JP2019106327A - スイッチ素子制御回路、スイッチング電源装置及びled照明装置 - Google Patents

スイッチ素子制御回路、スイッチング電源装置及びled照明装置 Download PDF

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Abstract

【課題】複数のLED光源のオン/オフ状態をスイッチ素子でそれぞれ制御する場合でも、動作が不安定になることを防ぎ、かつ、所望の色彩を表現することが可能なスイッチ素子制御回路を提供する。【解決手段】複数のスイッチ素子SW1,SW2を制御するスイッチ素子制御回路であって、複数のスイッチ素子SW1,SW2のうちの一のスイッチ素子がターンオフしたときに、少なくともターンオフ以後の所定期間内においては、複数のスイッチ素子SW1,SW2のうちの他のスイッチ素子がターンオフしないように複数のスイッチ素子SW1,SW2のオン/オフ動作を制御するスイッチ素子制御部10を備えることを特徴とするスイッチ素子制御回路100。【選択図】図1

Description

本発明は、スイッチ素子制御回路、スイッチング電源装置及びLED照明装置に関する。
従来、発光ダイオード(以下、「LED」という。)の高照度化、量産による低コスト化等に伴い、LEDが一般照明に用いられるようになっており、複数のLEDを有するLED光源を備えるLED照明装置が提案されている(従来のLED照明装置、例えば、特許文献1参照。)。
図5は、従来のLED照明装置8を示す回路図である。
従来のLED照明装置8は、複数のLEDを有するLED光源300と、スイッチ素子SWと、当該スイッチ素子SWのオン/オフ動作を制御するスイッチ素子制御回路900とを備える(図5参照。)。従来のLED照明装置8においては、外部の調光器によってスイッチ素子SWのターンオフタイミングを制御する。
特開2005−11739号公報
図6は、背景技術に係るLED照明装置9を示す回路図である。
図7は、背景技術における第1スイッチ素子SW1の第1オン/オフタイミング信号、ゲート・ソース間電圧Vgs−1、ドレイン電流Id−1及びドレイン・ソース間電圧Vds−1、第2スイッチ素子SW2の第2オン/オフタイミング信号、並びに、ゲート・ソース間電圧Vgs−2及びドレイン電流Id−2を示す模式的なグラフである。図7(a)は第1スイッチ素子SW1の第1オン/オフタイミング信号を示し、図7(b)は第1スイッチ素子SW1のゲート・ソース間電圧Vgs−1を示し、図7(c)は第1スイッチ素子SW1のドレイン電流Id−1を示し、図7(d)は第1スイッチ素子SW1のドレイン・ソース間電圧Vds−1を示し、図7(e)は第2スイッチ素子SW2の第2オン/オフタイミング信号を示し、図7(f)は第2スイッチ素子SW2のゲート・ソース間電圧Vgs−2を示し、図7(g)は第2スイッチ素子SW2のドレイン電流Id−2を示す。
ところで、近年、複数のLED光源からそれぞれ淡い光を発光させ、それらの複数の淡い光を組み合わせて所望の色調(例えば、桜色などの淡い色調)を表現することができるLED照明装置が求められている。このようなLED照明装置としては、複数のLED光源300,302と、複数のLED光源300,302のそれぞれに対応して設けられたスイッチ素子SW1,SW2と、スイッチ素子SW1,SW2それぞれに対応して設けられたスイッチ素子制御部900a、900bとを備えるLED照明装置であって、各スイッチ素子制御部900a、900bは、各スイッチ素子SW1,SW2のオン/オフ動作を制御するスイッチ素子制御部(第1スイッチ素子制御部910、第2スイッチ素子制御部912)を有し、外部の調光部200によって決定された電流量に基づいて各スイッチ素子SW1,SW2のターンオフタイミングを制御するLED照明装置(背景技術に係るLED照明装置9、図6参照。)が考えられる。
背景技術に係るLED照明装置9において、第1スイッチ素子制御部900aは、図6に示すように、スイッチ素子SW1をターンオンするタイミングを検出する第1ターンオンタイミング検出部950と、外部の調光部200からの信号(第1電流値決定信号)S3に基づいてスイッチ素子SW1をターンオフするタイミングを検出する第1ターンオフタイミング検出部920とをさらに有する。第2スイッチ素子制御部900bは、スイッチ素子SW2をターンオンするタイミングを検出する第2ターンオンタイミング検出部952と、外部の調光部200からの信号(第2電流値決定信号)S4に基づいてスイッチ素子SW2をターンオフするタイミングを検出する第2ターンオフタイミング検出部922とをさらに有する。
各スイッチ素子制御部900a、900bにおいては、スイッチ素子ごとに、以下のようにスイッチ素子を制御することが考えられる。ここでは、第1スイッチ素子制御部900aによってスイッチ素子SW1のオン/オフ動作を制御する場合を例にとって説明する。
(1)第1ダイオードD1のダイオード電流が0になったことを第1ターンオンタイミング検出部950で検出したとき(図7の時刻t1)、第1ターンオンタイミング検出部950は、第1ターンオンタイミング信号S1を生成し(図6及び図7(a)参照。時刻t2参照。)、第1スイッチ素子制御部910は第1ターンオンタイミング信号S1に基づいてスイッチ素子SW1をターンオンする。また、調光部200は、LED光源300を流れる電流値を決定し、第1電流値決定信号S3を第1ターンオフタイミング検出部920へ送る(図6参照。)。
(2)第1スイッチ素子SW1を流れる電流が第1電流値決定信号S3によって定まる電流値に達したことを検出したとき(図7の時刻t4)に、第1ターンオフタイミング検出部920は、第1ターンオフ検出情報信号(第1ターンオフタイミング信号S5)を生成し(図6及び図7(a)参照。)、第1スイッチ素子制御部910へ送信する。
(3)第1スイッチ素子制御部910は、第1ターンオフタイミング信号S5に基づいて第1スイッチ素子SW1をターンオフする(図7の時刻t4参照。)。
(4)これを繰り返す(図7の時刻t6〜t9、時刻t11〜t14それ以降)。
しかしながら、背景技術に係るLED照明装置9においては、複数のスイッチ素子SW1,SW2のうちの一のスイッチ素子SW1をターンオフしたとき(例えば、図7の時刻t4)に発生するサージによるノイズ(図7(d)の破線で囲まれた領域A参照。)が、複数のスイッチ素子のうちの他のスイッチ素子SW2を制御する第2ターンオフ検出情報信号(第2ターンオフタイミング信号S6)に重畳してしまい(図7(e)参照。)、当該他のスイッチ素子のターンオフタイミングがずれてしまう場合がある(本来時刻t5でターンオフするはずの第2スイッチ素子SW2が意図しない時刻t4でターンオフしてしまう。図7(f)及び図7(g)参照。)。このような場合にはLED光源の動作が不安定になったり所望の色彩を表現することができなかったりする場合があるという問題があった。なお、上記した問題は、LED照明装置以外の照明装置においても発生しうる問題である。また、上記した動作が不安定になる問題は、照明装置以外の装置に用いるスイッチ素子制御回路によって、複数のスイッチ素子のオン/オフ動作を制御する場合においても発生しうる問題である。さらにまた、上記した動作が不安定になる問題は、LED以外の負荷に用いるスイッチ電源装置においても発生しうる問題である。
そこで、本発明は、上記した問題を解決するためになされたものであり、複数のスイッチ素子それぞれに対応して設けられたスイッチ素子制御部によって、各スイッチ素子のオン/オフ動作を制御する場合であっても、動作が不安定になることを防ぎ、かつ、LED照明装置に用いた場合でも所望の色彩を表現することが可能なスイッチ素子制御回路を提供することを目的とする。また、そのようなスイッチ素子制御回路を用いたスイッチング電源装置を提供することを目的とする。さらにまた、そのようなスイッチ素子制御回路を用いたLED照明装置を提供することを目的とする。
[1]本発明のスイッチ素子制御回路は、複数のスイッチ素子を制御するスイッチ素子制御回路であって、前記複数のスイッチ素子のうちの一のスイッチ素子がターンオフしたときに、少なくとも前記ターンオフ以後の所定期間内においては、前記複数のスイッチ素子のうちの他のスイッチ素子がターンオフしないように前記複数のスイッチ素子のオン/オフ動作を制御するスイッチ素子制御部を備えることを特徴とする。
ことを特徴とする。
[2]本発明のスイッチ素子制御回路においては、前記スイッチ素子それぞれのターンオフタイミングを検出するターンオフタイミング検出部をさらに備えることが好ましい。
[3]本発明のスイッチ素子制御回路においては、前記ターンオフタイミング検出部は、前記複数のスイッチ素子のうちの一のスイッチ素子がターンオフすることを検出した場合に、ターンオフ検出情報信号を生成し、前記ターンオフ検出情報信号に基づいて、前記複数のスイッチ素子のうちの他のスイッチ素子がターンオフすることを所定期間禁じるターンオフ禁止信号を生成するターンオフ禁止信号生成部をさらに備えることが好ましい。
[4]本発明のスイッチ素子制御回路においては、前記スイッチ素子制御部は、前記一のスイッチ素子のターンオフ以前の所定期間内においても、前記複数のスイッチ素子のうちの他のスイッチ素子がターンオフしないように前記複数のスイッチ素子のオン/オフ動作を制御することが好ましい。
[5]本発明のスイッチ素子制御回路においては、前記ターンオフタイミング検出部は、前記複数のスイッチ素子のうちの一のスイッチ素子がターンオフすることを検出した場合に、ターンオフ検出情報信号を生成し、前記ターンオフ検出情報信号に基づいて、当該一のスイッチ素子が次回以降にターンオフする時点を含む所定の期間、前記複数のスイッチ素子のうちの他のスイッチ素子がターンオフすることを禁じるターンオフ禁止信号を生成するターンオフ禁止信号生成部をさらに備えることが好ましい。
[6]本発明のスイッチ素子制御回路においては、前記複数のスイッチ素子が同時にターンオフしようとした場合に、ターンオフする前記スイッチ素子の順番を決定するターンオフ順決定部をさらに備えることが好ましい。
[7]本発明のスイッチ素子制御回路においては、前記スイッチ素子をターンオンするタイミングを検出するターンオンタイミング検出部をさらに備え、前記ターンオフタイミング検出部は、前記スイッチ素子をターンオフするタイミングに関する外部からの信号に基づいて前記スイッチ素子をターンオフするタイミングを検出することが好ましい。
[8]本発明のスイッチング電源装置は、複数の負荷のそれぞれに対応して設けられたスイッチ素子と、前記スイッチ素子のオン/オフ動作を制御することによって、前記スイッチ素子に対応する前記負荷を流れる電流を制御する[1]〜[7]のいずれかに記載のスイッチ素子制御回路とを備えることを特徴とする。
[9]本発明のLED照明装置は、複数のLED光源と、前記複数のLED光源のそれぞれに対応して設けられたスイッチ素子と、前記スイッチ素子のオン/オフ動作を制御することによって、前記スイッチ素子に対応する前記LED光源を流れるLED電流を制御する[1]〜[7]のいずれかに記載のスイッチ素子制御回路とを備えることを特徴とする。
[10]本発明のLED照明装置においては、前記LED照明装置は、照射対象が植物である植物プラント用のLED照明装置であり、前記スイッチ素子制御回路は、前記植物の種類及び育成条件に対応した条件となるように前記複数のLED光源のそれぞれに流れる前記LED電流を制御することが好ましい。
[11]本発明のLED照明装置においては、前記LED照明装置は、照射対象が植物である植物プラント用のLED照明装置であり、前記スイッチ素子制御回路は、前記LED電流の時間推移に関する情報を記憶する記憶部をさらに備え、前記植物の種類及び育成条件に対応した条件となるように、前記LED電流の時間推移に関する情報に基づいて前記複数のLED光源のそれぞれに流れる前記LED電流を制御することが好ましい。
本発明のスイッチ素子制御回路、スイッチング電源装置及びLED照明装置によれば、複数のスイッチ素子のうちの一のスイッチ素子がターンオフしたときに、少なくともターンオフ後の所定期間内においては、複数のスイッチ素子のうちの他のスイッチ素子がターンオフしないように複数のスイッチ素子のオン/オフ動作を制御するスイッチ素子制御部を備えるため、複数のスイッチ素子のうちの一のスイッチ素子をターンオフしたときに発生するサージによるノイズが、複数のスイッチ素子のうちの他のスイッチ素子を制御するターンオフ検出情報信号に重畳した場合であっても、当該他のスイッチ素子のターンオフタイミングがずれることを防ぐことができる。その結果、スイッチ素子制御回路によって、複数のスイッチ素子それぞれのオン/オフ動作を制御する場合であっても、ターンオフされたスイッチ素子のノイズによって動作が不安定になることを防ぐことができる。
また、本発明のスイッチ素子制御回路、スイッチング電源装置及びLED照明装置によれば、上記した構成を備えるため、複数のスイッチ素子のうちの一のスイッチ素子をターンオフしたときに発生するサージによるノイズが、複数のスイッチ素子のうちの他のスイッチ素子を制御するターンオフ検出情報信号に重畳した場合であっても、ターンオフタイミングのズレをコントロールし(ターンオフタイミングのズレが光に影響しない程度にコントロールし)、意図しないターンオフを防ぐことができる。従って、本発明のスイッチ素子制御回路(スイッチング電源装置)をLED照明装置に用いた場合でも、複数のLED光源のそれぞれに流れる微小電流を精密に制御することができるため、各LED光源から発する光量を精度よく制御することができる。従って、複数のLED光源それぞれから発する精密に制御された光を組み合わせて、所望の色彩を表現することができる。
実施形態1に係るLED照明装置1、スイッチング電源装置400及びスイッチ素子制御回路100の回路図である。 実施形態1における第1スイッチ素子SW1の第1オン/オフタイミング信号、ゲート・ソース間電圧Vgs−1、ドレイン電流Id−1及びドレイン・ソース間電圧Vds−1、第2スイッチ素子SW2の第2オン/オフタイミング信号、ゲート・ソース間電圧Vgs−2及びドレイン電流Id−2、並びに、ターンオフ禁止信号を示す模式的なグラフである。 ターンオフ順決定部60について説明するために示す図である。 実施形態2における第1スイッチ素子SW1の第1オン/オフタイミング信号、ゲート・ソース間電圧Vgs−1、ドレイン電流Id−1及びドレイン・ソース間電圧Vds−1、第2スイッチ素子SW2の第2オン/オフタイミング信号、ゲート・ソース間電圧Vgs−2及びドレイン電流Id−2、並びに、ターンオフ禁止信号を示す模式的なグラフである。 従来のLED照明装置8を示す回路図である。 背景技術に係るLED照明装置9を示す回路図である。 背景技術における第1スイッチ素子SW1の第1オン/オフタイミング信号、ゲート・ソース間電圧Vgs−1、ドレイン電流Id−1及びドレイン・ソース間電圧Vds−1、第2スイッチ素子SW2の第2オン/オフタイミング信号、並びに、ゲート・ソース間電圧Vgs−2及びドレイン電流Id−2を示す模式的なグラフである。
以下、本発明のスイッチ素子制御回路、スイッチング電源装置400及びLED照明装置について、図に示す実施形態に基づいて説明する。以下に説明する各実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、各実施形態の中で説明されている諸要素及びその組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須であるとは限らない。各実施形態においては、基本的な構成及び特徴が同じ構成要素については、同じ符号を使用し、説明を省略することがある。
[実施形態1]
1.実施形態1に係るLED照明装置1、スイッチング電源装置400及びスイッチ素子制御回路100の構成
図1は、実施形態1に係るLED照明装置1、スイッチング電源装置400及びスイッチ素子制御回路100の回路図である。
実施形態1に係るLED照明装置1は、照射対象が植物である植物プラント用のLED照明装置である。実施形態1に係るLED照明装置1は、図1に示すように、複数(2つ)のLED光源300,302と、LED光源300に対応して設けられた第1スイッチ素子SW1と、LED光源302に対応して設けられた第2スイッチ素子SW2と、各スイッチ素子SW1,SW2のオン/オフ動作を制御することによって、各スイッチ素子SW1,SW2に対応するLED光源300,302を流れるLED電流を制御するスイッチ素子制御回路100とを備える。なお、スイッチ素子制御回路100と、各スイッチ素子SW1等とは同一のチップに配置されていてもよいし、別々のチップに構成されていてもよい。
なお、複数の負荷のそれぞれに対応して設けられたスイッチ素子SW1,SW2と、スイッチ素子SW1,SW2のオン/オフ動作を制御することによって、スイッチ素子SW1,SW2に対応する負荷を流れる電流を制御するスイッチ素子制御回路100とは、負荷がLED光源300,302であるスイッチング電源装置400を構成している。
実施形態1に係るLED照明装置1においては、電流臨界型降圧チョッパ方式の回路が構成されている。すなわち、スイッチ素子SW1は、インダクタL1及びコンデンサC1と直列に接続されており、かつ、インダクタL1及びコンデンサC1と並列に第1ダイオードD1が接続されており、かつ、コンデンサC1と並列にLED光源300が接続されている。また、スイッチ素子SW2は、インダクタL2及びコンデンサC2と直列に接続されており、かつ、インダクタL2及びコンデンサC2と並列に第2ダイオードD2が接続されており、かつ、コンデンサC2と並列にLED光源302が接続されている。
なお、実施形態1に係るLED照明装置1においては、電流臨界型降圧チョッパ方式の回路が構成されており、ダイオード(例えば、第1ダイオードD1)の順方向電流Ifが0になって(図2の時刻t1のタイミング)からスイッチ素子(第1スイッチ素子SW1)がターンオンする(図2の時刻t2のタイミング)ため、ダイオード(第1ダイオードD1)のリカバリ電流がほとんどなく、PWM型回路に比べて低損失・低ノイズの回路となる。
実施形態1に係るLED照明装置1は、LED電流の時間推移に関する情報を記憶する記憶部210をさらに備え、植物の種類及び育成条件に対応した条件となるように、LED電流の時間推移に関する情報に基づいて複数のLED光源300,302のそれぞれに流れるLED電流を制御する。この様な構成とすることにより、複数の光を調光・調色して植物種の育成に最適な光を作り出すことができる。
第1スイッチ素子SW1は、LED光源300に対応して設けられており、第2スイッチ素子SW2は、LED光源302に対応して設けられている。第1スイッチ素子SW1及び第2スイッチ素子SW2は、適宜のスイッチ素子(例えば、MOSFET,IGBT等)を用いることができる。また、第1スイッチ素子SW1及び第2スイッチ素子SW2は、適宜の材料(例えば、GaN、SiCやGa等のワイドギャップ半導体を含む材料や、シリコンを含む材料)により形成されたものである。
実施形態1に係るスイッチ素子制御回路100は、複数(2つ)のスイッチ素子SW1,SW2を制御するスイッチ素子制御回路であって、スイッチ素子制御部10と、第1ターンオフタイミング検出部20と、第2ターンオフタイミング検出部22と、ターンオフ禁止信号生成部30と、第1ターンオンタイミング検出部50と、第2ターンオンタイミング検出部52と、ターンオフ順決定部60とを備える(図1参照。)。
スイッチ素子制御部10は、2つのスイッチ素子SW1,SW2のうちの一のスイッチ素子がターンオフしたときに、スイッチ素子制御部10は、後述するターンオフ禁止信号生成部30によって生成されたターンオフ禁止信号に基づいて、そのターンオフ以後の所定期間内においては、2つのスイッチ素子SW1,SW2のうちの他のスイッチ素子がターンオフしないように各スイッチ素子SW1,SW2のオン/オフ動作を制御する(例えば、第1スイッチ素子SW1がターンオフしたときに第2スイッチ素子SW2がターンオフしないように制御する。)。
なお、ターンオフを禁止する所定期間は、例えば、一のスイッチ素子のターンオフによる振動が収まるまでの期間とすることができる。スイッチ素子制御回路やスイッチ素子の条件によって、ターンオフを禁止する所定期間をスイッチ素子ごとに変えてもよいし、スイッチング電流ごとに変えてもよい。
第1ターンオフタイミング検出部20は、第1スイッチ素子SW1のターンオフタイミングを検出する。具体的には、第1ターンオフタイミング検出部20は、第1スイッチ素子SW1を流れる電流が外部(調光部200)からの第1電流値決定信号S3によって定まる電流値に達したタイミングを、第1スイッチ素子SW1のターンオフタイミングとして検出する。このとき、第1ターンオフタイミング検出部20は、第1スイッチ素子SW1のターンオフタイミングを伝える第1ターンオフ検出情報信号(以下、第1ターンオフタイミング信号S5という)を生成し、スイッチ素子制御部10及びターンオフ禁止信号生成部30へ送信する.
同様に、第2ターンオフタイミング検出部22は、第2スイッチ素子SW2のターンオフタイミングを検出する。具体的には、第2ターンオフタイミング検出部22は、第2スイッチ素子SW2を流れる電流が外部(調光部200)からの第2電流値決定信号S4によって定まる電流値に達したタイミングを、スイッチ素子SW2のターンオフタイミングとして検出する。このとき、第2ターンオフタイミング検出部22は、スイッチ素子SW2のターンオフタイミングを伝える第2ターンオフ検出情報信号(以下、第2ターンオフタイミング信号S6という)を生成し、スイッチ素子制御部10及びターンオフ禁止信号生成部30へ送信する。
ターンオフ禁止信号生成部30は、第1スイッチ素子SW1がターンオフしたときに第1ターンオフタイミング検出部20で生成されたターンオフタイミング信号S5に基づいて、複数のスイッチ素子SW1,SW2のうちの他のスイッチ素子(第2スイッチ素子SW2)がターンオフすることを所定期間禁じるターンオフ禁止信号S7を生成する。また、第2スイッチ素子SW2がターンオフしたときに第2ターンオフタイミング検出部22で生成されたターンオフタイミング信号S6に基づいて、複数のスイッチ素子SW1,SW2のうちの他のスイッチ素子(第1スイッチ素子SW1)がターンオフすることを所定期間禁じるターンオフ禁止信号S8を生成する。
ターンオフ禁止信号生成部30は、第1ターンオフタイミング検出部20,第2ターンオフタイミング検出部22及びスイッチ素子制御部10と接続されている。なお、ターンオフすることを禁止する期間は、LED照明の特性や照射条件、スイッチ素子の特性等によって適宜調整することができる。
ターンオフ禁止信号生成部30は、ターンオフタイミング信号S5,S6を受信してから(すなわち、ターンオフを検出してから)すぐにターンオフ禁止信号を生成する。応答性が良い場合には(応答が早い場合には)、複数のスイッチ素子が同時にターンオフする確率が小さく、また、すべてのターンオフのタイミングでターンオフ禁止期間を設定するため、サージによるノイズによる誤動作の発生を抑えることができる。
ターンオフ順決定部60は、複数のスイッチ素子SW1,SW2が同時にターンオフしようとした場合に、ターンオフするスイッチ素子の順番(例えば、第1スイッチ素子SW1を優先的にターンオフする等)を決定する。ターンオフ順決定部60は、スイッチ素子制御部10と接続されている。
第1ターンオンタイミング検出部50は、第1ダイオードD1のダイオード電流が0になったことを検出することにより、第1スイッチ素子SW1をターンオンするタイミングを検出する。第2ターンオンタイミング検出部52は、第2ダイオードD2のダイオード電流が0になったことを検出することにより、スイッチ素子SW2をターンオンするタイミングを検出する。
2.実施形態1に係るLED照明装置1及びスイッチ素子制御回路100の動作
次に、実施形態1に係るLED照明装置1及びスイッチ素子制御回路100の動作について説明する。第1スイッチ素子SW1及び第2スイッチ素子SW2はそれぞれ適宜のタイミングでスイッチングするが、本発明においては、ターンオフタイミングが重ならないようにすることを目的としているため、第1スイッチ素子SW1及び第2スイッチ素子SW2がそれぞれ近いタイミングでターンオフしている場合を例にとって説明する。
図2は、実施形態1における第1スイッチ素子SW1の第1オン/オフタイミング信号、ゲート・ソース間電圧Vgs−1、ドレイン電流Id−1及びドレイン・ソース間電圧Vds−1、第2スイッチ素子SW2の第2オン/オフタイミング信号、ゲート・ソース間電圧Vgs−2及びドレイン電流Id−2、並びに、ターンオフ禁止信号を示す模式的なグラフである。図2(a)は第1スイッチ素子SW1の第1オン/オフタイミング信号を示し、図2(b)は第1スイッチ素子SW1のゲート・ソース間電圧Vgs−1を示し、図2(c)は第1スイッチ素子SW1のドレイン電流Id−1を示し、図2(d)は第1スイッチ素子SW1のドレイン・ソース間電圧Vds−1を示し、図2(e)は第2スイッチ素子SW2の第2オン/オフタイミング信号を示し、図2(f)は第2スイッチ素子SW2のゲート・ソース間電圧Vgs−2を示し、図2(g)は第2スイッチ素子SW2のドレイン電流Id−2を示し、図2(h)はターンオフ禁止信号を示す。
なお、図2中、破線で囲まれた領域Aはサージによるノイズを示し、図2(e)の「重畳したノイズ」は、第1スイッチ素子SW1がターンオフしたときのサージによるノイズが、第2スイッチ素子SW2のオフ信号に重畳したノイズを示し、濃いグレーで示された「SW2ターンオフ禁止期間」(図2の時刻t4〜t5、時刻t11〜t12及び時刻t18〜t19の期間)はターンオフ禁止信号S7によって第2スイッチ素子SW2がターンオフすることを禁止している期間を示し、薄いグレーで示された「SW1ターンオフ禁止期間」(図2の時刻t6〜t7、時刻t13〜t14及び時刻t20〜t21の期間)はターンオフ禁止信号S8によって第1スイッチ素子SW1がターンオフすることを禁止している期間を示す。
(1)第1スイッチ素子SW1のターンオン検出及びターンオン(時刻t1〜t2)
第1ダイオードD1のダイオード電流が0になったことを第1ターンオンタイミング検出部50で検出したとき(図2の時刻t1)、第1ターンオンタイミング検出部50は、第1ターンオンタイミング信号S1を生成し(図2(a)の1点鎖線参照。)、第1ターンオンタイミング信号S1に基づいてスイッチ素子制御部10は第1スイッチ素子SW1をターンオンする(図2の時刻t2参照。)。
なお、同様に、第2ダイオードD2のダイオード電流が0になったことを第2ターンオンタイミング検出部52で検出したとき、第2ターンオンタイミング検出部52は、第2ターンオンタイミング信号S2を生成し(図2(e)の1点鎖線参照。)、第2ターンオンタイミング信号S2に基づいて、スイッチ素子制御部10はスイッチ素子SW2をターンオンする(図2の時刻t3参照。)。
調光部200は、記憶部210に記憶された、植物の種類及び育成条件に対応した条件に基づいて設定されたLED電流の時間推移に関する情報に基づいて、LED光源300及びLED光源302を流れる電流値を決定し、第1電流値決定信号S3を第1ターンオフタイミング検出部20へ送るとともに、第2電流値決定信号S4を第2ターンオフタイミング検出部22へ送る(図1参照。)。
(2)第1スイッチ素子SW1のターンオフ検出(図2の時刻t4)
第1ターンオフタイミング検出部20によって第1スイッチ素子SW1を流れる電流を検出し、第1スイッチ素子SW1を流れる電流が第1電流値決定信号S3によって定まる電流値に達したとき(第1スイッチ素子SW1がターンオフすることを検出したとき)に、第1ターンオフタイミング信号S5を生成し(図1及び図2(a)の実線参照。)、スイッチ素子制御部10及びターンオフ禁止信号生成部30へ送信する。
(3)第1スイッチ素子SW1のターンオフ禁止期間(図2の時刻t4〜t5)
スイッチ素子制御部10は、第1ターンオフタイミング信号S5に基づいて第1スイッチ素子SW1をターンオフする(図2の時刻t4参照。)。
また、ターンオフ禁止信号生成部30は、第1ターンオフタイミング検出部20からの第1ターンオフタイミング信号S5に基づいて、第1スイッチ素子SW1以外のスイッチ素子である第2スイッチ素子SW2がターンオフすることを所定期間禁じるターンオフ禁止信号S7を生成する(図1及び図2(h)参照。)。スイッチ素子制御部10は、ターンオフ禁止信号S7に基づいて、所定期間、第2スイッチ素子SW2をターンオフしない(図2の時刻t4〜t5参照。)。
第1スイッチ素子SW1をターンオフしたときに、第1スイッチ素子SW1に発生するサージによるノイズ(図2(d)の破線で囲まれた領域A参照。)が、第2スイッチ素子SW2を制御する第2ターンオフタイミング信号S6に重畳してしまう場合があるが、ターンオフ禁止信号生成部30によって、第1スイッチ素子SW1がターンオフしたことによるターンオフ禁止信号S7が生成されており、所定期間(図2の時刻t4〜t5)、スイッチ素子制御部10が、当該サージによるノイズによって第2スイッチ素子SW2をターンオフすることはない。
(4)第2スイッチ素子SW2のターンオフ検出(図2の時刻t6)
次に、第2ターンオフタイミング検出部22によって第2スイッチ素子SW2を流れる電流を検出し、第2スイッチ素子SW2を流れる電流が第2電流値決定信号S4によって定まる電流値に達したとき(第2スイッチ素子SW2がターンオフすることを検出したとき)に、第2スイッチ素子SW2をターンオフする第2ターンオフタイミング信号S6を生成し(図1及び図2(e)の実線参照。)、スイッチ素子制御部10及びターンオフ禁止信号生成部30へ送信する。
(5)第2スイッチ素子SW2のターンオフ禁止期間(図2の時刻t6〜t7)
スイッチ素子制御部10は、ターンオフ禁止信号S7によって第2スイッチ素子SW2のターンオフが禁止されていない場合には、第2ターンオフタイミング信号S6に基づいて第2スイッチ素子SW2をターンオフする(図2の時刻t6参照。)。そして、ターンオフ禁止信号生成部30は、第2ターンオフタイミング検出部22からの第2ターンオフタイミング信号S6に基づいて、第2スイッチ素子SW2以外のスイッチ素子である第1スイッチ素子SW1がターンオフすることを所定期間(図2の時刻t6〜t7)禁じるターンオフ禁止信号S8を生成する(図2(h)、時刻t6参照。)。
スイッチ素子制御部10は、ターンオフ禁止信号S7によって第2スイッチ素子SW2のターンオフが禁止されている場合には、所定期間経過後に(ターンオフ禁止信号がオフになったときに)、第2スイッチ素子SW2をターンオフする。
(6)第1スイッチ素子SW1及び第2スイッチ素子SW2において、上記(1)〜(5)を繰り返す(図2の時刻t8〜t15のサイクル及び時刻t15以降のサイクル)。
図3は、ターンオフ順決定部60について説明するために示す図である。図3(a)は時間に対するドレイン電流の傾きが比較的大きい場合のドレイン電流を示す図であり、図3(b)は時間に対するドレイン電流の傾きが比較的小さい場合のドレイン電流を示す図であり、図3(c)は時間に対するドレイン電流の傾きが等しい場合のドレイン電流を示す図である。図3(c)の上図はターンオフするタイミングで電流量が大きいスイッチ素子SW1のドレイン電流を示す図であり、図3(c)の下図はターンオフするタイミングで電流量が小さいスイッチ素子SW2のドレイン電流を示す図である。
第1スイッチ素子SW1と第2スイッチ素子SW2が同時にターンオフしようとした場合には、ターンオフ順決定部60によってターンオフするスイッチ素子の順番を決定する。例えば、第1スイッチ素子SW1のdi/dt(時間に対するドレイン電流の傾き)が比較的大きく(図3(a)参照。)、第2スイッチ素子SW2のdi/dt(時間に対するドレイン電流の傾き)が比較的小さい(図3(b)参照。)場合には、ターンオフ順決定部60は、di/dtが大きいスイッチ素子SW1を先にターンオフする。ドレイン電流は禁止期間だけ大きくなるが、仮にdi/dtが小さいスイッチ素子(図3(b)の第2スイッチ素子SW2)を先にターンオフすると、もう一方のdi/dtが大きいスイッチ素子(図3(a)の第1スイッチ素子SW1)のターンオフ禁止期間後のドレイン電流が大きくなってしまい(図3(a)参照。)、より過電流が大きくなってしまうからである。
また、第1スイッチ素子SW1と第2スイッチ素子SW2のdi/dtが同じ場合(図3(c)参照。)には、ターンオフ順決定部60は、電流量が小さいスイッチ(図3(c)下図の場合の第2スイッチ素子SW2)をターンオフする。電流量が小さい(すなわち、LED電流が小さい)場合には微小光量を組み合わせて淡い光を調光している場合が多く、微小光量に対して禁止期間による過電流の影響が大きくなるからである。
3.実施形態1に係るLED照明装置1、スイッチング電源装置400及びスイッチ素子制御回路100の効果
実施形態1に係るスイッチ素子制御回路100、スイッチング電源装置400及びLED照明装置1によれば、複数(2つ)のスイッチ素子SW1,SW2のうちの一のスイッチ素子がターンオフしたときに、少なくともターンオフ後の所定期間内においては、複数のスイッチ素子SW1,SW2のうちの他のスイッチ素子がターンオフしないように複数のスイッチ素子SW1,SW2のオン/オフ動作を制御するスイッチ素子制御部10を備えるため、複数のスイッチ素子SW1,SW2のうちの一のスイッチ素子をターンオフしたときに発生するサージによるノイズ(図2(d)の破線で囲まれた領域A)が、複数のスイッチ素子SW1,SW2のうちの他のスイッチ素子を制御するターンオフ検出情報信号に重畳した場合であっても(図2(e)参照。)、当該他のスイッチ素子のターンオフタイミングがずれることを防ぐことができる。その結果、スイッチ素子制御回路100によって、複数のスイッチ素子SW1,SW2それぞれのオン/オフ動作を制御する場合であっても、ターンオフされたスイッチ素子のノイズによって動作が不安定になることを防ぐことができる。
また、実施形態1に係るスイッチ素子制御回路100、スイッチング電源装置400及びLED照明装置1によれば、上記した構成を備えるため、複数のスイッチ素子SW1,SW2のうちの一のスイッチ素子をターンオフしたときに発生するサージによるノイズ(図2(d)の破線で囲まれた領域A)が複数のスイッチ素子SW1,SW2のうちの他のスイッチ素子を制御するターンオフタイミング信号に重畳した場合(図2参照。)であっても(図2(e)参照。)、ターンオフタイミングのズレをコントロールし(ターンオフタイミングのズレが光に影響しない程度にコントロールし)、意図しないターンオフを防ぐことができる。従って、実施形態1に係るスイッチ素子制御回路100をLED照明装置に用いた場合でも、複数のLED光源300,302のそれぞれに流れる微小電流を精密に制御することができるため、各LED光源から発する光量を精度よく制御することができる。従って、複数のLED光源300,302それぞれから発する精密に制御された光を組み合わせて、所望の色彩を表現することができる。
また、実施形態1に係るスイッチ素子制御回路100によれば、スイッチ素子SW1,SW2それぞれのターンオフタイミングを検出するターンオフタイミング検出部20,22を備えるため、各スイッチ素子SW1,SW2のターンオフタイミングを正確に検出することができ、ターンオフしたスイッチ素子以外のスイッチ素子がターンオフしないようにターンオフ禁止信号を正確なタイミングで生成することができる。
また、実施形態1に係るスイッチ素子制御回路100によれば、ターンオフタイミング検出部20,22は、複数のスイッチ素子SW1,SW2のうちの一のスイッチ素子がターンオフすることを検出した場合に、ターンオフタイミング信号を生成し、ターンオフタイミング信号に基づいて、複数のスイッチ素子SW1,SW2のうちの他のスイッチ素子がターンオフすることを所定期間禁じるターンオフ禁止信号を生成するターンオフ禁止信号生成部30を備えるため、複数のスイッチ素子SW1,SW2のうちの一のスイッチ素子をターンオフしたときに発生するサージによるノイズが、複数のスイッチ素子SW1,SW2のうちの他のスイッチ素子を制御するターンオフタイミング信号に重畳した場合であっても、ターンオフタイミングのズレを的確にコントロールし(ターンオフタイミングのズレが光に影響しない程度にコントロールし)、ターンオフしていないスイッチ素子の意図しないターンオフを的確に防ぐことができる。
また、実施形態1に係るスイッチ素子制御回路100によれば、複数のスイッチ素子SW1,SW2が同時にターンオフしようとした場合に、ターンオフするスイッチ素子の順番を決定するターンオフ順決定部60を備えるため、ターンオフするタイミングが重なった場合でも順序良くスイッチ素子をターンオフさせることができる。従って、ターンオフされたスイッチ素子のノイズによって動作が不安定になることを防ぐことができる。
また、実施形態1に係るスイッチ素子制御回路100によれば、ターンオフタイミング検出部20,22は、スイッチ素子SW1、SW2をターンオフするタイミングに関する外部からの信号に基づいてスイッチ素子SW1、SW2をターンオフするタイミングを検出するため、LED光源300、302を流れる電流値が調光部が決定した電流値となるタイミングで正確にターンオフすることができる。
実施形態1に係るLED照明装置1によれば、スイッチ素子制御回路100が、植物の種類及び育成条件に対応した条件となるようにLED電流の時間推移に関する情報に基づいて複数のLED光源300、302のそれぞれに流れるLED電流を制御するため、植物の種類及び育成条件に適した光量及び色彩で植物に光を照射することができる。また、実施形態1に係るLED照明装置1においては、ターンオフ禁止期間を設定してターンオフタイミングが揃ってしまうことを防ぐことにより他のスイッチ素子にノイズが重畳して意図しないターンオフを防ぐことができるため、植物の種類及び育成条件に対応した条件となるように複数のLED光源300、302のそれぞれに流れるLED電流を正確に制御することができる。従って、複数のLED光源300,302のそれぞれに流れる微小電流を植物の種類及び育成条件に対応した条件となるように正確に制御することができるため、各LED光源から発する光量を精度よく制御することができる(例えば、ターンオフタイミングが揃ってしまうことに起因して光の揺らぎ等が発生し、植物の種類及び育成条件に対応した条件の光量と異なった光量となる現象が発生することを防ぐことができる)。従って、複数のLED光源300,302それぞれから発する正確に制御された光を組み合わせて、植物の種類及び育成条件に対応した条件となる所望の色彩を表現することができる。
[実施形態2]
図4は、実施形態2における第1スイッチ素子SW1の第1オン/オフタイミング信号、ゲート・ソース間電圧Vgs−1、ドレイン電流Id−1及びドレイン・ソース間電圧Vds−1、第2スイッチ素子SW2の第2オン/オフタイミング信号、ゲート・ソース間電圧Vgs−2及びドレイン電流Id−2、並びに、ターンオフ禁止信号を示す模式的なグラフである。図4(a)は第1スイッチ素子SW1の第1オン/オフタイミング信号を示し、図4(b)は第1スイッチ素子SW1のゲート・ソース間電圧Vgs−1を示し、図4(c)は第1スイッチ素子SW1のドレイン電流Id−1を示し、図4(d)は第1スイッチ素子SW1のドレイン・ソース間電圧Vds−1を示し、図4(e)は第2スイッチ素子SW2の第2オン/オフタイミング信号を示し、図4(f)は第2スイッチ素子SW2のゲート・ソース間電圧Vgs−2を示し、図4(g)は第2スイッチ素子SW2のドレイン電流Id−2を示し、図4(h)はターンオフ禁止信号を示す。
なお、図4中、破線で囲まれた領域Aはサージによるノイズを示し、図4(e)の「重畳したノイズ」は、第1スイッチ素子SW1がターンオフしたときのサージによるノイズが、第2スイッチ素子SW2のオフ信号に重畳したノイズを示し、濃いグレーで示された「SW2ターンオフ禁止期間」(図4の時刻t9〜t11及び時刻t18〜t20の期間)はターンオフ禁止信号S7によって第2スイッチ素子SW2がターンオフすることを禁止している期間を示し、薄いグレーで示された「SW1ターンオフ禁止期間」(図4の時刻t12〜t14、時刻t21〜t23の期間)はターンオフ禁止信号S8によって第1スイッチ素子SW1がターンオフすることを禁止している期間を示す。
実施形態2に係るスイッチ素子制御回路(図示せず。)は、基本的には実施形態1に係るスイッチ素子制御回路100と同様の構成を有するが、他のスイッチ素子のターンオフを禁止する期間及びタイミングが実施形態1に係るスイッチ素子制御回路100の場合とは異なる。実施形態2に係るスイッチ素子制御回路において、ターンオフタイミング検出部は、複数のスイッチ素子のうちの一のスイッチ素子がターンオフすることを検出した場合に、ターンオフ検出情報信号を生成しても、ターンオフ禁止信号生成部は、ターンオフ検出情報信号に基づいて、当該一のスイッチ素子が次回以降にターンオフする時点を含む所定の期間、複数のスイッチ素子のうちの他のスイッチ素子がターンオフすることを禁じるターンオフ禁止信号を生成する。
具体的には、第1スイッチ素子SW1をターンオフする場合を例にとると、第1ターンオフタイミング検出部20が、第1スイッチ素子SW1がターンオフすることを検出した場合に、第1ターンオフタイミング信号S5を生成しても(図4の時刻t4)、ターンオフ禁止信号生成部30は、1サイクル目に第1スイッチ素子SW1がターンオフする時点(図4の時刻t4)では第2スイッチ素子SW2のターンオフを禁止するターンオフ禁止信号S7を生成せず、第1スイッチ素子SW1が次回(2サイクル目)ターンオフする時点(図4の時刻t10)を含む所定の期間(図4の時刻t9〜t11。ターンオフ以後の所定期間内(図4の時刻t10〜t11)だけでなく、ターンオフ以前の所定期間内(図4の時刻t9〜t10)も含む)、第2スイッチ素子SW2がターンオフすることを禁じるターンオフ禁止信号S7を生成する。
実施形態2に係るスイッチ素子制御回路においては、第1スイッチ素子SW1のターンオフを検出しても、ターンオフ禁止信号生成部30がすぐに第2スイッチ素子SW2のターンオフを禁止するターンオフ禁止信号S7を出せない場合(例えば、応答性がやや劣る(応答が遅い)場合)でも、(1サイクル目に第1スイッチ素子SW1がターンオフする時点(図4の時刻t4)にターンオフ禁止信号S7を生成しないものの)2サイクル目以降(図4の時刻t8〜t17)に、第1スイッチ素子SW1のターンオフタイミング(図4の時刻t10)を含む所定期間(図4の時刻t9〜t11)、第2スイッチ素子SW2のターンオフを禁止するターンオフ禁止信号S7を生成する。これにより、第2スイッチ素子SW2が意図しないターンオフをしてしまうことを防いでいる。また、この場合には、第1スイッチ素子SW1の2サイクル目のターンオフタイミング(図4の時刻t10)よりも前(図4の時刻t9)に第2スイッチ素子SW2のターンオフを禁止するターンオフ禁止信号S7を生成することができるため、第2スイッチ素子SW2の2サイクル目以降の第2スイッチ素子SW2の意図しないターンオフを確実に防ぐことができる。
実施形態2に係るLED照明装置及びスイッチ素子制御回路は、以下のように動作する(図4参照。)。実施形態1の場合と同様に、第1スイッチ素子SW1及び第2スイッチ素子SW2がそれぞれ近いタイミングでターンオフしている場合を例にとって説明する。なお、スイッチ素子SW1、SW2のターンオン検出及びターンオンの動作については、実施形態1に係るLED照明装置1及びスイッチ素子制御回路100の動作と同様である。
(A)第1スイッチ素子SW1の1回目のターンオフ検出(図4の時刻t4)
第1ターンオフタイミング検出部20によって第1スイッチ素子SW1を流れる電流を検出し、第1ターンオフタイミング検出部20によって、第1スイッチ素子SW1を流れる電流が第1電流値決定信号S3によって定まる電流値に達したとき(第1スイッチ素子SW1がターンオフすることを検出したとき)に、第1スイッチ素子SW1をターンオフする第1ターンオフタイミング信号S5を生成し(図4の時刻t4)、第1ターンオフタイミング信号S5をスイッチ素子制御部10及びターンオフ禁止信号生成部30へ送信する。
スイッチ素子制御部10は、第1ターンオフタイミング信号S5に基づいて第1スイッチ素子SW1をターンオフする(図4の時刻t4)。
ターンオフ禁止信号生成部30は、第1ターンオフタイミング検出部20からのターンオフタイミング信号S5を受信するが、ここではターンオフ禁止信号S7を生成しない。従って、このタイミング(図4の時刻t4)では第1スイッチ素子SW1のサージによるノイズが、第2スイッチ素子SW2の第2ターンオフタイミング信号S6に重畳して、本来時刻t5でターンオフするはずの第2スイッチ素子SW2が意図しない時刻t4でターンオフすることがありうる。
なお、このように、調光部200から送信された第2電流値決定信号S4の意図した(第2電流値決定信号S4から求められる)第2スイッチ素子SW2の本来のターンオフタイミング(図4の時刻t5)からずれたタイミング(図4の時刻t4)で第2スイッチ素子SW2がターンオフしたときは、第2スイッチ素子SW2は本来のターンオフタイミング(図4の時刻t5)でターンオフしなかったとしても、次回以降の第2スイッチ素子SW2のターンオフタイミング(図4の時刻t13)を含む所定期間(図4の時刻t12〜t14)、第1スイッチ素子SW1のターンオフを禁止するターンオフ禁止信号S8を生成する。
なお、このタイミングで第2スイッチ素子SW2がターンオフすることによってわずかな光の揺らぎが生じることもありうるが、本発明のLED照明装置は、パルス・バイ・パルスでLED電流を制御しており、コンデンサC1,C2で平均化されることから、1度(又は数回程度)ターンオフ禁止をしなくてもLED光源の動作への影響は小さい。なお、コンデンサC1やC2の静電容量が大きくなれば、LED光源への影響はより小さくなる。
第1スイッチ素子SW1の2回目のターンオン検出(図4の時刻t6)及びターンオン(図4の時刻t7)の動作、及び、第2スイッチ素子SW2の2回目のターンオン検出及びターンオン(図4の時刻t8)の動作については、実施形態1に係るLED照明装置1及びスイッチ素子制御回路100の動作と同様である。
(B)第1スイッチ素子SW1の2サイクル目のターンオフ禁止期間(図4の時刻t9〜t11)
ターンオフ禁止信号生成部30は、第1スイッチ素子SW1の1サイクル目(図4の時刻t2〜t7)の第1スイッチ素子SW1の第1ターンオフタイミング信号S5に基づいて、第1スイッチ素子SW1が2サイクル目(図4の時刻t7〜t16)にターンオフする時点(図4の時刻t10)を含む所定の期間(図4の時刻t9〜t11)、第2スイッチ素子SW2がターンオフすることを禁じるターンオフ禁止信号S7を生成する(図4(h)参照。)。スイッチ素子制御部10は、ターンオフ禁止信号S7に基づいて、所定期間(図4の時刻t9〜t11)、第2スイッチ素子SW2をターンオフしない。
時刻t10になり、第1ターンオフタイミング検出部20によって第1スイッチ素子SW1を流れる電流を検出し、第1スイッチ素子SW1を流れる電流が第1電流値決定信号S3によって定まる電流値に達したとき(第1スイッチ素子SW1がターンオフすることを検出したとき)に、第1ターンオフタイミング検出部20は、第1ターンオフタイミング信号S5を生成し(図4(a)参照。)、スイッチ素子制御部10及びターンオフ禁止信号生成部30へ送信する。
スイッチ素子制御部10は、第1ターンオフタイミング信号S5に基づいて第1スイッチ素子SW1をターンオフする(図4の時刻t10)。
このとき、第1スイッチ素子SW1を2回目にターンオフしたとき(図4の時刻t10)に、第1スイッチ素子SW1に発生するサージによるノイズが、第2スイッチ素子SW2を制御する第2ターンオフタイミング信号S6に重畳してしまう場合があるが、ターンオフ禁止信号生成部30によって、所定期間(図4の時刻t9〜t11)、第2スイッチ素子SW2がターンオフすることを禁止するターンオフ禁止信号S7が生成されており、当該サージによるノイズによって第2スイッチ素子SW2がターンオフされることはない。
同様に、ターンオフ禁止信号生成部30は、第2スイッチ素子SW2の1サイクル目(時刻t3〜t8)における本来の第2スイッチ素子SW2の第2ターンオフタイミング信号S6(図4(e)の破線で示されたS6)に基づいて、第2スイッチ素子SW2が2サイクル目(図4の時刻t8〜t17)にターンオフする時点(図4の時刻t13)を含む所定の期間(図4の時刻t12〜t14)、第1スイッチ素子SW1がターンオフすることを禁じるターンオフ禁止信号S8を生成する(図4(h)参照。)。スイッチ素子制御部10は、ターンオフ禁止信号S8に基づいて、所定期間(図4の時刻t12〜t14)、第1スイッチ素子SW1をターンオフしない。
このようにして、第1スイッチ素子SW1及び第2スイッチ素子SW2のオン/オフ動作が繰り返される。
このように、実施形態2に係るスイッチ素子制御回路は、他のスイッチ素子のターンオフを禁止する期間が実施形態1に係るスイッチ素子制御回路100の場合とは異なるが、実施形態1に係るスイッチ素子制御回路100の場合と同様に、複数(2つ)のスイッチ素子SW1,SW2のうちの一のスイッチ素子がターンオフしたときに、少なくともターンオフ後の所定期間内においては、複数のスイッチ素子SW1,SW2のうちの他のスイッチ素子がターンオフしないように複数のスイッチ素子SW1,SW2のオン/オフ動作を制御するスイッチ素子制御部10を備えるため、複数のスイッチ素子SW1,SW2のうちの一のスイッチ素子をターンオフしたときに発生するサージによるノイズが、複数のスイッチ素子SW1,SW2のうちの他のスイッチ素子を制御するターンオフタイミング信号に重畳した場合であっても、当該他のスイッチ素子のターンオフタイミングがずれることを防ぐことができる。その結果、スイッチ素子制御回路100によって、複数のスイッチ素子SW1,SW2それぞれのオン/オフ動作を制御する場合であっても、ターンオフされたスイッチ素子のノイズによって動作が不安定になることを防ぐことができる。
また、実施形態2に係るスイッチ素子制御回路によれば、スイッチ素子制御部10は、一のスイッチ素子のターンオフ以前の所定の期間内においても、複数のスイッチ素子のうちの他のスイッチ素子がターンオフしないように複数のスイッチ素子SW1,SW2のオン/オフ動作を制御するため、スイッチ素子がターンオフすることを予測してターンオフ禁止信号S7、S8を生成することができる。従って、スイッチ素子がターンオフしてから他のスイッチ素子がターンオフ禁止されるまでの間(タイムラグ)に、他のスイッチ素子がターンオフしてしまうことを防ぐことができる。
また、実施形態2に係るスイッチ素子制御回路によれば、ターンオフタイミング信号S5,S6に基づいて、複数のスイッチ素子SW1,SW2のうちの一のスイッチ素子が次回以降にターンオフする時点を含む所定の期間、複数のスイッチ素子SW1,SW2のうちの他のスイッチ素子がターンオフすることを禁じるターンオフ禁止信号を生成するターンオフ禁止信号生成部30を備えるため、スイッチ素子がターンオフするタイミングを予測してターンオフ禁止信号S7,S8を生成することができる。従って、第2スイッチ素子SW2の2サイクル目(時刻t8〜t17)以降において、第2スイッチ素子SW2を意図しないタイミング(時刻t10)でターンオフすることを禁止し、意図したタイミング(時刻t13)でターンオフすることができる。同様に、第1スイッチ素子SW1を意図しないタイミングでターンオフすることを禁止し、意図したタイミングでターンオフすることができる。
なお、実施形態2に係るスイッチ素子制御回路は、他のスイッチ素子のターンオフを禁止する期間以外の点においては実施形態1に係るスイッチ素子制御回路100と同様の構成を有するため、実施形態1に係るスイッチ素子制御回路100が有する効果のうち該当する効果を有する。
以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
(1)上記実施形態において記載した構成要素の数、等は例示であり、本発明の効果を損なわない範囲において変更することが可能である。
(2)上記実施形態2においては、第1スイッチ素子SW1のターンオフを検出しても1サイクル目の第1スイッチ素子SW1のターンオフする時点(図4の時刻t4)には第2スイッチ素子SW2のターンオフを禁止するターンオフ禁止信号S7を生成せず(図4の時刻t4参照。)、2サイクル目(2サイクル目以降)の第1スイッチ素子SW1のターンオフする時点(図4の時刻t10)を含む所定期間(図4の時刻t9〜t11)において第2スイッチ素子SW2のターンオフを禁止するターンオフ禁止信号S7を生成したが、本発明はこれに限定するものではない。3サイクル目(3サイクル目以降)の第1スイッチ素子SW1のターンオフする時点(図4の時刻t20)を含む所定期間(図4の時刻t19〜t21)、またはそれ以降の第1スイッチ素子SW1のターンオフする時点を含む所定期間に、第2スイッチ素子SW2のターンオフを禁止するターンオフ禁止信号S7を生成してもよい。なお、ターンオフ禁止信号S8についてもターンオフ禁止信号S7の場合と同様に、3サイクル目以降に第2スイッチ素子SW2のターンオフする時点(図4の時刻t22)を含む所定期間(図4の時刻t21〜t23)に第1スイッチ素子SW1のターンオフを禁止するターンオフ禁止信号S8を生成してもよい。
(3)上記各実施形態において、スイッチ素子制御回路は、2つのスイッチ素子を制御したが、本発明はこれに限定するものではない。3つ以上のスイッチ素子を制御してもよい。この場合、複数のスイッチ素子のうちの一のスイッチ素子のターンオフによるターンオフ禁止期間内に2以上のスイッチ素子がターンオフタイミングを迎える場合があるが、この場合、ターンオフ順決定部によって決定された順で順次ターンオフしていくことができる。なお、順番待ちしていたスイッチ素子がターンオフタイミングとなった場合には、そのスイッチ素子のターンオフタイミングに伴うターンオフ禁止期間がその都度設定されることとなる。
(4)上記各実施形態において、LED照明装置は、2つのLED光源を備えるが、本発明はこれに限定するものではない。3つ以上のLED光源を備えてもよい。この場合、各LED光源に1対1で対応するスイッチ素子が設けられている。
(5)上記各実施形態において、LED照明装置においては、植物の種類及び育成条件に対応した条件となるように、LED電流の時間推移に関する情報に基づいて複数のLED光源のそれぞれに流れるLED電流を制御したが、本発明はこれに限定するものではない。植物の種類及び育成条件に対応した条件となるように、LED電流の時間推移に関する情報以外の情報に基づいて複数のLED光源のそれぞれに流れるLED電流を制御してもよい。
(6)上記各実施形態において、LED照明装置を、植物プラント用のLED照明装置としたが、本発明はこれに限定するものではない。LED照明装置を、植物プラント用のLED照明装置以外のLED照明装置としてもよい。
(7)上記各実施形態において、スイッチ素子制御回路を、LED照明装置に用いるスイッチ素子制御回路としたが、本発明はこれに限定するものではない。スイッチ素子制御回路を、LED照明装置以外の装置に用いるスイッチ素子制御回路としてもよい。
また、上記各実施形態において、スイッチング電源装置を、負荷がLED光源であるスイッチング電源装置としたが、本発明はこれに限定するものではない。スイッチング電源装置を、負荷がLED光源以外の負荷であるスイッチング電源装置としてもよい。
(8)上記各実施形態においては、スイッチ素子として、MOSFETを用いたが、本発明はこれに限定するものではない。MOSFET以外のスイッチ素子(例えば、IGBT)を用いてもよい。
(9)上記各実施形態においては、2つの降圧チョッパ回路を構成したLED照明装置としたが、本発明はこれに限定するものではない。降圧チョッパ回路と昇圧チョッパ回路を構成してもよいし、降圧チョッパ回路とフライバック回路とを構成してもよいし、降圧チョッパ以外の回路同士を組み合わせてもよい。
(10)上記各実施形態のLED照明装置においては、非絶縁型の回路が構成されているが、本発明はこれに限定するものではない。絶縁型の回路が構成されていてもよい。
1,8,9…LED照明装置、10,810,910,912…スイッチ素子制御回路、20…第1ターンオフタイミング検出部、22…第2ターンオフタイミング検出部、30…ターンオフ禁止信号生成部、50,950…第1ターンオンタイミング検出部、52,952…第2ターンオンタイミング検出部、60…ターンオフ順決定部、100,900,900a、900b…スイッチ素子制御回路、200…調光部、210…記憶部、300,302,300…LED光源、400…スイッチング電源装置、SW,SW1,SW2…スイッチ素子、C1、C2…コンデンサ、L1、L2…インダクタ、D1、D2…ダイオード

Claims (11)

  1. 複数のスイッチ素子を制御するスイッチ素子制御回路であって、
    前記複数のスイッチ素子のうちの一のスイッチ素子がターンオフをしたときに、少なくとも前記ターンオフ以後の所定期間内においては、前記複数のスイッチ素子のうちの他のスイッチ素子がターンオフしないように前記複数のスイッチ素子のオン/オフ動作を制御するスイッチ素子制御部を備えることを特徴とするスイッチ素子制御回路。
  2. 前記スイッチ素子それぞれのターンオフタイミングを検出するターンオフタイミング検出部をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のスイッチ素子制御回路。
  3. 前記ターンオフタイミング検出部は、前記複数のスイッチ素子のうちの一のスイッチ素子がターンオフすることを検出した場合に、ターンオフ検出情報信号を生成し、
    前記ターンオフ検出情報信号に基づいて、前記複数のスイッチ素子のうちの他のスイッチ素子がターンオフすることを所定期間禁じるターンオフ禁止信号を生成するターンオフ禁止信号生成部をさらに備えることを特徴とする請求項2に記載のスイッチ素子制御回路。
  4. 前記スイッチ素子制御部は、前記一のスイッチ素子のターンオフ以前の所定期間内においても、前記複数のスイッチ素子のうちの他のスイッチ素子がターンオフしないように前記複数のスイッチ素子のオン/オフ動作を制御することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のスイッチ素子制御回路。
  5. 前記ターンオフタイミング検出部は、前記複数のスイッチ素子のうちの一のスイッチ素子がターンオフすることを検出した場合に、ターンオフ検出情報信号を生成し、
    前記ターンオフ検出情報信号に基づいて、当該一のスイッチ素子が次回以降にターンオフする時点を含む所定の期間、前記複数のスイッチ素子のうちの他のスイッチ素子がターンオフすることを禁じるターンオフ禁止信号を生成するターンオフ禁止信号生成部をさらに備えることを特徴とする請求項4に記載のスイッチ素子制御回路。
  6. 前記複数のスイッチ素子が同時にターンオフしようとした場合に、ターンオフする前記スイッチ素子の順番を決定するターンオフ順決定部をさらに備えることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のスイッチ素子制御回路。
  7. 前記スイッチ素子をターンオンするタイミングを検出するターンオンタイミング検出部をさらに備え、
    前記ターンオフタイミング検出部は、前記スイッチ素子をターンオフするタイミングに関する外部からの信号に基づいて前記スイッチ素子をターンオフするタイミングを検出することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のスイッチ素子制御回路。
  8. 複数の負荷のそれぞれに対応して設けられたスイッチ素子と、
    前記スイッチ素子のオン/オフ動作を制御することによって、前記スイッチ素子に対応する前記負荷を流れる電流を制御する請求項1〜7のいずれかに記載のスイッチ素子制御回路とを備えることを特徴とするスイッチング電源装置。
  9. 複数のLED光源と、
    前記複数のLED光源のそれぞれに対応して設けられたスイッチ素子と、
    前記スイッチ素子のオン/オフ動作を制御することによって、前記スイッチ素子に対応する前記LED光源を流れるLED電流を制御する請求項1〜7のいずれかに記載のスイッチ素子制御回路とを備えることを特徴とするLED照明装置。
  10. 前記LED照明装置は、照射対象が植物である植物プラント用のLED照明装置であり、
    前記スイッチ素子制御回路は、前記植物の種類及び育成条件に対応した条件となるように前記複数のLED光源のそれぞれに流れる前記LED電流を制御する請求項9に記載のLED照明装置。
  11. 前記LED照明装置は、照射対象が植物である植物プラント用のLED照明装置であり、
    前記スイッチ素子制御回路は、前記LED電流の時間推移に関する情報を記憶する記憶部をさらに備え、前記植物の種類及び育成条件に対応した条件となるように、前記LED電流の時間推移に関する情報に基づいて前記複数のLED光源のそれぞれに流れる前記LED電流を制御する請求項9に記載のLED照明装置。
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