する。

降圧駆動部６０は、少なくとも、電源端子Ｐ１１、グランド端子Ｐ１２、ゲート端子Ｐ１３、イネーブル端子Ｐ１４、電流検出端子Ｐ１５及び閾値設定端子Ｐ１６を有する。なお、降圧駆動部６０は、これらの端子以外にも、不図示の機能端子を有するものとする。電源端子Ｐ１１に制御電源Ｖｃｃが供給され、グランド端子Ｐ１２はグランドＧに接続される。ゲート端子Ｐ１３は、ＦＥＴ３２のゲートに接続されてゲート信号を出力する。イネーブル端子Ｐ１４は、制御部８０に接続される。降圧駆動部６０は、イネーブル端子Ｐ１４への入力がハイレベルの場合には動作し（すなわち、ゲート信号を出力し）、ローレベルの場合には停止する（すなわち、ゲート信号を停止する）。電流検出端子Ｐ１５には、電流検出抵抗３５からの電流検出値が入力される。閾値設定端子Ｐ１６には、後述のピーク閾値設定回路７０によって生成される端子入力電圧Ｖｉｎが印加される。

図２に、降圧駆動部６０の内部回路の一部（特に、端子Ｐ１３、Ｐ１５及びＰ１６に関連する部分）を示す。降圧駆動部６０は、コンパレータ６１及び６２、電圧調整回路６３、ロジック回路６４、ゲートドライバ６５並びに分圧抵抗６７及び６８を含む。コンパレータ６１及び６２の負入力端子は、電流検出端子Ｐ１５に接続される。電圧調整回路６３は閾値設定端子Ｐ１６に接続され、閾値設定端子Ｐ１６の端子入力電圧Ｖｉｎに実質的に比例するピーク保護閾値Ｖｐｔｈを生成する。このピーク保護閾値Ｖｐｔｈがコンパレータ６２の正入力端子に入力される。電圧調整回路６３には分圧抵抗６７及び６８が接続され、この分圧回路によるピーク保護閾値Ｖｐｔｈの分圧値がオフタイミング閾値Ｖｏｆｆとしてコンパレータ６１の正入力端子に接続される。コンパレータ６１及び６２の出力端子は、ロジック回路６４に接続される。ロジック回路６４の出力は、ゲートドライバ６５を介してゲート端子Ｐ１３に出力される。

ゲート信号のオン／オフサイクルにおける降圧駆動部６０の動作について説明する。ゲート信号がハイレベルとなり、ＦＥＴ３２がオンされると、電流検出端子Ｐ１５に入力される電流検出値が増加していく。電流検出値がオフタイミング閾値Ｖｏｆｆに達すると、コンパレータ６１の出力がローレベルからハイレベルに遷移する。ロジック回路６４は、この遷移に応じてゲート信号をローレベルに反転させ、ＦＥＴ３２はオフされる。その後、ロジック回路６４は、他の検出回路（不図示）に基づく検出条件に応じて決定されるオフ時間、又は固定のオフ時間にわたってゲート信号をローレベルに維持する。このオフ時間が経過した時点でゲート信号がローレベルからハイレベルとなり、ＦＥＴ３２はオフからオンに反転される。このように、閾値設定端子Ｐ１６の端子入力電圧Ｖｉｎに応じて決定されるオン時間に基づいて、ゲート信号及びＦＥＴ３２のオン／オフが反復され、ＬＥＤ２に流れる電流が決定される。

一方、スイッチング電流が、上記動作の応答時間よりも短い時定数で急峻に上昇する状況において、電流検出値がピーク保護閾値Ｖｐｔｈに達すると、又は電流検出値がピーク保護閾値Ｖｐｔｈに達した連続回数が所定回数に達すると、ロジック回路６４はゲート信号をローレベルにラッチしてＦＥＴ３２の駆動停止を維持する。この過電流保護動作によって、電流検出値が急峻に上昇するような異常な動作状態からＤＣ／ＤＣコンバータ３０が保護される。

ここで、ピーク保護閾値Ｖｐｔｈが適正値よりも低いと、降圧駆動部６０の起動時において不要な過電流保護動作を誘発する可能性がある。例えば、ＰＦＣ２０の起動前又は起動後に昇圧出力電圧Ｖｄｃが充分に上昇する前にＤＣ／ＤＣコンバータ３０が起動すると、降圧駆動部６０によるＰＷＭ制御の応答遅延と昇圧出力電圧Ｖｄｃの上昇との関係に起因して、スイッチング電流にオーバーシュートなどが発生する可能性がある。この過渡状態自体は問題とはならないが、検出電流値がピーク保護閾値を超えて過電流保護動作が誘発される可能性がある。一方、ピーク保護閾値Ｖｐｔｈが適正値よりも高いと、本来の過電流保護機能が減殺されてしまう。そこで、本実施形態では、ピーク保護閾値Ｖｐｔｈを適切な態様で可変とするために、ピーク閾値設定回路７０が設けられる。

ピーク閾値設定回路７０は、トランジスタ７１、抵抗７２〜７６並びにコンデンサ７７及び７８を備える。トランジスタ７１のベース（入力端子）が抵抗７２を介して制御部８０に接続され、コレクタ（出力端子）が抵抗７３を介して制御電源Ｖｃｃに接続され、エミッタ（接地端子）がグランドＧに接続され、コレクタ−エミッタ間に抵抗７４が接続される。トランジスタ７１のコレクタに接続された抵抗７５及びコンデンサ７７が１段目の積分回路を構成し、１段目の積分回路の積分出力点に接続された抵抗７６及びコンデンサ７８が２段目の積分回路を構成し、２段目の積分回路の積分出力点が閾値設定端子Ｐ１６に接続される。

なお、本実施形態では、トランジスタ７１としてバイポーラトランジスタを採用しているが、トランジスタ７１はＭＯＳＦＥＴであってもよい。本開示を通じて、バイポーラトランジスタのベース及びＭＯＳＦＥＴのゲートを総称して入力端子といい、バイポーラトランジスタのコレクタ及びＭＯＳＦＥＴのドレインを総称して出力端子といい、バイポーラトランジスタのエミッタ及びＭＯＳＦＥＴのソースを総称して接地端子というものとする。また、本実施形態では、設計容易性の観点、コンデンサ７７及び７８の小容量化の観点などから２段の積分回路が採用されているが、１段の積分回路のみが採用されてもよい。

トランジスタ７１のベースには、制御部８０から制御信号としてＰＷＭ信号Ｓｐが入力される。これにより、トランジスタ７１のコレクタには矩形波電圧が現れ、この矩形波電圧が抵抗７５及びコンデンサ７７の積分回路によって積分され、その積分出力が抵抗７６及びコンデンサ７７の積分回路によってさらに積分され、その積分出力が端子入力電圧Ｖｉｎとなる。したがって、端子入力電圧Ｖｉｎは、制御部８０によって決定されるＰＷＭ信号Ｓｐのオンデューティに応じた電圧となる。具体的には、ＰＷＭ信号Ｓｐのオンデューティの増加／減少に対して電圧Ｖｉｎは減少／増加する。

制御部８０は、マイコン及びその周辺回路を含み、制御電源Ｖｃｃを受けて昇圧駆動部５０、降圧駆動部６０及びピーク閾値設定回路７０の動作を統括的に制御する。一般的に、マイコンの動作開始電圧（例えば、５Ｖ程度）は、ＰＦＣ制御用のＩＣの動作開始電圧（例えば、１１Ｖ程度）及びＤＣ／ＤＣコンバータ制御用のＩＣの動作開始電圧（例えば、１１Ｖ程度）よりも低い。本実施形態においても、制御部８０の動作開始電圧は、昇圧駆動部５０及び降圧駆動部６０の動作開始電圧よりも低いものとする。言い換えると、起動時に制御電源Ｖｃｃの供給が開始されると、制御部８０が昇圧駆動部５０及び降圧駆動部６０よりも先に起動する。なお、本実施形態ではピーク閾値設定回路７０の抵抗７２が接続される定電圧源が制御電源Ｖｃｃである構成を示すが、制御部８０に基準電圧の出力端子がある場合には、定電圧源はその基準電圧であってもよい。

制御部８０は、起動すると、昇圧駆動部５０のイネーブル端子Ｐ４の電圧（イネーブル信号Ｅｎ１）をハイレベルとして降圧駆動部６０のイネーブル端子Ｐ１４の電圧（イネーブル信号Ｅｎ２）をローレベルとする。すなわち、制御電源Ｖｃｃが充分に上昇すると、降圧駆動部６０及びＤＣ／ＤＣコンバータ３０が停止した状態で、昇圧駆動部５０及びＰＦＣ２０が動作を開始する。その後、期間Ｔ１の経過後に、制御部８０は、降圧駆動部６０のイネーブル端子Ｐ１４の電圧をハイレベルとする。これにより、昇圧出力電圧Ｖｄｃが安定してから、降圧駆動部６０及びＤＣ／ＤＣコンバータ３０が起動することになる。

また、制御部８０は、期間Ｔ１及びその後の期間Ｔ２にわたってＰＷＭ信号ＳｐのオンデューティＤを初期値Ｄ１に維持し、期間Ｔ２の経過時にオンデューティＤを初期値Ｄ１よりも高い定常値Ｄ２に切り換える。すなわち、制御部８０の起動後の期間Ｔ１及びＴ２経過時までは、端子入力電圧Ｖｉｎ及びそれに対応するピーク保護閾値Ｖｐｔｈ及びオフタイミング閾値Ｖｏｆｆが定常時の値よりも高い値となるように、トランジスタ７１が制御される。なお、期間Ｔ１及び期間Ｔ２の各々は、制御部８０に含まれるタイマによって設定される。

図３に、本実施形態のＬＥＤ点灯回路１の動作を示す。図３は、上段から、イネーブル信号Ｅｎ１、イネーブル信号Ｅｎ２、ＰＷＭ信号ＳｐのオンデューティＤ、端子入力電圧Ｖｉｎ、昇圧出力電圧Ｖｄｃ及びＬＥＤ２のＬＥＤ電流を示し、その横軸は時間を示す。時刻ｔ０において、ＬＥＤ点灯回路１に入力電源ＡＣが投入される。

時刻ｔ１において、制御部８０が起動する。この時点で、制御部８０は、イネーブル信号Ｅｎ１をハイレベルとし、イネーブル信号Ｅｎ２をローレベルとする。すなわち、時刻ｔ１以降は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０が停止した状態で、ＰＦＣ２０が動作する。また、制御部８０は、オンデューティＤを初期値Ｄ１とする。時刻ｔ２に、ＰＦＣ２０の動作が安定し、昇圧出力電圧Ｖｄｃが設定値Ｖｓで一定となる。

時刻ｔ３において、制御部８０がイネーブル信号Ｅｎ２をハイレベルに切り換え、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０が起動し、これによりＬＥＤ電流が流れ始める。時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間Ｔ２において、制御部８０は、オンデューティＤを初期値Ｄ１に維持する。したがって、期間Ｔ２においては、端子入力電圧Ｖｉｎは、定常動作用の通常値Ｖ２よりも高い起動用の初期値Ｖ１に維持される。なお、期間Ｔ２においては、端子入力電圧Ｖｉｎが定常時よりも増加された状態にあるため、オフタイミング閾値Ｖｏｆｆも定常時よりも増加した状態となる。したがって、降圧駆動部６０の他の機能の作用がない限り（例えば、ゲート信号について固定のオフ期間が適用される場合）、ＬＥＤ電流は、定常動作用の設定よりも若干増加した値となり得る。

時刻ｔ４において、制御部８０は、オンデューティＤを定常値Ｄ２に切り換える。これにより、定常動作状態が得られる。このように、降圧駆動部６０の起動直後に、一時的にピーク保護閾値Ｖｐｔｈが定常時の値よりも高くなるように制御される。そして、本実施形態のように、オフタイミング閾値Ｖｏｆｆとピーク保護閾値Ｖｐｔｈとが独立して設定可能でない場合であっても、ＬＥＤ電流が流れ始める期間Ｔ２にのみ、その電流値を若干増加させるだけで上記の作用が得られる。

以上のように、本実施形態のＬＥＤ点灯回路１は、入力電源電圧を昇圧するＰＦＣ２０と、ＰＦＣ２０の昇圧出力電圧Ｖｄｃから直流電流を生成してＬＥＤ２に供給するＤＣ／ＤＣコンバータ３０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０のスイッチング電流を検出して電流検出値を生成する電流検出抵抗３５と、電流検出端子Ｐ１５及び閾値設定端子Ｐ１６を有し、閾値設定端子Ｐ１６の端子入力電圧Ｖｉｎに対応してピーク保護閾値Ｖｐｔｈを決定し、電流検出端子Ｐ１５に入力される電流検出値に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ３０のＰＷＭ駆動を制御し、電流検出値がピーク保護閾値Ｖｐｔｈに達した場合にＰＷＭ駆動を停止させる降圧駆動部６０と、閾値設定端子Ｐ１６に可変の端子入力電圧Ｖｉｎを印加可能なピーク閾値設定回路７０と、降圧駆動部６０が動作を開始してから所定期間Ｔ２の経過後に端子入力電圧Ｖｉｎを起動用の初期値Ｖ１から定常動作用の通常値Ｖ２に低下させるようにピーク閾値設定回路７０を制御する制御部８０を備える。

このように、端子入力電圧Ｖｉｎに対応するピーク保護閾値Ｖｐｔｈに電流検出値が達した場合にＤＣ／ＤＣコンバータ３０のＰＷＭ駆動を停止させる降圧駆動部６０に対して、ピーク閾値設定回路７０が可変の端子入力電圧Ｖｉｎを生成可能に構成され、端子入力電圧Ｖｉｎが降圧駆動部６０の動作開始後の期間Ｔ２の経過後に起動用の初期値Ｖ１から定常動作用の通常値Ｖ２に低下するように構成される。これにより、昇圧コンバータであるＰＦＣ２０及び降圧コンバータであるＤＣ／ＤＣコンバータ３０を有するＬＥＤ点灯回路１において、保護のための閾値を起動時に一時的に引き上げることにより、定常時の保護機能を確保しつつも起動に起因する保護動作の誤作動を防止することができ、簡素な構成で適正な起動動作が実現される。また、ＬＥＤ照明装置３は上記のＬＥＤ点灯回路１及びＬＥＤ２を備えるので、ＬＥＤ２の点灯開始時の保護動作の誤作動による不点などが回避され、動作の信頼性が向上する。

また、本実施形態では、ピーク閾値設定回路７０が、制御電源Ｖｃｃからの電圧をトランジスタ７１によってスイッチングして発振電圧を生成するスイッチング回路（７１〜７４）及びその発振電圧を積分する積分回路（７５〜７８）を備え、制御部８０が、トランジスタ７１のベース（入力端子）に制御信号を出力して発振電圧の積分値を制御するように構成される。これにより、発振電圧のオンデューティを制御することにより、異なる仕様の降圧駆動部６０に対しても、回路定数などのハードウェアを変更することなく、ピーク閾値設定回路７０を適合させることができ、回路の汎用性が高まる。特に、本実施形態のように、スイッチング回路は、定電圧源に接続された抵抗７２及びトランジスタ７１の直列回路からなり、制御部８０がトランジスタ７１の入力端子にＰＷＭ信号Ｓｐを出力するように構成される。これにより、制御部８０がＰＷＭ信号を出力できる構成の場合に、簡素な構成のピーク閾値設定回路７０が実現される。そして、ＰＷＭ信号ＳｐのオンデューティＤを調整することによってピーク保護閾値Ｖｐｔｈなどを適宜設定できるので、汎用性の高い回路が実現される。

さらに、本実施形態では、制御部８０が、降圧駆動部６０よりも先に昇圧駆動部５０を起動させるように構成される。これにより、降圧駆動部６０によって駆動されるＤＣ／ＤＣコンバータ３０のスムーズな起動が確保され、上記の保護動作の誤作動防止の効果が一層確実に得られる。

＜第２の実施形態＞
上記第１の実施形態では、制御部８０がイネーブル信号Ｅｎ１に対してイネーブル信号Ｅｎ２のタイミングを遅延させることによって、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の起動タイミングを適正化する構成を示した。一方、本実施形態では、昇圧出力電圧Ｖｄｃが設定値Ｖｓに達したことに応じて、制御部８０がイネーブル信号Ｅｎ２をハイレベルとしてＤＣ／ＤＣコンバータ３０を起動させる構成を示す。

図４に、本実施形態のＬＥＤ点灯回路１及びそれを用いたＬＥＤ照明装置３を示す。本実施形態のＬＥＤ点灯回路１は、制御部８０がイネーブル信号Ｅｎ１を出力しない点で第１の実施形態のＬＥＤ点灯回路１とは異なる。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その重複する説明を省略する。

本実施形態では、電圧検出回路５５によって検出された電圧検出値が、制御部８０に入力される。制御部８０は、電圧検出値が設定値（昇圧出力電圧Ｖｄｃの設定値Ｖｓに対応する値）に達した時点で、イネーブル信号Ｅｎ２をローレベルからハイレベルに切り換える。電圧検出値が設定値に達したか否かは、電圧検出値がその設定値に等しくなったこと、電圧検出値の微分値が実質的にゼロとなったこと、電圧検出値が設定値未満の所定値を超えてから所定時間が経過したことなどによって識別することができる。

図５に、本実施形態のＬＥＤ点灯回路１の動作を示す。図５は、上段から、イネーブル信号Ｅｎ２、ＰＷＭ信号ＳｐのオンデューティＤ、端子入力電圧Ｖｉｎ、昇圧出力電圧Ｖｄｃ及びＬＥＤ２のＬＥＤ電流を示し、その横軸は時間を示す。時刻ｔ０において、ＬＥＤ点灯回路１の入力電源ＡＣが投入される。

時刻ｔ１において、制御部８０が起動する。この時点で、制御部８０は、イネーブル信号Ｅｎ２をローレベルとする。すなわち、時刻ｔ０以降は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０が停止した状態で、ＰＦＣ２０が動作する。また、制御部８０は、オンデューティＤを初期値Ｄ１とする。

時刻ｔ５において、ＰＦＣ２０の動作が安定し、昇圧出力電圧Ｖｄｃが設定値Ｖｓで一定となる。また、時刻ｔ５において、制御部８０は、昇圧出力電圧Ｖｄｃが設定値に達したことを電圧検出値に基づいて識別すると、イネーブル信号Ｅｎ２をハイレベルに切り換える。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０が起動し、ＬＥＤ２にＬＥＤ電流が流れ始める。時刻ｔ５から時刻ｔ６までの期間Ｔ２において、制御部８０は、オンデューティＤを初期値Ｄ１に維持する。したがって、期間Ｔ２においては、端子入力電圧Ｖｉｎは、定常動作用の通常値Ｖ２よりも高い起動用の初期値Ｖ１に維持される。なお、期間Ｔ２においては、端子入力電圧Ｖｉｎが定常時よりも増加された状態にあるため、オフタイミング閾値Ｖｏｆｆも定常時よりも増加した状態となる。したがって、降圧駆動部６０の他の機能の作用がない限り（例えば、ゲート信号について固定のオフ期間が適用される場合）、ＬＥＤ電流は、定常動作用の設定よりも若干増加した値となり得る。

時刻ｔ６において、第１の実施形態の時刻ｔ４と同様に、制御部８０は、オンデューティＤを定常値Ｄ２に切り換える。これにより、定常動作状態が得られる。このように、降圧駆動部６０の起動直後に、一時的にピーク保護閾値Ｖｐｔｈが定常時の値よりも高くなるように制御される。なお、本実施形態では、ＰＦＣ２０の起動からＤＣ／ＤＣコンバータ３０の起動までの期間Ｔ１（＝時刻ｔ５−時刻ｔ１）を、第１の実施形態の期間Ｔ１（＝時刻ｔ２−時刻ｔ１）よりも短くすることが可能である。また、本実施形態の期間Ｔ２（＝時刻ｔ６−時刻ｔ５）は、第１の実施形態の期間Ｔ２（＝時刻ｔ３−時刻ｔ２）と同じであればよい。

以上のように、本実施形態のＬＥＤ点灯回路１では、電圧検出回路５５が、昇圧出力電圧Ｖｄｃを検出して電圧検出値を生成し、電圧検出値が設定値に達した場合に、制御部８０が、降圧駆動部６０を起動させるように構成される。この構成によっても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。また、昇圧駆動部５０がイネーブル端子を有しない場合にも、昇圧駆動部５０の動作に対する降圧駆動部６０の起動タイミングの適正化が可能となる。また、昇圧出力電圧Ｖｄｃが設定値に達するタイミングに基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ３０の起動タイミングが決定されるので、ＰＦＣ２０が起動してからＤＣ／ＤＣコンバータ３０が起動するまでの期間（Ｔ１＋Ｔ２）を最短化してＬＥＤ２の点灯開始を迅速化することができる。

＜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。

（１）ピーク閾値設定回路７０の変形
上記各実施形態では、ピーク閾値設定回路７０として、ＰＷＭ制御された矩形波電圧を積分する構成を示したが、他の構成が採用されてもよい。例えば、ピーク閾値設定回路７０のスイッチング回路部分に誘導素子（インダクタ）又は容量素子（コンデンサ）が付加されて、スイッチング回路の出力電圧波形が正弦波、三角波などとなるように構成されてもよい。すなわち、ピーク閾値設定回路７０は、定電圧源からの電圧をトランジスタ７１によってスイッチングして発振電圧を生成する回路であればよい。また、上記各実施形態では、発振電圧（矩形波電圧）のオンデューティの代わりに、又はそれとともに振幅が制御されるようにしてもよい。

また、制御部８０がアナログ値を出力できる場合、すなわち制御部８０のマイコンがアナログ出力ポートを有する場合には、図６Ａに示すように、そのアナログ出力ポートＰａからアナログ値が端子入力電圧Ｖｉｎとして（適宜の抵抗を介して）閾値設定端子Ｐ１６に入力されるようにしてもよい。図６Ａの例の場合、制御部８０は、期間Ｔ２の経過時までに起動用の初期値Ｖ１のアナログ値を出力し、期間Ｔ２の経過時から定常動作用の通常値Ｖ２のアナログ値を出力する。

また、イネーブル信号Ｅｎ２のハイレベルへの遷移後から所定の時定数で端子入力電圧Ｖｉｎが低下するようにしてもよい。図６Ｂに示すように、トランジスタ７１の前段に抵抗９１及びコンデンサ９２からなるＲＣタイマ回路が接続され、コンデンサ９２の電圧がトランジスタ７１のベースに入力される。トランジスタ７１のエミッタとグランドＧの間に抵抗９３が接続される。ＲＣタイマ回路にはイネーブル信号Ｅｎ２のハイレベルへの遷移と同じタイミングでハイレベルとなる電圧が印加される。これにより、降圧駆動部６０が起動してから所定の時定数で端子入力電圧Ｖｉｎが漸減し、その後、端子入力電圧Ｖｉｎは定常動作用の通常値Ｖ２となる。本変形例の構成は、制御部８０がタイマ機能を持たない回路（例えば、アナログ回路）で構成される場合に有用となり得る。ただし、本変形例の場合、降圧駆動部６０の仕様の変更に応じて抵抗７３、７４及び９３の抵抗値の変更を要し得ることに留意する必要がある。

（２）昇圧駆動部５０及び降圧駆動部６０の制御ＩＣに関する変形
上記各実施形態では、昇圧駆動部５０及び降圧駆動部６０に関して、一般的な制御ＩＣを例として説明したが、上述した各動作が実現される限り、仕様は変更されてもよい。例えば、イネーブル信号がハイレベルの場合にＰＷＭ駆動が実行され、ローレベルの場合にＰＷＭ駆動が停止される構成を示したが、イネーブル信号がローレベルの場合にＰＷＭ駆動が実行され、ハイレベルの場合にＰＷＭ駆動が停止されるようにしてもよい。この場合、イネーブル信号（Ｅｎ１、Ｅｎ２）の論理は反転される。また、降圧駆動部６０の内部構成、例えば、コンパレータ６１及び６２の論理とロジック回路６３の論理との対応関係も適宜変更可能である。

また、上記各実施形態では、降圧駆動部６０において、ピーク保護閾値Ｖｐｔｈ及びオフタイミング閾値Ｖｏｆｆが連動的に設定される構成を示したが、これらのピーク保護閾値Ｖｐｔｈがオフタイミング閾値Ｖｏｆｆから独立して設定可能な制御ＩＣが用いられてもよい。この場合には、ピーク保護閾値Ｖｐｔｈが上述したように設定されれば、オフタイミング閾値Ｖｏｆｆは動作期間を通じて一定となるように制御されてもよい。

１ ＬＥＤ点灯回路
２ ＬＥＤ
３ ＬＥＤ照明装置
２０ 力率改善回路（昇圧コンバータ）
３０ ＤＣ／ＤＣコンバータ（降圧コンバータ）
３５ 電流検出回路
４０ 補助電源回路
５０ 昇圧駆動部
５５ 電圧検出回路
６０ 降圧駆動部
７０ ピーク閾値設定回路
８０ 制御部

Claims (6)

1. ＬＥＤ点灯回路であって、
   入力電源電圧を昇圧する昇圧コンバータと、
   前記昇圧コンバータの昇圧出力電圧から直流電流を生成してＬＥＤに供給する降圧コンバータと、
   前記降圧コンバータのスイッチング電流を検出して電流検出値を生成する電流検出回路と、
   第１の端子及び第２の端子を有し、前記第２の端子の端子入力電圧に対応してピーク保護閾値を決定し、前記第１の端子に入力される前記電流検出値に基づいて前記降圧コンバータのＰＷＭ駆動を制御し、前記電流検出値が前記ピーク保護閾値に達した場合に前記ＰＷＭ駆動を停止させる降圧駆動部と、
   前記第２の端子に可変の前記端子入力電圧を印加可能なピーク閾値設定回路と、
   前記降圧駆動部が動作を開始してから所定期間の経過後に前記端子入力電圧を起動用の初期値から定常動作用の通常値に低下させるように前記ピーク閾値設定回路を制御する制御部と
   を備えたＬＥＤ点灯回路。
2. 前記ピーク閾値設定回路が、定電圧源からの電圧をトランジスタによってスイッチングして発振電圧を生成するスイッチング回路と、前記発振電圧を積分する積分回路とを備え、
   前記制御部が、前記トランジスタの入力端子に制御信号を出力して前記発振電圧の積分値を制御するように構成された、請求項１に記載のＬＥＤ点灯回路。
3. 前記スイッチング回路が、前記定電圧源に接続された抵抗及びトランジスタの直列回路からなり、前記制御信号がＰＷＭ信号である、請求項２に記載のＬＥＤ点灯回路。
4. 前記昇圧コンバータを駆動する昇圧駆動部をさらに備え、
   前記制御部が、前記降圧駆動部よりも先に前記昇圧駆動部を起動させるように構成された、請求項１から３のいずれか一項に記載のＬＥＤ点灯回路。
5. 前記昇圧出力電圧を検出して電圧検出値を生成する電圧検出回路をさらに備え、
   前記電圧検出値が設定値に達した場合に、前記制御部が前記降圧駆動部を起動させるように構成された、請求項１から３のいずれか一項に記載のＬＥＤ点灯回路。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載のＬＥＤ点灯回路と、前記ＬＥＤとを備えたＬＥＤ照明装置。
   
   

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