JP2020027752A - Lighting device and lighting apparatus using the same - Google Patents

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圭介 関
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Abstract

To provide a lighting device in which operation is stabilized by reducing loss, and to provide a lighting apparatus using the same.SOLUTION: A lighting device includes a DC power supply circuit 202, a DC power supply control circuit 204 for controlling the output voltage from the DC power supply circuit 202, a current adjustment circuit 206 for controlling a current flowing to a light-emitting device 210, and a feedback circuit 208 for supplying a feedback signal, according to the voltage at a junction point of the light-emitting device 210 and the current adjustment circuit 206, to the DC power supply control circuit 204. The feedback circuit 208 detects the voltage at the junction point, only when a current is flowing to the current adjustment circuit 206 during PWM dimming control, and supplies the feedback signal to the DC power supply control circuit 204. The DC power supply control circuit 204 controls the output voltage from the DC power supply circuit 202 according to the feedback signal, so that the voltage at the junction point when a current is flowing in the current adjustment circuit 206 is within a predetermined range.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、点灯装置及びそれを用いた照明器具に関する。   The present invention relates to a lighting device and a lighting fixture using the same.

発光素子の明るさを広範囲に亘って滑らかに変化することを可能にした照明器具に関する技術が開示されている(特許文献1)。当該技術では、外部からの調光信号に応じてオンデューティ比が変化するPWM信号に従って第1のトランジスタをオン/オフさせることでLEDに流れる電流を調整する第1電流調整部と、調光信号に従って第2のトランジスタのゲートに印加する電圧を変化させることでLEDに流れる電流を調整する第2電流調整部とを備える。そして、調光信号による調光レベルが所定値以上である場合には、第1電流調整部によりLEDの明るさを制御し、調光レベルが所定値より小さい場合には、調光レベルが所定値である場合における第1電流調整部の制御状態を保ちつつ、第2電流調整部によりLEDの明るさを制御する。   There is disclosed a technology relating to a lighting fixture that enables the brightness of a light emitting element to be smoothly changed over a wide range (Patent Document 1). In this technology, a first current adjustment unit that adjusts a current flowing through an LED by turning on / off a first transistor in accordance with a PWM signal whose on-duty ratio changes according to an external dimming signal; And a second current adjustment unit that adjusts the current flowing through the LED by changing the voltage applied to the gate of the second transistor according to Then, when the dimming level by the dimming signal is equal to or higher than a predetermined value, the brightness of the LED is controlled by the first current adjusting unit. The brightness of the LED is controlled by the second current adjustment unit while maintaining the control state of the first current adjustment unit in the case of the value.

また、発光素子のちらつきを抑えることを目的とした照明器具に関する技術が開示されている(特許文献2)。当該技術における点灯装置は、整流回路、変換回路、定電流回路、制御回路を備え、定電流回路の出力電圧が一定となるように交流/直流変換回路の出力電圧を制御する。   In addition, a technique relating to a lighting fixture for suppressing flickering of a light emitting element is disclosed (Patent Document 2). A lighting device according to the related art includes a rectifier circuit, a conversion circuit, a constant current circuit, and a control circuit, and controls an output voltage of an AC / DC conversion circuit so that an output voltage of the constant current circuit becomes constant.

図12は、従来の点灯装置100の構成例を示す。点灯装置100では、DC調光信号とPWM調光信号に応じて電流調整回路14においてスイッチング素子Q1を制御することで、直流電源回路10から発光素子12へ印加される電圧を調整して調光を行う。PWM調光信号がハイレベル(H)のときスイッチング素子Q1はオン状態となり、PWM調光信号がローレベル(L)のときスイッチング素子Q1はオフ状態となる。PWM調光信号の大きさによってスイッチング素子Q1のオン状態とオフ状態のデューティ比を変化させることができ、これに伴って発光素子12の明るさを広範囲に亘って調整することを可能としている。   FIG. 12 shows a configuration example of a conventional lighting device 100. In the lighting device 100, the voltage applied from the DC power supply circuit 10 to the light emitting element 12 is adjusted by controlling the switching element Q1 in the current adjusting circuit 14 in accordance with the DC dimming signal and the PWM dimming signal. I do. When the PWM dimming signal is at a high level (H), the switching element Q1 is turned on, and when the PWM dimming signal is at a low level (L), the switching element Q1 is turned off. The duty ratio of the ON state and the OFF state of the switching element Q1 can be changed according to the magnitude of the PWM dimming signal, and accordingly, the brightness of the light emitting element 12 can be adjusted over a wide range.

特開2015−41430号公報JP 2015-41430 A 特開2016−100164号公報JP 2016-100164 A

ところで、従来の点灯装置100において直流電源回路10が一定の出力電圧Vを出力する場合、出力電圧Vは負荷となる発光素子12の順電圧Vよりも大きい値であることが必要である。しかしながら、発光素子12の順電圧Vにはばらつきがあり、また温度によっても変化するため、直流電源回路10の出力電圧Vは発光素子12の順電圧Vに対して大きな余裕を持たせる必要がある。一方、電流調整回路14の端子電圧Vは直流電源回路10の出力電圧Vから発光素子12の順電圧Vを引いた値であり、直流電源回路10の損失は出力電流IOUTと端子電圧Vとの積となるため、出力電圧Vが高いと直流電源回路10の損失も大きくなる。 Meanwhile, when the DC power supply circuit 10 in the conventional lighting apparatus 100 outputs a constant output voltage V 0, the output voltage V 0 is required to be larger than the forward voltage V F of the light emitting element 12 as a load is there. However, there are variations in the forward voltage V F of the light-emitting element 12, and to change with temperature, the output voltage V 0 which the DC power supply circuit 10 to have a large margin with respect to the forward voltage V F of the light-emitting element 12 There is a need. On the other hand, the terminal voltage V D of the current regulating circuit 14 is a value obtained by subtracting the forward voltage V F of the light-emitting element 12 from the output voltage V 0 which the DC power source circuit 10, the loss of the DC power supply circuit 10 is the output current I OUT and the terminal since the product of the voltage V D, the greater the loss of the DC power supply circuit 10 to have a high output voltage V 0.

また、PWM調光状態においてスイッチング素子Q1がオフ状態になると、発光素子12の順電圧Vが小さくなり不定となる。このとき、電流調整回路14の端子電圧Vを安定に制御できることが望まれている。 Further, when the switching element Q1 is turned off in the PWM dimming state, the forward voltage V F of the light-emitting element 12 becomes unstable is reduced. In this case, it is desired that can be stably controlled terminal voltage V D of the current regulating circuit 14.

本発明は、定電流回路の損失を低減すると共に、安定して発光素子を点灯させることができる点灯装置及びそれを用いた照明器具を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a lighting device capable of stably lighting a light emitting element while reducing a loss of a constant current circuit, and a lighting fixture using the same.

本発明の一つの態様は、調光指令値に基づいた電流を発光素子に供給する点灯装置であって、前記発光素子に電圧を印加する直流電源回路と、前記直流電源回路からの出力電圧を制御する直流電源制御回路と、前記発光素子に直列に接続され、前記調光指令値に応じて前記発光素子に流れる電流を制御する電流調整回路と、前記発光素子と前記電流調整回路との接続点の電圧を検出し、前記接続点の電圧に応じたフィードバック信号を前記直流電源制御回路に供給するフィードバック回路と、を備え、前記電流調整回路は、前記発光素子にPWM変調された電流を供給するPWM調光制御が可能であり、前記フィードバック回路は、前記電流調整回路がPWM調光制御されているときに前記電流調整回路に電流が流れているときのみの前記接続点の電圧を検出して当該電圧に応じた前記フィードバック信号を前記直流電源制御回路に供給し、前記直流電源制御回路は、前記フィードバック信号に応じて前記電流調整回路に電流が流れているときの前記接続点の電圧が所定の範囲内に収まるように前記直流電源回路の出力電圧を制御することを特徴とする点灯装置である。   One aspect of the present invention is a lighting device that supplies a current based on a dimming command value to a light emitting element, and includes a DC power supply circuit that applies a voltage to the light emitting element, and an output voltage from the DC power supply circuit. A DC power supply control circuit for controlling; a current adjustment circuit connected in series with the light emitting element to control a current flowing through the light emitting element according to the dimming command value; and a connection between the light emitting element and the current adjustment circuit. A feedback circuit that detects a voltage at a point and supplies a feedback signal corresponding to the voltage at the connection point to the DC power supply control circuit, wherein the current adjustment circuit supplies a PWM-modulated current to the light emitting element. PWM dimming control is performed, and the feedback circuit performs the connection only when a current flows through the current adjusting circuit when the current adjusting circuit is under PWM dimming control. Detecting a voltage at a point and supplying the feedback signal corresponding to the voltage to the DC power supply control circuit, wherein the DC power supply control circuit responds to the feedback signal when a current flows through the current adjustment circuit. A lighting device, wherein an output voltage of the DC power supply circuit is controlled so that a voltage at the connection point falls within a predetermined range.

ここで、前記電流調整回路は、前記調光指令値に応じて、前記発光素子に一定電流を供給するDC調光制御と、前記発光素子にPWM変調された電流を供給するPWM調光制御と、を切り替えることが好適である。   Here, the current adjustment circuit includes a DC dimming control for supplying a constant current to the light emitting element according to the dimming command value, and a PWM dimming control for supplying a PWM modulated current to the light emitting element. , Is preferably switched.

また、前記フィードバック回路は、前記電流調整回路に電流が流れているときのみ導通状態となり、当該導通状態のときに前記接続点の電圧を前記フィードバック信号として前記直流電源制御回路に供給し、当該導通状態でないときに前記接続点の電圧を前記フィードバック信号として前記直流電源制御回路に供給しない整流素子を備えることが好適である。   The feedback circuit is turned on only when a current flows through the current adjustment circuit, and supplies the voltage at the connection point as the feedback signal to the DC power supply control circuit when the current is turned on. It is preferable to include a rectifying element that does not supply the voltage at the connection point as the feedback signal to the DC power supply control circuit when not in the state.

また、前記フィードバック回路は、前記電流調整回路のPWM調光制御に同期して前記接続点の電圧のハイ/ローレベルが切り替わった所定時間経過後の前記接続点の電圧を前記フィードバック信号として前記直流電源制御回路に供給することが好適である。   Further, the feedback circuit uses the voltage at the connection point as a feedback signal after a lapse of a predetermined time during which the high / low level of the voltage at the connection point has been switched in synchronization with the PWM dimming control of the current adjustment circuit as the feedback signal. It is preferable to supply the power to the power supply control circuit.

また、前記直流電源制御回路は、定電圧基準値と前記フィードバック信号とを比較する比較回路を備え、前記定電圧基準値と前記フィードバック信号の値とが所定の範囲内に収まるように前記直流電源回路の出力電圧を制御することが好適である。   Further, the DC power supply control circuit includes a comparison circuit for comparing a constant voltage reference value with the feedback signal, and the DC power supply so that the constant voltage reference value and the value of the feedback signal fall within a predetermined range. It is preferred to control the output voltage of the circuit.

また、前記電流調整回路は、前記発光素子に供給される電流を制御する電流調整素子と、前記電流調整素子に流れる電流を検出する電流検出素子と、前記電流検出素子によって検出された電流値と前記調光指令値に基づく電流指令値との差を増幅する誤差増幅回路と、を備え、前記電流調整素子は、前記誤差増幅回路の出力に応じて、前記電流検出素子によって検出された検出値と前記電流指令値とが所定の範囲内に収まるように前記発光素子に供給される電流を調整することが好適である。   Further, the current adjustment circuit is a current adjustment element that controls a current supplied to the light emitting element, a current detection element that detects a current flowing through the current adjustment element, and a current value detected by the current detection element. An error amplification circuit that amplifies a difference from a current command value based on the dimming command value, wherein the current adjustment element detects a detection value detected by the current detection element in accordance with an output of the error amplification circuit. It is preferable to adjust the current supplied to the light emitting element such that the current and the current command value fall within a predetermined range.

本実施の形態の別の態様は、上記点灯装置を備える照明器具である。   Another embodiment of the present embodiment is a lighting device including the lighting device.

本発明によれば、損失を低減し、動作が安定した点灯装置及びそれを用いた照明器具を提供することができる。   Advantageous Effects of Invention According to the present invention, it is possible to provide a lighting device with reduced loss and stable operation, and a lighting fixture using the same.

本発明の実施の形態における点灯装置及び照明器具の構成を示す図である。It is a figure showing composition of a lighting device and a lighting fixture in an embodiment of the invention. 本発明の実施の形態における照明器具の具体的な回路構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a specific circuit configuration of the lighting fixture according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態における調光の方法を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a light control method according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態におけるフィードバック信号の生成を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating generation of a feedback signal according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態におけるフィードバック回路の別例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating another example of the feedback circuit according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態におけるフィードバック回路の別例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating another example of the feedback circuit according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態におけるフィードバック回路における処理を説明する図である。FIG. 4 is a diagram for explaining processing in a feedback circuit according to the embodiment of the present invention. 変形例1における照明器具の具体的な回路構成を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a specific circuit configuration of a lighting fixture according to a first modification. 変形例2における照明器具の具体的な回路構成を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating a specific circuit configuration of a lighting fixture according to a second modification. 変形例2における照明器具の処理について説明する図である。FIG. 13 is a diagram for describing processing of a lighting fixture according to a second modification. 変形例3における照明器具の具体的な回路構成を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating a specific circuit configuration of a lighting fixture according to a third modification. 従来の照明器具の構成を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of a conventional lighting fixture.

本発明の実施の形態における点灯装置200は、直流電源回路202、直流電源制御回路204、電流調整回路206及びフィードバック回路208を含んで構成される。点灯装置200は、発光素子210に接続される。点灯装置200及び発光素子210が組み合わされることで照明器具300として使用される。   The lighting device 200 according to the embodiment of the present invention includes a DC power supply circuit 202, a DC power supply control circuit 204, a current adjustment circuit 206, and a feedback circuit 208. The lighting device 200 is connected to the light emitting element 210. The lighting device 200 and the light emitting element 210 are combined to be used as the lighting fixture 300.

直流電源回路202は、発光素子210に対して電力を供給する電源回路である。直流電源制御回路204は、フィードバック回路208からのフィードバック信号に基づいて直流電源回路202からの出力電圧を制御する制御回路である。電流調整回路206は、調光信号に基づいて発光素子210に流れる電流を制御して、発光素子210の発光における明るさを調整する調整回路である。フィードバック回路208は、発光素子210と電流調整回路206の状態をフィードバック信号として直流電源制御回路204へフィードバックする回路である。   The DC power supply circuit 202 is a power supply circuit that supplies power to the light emitting element 210. The DC power supply control circuit 204 is a control circuit that controls an output voltage from the DC power supply circuit 202 based on a feedback signal from the feedback circuit 208. The current adjustment circuit 206 is an adjustment circuit that controls the current flowing through the light emitting element 210 based on the dimming signal to adjust the brightness of the light emitting element 210 in light emission. The feedback circuit 208 is a circuit that feeds back the state of the light emitting element 210 and the current adjustment circuit 206 to the DC power supply control circuit 204 as a feedback signal.

発光素子210は、例えば、発光ダイオード(LED)やレーザーダイオード(LD)等とすることができる。ただし、発光素子210は、これらに限定されるものではなく、他の発光素子を適用してもよい。発光素子210は、直流電源回路202から電力を受けて発光する。発光素子210の発光強度(明るさ)は、電流調整回路206による発光素子210に流れる電流値の制御によって行われる。   The light emitting element 210 can be, for example, a light emitting diode (LED) or a laser diode (LD). However, the light emitting element 210 is not limited to these, and another light emitting element may be applied. The light emitting element 210 emits light by receiving power from the DC power supply circuit 202. The light emission intensity (brightness) of the light emitting element 210 is controlled by controlling a current value flowing through the light emitting element 210 by the current adjustment circuit 206.

図2は、照明器具300の具体的な回路構成を示す図である。以下、図2を参照しつつ、直流電源回路202、直流電源制御回路204、電流調整回路206及びフィードバック回路208について説明する。   FIG. 2 is a diagram illustrating a specific circuit configuration of the lighting fixture 300. Hereinafter, the DC power supply circuit 202, the DC power supply control circuit 204, the current adjustment circuit 206, and the feedback circuit 208 will be described with reference to FIG.

直流電源回路202は、一例として、フライバック回路を含んだ構成としている。直流電源回路202は、整流回路及びスイッチング素子QSW(パワーMOSFET等)を含んで構成される。整流回路は、商用電源等の交流電力を受けて直流電力に変換する回路である。整流回路は、ダイオードブリッジによる全波整流回路とすることができる。ただし、これに限定されるものではなく、整流回路をPFC回路やEMIフィルタ回路を含むものとしてもよい。スイッチング素子QSWは、直流電源制御回路204によってスイッチング制御される。スイッチング素子QSWのオン期間中に絶縁トランスに電力を蓄え、スイッチング素子QSWをオフに切り替えることによって絶縁トランスの逆起電力を利用して蓄えられていた電力を出力する。これによって、スイッチング素子QSWのスイッチングに応じた出力電圧Vを出力する。 The DC power supply circuit 202 has, for example, a configuration including a flyback circuit. The DC power supply circuit 202 includes a rectifier circuit and a switching element Q SW (power MOSFET or the like). The rectifier circuit is a circuit that receives AC power from a commercial power supply or the like and converts it into DC power. The rectifier circuit can be a full-wave rectifier circuit using a diode bridge. However, the present invention is not limited to this, and the rectifier circuit may include a PFC circuit or an EMI filter circuit. The switching of the switching element QSW is controlled by the DC power supply control circuit 204. Stored power during ON period isolation transformer of the switching element Q SW, and outputs the electric power stored by utilizing the counter electromotive force of the isolation transformer by switching off the switching element Q SW. Thus, it outputs the output voltage V 0 corresponding to the switching of the switching element Q SW.

直流電源制御回路204は、直流電源回路202のスイッチング素子QSWをスイッチング制御することによって直流電源回路202からの出力電圧Vを制御する回路である。直流電源制御回路204は、後述するフィードバック回路208からフィードバック信号FBを受けて、フィードバック信号FBに応じて直流電源回路202のスイッチング素子QSWをスイッチング制御する。すなわち、フィードバック信号FBのフィードバック電圧Vに応じてスイッチング素子QSWのオン期間とオフ期間との比(オンデューティ比)を調整することによって直流電源回路202からの出力電圧Vを制御する。 The DC power supply control circuit 204 is a circuit that controls the output voltage V 0 from the DC power supply circuit 202 by controlling the switching of the switching element QSW of the DC power supply circuit 202. DC power supply control circuit 204 receives the feedback signal FB from the feedback circuit 208 to be described later, the switching control of the switching element Q SW of the DC power supply circuit 202 according to the feedback signal FB. That is, to control the output voltage V 0 which from the DC power supply circuit 202 by adjusting the ratio between the on period and the off period of the switching element Q SW (ON duty ratio) according to the feedback voltage V R of the feedback signal FB.

本実施の形態では、直流電源制御回路204は、シャントレギュレータQSRを含む回路構成としている。シャントレギュレータQSRは、基準電圧VREFとリファレンス端子に入力されるフィードバック信号FBのフィードバック電圧Vとの電圧差(誤差電圧)を増幅する誤差増幅器を有し、誤差電圧に応じたカソード電流を流す。フィードバック電圧Vが基準電圧VREFを超えるとシャントレギュレータQSRのカソード電流が流れ、フォトカプラPCを介して制御回路に信号が伝えられる。制御回路は、フォトカプラPCからの信号を受けて、フィードバック電圧Vが基準電圧VREFより小さい場合に直流電源回路202からの出力電圧Vが大きくなるように、フィードバック電圧Vが基準電圧VREFより大きい場合に直流電源回路202からの出力電圧Vが小さくなるようにスイッチング素子QSWのスイッチングを制御する。 In this embodiment, the DC power supply control circuit 204 is a circuit configuration including a shunt regulator Q SR. Shunt regulator Q SR has an error amplifier for amplifying the voltage difference between the feedback voltage V R of the feedback signal FB is input to the reference voltage V REF and the reference terminal (error voltage), the cathode current corresponding to the error voltage Shed. Cathode current flows in the shunt regulator Q SR when the feedback voltage V R exceeds the reference voltage V REF, the signal is transmitted to the control circuit via photocoupler PC. The control circuit receives the signal from the photocoupler PC, and adjusts the feedback voltage V R to the reference voltage V 0 so that the output voltage V 0 from the DC power supply circuit 202 increases when the feedback voltage V R is smaller than the reference voltage V REF. When the voltage is larger than V REF , the switching of the switching element QSW is controlled so that the output voltage V 0 from the DC power supply circuit 202 becomes smaller.

電流調整回路206は、外部から調光信号を受けて、調光信号に応じて発光素子210へ流れる電流IOUTとなるように制御を行う。電流調整回路206の制御回路は、外部から調光信号に応じてDC調光信号及びPWM調光信号を出力する。DC調光信号は、図2に示すように、調光信号が所定値未満では一定値となり、当該所定値以上において単調増加する信号である。PWM調光信号は、図2に示すように、当該所定値未満では単調増加するPWM変調のデューティ比を示し、当該所定値以上で一定値となる信号である。DC調光信号は、オペアンプ(誤差増幅器)OPの非反転入力端子(+)に入力される。PWM調光信号は、スイッチ素子Qのベース端子に入力される。スイッチ素子Qのエミッタ端子は、抵抗Rを介してオペアンプ(誤差増幅器)OPの反転入力端子(−)に接続される。これにより、スイッチング素子Qのスイッチングが制御されて、外部からの調光信号が当該所定値未満では発光素子210へ供給される電流IOUTがPWM変調される。このとき、PWM調光信号が示すデューティ比が増加するにつれて電流IOUTを増加させるようにスイッチング素子Qのスイッチングが制御される。一方、外部からの調光信号が当該所定値以上では、DC変調信号に応じて発光素子210へ供給される電流IOUTは単調増加する。 The current adjustment circuit 206 receives a dimming signal from the outside, and performs control so that the current IOUT flows to the light emitting element 210 according to the dimming signal. The control circuit of the current adjustment circuit 206 outputs a DC dimming signal and a PWM dimming signal according to the dimming signal from the outside. As shown in FIG. 2, the DC dimming signal is a signal that has a constant value when the dimming signal is less than a predetermined value and monotonically increases when the dimming signal is equal to or more than the predetermined value. As shown in FIG. 2, the PWM dimming signal indicates a duty ratio of the PWM modulation that monotonically increases below the predetermined value, and becomes a constant value above the predetermined value. The DC dimming signal is input to a non-inverting input terminal (+) of an operational amplifier (error amplifier) OP. PWM dimming signal is input to the base terminal of the switching element Q 2. The emitter terminal of the switching element Q 2 is an operational amplifier the inverting input terminal of the (error amplifier) OP via a resistor R 2 - is connected to (). Thus, the switching of the switching element Q 1 is controlled, the dimming signal from the outside is less than the predetermined value current I OUT to be supplied to the light emitting device 210 is PWM modulated. At this time, the switching of the switching element Q 1 so as to increase the current I OUT as the duty ratio indicated by the PWM dimming signal increases is controlled. On the other hand, when the dimming signal from the outside is equal to or more than the predetermined value, the current IOUT supplied to the light emitting element 210 in response to the DC modulation signal monotonically increases.

このように、DC調光状態とPWM調光状態を切り替えることによって、図2に示すように、発光素子210をより明るく発光させる場合には発光素子210に対して常に電流IOUTを供給し、発光素子210を暗く発光させる場合には発光素子210に対してPWM変調された断続的な電流IOUTを供給する。これによって、DC調光状態のみで調光するよりも暗い状態、いわゆる深い調光状態において発光素子210の明るさを調整することができる。 In this way, by switching between the DC dimming state and the PWM dimming state, as shown in FIG. 2, when the light emitting element 210 emits light more brightly, the current I OUT is always supplied to the light emitting element 210, When the light emitting element 210 emits dark light, the PWM modulated intermittent current IOUT is supplied to the light emitting element 210. Thus, the brightness of the light emitting element 210 can be adjusted in a darker state than in the case where only the DC dimming state is used, that is, in a so-called deep dimming state.

フィードバック回路208は、電流調整回路206の出力電圧Vに基づいてフィードバック信号FBを直流電源制御回路204へ出力する。本実施の形態では、図2に示すように、フィードバック回路208はボトムホールド回路を含んで構成される。フィードバック回路208は、ダイオードDFB、抵抗RFB及びコンデンサCFBを組み合わせて構成される。 Feedback circuit 208 outputs a feedback signal FB to the DC power supply control circuit 204 on the basis of the output voltage V D of the current regulating circuit 206. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the feedback circuit 208 includes a bottom hold circuit. The feedback circuit 208 is configured by combining a diode D FB , a resistor R FB and a capacitor C FB .

フィードバック回路208には、電流調整回路206のスイッチング素子Q1及び検出抵抗Rの端子電圧である出力電圧Vが入力される。出力電圧Vが基準電圧VCCより小さいときにダイオードDFBがオン状態になり、出力電圧VからダイオードDFBの順電圧を引いた電圧が抵抗RFB及びコンデンサCFBに印加される。これにより、コンデンサCFBが充電され、出力電圧Vの下限値が保持される。ここで、抵抗RFBは放電抵抗であり、抵抗RFBとコンデンサCFBの時定数CRはPWM信号の繰り返し周期よりも十分に大きい値に設定する。基準電圧VCCは、直流電源制御回路204のシャントレギュレータQSRの基準電圧VREFより大きく、スイッチング素子Q1がオフ状態のときのドレイン電圧より小さくなるような値とする。 The feedback circuit 208, the output voltage V D is a terminal voltage of the switching element Q1 and the detection resistor R 0 of the current regulating circuit 206 is input. Output voltage V D is the diode D FB when less than the reference voltage V CC is turned on, a voltage obtained by subtracting the forward voltage of the diode D FB from the output voltage V D is applied to the resistor R FB and the capacitor C FB. Thus, the capacitor C FB is charged, the lower limit value of the output voltage V D is held. Here, the resistor R FB is a discharge resistor, and the time constant CR of the resistor R FB and the capacitor C FB is set to a value sufficiently larger than the repetition period of the PWM signal. Reference voltage V CC is greater than the reference voltage V REF of the shunt regulator Q SR of the DC power supply control circuit 204, the switching element Q1 and becomes smaller as a value than the drain voltage when the off-state.

図4は、出力電圧Vとフィードバック回路208のフィードバック電圧Vとの関係を示す。図4に示すように、スイッチング素子Q1がオフ状態のときは出力電圧Vは遮断され、スイッチング素子Q1がオン状態のときのみ出力電圧Vのボトム電圧を直流電源制御回路204のシャントレギュレータQSRへ伝達する。 Figure 4 shows the relationship between the feedback voltage V R of the output voltage V D and the feedback circuit 208. As shown in FIG. 4, when the switching element Q1 is in the OFF state is cut off the output voltage V D, the shunt regulator Q of the output voltage V a bottom voltage of the D DC power supply control circuit 204 only when the switching element Q1 is turned on Transmit to SR .

なお、フィードバック回路208は、図5に示すように、オペアンプを用いたボトムホールド回路としてもよい。図5の回路では、オペアンプを用いることによって、ダイオードDFBの順電圧の影響を受けることなく出力電圧Vと同じ大きさの電圧がフィードバック電圧Vとして出力される。すなわち、出力電圧Vに対するダイオードDFBの順電圧の影響を無くすことができる。 Note that the feedback circuit 208 may be a bottom hold circuit using an operational amplifier as shown in FIG. In the circuit of Figure 5, by using the operational amplifier, as large as the voltage between the output voltage V D without being affected by the forward voltage of the diode D FB is output as a feedback voltage V R. That is, it is possible to eliminate the influence of the forward voltage of the diode D FB to the output voltage V D.

また、フィードバック回路208は、図6に示すように、PWM信号に同期したトリガ信号を利用して出力電圧Vの下限値を保持する構成としてもよい。フィードバック回路208では、図7に示すように、電流調整回路206のPWM変調の周期に同期して、PWN変調においてハイレベルとローレベルの切り替わりのタイミングから所定時間経過後にトリガを掛けてコンデンサCFBに出力電圧Vの下限値を保持するように制御する。このような構成とすることで、抵抗RFBとコンデンサCFBの時定数CRによる応答性の低下を避けることができ、負荷追従性を高めることができる。 The feedback circuit 208, as shown in FIG. 6 may be configured to hold a lower limit value of the output voltage V D by using a trigger signal synchronized with the PWM signal. As shown in FIG. 7, in the feedback circuit 208, in synchronization with the PWM modulation cycle of the current adjustment circuit 206, a trigger is applied after a predetermined time has elapsed from the timing of switching between the high level and the low level in the PWM modulation, and the capacitor C FB controlled to retain the lower limit value of the output voltage V D to. With such a configuration, it is possible to avoid a decrease in responsiveness due to the time constant CR of the resistor R FB and the capacitor C FB , and it is possible to improve load following ability.

以上のように、本実施の形態における点灯装置200及び照明器具300では、フィードバック回路208から電流調整回路206の出力電圧Vに基づいたフィードバック信号FBを直流電源制御回路204にフィードバックし、フィードバック信号FBに応じて直流電源回路202のスイッチング素子QSWをスイッチング制御する。そして、出力電圧Vに基づいたフィードバック信号FBの電圧Vに応じてスイッチング素子QSWのオン期間とオフ期間との比(オンデューティ比)を調整することによって直流電源回路202からの出力電圧Vを制御する。これによって、直流電源回路202からの出力電圧Vを発光素子12の順電圧Vよりも大きい値としつつ、その一方で電流調整回路206の出力電圧Vに応じた出力電圧Vとすることが可能となり、出力電圧Vを常に一定に維持した場合に比べて点灯装置200及び照明器具300の損失を低減することができる。また、電流調整回路14の端子電圧Vを安定に制御することができる。 As described above, in the lighting device 200 and the lighting fixture 300 of the present embodiment, the feedback from the feedback circuit 208 to the feedback signal FB based on the output voltage V D of the current regulating circuit 206 to the DC power supply control circuit 204, a feedback signal switching control of the switching element Q SW of the DC power supply circuit 202 in accordance with the FB. The output voltage from the DC power supply circuit 202 by adjusting the ratio between the on period and the off period of the switching element Q SW (ON duty ratio) according to the voltage V R of the feedback signal FB based on the output voltage V D to control the V 0. Thus, while the output voltage V 0 which from the DC power supply circuit 202 to be greater than the forward voltage V F of the light-emitting element 12, the output voltage V 0 corresponding to the output voltage V D of the other hand the current regulating circuit 206 This makes it possible to reduce the loss of the lighting device 200 and the lighting fixture 300 as compared with the case where the output voltage V 0 is always kept constant. Further, it is possible to stably control the terminal voltage V D of the current regulating circuit 14.

[変形例1]
図8は、変形例1における照明器具302の構成を示す図である。本変形例では、直流電源回路202−1は、非絶縁型回路であるSEPIC型のコンバータを含む構成とされている。直流電源制御回路204、電流調整回路206及びフィードバック回路208は、上記実施の形態の照明器具300と同様の構成とすればよい。
[Modification 1]
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of the lighting fixture 302 according to the first modification. In the present modified example, the DC power supply circuit 202-1 is configured to include a SEPIC converter that is a non-insulated circuit. The DC power supply control circuit 204, the current adjustment circuit 206, and the feedback circuit 208 may have the same configuration as the lighting fixture 300 of the above embodiment.

このような構成においても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、さらに、SEPIC型のコンバータはシングルエンド型であるので、スイッチング素子QSWを駆動するための直流電源制御回路204の構成を簡単にすることができる。 Even in such a configuration, the same effect as in the above embodiment can be obtained. Further, since the SEPIC converter is a single-ended converter, the configuration of the DC power supply control circuit 204 for driving the switching element QSW can be simplified.

[変形例2]
図9は、変形例2における照明器具304の構成を示す図である。本変形例の照明器具304では、直流電源制御回路204及びフィードバック回路208をマイクロコンピュータを含む制御回路212に置き換えた構成としている。制御回路212は、アナログ/デジタル変換回路(A/D変換回路)を備える。電流調整回路206の出力電圧Vは、A/D変換回路を介してデジタル信号に変換されて制御回路212に入力される。また、制御回路212は、さらにPWM信号の入力を受けて、PWM信号に同期してデジタル変換された出力電圧Vをサンプリングする。すなわち、図10に示すように、電流調整回路206のPWM変調の周期に同期して、スイッチング素子Q1がオフ状態のときは出力電圧Vをサンプリングせず、スイッチング素子Q1がオン状態のときに出力電圧Vをサンプリングする。制御回路212は、サンプリングされた出力電圧Vがデジタル値の基準値より大きければスイッチング素子QSWのオン状態にするデューティ比を大きくし、基準値より小さければスイッチング素子QSWのオン状態にするデューティ比を小さくする。
[Modification 2]
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of a lighting fixture 304 according to the second modification. The lighting fixture 304 of this modification has a configuration in which the DC power supply control circuit 204 and the feedback circuit 208 are replaced with a control circuit 212 including a microcomputer. The control circuit 212 includes an analog / digital conversion circuit (A / D conversion circuit). Output voltage V D of the current regulating circuit 206 is input is converted to a digital signal via an A / D converter to the control circuit 212. The control circuit 212 further receives an input of the PWM signal, sampling the output voltage V D which is digitally converted in synchronism with the PWM signal. That is, as shown in FIG. 10, in synchronization with the cycle of the PWM modulation of the current regulating circuit 206, when the switching element Q1 is in the OFF state without sampling the output voltage V D, when the switching element Q1 is in the ON state sampling the output voltage V D. Control circuit 212, the sampled output voltage V D is greater the duty ratio of the ON state of the greater if the switching element Q SW than the reference value of the digital values to turn on state of the switching device Q SW is smaller than the reference value Reduce the duty ratio.

このような構成とすることで、マイクロコンピュータを含む制御回路212によって、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。さらに、抵抗RFBとコンデンサCFBの時定数CRによる応答性の低下を避けることができ、負荷追従性を高めることができる。 With this configuration, the control circuit 212 including the microcomputer can provide the same effects as those of the above embodiment. Further, it is possible to avoid a decrease in responsiveness due to the time constant CR of the resistor R FB and the capacitor C FB , and it is possible to improve load following ability.

[変形例3]
図11に示すように、電流調整回路206の出力端子間に平滑コンデンサCを接続した構成としてもよい。これによって、電流調整回路206によってオン/オフ制御された電流が整流され、発光素子210における光のちらつきや残像感、撮影時におけるフリッカの発生等を抑制することができる。
[Modification 3]
As shown in FIG. 11, a configuration may be employed in which a smoothing capacitor C is connected between the output terminals of the current adjustment circuit 206. As a result, the current that is turned on / off by the current adjustment circuit 206 is rectified, so that it is possible to suppress flickering of light, a feeling of afterimage in the light emitting element 210, generation of flicker at the time of shooting, and the like.

なお、平滑コンデンサCに代えて、電流を平滑化できるフィルタ回路を設ける構成としてもよい。   Note that, instead of the smoothing capacitor C, a configuration in which a filter circuit capable of smoothing a current may be provided.

10 直流電源回路、12 発光素子、14 電流調整回路、100,200 点灯装置、202 直流電源回路、204 直流電源制御回路、206 電流調整回路、208 フィードバック回路、210 発光素子、212 制御回路、300,302,304 照明器具。
Reference Signs List 10 DC power supply circuit, 12 light emitting element, 14 current adjustment circuit, 100, 200 lighting device, 202 DC power supply circuit, 204 DC power supply control circuit, 206 current adjustment circuit, 208 feedback circuit, 210 light emitting element, 212 control circuit, 300, 302, 304 Lighting equipment.

Claims (7)

調光指令値に基づいた電流を発光素子に供給する点灯装置であって、
前記発光素子に電圧を印加する直流電源回路と、
前記直流電源回路からの出力電圧を制御する直流電源制御回路と、
前記発光素子に直列に接続され、前記調光指令値に応じて前記発光素子に流れる電流を制御する電流調整回路と、
前記発光素子と前記電流調整回路との接続点の電圧を検出し、前記接続点の電圧に応じたフィードバック信号を前記直流電源制御回路に供給するフィードバック回路と、
を備え、
前記電流調整回路は、前記発光素子にPWM変調された電流を供給するPWM調光制御が可能であり、
前記フィードバック回路は、前記電流調整回路がPWM調光制御されているときに前記電流調整回路に電流が流れているときのみの前記接続点の電圧を検出して当該電圧に応じた前記フィードバック信号を前記直流電源制御回路に供給し、
前記直流電源制御回路は、前記フィードバック信号に応じて前記電流調整回路に電流が流れているときの前記接続点の電圧が所定の範囲内に収まるように前記直流電源回路の出力電圧を制御することを特徴とする点灯装置。
A lighting device that supplies a current based on a dimming command value to a light emitting element,
A DC power supply circuit for applying a voltage to the light emitting element;
A DC power supply control circuit for controlling an output voltage from the DC power supply circuit,
A current adjustment circuit connected in series to the light emitting element and controlling a current flowing through the light emitting element according to the dimming command value;
A feedback circuit that detects a voltage at a connection point between the light emitting element and the current adjustment circuit and supplies a feedback signal corresponding to the voltage at the connection point to the DC power supply control circuit;
With
The current adjustment circuit is capable of performing PWM dimming control for supplying a PWM-modulated current to the light emitting element;
The feedback circuit detects a voltage at the connection point only when a current flows through the current adjustment circuit when the current adjustment circuit is under PWM dimming control, and outputs the feedback signal corresponding to the voltage. Supply to the DC power control circuit,
The DC power supply control circuit controls an output voltage of the DC power supply circuit such that a voltage at the connection point when a current flows through the current adjustment circuit according to the feedback signal falls within a predetermined range. A lighting device characterized by the above-mentioned.
請求項1に記載の点灯装置であって、
前記電流調整回路は、前記調光指令値に応じて、前記発光素子に一定電流を供給するDC調光制御と、前記発光素子にPWM変調された電流を供給するPWM調光制御と、を切り替えることを特徴とする点灯装置。
The lighting device according to claim 1,
The current adjustment circuit switches between DC dimming control for supplying a constant current to the light emitting element and PWM dimming control for supplying a PWM modulated current to the light emitting element according to the dimming command value. A lighting device, characterized in that:
請求項1又は2に記載の点灯装置であって、
前記フィードバック回路は、前記電流調整回路に電流が流れているときのみ導通状態となり、当該導通状態のときに前記接続点の電圧を前記フィードバック信号として前記直流電源制御回路に供給し、当該導通状態でないときに前記接続点の電圧を前記フィードバック信号として前記直流電源制御回路に供給しない整流素子を備えることを特徴とする点灯装置。
The lighting device according to claim 1 or 2,
The feedback circuit is turned on only when a current is flowing through the current adjustment circuit, and supplies the voltage at the connection point to the DC power supply control circuit as the feedback signal when the current is turned on. A lighting device comprising a rectifying element that does not sometimes supply the voltage at the connection point to the DC power supply control circuit as the feedback signal.
請求項1又は2に記載の点灯装置であって、
前記フィードバック回路は、前記電流調整回路のPWM調光制御に同期して前記接続点の電圧のハイ/ローレベルが切り替わった所定時間経過後の前記接続点の電圧を前記フィードバック信号として前記直流電源制御回路に供給することを特徴とする点灯装置。
The lighting device according to claim 1 or 2,
The feedback circuit uses the voltage at the connection point as a feedback signal after a lapse of a predetermined time during which the high / low level of the voltage at the connection point has been switched in synchronization with the PWM dimming control of the current adjustment circuit, as the feedback signal. A lighting device, which is supplied to a circuit.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の点灯装置であって、
前記直流電源制御回路は、定電圧基準値と前記フィードバック信号とを比較する比較回路を備え、前記定電圧基準値と前記フィードバック信号の値とが所定の範囲内に収まるように前記直流電源回路の出力電圧を制御することを特徴とする点灯装置。
The lighting device according to claim 1, wherein:
The DC power supply control circuit includes a comparison circuit that compares a constant voltage reference value with the feedback signal, and controls the DC power supply circuit so that the constant voltage reference value and the value of the feedback signal fall within a predetermined range. A lighting device for controlling an output voltage.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の点灯装置であって、
前記電流調整回路は、
前記発光素子に供給される電流を制御する電流調整素子と、
前記電流調整素子に流れる電流を検出する電流検出素子と、
前記電流検出素子によって検出された電流値と前記調光指令値に基づく電流指令値との差を増幅する誤差増幅回路と、
を備え、
前記電流調整素子は、前記誤差増幅回路の出力に応じて、前記電流検出素子によって検出された検出値と前記電流指令値とが所定の範囲内に収まるように前記発光素子に供給される電流を調整することを特徴とする点灯装置。
The lighting device according to any one of claims 1 to 5,
The current adjustment circuit,
A current adjusting element for controlling a current supplied to the light emitting element;
A current detection element for detecting a current flowing through the current adjustment element;
An error amplifier circuit that amplifies a difference between the current value detected by the current detection element and a current command value based on the dimming command value,
With
The current adjustment element adjusts a current supplied to the light emitting element such that a detection value detected by the current detection element and the current command value fall within a predetermined range according to an output of the error amplification circuit. A lighting device characterized by adjusting.
請求項1〜6のいずれか1項に記載の点灯装置を備える照明器具。
A lighting fixture comprising the lighting device according to claim 1.
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