JP2020173913A - 点灯装置、照明器具、点灯装置の制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、実施の形態1に係る点灯装置100及び照明器具200の構成図である。照明器具200は交流電源1に接続されている。照明器具200は、交流電源1から出力される交流電流の高周波成分を除去する入力フィルタ2と、交流電源1から供給される電力を光源8に入力可能な直流電流に変換して出力する点灯装置100と、点灯装置100から供給される電力により点灯する光源8を備える。光源8は、例えば複数のLEDを直列又は並列に接続したLED群で構成される。LED群の一端は正極側直流母線に接続され、LED群の他端は負極側直流母線に接続される。光源8は点灯装置100に接続されたLED又は有機EL(Electro Luminescence)とすることができる。
第1制御量をTon(t)、Irefを目標電流、Idecを検出した出力電流とすると、第1制御量は例えば以下の式1によって算出される。
Ton(t)=Ton(t-1)×(1+(Iref-Idec)×B) ・・・式1
Bはフィードバックの応答の速さを決める値であり、応答を早めたい場合にはBを大きくする。
PFC回路5の出力電圧をVdec、PFC回路5の平均電圧をVaveとすると、第2制御量は例えば以下の式2によって算出される。
第2制御量={1+(Vave-Vdec)×A} ・・・式2
Aは固定値とすることができる。図11を参照して後述するようにAを交流電力の大きさに対応させることもできる。
図14は、実施の形態2に係る点灯装置100a及び照明器具200aの構成図である。実施の形態2に係る照明器具200aと、実施の形態1に係る照明器具200との相違点は、照明器具200aでは点灯装置100の代わりに点灯装置100aが用いられていることである。実施の形態2に係る点灯装置100aと、実施の形態1に係る点灯装置100の相違点は、点灯装置100aでは、整流回路3とPFC回路5の代わりに同期整流回路12を用いた構成にした点である。つまり、整流回路とPFC回路を同期整流回路12で構成した。
図15は、実施の形態3に係る点灯装置100b及び照明器具200bの構成図である。実施の形態3に係る照明器具200bと、実施の形態1に係る照明器具200との相違点は、照明器具200bでは、点灯装置100の代わりに点灯装置100bが用いられていることである。また実施の形態3に係る点灯装置100bと、実施の形態1に係る点灯装置100との相違点は、点灯装置100bでは、PFC回路5と電流制御回路7の代わりに直流変換回路13を用いた構成にした点である。つまり、PFC回路と電流制御回路を直流変換回路13で構成した。
を削減できるため、MOSFET又はダイオードといったスイッチング素子で発生する損失を低減することが可能である。しかしながら、直流変換回路13は実施の構成1における昇圧動作を行わず整流回路3の出力電圧を直接用いて光源8に出力する電流の大きさを制御する構成であるため、直流変換回路13の出力電流のリプル電流が大きくなる。
Claims (18)
- 交流電力を整流する整流回路と、
高調波を抑制して力率を改善するPFC回路と、
スイッチング素子を有し、前記PFC回路の出力を予め定められた電流値に変換する電流制御回路と、
前記スイッチング素子を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記電流制御回路の出力電流を検出し、前記出力電流を予め定められた目標電流にフィードバック制御する第1制御量を算出する演算部と、
フィードフォワード制御で前記PFC回路の出力電圧の脈動に起因する前記出力電流の変動を抑制する第2制御量を算出する補正部と、
前記第1制御量と前記第2制御量との乗算結果を出力する乗算部と、を備え、
前記制御部は前記乗算結果に応じて前記スイッチング素子の導通時間を変化させることを特徴とする点灯装置。 - 前記補正部は、前記出力電圧の瞬時値が前記出力電圧の平均値よりも高い場合に、直前の制御と比べて前記スイッチング素子の導通時間を短くする前記第2制御量を算出することを特徴とする請求項1に記載の点灯装置。
- 前記補正部は、前記出力電圧の瞬時値が前記出力電圧の平均値よりも低い場合に、直前の制御と比べて前記スイッチング素子の導通時間を長くする前記第2制御量を算出することを特徴とする請求項1又は2に記載の点灯装置。
- 前記補正部は、前記出力電圧の平均値として、前記出力電圧の目標値を使用することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の点灯装置。
- 前記補正部は、前記交流電力の大きさに応じて前記第2制御量を変化させることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の点灯装置。
- 前記補正部は、前記交流電力が低いほど前記第2制御量を大きくすることを特徴とする請求項5に記載の点灯装置。
- 前記スイッチング素子の導通時間が前記制御部によって制御された結果、前記出力電圧の脈動最大値となるタイミングと、前記スイッチング素子の導通時間が最小となるタイミングが一致することを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の点灯装置。
- 前記スイッチング素子の導通時間が前記制御部によって制御された結果、前記出力電圧の脈動最小値となるタイミングと、前記スイッチング素子の導通時間が最大となるタイミングが一致することを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の点灯装置。
- 前記整流回路と前記PFC回路を同期整流回路で構成したことを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の点灯装置。
- 前記PFC回路と前記電流制御回路を直流変換回路で構成したことを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の点灯装置。
- 前記スイッチング素子はワイドバンドギャップ半導体によって形成されていることを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の点灯装置。
- 前記ワイドバンドギャップ半導体は、炭化珪素、窒化ガリウム系材料又はダイヤモンドであることを特徴とする請求項11に記載の点灯装置。
- 交流電力を整流する整流回路と、
高調波を抑制して力率を改善するPFC回路と、
スイッチング素子を有し、前記PFC回路の出力を予め定められた電流値に変換する電流制御回路と、
前記スイッチング素子を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記電流制御回路の出力電流を検出し、前記出力電流を予め定められた目標電流にフィードバック制御する第1制御量を算出する演算部と、
フィードフォワード制御で前記PFC回路の出力電圧の脈動に起因する前記出力電流の変動を抑制する第2制御量を算出する補正部と、
前記第1制御量と前記第2制御量との乗算結果を出力する乗算部と、を備え、
前記制御部は前記乗算結果に応じて前記スイッチング素子の導通時間を変化させる点灯装置と、
前記点灯装置が点灯させる光源と、を備えたことを特徴とする照明器具。 - 前記光源は、前記点灯装置に接続されたLED又は有機ELであることを特徴とする請求項13に記載の照明器具。
- スイッチング素子を有しPFC回路の出力を予め定められた電流値に変換する電流制御回路の出力電流を検知することと、
前記出力電流を予め定められた目標電流にフィードバック制御する第1制御量を算出することと、
フィードフォワード制御で、整流回路に接続された前記PFC回路の出力電圧の脈動に起因する前記出力電流の変動を抑制する第2制御量を算出することと、
前記第1制御量と前記第2制御量との乗算結果に応じて前記スイッチング素子の導通時間を変化させることと、を備えた点灯装置の制御方法。 - 前記出力電圧の瞬時値が前記出力電圧の平均値よりも高い場合に直前の制御と比べて前記スイッチング素子の導通時間を短くする前記第2制御量を算出し、
前記出力電圧の瞬時値が前記出力電圧の平均値よりも低い場合に直前の制御と比べて前記スイッチング素子の導通時間を長くする前記第2制御量を算出することを備えた請求項15に記載の点灯装置の制御方法。 - 前記整流回路に入力される交流電力が低いほど、前記出力電圧の瞬時値と前記出力電圧の平均値の差分に大きい係数を乗じて前記第2制御量を大きくすることを備えた請求項15又は16に記載の点灯装置の制御方法。
- 前記出力電流によって光源を点灯させることと、
前記第1制御量だけに基づいて前記スイッチング素子の導通時間を変化させた場合と比べて、前記出力電流の平均値を前記光源の最大定格電流に近づけたことを備えた請求項15から17のいずれか1項に記載の点灯装置の制御方法。
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