JP2022117849A - light source dimmer - Google Patents

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和則 小松
Kazunori Komatsu
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Abstract

To prevent a problem such as flickering of illumination light and non-lighting even when a dimming rate is extremely low in a light source dimmer that controls an ON time per hour of a pulsed current.SOLUTION: A light source dimmer 1 that supplies a pulsed current S5 for burst dimming to a light source 2 to control an ON time of the pulsed current S5 on the basis of a dimming ratio signal uses a pulsed current whose pulse width is made large enough not to cause unstable lighting of the light source 2 as the pulsed current S5. Then, the dimmer 1 changes the duty ratio of the pulsed current S5 according to the dimmer rate in a range where the dimmer rate is higher than a predetermined boundary value, and changes the dimmer rate by thinning out the pulses of the pulsed current S5 while keeping the duty ratio of the pulsed current S5 constant in a range where the dimmer rate is equal to or lower than the boundary value.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は蛍光灯やLED等の光源の調光率を変える調光装置に関し、特に詳細には光源をバースト調光する光源の調光装置に関するものである。 The present invention relates to a light control device for changing the dimming rate of a light source such as a fluorescent lamp or an LED, and more particularly to a light source light control device for performing burst light control of the light source.

蛍光灯やLED等の光源を点灯駆動する際に、その照度を変化させたいという要求が広く存在する。例えば特許文献1および2には、そのような要求に応えるために光源の調光率(最大照度に対する比率)を変化させる調光装置が示されている。より具体的に特許文献2には、光源に印加するパルス状の駆動電流をPWM(パルス幅変調)制御して、つまりパルス状駆動電流の時間当たりのON時間を制御して、光源をバースト調光することが示されている。 2. Description of the Related Art There is a wide demand for changing the illuminance of a light source such as a fluorescent lamp or an LED. For example, Patent Documents 1 and 2 disclose light control devices that change the light control rate (ratio to maximum illuminance) of a light source in order to meet such demands. More specifically, in Patent Document 2, a pulsed drive current applied to a light source is PWM (pulse width modulated) controlled, that is, the ON time per unit time of the pulsed drive current is controlled to perform burst modulation of the light source. shown to glow.

特開2000-078857号公報JP-A-2000-078857 特開2012-138279号公報JP 2012-138279 A

特許文献1に示されるようなバースト調光を行う場合、調光率を非常に低くするには、パルス状駆動電流のデューティ比を著しく小さくすることになる。しかし、そのようにすると、駆動電流の立上り、立ち下がりのところでパルス波形が乱れる結果、照明光のチラツキや不点灯等の問題を招くことがある。 When performing burst dimming as disclosed in Patent Document 1, the duty ratio of the pulsed drive current must be significantly reduced to make the dimming ratio very low. However, in doing so, the pulse waveform is disturbed at the rising and falling edges of the driving current, which may cause problems such as flickering of the illumination light and non-lighting.

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、パルス状電流の時間当たりのON時間を制御する光源の調光装置において、調光率を非常に低くしても照明光のチラツキや不点灯等の問題を招くことのない調光装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances. To provide a light control device which does not cause problems such as lighting.

本発明による光源の調光装置は、
光源にバースト調光用のパルス状電流を供給し、調光率信号に基づいて前記パルス状電流の時間当たりのON時間を制御する光源の調光装置において、
前記パルス状電流として、光源の不安定な点灯を招くことが無い程度にパルス幅が大とされたパルス状電流を用い、
調光率が所定の境界値より高い範囲では、前記パルス状電流のデューティ比を調光率に応じて変化させ、調光率が前記境界値以下の範囲では、前記パルス状電流のデューティ比は一定としたまま該パルス状電流のパルスを間引くことにより調光率を変化させる構成とした、
ことを特徴とするものである。
The light source dimmer according to the present invention comprises:
A light source dimming device that supplies a pulsed current for burst dimming to a light source and controls the ON time of the pulsed current per hour based on a dimming rate signal,
As the pulse-like current, a pulse-like current with a pulse width that is large enough not to cause unstable lighting of the light source is used,
In a range where the dimming rate is higher than a predetermined boundary value, the duty ratio of the pulse-shaped current is changed according to the dimming rate, and in a range where the dimming rate is equal to or lower than the boundary value, the duty ratio of the pulse-shaped current is The light control rate is changed by thinning out the pulses of the pulsed current while keeping it constant,
It is characterized by

上記構成を有する本発明の調光装置において、パルス状電流のパルス幅は一例として1.5μs以上(バースト周期が50μs、調光率が3%以上の場合)程度とされる。また、調光率の上記境界値は例えば3~5%程度とされる。 In the light control device of the present invention having the above configuration, the pulse width of the pulsed current is, for example, approximately 1.5 μs or more (when the burst period is 50 μs and the dimming rate is 3% or more). Further, the boundary value of the dimming ratio is set to, for example, about 3 to 5%.

本発明者の研究によると、調光率を非常に低くした際に駆動電流のパルス波形が乱れるのは、パルス状駆動電流のデューティ比を著しく小さくすると、駆動電流のパルス幅が非常に小さくなって、パルス波形が乱れることに起因していることが判明した。そこで本発明の調光装置においては、光源の不安定な点灯を招くことが無い程度にパルス幅が大とされたパルス状電流を用い、調光率が所定の境界値より高い範囲では、パルス状電流のデューティ比を調光率に応じて変化させ、調光率が上記境界値以下の範囲では、パルス状電流のデューティ比は一定としたまま該パルス状電流のパルスを間引くことにより調光率を変化させるようにしている。したがって本発明の調光装置においては、調光率を非常に低くしても、駆動電流のパルス幅が非常に小さくなってパルス波形が乱れることがなくなり、よって、照明光のチラツキや不点灯等の問題が生じることを防止できる。 According to research by the present inventor, the reason why the pulse waveform of the drive current is disturbed when the dimming ratio is extremely low is that when the duty ratio of the pulse-shaped drive current is significantly reduced, the pulse width of the drive current becomes extremely small. It was found that this was caused by the disturbance of the pulse waveform. Therefore, in the dimming device of the present invention, a pulsed current with a pulse width that is large enough not to cause unstable lighting of the light source is used. The duty ratio of the pulse-shaped current is changed according to the dimming rate, and in the range where the dimming rate is equal to or lower than the above boundary value, the duty ratio of the pulse-shaped current is kept constant and the pulses of the pulse-shaped current are thinned out for dimming. I am trying to change the rate. Therefore, in the light control device of the present invention, even if the light control rate is very low, the pulse width of the driving current becomes very small and the pulse waveform is not disturbed. problem can be prevented.

本発明の第1実施形態による調光装置の回路構成図1 is a circuit configuration diagram of a light control device according to a first embodiment of the present invention; FIG. 上記調光装置における光源駆動電流の波形を調光率毎に示す概略図Schematic diagram showing the waveform of the light source drive current for each dimming rate in the dimming device 光源駆動電流の波形の乱れを説明する概略図Schematic diagram explaining waveform disturbance of light source driving current 上記調光装置における各種信号の波形を示す概略図Schematic diagram showing waveforms of various signals in the light control device 上記調光装置における各種信号の波形を示す概略図Schematic diagram showing waveforms of various signals in the light control device 図1のものとは別の調光装置における各種信号の波形を示す概略図Schematic diagram showing waveforms of various signals in a dimming device different from that of FIG. 本発明の第2実施形態による調光装置の回路構成図FIG. 2 is a circuit configuration diagram of a light control device according to a second embodiment of the present invention; 上記各種信号の波形を、波形を規定する数値と共に示す概略図A schematic diagram showing the waveforms of the various signals mentioned above, along with the numerical values that define the waveforms.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の第1の実施形態による光源の調光装置の回路構成を概略的に示す図である。本実施形態の調光装置1は、一例としてLEDモジュール2を構成する複数のLED2a、2b、2c・・・・を調光可能に点灯駆動するものであって、本例ではLEDモジュール2の点灯駆動回路3と別体に設けられている。点灯駆動回路3は、AC電源4に入力端5a、5bから接続する入力フィルタ部5と、AC/DC変換部6とを有する。AC/DC変換部6は、入力フィルタ部5のAC出力を定電圧のDC出力に変換する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram schematically showing the circuit configuration of a light source dimming device according to a first embodiment of the present invention. As an example, the light control device 1 of the present embodiment drives a plurality of LEDs 2a, 2b, 2c, . It is provided separately from the drive circuit 3 . The lighting drive circuit 3 has an input filter section 5 connected to an AC power source 4 from input terminals 5a and 5b, and an AC/DC conversion section 6. As shown in FIG. The AC/DC conversion section 6 converts the AC output of the input filter section 5 into a constant voltage DC output.

調光装置1は、入力端10a、10bから調光信号S1を受け入れる調光信号入力部10、パルス幅変調器11、AND回路12、このAND回路12の出力S4を受けるスイッチング素子駆動部13、および、このスイッチング素子駆動部13により駆動されて、LEDモジュール2のLED2a、2b、2c・・・・に印加される駆動電流をON/OFFさせるスイッチング素子としてのMOS・FET14を有する。調光装置1はさらに、パルス幅変調器11の出力信号S3を受けるDタイプフリップフロップ15aから直列に接続された複数のDタイプフリップフロップ15a、15b、15c・・・(図中では仮に8段まで有るとして表示)、矩形波/三角波変換部16、調光信号入力部10の出力信号S2の電位を適正な電位に調整して調光指示信号S8として出力するオペアンプ17、および、この調光指示信号S8と前記矩形波/三角波変換部16の出力信号S9とを比較するコンパレータ18を有する。 The dimming device 1 includes a dimming signal input section 10 that receives a dimming signal S1 from input terminals 10a and 10b, a pulse width modulator 11, an AND circuit 12, a switching element driving section 13 that receives an output S4 of the AND circuit 12, It also has a MOS·FET 14 as a switching element that is driven by the switching element driving section 13 to turn on/off the drive current applied to the LEDs 2a, 2b, 2c, . . . of the LED module 2. The light control device 1 further includes a plurality of D-type flip-flops 15a, 15b, 15c, . rectangular wave/triangular wave converter 16, an operational amplifier 17 that adjusts the potential of the output signal S2 of the dimming signal input part 10 to a proper potential and outputs it as a dimming instruction signal S8, and this dimming It has a comparator 18 for comparing the instruction signal S8 and the output signal S9 of the rectangular wave/triangular wave converter 16. FIG.

以下、上記構成を有する調光装置1による調光制御について、図2を参照しながら説明する。なお図2は、図1のMOS・FET14を介してLEDモジュール2に印加される出力電流S5の波形(これはLEDモジュール2の光出力の波形と対応する)を、設定された調光率毎に(1)~(7)に示している。この出力電流S5の波形は、LEDモジュール2がバースト調光される場合、つまりこの出力電流S5がLEDモジュール2に駆動電流としてパルス状に印加される場合は、より詳しく説明すると、例えば図3の(1)、(2)に示すようなものとなる。 Light control by the light control device 1 having the above configuration will be described below with reference to FIG. 2 shows the waveform of the output current S5 applied to the LED module 2 via the MOS FET 14 in FIG. are shown in (1) to (7). When the LED module 2 is subjected to burst dimming, that is, when the output current S5 is applied to the LED module 2 in a pulse form as a drive current, the waveform of the output current S5 is as shown in FIG. It becomes as shown in (1) and (2).

この図3の(1)、(2)はそれぞれ、調光率が一例として50%と比較的高く設定される場合、調光率が一例として5%と比較的低く設定される場合について示している。いずれの場合も、理想的にはパルス状波形が図中に破線で示す矩形波(理想波形)であるとして扱われるが、実際にはパルスの立上り、立下がりのところで時間遅れが生じて、図中に実線で示す波形(現実波形)となっている。本例においては、現実波形が図3の(1)、(2)のようなものであっても、LEDモジュール2に印加される電流とその光出力との関係に、実際上、特に不都合は生じないことを確認している。しかし、調光率が上記(2)の場合を下回って5%未満と著しく低く設定される場合は、印加電流値が所定値まで立ち上がらずに、LEDモジュール2のチラツキや不点灯等の問題を招くことがある。本実施形態の調光装置1は、後に詳しく説明する構成により、この問題発生を防止可能としたものである。以下、その点について説明する。 (1) and (2) of FIG. 3 respectively show a case where the dimming rate is set relatively high, for example 50%, and a case where the dimming rate is set relatively low, for example 5%. there is In either case, ideally, the pulse-shaped waveform is treated as a rectangular wave (ideal waveform) indicated by the dashed line in the figure. The waveform (actual waveform) is indicated by a solid line inside. In this example, even if the actual waveforms are as shown in (1) and (2) of FIG. I have confirmed that this does not occur. However, if the dimming rate is set to be less than 5%, which is significantly lower than the above case (2), the applied current value will not rise to the predetermined value, and problems such as flickering and non-lighting of the LED module 2 will occur. I may invite The light control device 1 of the present embodiment can prevent this problem from occurring with a configuration that will be described in detail later. This point will be described below.

調光装置1の調光信号入力部10には入力端10a、10bから、調光レベルを示す調光レベル設定信号S1が入力され、調光信号入力部10はこの調光レベル設定信号S1に対応した調光信号S2を出力する。この調光信号S2は、例えば0~1Vのアナログ電圧信号である。例えばシリコン発振器からなるパルス幅変調器11は、上記調光信号S2により制御されて、調光信号S2の電圧に対応したデューティ比を持つパルス信号であるTmain信号S3を出力する。パルス信号のデューティ比Dは、図2の(3)に示すように、D=パルス幅t/パルス周期Tである。一般には、パルス周期Tは2ms(ミリ秒)以下程度に設定される。 A dimming signal input section 10 of the dimming device 1 receives a dimming level setting signal S1 indicating a dimming level from input terminals 10a and 10b. A corresponding dimming signal S2 is output. This dimming signal S2 is, for example, an analog voltage signal of 0 to 1V. A pulse width modulator 11 made of, for example, a silicon oscillator is controlled by the dimming signal S2 to output a pulse signal Tmain signal S3 having a duty ratio corresponding to the voltage of the dimming signal S2. The duty ratio D of the pulse signal is D=pulse width t/pulse period T, as shown in (3) of FIG. In general, the pulse period T is set to approximately 2 ms (milliseconds) or less.

また、ここでは便宜的にまとめて「パルス信号」と説明したが、Tmain信号S3のデューティ比Dmainは0.05≦Dmain≦1の範囲にあり、Dmain=1の場合のTmain信号S3は出力一様レベルの連続信号であって、厳密に言えばパルス信号ではない。しかし通常は、デューティ比=1とする場合も含んで「パルス幅変調」というので、本開示でもそのように扱うこととする。またパルス幅変調器11は上記の通り、Tmain信号S3のデューティ比Dmainの最低値を0.05とする。つまり、調光信号S2が示す調光率が5%より低い場合は、デューティ比Dmainが0.05に固定されたTmain信号S3を出力する。 Further, although the term “pulse signal” is collectively used here for convenience, the duty ratio Dmain of the Tmain signal S3 is in the range of 0.05≦Dmain≦1, and when Dmain=1, the Tmain signal S3 outputs only one signal. It is a continuous signal with a similar level and, strictly speaking, it is not a pulse signal. However, since the term "pulse width modulation" is usually used to include the case where the duty ratio is 1, it is treated as such in the present disclosure. Further, the pulse width modulator 11 sets the minimum value of the duty ratio Dmain of the Tmain signal S3 to 0.05 as described above. That is, when the dimming rate indicated by the dimming signal S2 is lower than 5%, the Tmain signal S3 with the duty ratio Dmain fixed at 0.05 is output.

上記Tmain信号S3はAND回路12に入力され、AND回路12からは、このTmain信号S3と、コンパレータ18の出力信号S10とのANDを取った論理積であるAND出力S4が出力される。このAND出力S4はスイッチング素子駆動部13に入力され、このスイッチング素子駆動部13の出力S5に基づいて、スイッチング素子としてのMOS・FET14が駆動される。スイッチング素子駆動部13の出力S5は、MOS・FET14を駆動可能なレベルまで電流値が増大されたものであるが、その波形はAND出力S4の波形と同じである。 The Tmain signal S3 is input to the AND circuit 12, and the AND circuit 12 outputs an AND output S4, which is the AND of the Tmain signal S3 and the output signal S10 of the comparator 18. FIG. This AND output S4 is input to the switching element driving section 13, and based on the output S5 of this switching element driving section 13, the MOS-FET 14 as a switching element is driven. The output S5 of the switching element driving section 13 has a current value increased to a level capable of driving the MOS.FET 14, and its waveform is the same as the waveform of the AND output S4.

前述した通り、LEDモジュール2のLED2a、2b、2c・・・・に印加される駆動電流は、上記MOS・FET14によってON/OFFされるから、図2に示す関係は、AND出力S4の波形を調光率毎に示すものでもある。この調光装置1において、調光率を図2の(1)に示す100%から(2)以下のように順次低下させる場合、設定したい調光率に対応させてTmain信号S3のデューティ比を低下させる。例えば調光率50%としたい場合は、Tmain信号S3のデューティ比を同図(3)のように0.5とする。 As described above, the drive currents applied to the LEDs 2a, 2b, 2c, . It is also shown for each dimming rate. In this light control device 1, when the light control rate is sequentially decreased from 100% shown in FIG. Lower. For example, when the dimming rate is desired to be 50%, the duty ratio of the Tmain signal S3 is set to 0.5 as shown in (3) in FIG.

以上のようにTmain信号S3のデューティ比を1(同図(1)の状態)と0.05(同図(5)の状態)の間で変化させれば、それに対応して、調光率が100%と5%の間で問題無く所望値に設定される。しかし、LEDモジュール2をさらに低照度で点灯させるために調光率を5%未満、例えば2.5%に設定しようとして、仮にTmain信号S3のデューティ比を同図(6)に示すように0.025に設定すると、先に図3の(2)を参照して説明した通り、LEDモジュール2のチラツキや不点灯等の問題を招くことがある。 As described above, if the duty ratio of the Tmain signal S3 is changed between 1 (state (1) in the figure) and 0.05 (state (5) in the figure), the dimming ratio is set to the desired value between 100% and 5% without problems. However, if an attempt is made to set the dimming rate to less than 5%, for example 2.5%, in order to light the LED module 2 at a lower illuminance, the duty ratio of the Tmain signal S3 is set to 0 as shown in (6) in FIG. If it is set to 0.025, problems such as flickering and non-lighting of the LED module 2 may occur, as described above with reference to FIG. 3(2).

そこで本実施形態の調光装置1では、調光率を5%未満に設定する場合、パルス状のTmain信号S3のデューティ比は0.05に固定した上で、Tmain信号S3をAND回路12で調光率の値に応じた間引き率で間引いて、AND出力S4としてスイッチング素子駆動部13に入力するようにしている。つまり、一例として調光率を2.5%に設定する場合は、図2の(7)に示すように、パルス状のTmain信号S3を1/2だけ残すように間引いて、AND出力S4としてスイッチング素子駆動部13に入力する。また、調光率を1%に設定する場合は、パルス状のTmain信号S3を1/5だけ残すように間引いて、AND出力S4としてスイッチング素子駆動部13に入力する。詳しく説明すれば、設定希望の調光率が5%の1/nであれば、Tmain信号S3を1/nだけ残すように間引く。 Therefore, in the light control device 1 of the present embodiment, when the light control rate is set to less than 5%, the duty ratio of the pulse-like Tmain signal S3 is fixed at 0.05, and the Tmain signal S3 is output by the AND circuit 12 as Thinning is performed at a thinning rate corresponding to the value of the dimming rate, and the result is input to the switching element driving section 13 as an AND output S4. That is, when the light control rate is set to 2.5% as an example, as shown in FIG. Input to the switching element drive unit 13 . When the dimming rate is set to 1%, the pulse-like Tmain signal S3 is thinned out so as to leave only ⅕, and is input to the switching element driving section 13 as an AND output S4. More specifically, if the dimming rate desired to be set is 1/n of 5%, the Tmain signal S3 is thinned out to leave only 1/n.

そこで、図3の(2)に示した現実波形よりもさらにパルス幅が極小のAND出力S4がスイッチング素子駆動部13に入力されることがなくなる。つまり、MOS・FET14がそのような極小のパルス幅で(ON時間で)LED2a、2b、2c・・・・をON/OFFすることがなくなり、その結果、LEDモジュール2のチラツキや不点灯等の問題発生が防止される。 Therefore, the AND output S4 having a pulse width that is even smaller than the actual waveform shown in FIG. In other words, the MOS-FET 14 does not turn ON/OFF the LEDs 2a, 2b, 2c, ... with such a very short pulse width (in the ON time), and as a result, the LED module 2 flickers or does not light up. Problems are prevented.

以下、上述のようにTmain信号S3のデューティ比を0.05に固定し、そのTmain信号S3を間引くための詳細構成について、図1並びに図4、図5を参照して詳しく説明する。なお上述した図2の(7)では、パルス状のTmain信号S3を1/2だけ残すことを分かりやすく説明するために、Tmain信号S3を1パルス置きに間引く例を示したが、図1の調光装置1では、例えばDタイプフリップフロップを15a、15bおよび15cの3段設けた場合、後に詳述する図4および図5に示すように、基本的にTmain信号S3を連続する4パルスはそのまま残し、それらに続く4(=8-4)パルスを間引く。Dタイプフリップフロップを15a~15hの8段設けた場合は、Tmain信号S3を連続する128パルスはそのまま残し、それらに続く128(=256-128)パルスを間引くことになる。本発明において、Tmain信号S3を1/2だけ残す場合は、以上のような2つの形態の間引き方のいずれが適用されてもよい。 Hereinafter, a detailed configuration for fixing the duty ratio of the Tmain signal S3 to 0.05 and thinning out the Tmain signal S3 will be described in detail with reference to FIGS. 1, 4, and 5. FIG. Note that in (7) of FIG. 2, an example of thinning out the Tmain signal S3 every other pulse is shown in order to clearly explain that only 1/2 of the pulse-shaped Tmain signal S3 is left. In the dimming device 1, for example, when three stages of D-type flip-flops 15a, 15b and 15c are provided, as shown in FIGS. Leave them as they are and decimate the 4 (=8-4) pulses that follow them. When 8 stages of D-type flip-flops 15a to 15h are provided, 128 continuous pulses of the Tmain signal S3 are left as they are, and the following 128 (=256-128) pulses are thinned out. In the present invention, when only 1/2 of the Tmain signal S3 is left, any of the above two forms of thinning may be applied.

さらに、Tmain信号S3の間引き率を1/2に限らず一般的に言えば、Tmain信号S3を連続するNパルス(2≦N)はそのまま残し、それらに続く1パルスを間引くようにしてもよいし、反対にTmain信号S3を1パルスはそのまま残し、それに続く連続のNパルス(2≦N)を間引くようにしてもよい。本発明において「パルスを間引く」とは、以上述べた形態の全てを含むものである。また、間引き率も1/2に限らず、その他例えば1/4、1/3、2/3等の間引き率としてもよい。 Furthermore, the thinning rate of the Tmain signal S3 is not limited to 1/2. Generally speaking, the continuous N pulses (2≤N) of the Tmain signal S3 may be left as they are and the following one pulse may be thinned. On the other hand, one pulse of the Tmain signal S3 may be left as it is and the following N consecutive pulses (2.ltoreq.N) may be thinned out. In the present invention, "pulse thinning" includes all of the forms described above. Also, the thinning rate is not limited to 1/2, and other thinning rates such as 1/4, 1/3, and 2/3 may be used.

図1に示すパルス幅変調器11から出力されたTmain信号S3は、前述したようにAND回路12に入力される前に一部が分岐されて、1段目のDタイプフリップフロップ15aに入力される。Dタイプフリップフロップは、入力パルスの立上りに反応してH/Lレベルが変化したパルスを出力するので、Tmain信号S3は複数のDタイプフリップフロップ15a、15b、15c・・・を通過することにより、図4の(1)~(4)に示すように波形が変化して、最終的にパルス信号S6として出力される。 The Tmain signal S3 output from the pulse width modulator 11 shown in FIG. 1 is partially branched before being input to the AND circuit 12 as described above, and is input to the first-stage D-type flip-flop 15a. be. Since the D-type flip-flop outputs a pulse whose H/L level changes in response to the rise of the input pulse, the Tmain signal S3 passes through a plurality of D-type flip-flops 15a, 15b, 15c, . , the waveform changes as shown in (1) to (4) in FIG. 4, and is finally output as a pulse signal S6.

なお本例では、Dタイプフリップフロップが3段有るものとしており、図4の(1)は1段目のDタイプフリップフロップ15aに入力する前のTmain信号S3を、図4の(2)は1段目のDタイプフリップフロップ15aを通過した後のパルス信号を、図4の(3)は2段目のDタイプフリップフロップ15bを通過した後のパルス信号を、図4の(4)は3段目のDタイプフリップフロップ15cを通過した後のパルス信号6を示している。なおパルス信号6は、図1に示す矩形波/三角波変換部16で生成される三角波S9の周期を、同図の(4)に示すように決定する。この三角波S9との周期とTmain信号S3の周期と比較するために、同図の(1)にも三角波S9を示している。なお本実施形態において、Tmain信号S3のパルス幅は、一例として50μsである。 In this example, it is assumed that there are three stages of D-type flip-flops, and (1) in FIG. FIG. 4(3) shows the pulse signal after passing through the first-stage D-type flip-flop 15a, and FIG. 4(4) shows the pulse signal after passing through the second-stage D-type flip-flop 15b. It shows the pulse signal 6 after passing through the third-stage D-type flip-flop 15c. The pulse signal 6 determines the period of the triangular wave S9 generated by the rectangular wave/triangular wave converter 16 shown in FIG. 1, as indicated by (4) in FIG. In order to compare the period of this triangular wave S9 with the period of the Tmain signal S3, the triangular wave S9 is also shown in (1) of FIG. In this embodiment, the pulse width of the Tmain signal S3 is 50 μs as an example.

上記三角波S9は図1のコンパレータ18に入力され、オペアンプ17から出力された調光指示信号S8と比較される。それにより図5の(1)に示すように、コンパレータ18からは、調光指示信号S8よりも三角波S9が低い値を取っている範囲で立ち上がっているパルス信号S10が出力される。このパルス信号S10は図1のAND回路12に入力され、AND回路12からは、図5の(2)に示すように、該パルス信号S10とTmain信号S3とのANDを取ったAND出力S4が出力される(図5の(3)参照)。このAND出力S4は、同図の(2)と比較して分かるように、Tmain信号S3の連続する4パルスをそのまま残し、それらに続く4パルスを間引いたものとなる。 The triangular wave S9 is input to the comparator 18 in FIG. 1 and compared with the dimming instruction signal S8 output from the operational amplifier 17. As a result, as shown in FIG. 5(1), the comparator 18 outputs a pulse signal S10 that rises within a range in which the triangular wave S9 has a lower value than the dimming instruction signal S8. This pulse signal S10 is input to the AND circuit 12 in FIG. 1, and from the AND circuit 12, as shown in FIG. It is output (see (3) in FIG. 5). This AND output S4 is obtained by leaving four continuous pulses of the Tmain signal S3 as they are and thinning out the following four pulses, as can be seen from a comparison with (2) in FIG.

以上説明の通りのAND出力S4を図1のスイッチング素子駆動部13に入力し、このスイッチング素子駆動部13の出力S5(この波形はAND出力S4の波形と同じとなる)に基づいてLEDモジュール2を点灯させれば、Tmain信号S3に基づいてLEDモジュール2を点灯させる場合よりも低い調光率での点灯が可能になる。そしてパルス状のAND出力S4のデューティ比は0.05であって、Tmain信号S3のデューティ比と同じであるから、LEDモジュール2のチラツキや不点灯等の問題を招くことがない。 The AND output S4 as explained above is inputted to the switching element driving section 13 of FIG. is turned on, it becomes possible to turn on the LED module 2 at a lower dimming rate than when the LED module 2 is turned on based on the Tmain signal S3. The duty ratio of the pulse-like AND output S4 is 0.05, which is the same as the duty ratio of the Tmain signal S3.

なお、オペアンプ17では調光信号S2に基づいて、デューティ比が0.05以上の領域では、調光指示信号S8および三角波S9の信号レベル(電圧)が常にS8>S9となるように調光指示信号S8が調整される。そこで、コンパレータ18から出力されるパルス信号S10は、デューティ比が0.05以上の領域では常にHレベルとなる。したがってこの領域では、AND回路12からのAND出力S4は上述のような間引きはなされずに、Tmain信号S3そのものとなる。 In addition, based on the dimming signal S2, the operational amplifier 17 instructs dimming so that the signal levels (voltages) of the dimming instruction signal S8 and the triangular wave S9 are always S8>S9 in a region where the duty ratio is 0.05 or more. Signal S8 is adjusted. Therefore, the pulse signal S10 output from the comparator 18 is always at H level in the region where the duty ratio is 0.05 or more. Therefore, in this region, the AND output S4 from the AND circuit 12 is not thinned as described above, but becomes the Tmain signal S3 itself.

ここで、以上述べた例において図1のコンパレータ18から出力されるパルス信号S10をTsub信号、そのデューティ比をDsubと称し、Tmain信号S3のデューティ比Dmainと共に、設定される調光率毎のDmainおよびDsubの値と、Tmain信号およびTsub信号のパルス数をまとめて下の表1に示す。 Here, in the example described above, the pulse signal S10 output from the comparator 18 in FIG. 1 is called a Tsub signal, and its duty ratio is called Dsub. and Dsub, and the number of pulses of the Tmain and Tsub signals are summarized in Table 1 below.

Figure 2022117849000002
Figure 2022117849000002

なお、以上説明した例では、三角波S9を用いていることから、図5の(3)に示すように、調光制御の開始時点でパルス状のAND出力S4が中途半端な状態となっている。この状態を無くすためには、三角波S9に代えて図6の(1)に示すようなのこぎり波S19を用いればよい。この図6の(1)、(2)および(3)はそれぞれ、図5の(1)、(2)および(3)に対応するものである。 In the example described above, since the triangular wave S9 is used, the pulse-shaped AND output S4 is in an incomplete state at the start of the dimming control, as shown in FIG. 5(3). . In order to eliminate this state, a sawtooth wave S19 as shown in FIG. 6(1) may be used instead of the triangular wave S9. (1), (2) and (3) in FIG. 6 correspond to (1), (2) and (3) in FIG. 5, respectively.

また、本実施形態で用いている図1の調光装置1に代えて、図7に示すような調光装置101を適用することもできる。なおこの図7において、先に説明した図1中のものと同等の要素には同番号を付してあり、それらについての説明は、特に必要の無い限り省略する。本発明の第2の実施形態である図7の調光装置101は、A/D変換部103やプログラム処理部104等を有するマイクロコンピュータ102を用いたものであり、プログラム処理部104は所定のプログラム処理によって、前述したTmain信号S3と同様のTmain信号S103並びに、Tsub信号S10と同様のTsub信号S110を生成する。これらのTmain信号S103およびTsub信号S110はAND回路105に入力され、該AND回路105から、それらの信号のANDを取った出力S104がスイッチング素子駆動部13に入力される。 Further, a light control device 101 as shown in FIG. 7 can be applied instead of the light control device 1 shown in FIG. 1 used in this embodiment. In this FIG. 7, elements equivalent to those in FIG. 1 described previously are assigned the same numbers, and description thereof will be omitted unless particularly necessary. A light control device 101 of FIG. 7, which is a second embodiment of the present invention, uses a microcomputer 102 having an A/D conversion unit 103, a program processing unit 104, and the like. By program processing, a Tmain signal S103 similar to the Tmain signal S3 and a Tsub signal S110 similar to the Tsub signal S10 are generated. These Tmain signal S 103 and Tsub signal S 110 are input to AND circuit 105 , and output S 104 obtained by ANDing these signals is input to switching element driving section 13 .

ここで、以上説明したパルス状電流のパルス幅やパルス周期等の具体的な数値例を、図8に示す波形図を参照して説明する。図8の例は、図1の調光装置1により調光制御するものとし、また、調光制御の開始時点に対するTsub信号S10の生成タイミングは、前述した図6の(3)に示すように設定されているとした場合ものである。この図8の例では、Tmain信号S3のパルス周期T=50μs、パルス幅t=2.5μsであり、Tsub信号S10のパルス周期=800μsである。なお、図8のグラフではパルス波形と経過時間との関係が分かり難いので、一部の期間(経過時間0~1600μs)について、表2~表4にその関係を数値により示す。この数値表において、Tmain信号S3、Tsub信号S10の「Out」の欄に示す「1」、「0」はそれぞれ、パルスが立ち上がっている状態、立ち上がっていない状態を示している。 Here, specific numerical examples of the pulse width, pulse period, etc. of the pulse-shaped current described above will be described with reference to the waveform diagram shown in FIG. In the example of FIG. 8, it is assumed that dimming control is performed by the dimming device 1 of FIG. It is set to be the case. In the example of FIG. 8, the Tmain signal S3 has a pulse period T=50 μs and a pulse width t=2.5 μs, and the Tsub signal S10 has a pulse period=800 μs. Since it is difficult to understand the relationship between the pulse waveform and the elapsed time in the graph of FIG. 8, Tables 2 to 4 show the relationship numerically for some periods (elapsed time 0 to 1600 μs). In this numerical table, "1" and "0" shown in the "Out" column of the Tmain signal S3 and Tsub signal S10 respectively indicate the state in which the pulse has risen and the state in which the pulse has not risen.

Figure 2022117849000003
Figure 2022117849000003

Figure 2022117849000004
Figure 2022117849000004

Figure 2022117849000005
Figure 2022117849000005

図8の(1)ではデューティ比D=2.5/50=0.05、すなわち調光率5%である。一方、図8の(2)および(3)は、Tmain信号S3の間引き率を1/2として、調光率を2.5%に設定する場合を示している。図8の(3)は、Tmain信号S3を連続する8パルスはそのまま残し、それらに続く8パルスを間引くようにしている。このような間引きは、同図の(4)に示すようにTsub信号S10を利用して、第1の実施形態で説明したのと同様にして行うことができる(図6参照)。 In (1) of FIG. 8, the duty ratio D=2.5/50=0.05, that is, the dimming rate is 5%. On the other hand, (2) and (3) of FIG. 8 show the case where the thinning rate of the Tmain signal S3 is set to 1/2 and the dimming rate is set to 2.5%. In (3) of FIG. 8, 8 consecutive pulses of the Tmain signal S3 are left as they are, and the following 8 pulses are thinned out. Such thinning out can be performed in the same manner as described in the first embodiment using the Tsub signal S10 as shown in (4) of FIG. 6 (see FIG. 6).

一方、図8の(2)は、Tmain信号S3を1パルス置きに間引く場合を示している。本発明においては、先に述べた通り、このようにTmain信号S3を間引いてもよいし、上記の通り連続する複数パルスずつTmain信号S3を間引いてもよい。ただし、Tmain信号S3を1パルス置きに間引くには、上記のようにTsub信号S10を利用する方法は適用できない。そこで、このような間引きを行う場合は、例えば前述した図7の調光装置101を用いて、プログラム処理によって間引きを行うのが望ましい。 On the other hand, (2) of FIG. 8 shows a case where the Tmain signal S3 is thinned out every other pulse. In the present invention, as described above, the Tmain signal S3 may be thinned out in this way, or the Tmain signal S3 may be thinned out by a plurality of continuous pulses as described above. However, the method of using the Tsub signal S10 as described above cannot be applied to thin out the Tmain signal S3 every other pulse. Therefore, when such thinning is performed, it is desirable to perform thinning by program processing using the above-described light control device 101 of FIG. 7, for example.

Tsub信号S10を利用して複数パルスずつTmain信号S3を間引く場合、Tsub信号S10の周期はTmain信号S3の周期の整数倍であることが必要である。またその場合、間引き前のTmain信号S3による調光率に対して、間引き後のTmain信号S3による調光率は、基本的に(y/Y)となる。ここで、yおよびYを共に整数として0≦y≦Yであり、yは上記Tsub信号S10に応じて変化する。一方Yは、上記Dタイプフリップフロップ15a・・・の段数をnとすると2のn乗の値、つまり2、4、8、16・・・となる。具体的な数値を挙げると、Dタイプフリップフロップ15a・・・の段数を1としてY=2であって、y=0、1、2とする場合、調光率はそれぞれ0%(S3を全て間引き)、2.5%(S3を半分間引き)、5%(間引き無し)となる。また、Dタイプフリップフロップ15a・・・の段数を2としてY=4であって、y=0、1、2、3、4とする場合、調光率はそれぞれ0%(S3を全て間引き)、1.25%(S3を3/4間引き)、2.5%(S3を半分間引き)、3.75%(S3を1/4間引き)、5%(間引き無し)となる。それに対して、上記のプログラム処理によって間引きを行う場合は、そのような制約を受けないで、自由に低い調光率を実現可能である。 When thinning out the Tmain signal S3 by a plurality of pulses using the Tsub signal S10, the period of the Tsub signal S10 must be an integral multiple of the period of the Tmain signal S3. In this case, the light control rate of the Tmain signal S3 after thinning is basically (y/Y) with respect to the light control rate of the Tmain signal S3 before thinning. Here, 0.ltoreq.y.ltoreq.Y where y and Y are both integers, and y varies according to the Tsub signal S10. On the other hand, when the number of stages of the D-type flip-flops 15a is n, Y is the n-th power of 2, that is, 2, 4, 8, 16, . Specifically, when the number of stages of the D-type flip-flops 15a is 1, Y=2, and y=0, 1, 2, the dimming rate is 0% (all S3 thinning), 2.5% (half thinning of S3), and 5% (no thinning). Also, when the number of stages of the D-type flip-flops 15a is 2, Y=4, and y=0, 1, 2, 3, 4, the dimming rate is 0% (S3 is all thinned out). , 1.25% (3/4 thinning of S3), 2.5% (half thinning of S3), 3.75% (1/4 thinning of S3), and 5% (no thinning). On the other hand, when thinning is performed by the above program processing, it is possible to freely achieve a low dimming rate without being subject to such restrictions.

なお、図1の調光装置1においては、Dタイプフリップフロップ15a・・・の段数を多くするほど、調光率5%以下の領域においてより細かく調光率を設定可能となる。例えばこの段数が4の場合は、調光率5%以下の領域において調光率を0.3125%刻みで(16段階)ステップ状に変化させることができる。また上記段数が8の場合は、調光率5%以下の領域において調光率を0.0195%刻みで(256段階)ステップ状に変化させることができる。ただし、この段数を余りに大きくすると、Tmain信号S3とTsub信号S10の周期の差が大きくなり過ぎて(Tmain信号S3の周期が短か過ぎるか、Tsub信号S10の周期が長過ぎるか、またはその両方)、回路の動作設定が難しくなる。 In the light control device 1 of FIG. 1, the more the number of stages of the D-type flip-flops 15a . For example, if the number of stages is 4, the dimming rate can be changed stepwise in increments of 0.3125% (16 steps) in a region where the dimming rate is 5% or less. Further, when the number of steps is 8, the dimming rate can be changed in steps of 0.0195% (256 steps) in the region where the dimming rate is 5% or less. However, if the number of stages is too large, the difference between the periods of the Tmain signal S3 and the Tsub signal S10 becomes too large (either the period of the Tmain signal S3 is too short, the period of the Tsub signal S10 is too long, or both). ), making it difficult to set up the operation of the circuit.

Tmain信号S3の周期を長くすると単一の(つまり、Tmain信号S3のみの)バースト調光で、調光率5%以下の領域まで滑らかに調光可能であるが、機器からの異音の発生の恐れがある。Tmain信号S3のパルス周期T≧50μsの領域は、周波数にすると20kHz以下であり、これは可聴周波数帯となる。これよりさらに長い周期(低い周波数)にすると光源のチラツキの問題も起こり得る。そこで、異音発生の恐れを無くすためには、Tmain信号S3のパルス周期Tを50μs未満程度に短くする必要がある。本発明によれば、Tmain信号S3のパルス周期Tをその程度に短くして異音の発生を防止した上で、調光率5%以下の領域まで調光可能となる。 If the cycle of the Tmain signal S3 is lengthened, single burst dimming (that is, only the Tmain signal S3) enables smooth dimming down to a dimming rate of 5% or less, but abnormal noise is generated from the device. There is a risk of The region of the pulse period T≧50 μs of the Tmain signal S3 has a frequency of 20 kHz or less, which is an audible frequency band. If the period (lower frequency) is longer than this, the problem of flickering of the light source may occur. Therefore, in order to eliminate the possibility of noise generation, it is necessary to shorten the pulse period T of the Tmain signal S3 to less than 50 μs. According to the present invention, the pulse period T of the Tmain signal S3 can be shortened to that extent to prevent the occurrence of abnormal noise, and the dimming can be performed up to a dimming rate of 5% or less.

1、101 調光装置
2 LEDモジュール
3 点灯駆動回路
4 AC電源
5 入力フィルタ部
6 AC/DC変換部
10 調光信号入力部
11 パルス幅変調器
12 AND回路
13 スイッチング素子駆動部
14 MOS・FET
15a、15b、15c・・・Dタイプフリップフロップ
16 矩形波/三角波変換部
17 オペアンプ
18 コンパレータ
102 マイクロコンピュータ
103 A/D変換部
104 プログラム処理部
105 AND回路
Reference Signs List 1, 101 light control device 2 LED module 3 lighting drive circuit 4 AC power supply 5 input filter section 6 AC/DC conversion section 10 light control signal input section 11 pulse width modulator 12 AND circuit 13 switching element drive section 14 MOS-FET
15a, 15b, 15c... D-type flip-flop 16 rectangular wave/triangular wave converter 17 operational amplifier 18 comparator 102 microcomputer 103 A/D converter 104 program processor 105 AND circuit

Claims (1)

光源にバースト調光用のパルス状電流を供給し、調光率信号に基づいて前記パルス状電流の時間当たりのON時間を制御する光源の調光装置において、
前記パルス状電流として、光源の不安定な点灯を招くことが無い程度にパルス幅が大とされたパルス状電流を用い、
調光率が所定の境界値より高い範囲では、前記パルス状電流のデューティ比を調光率に応じて変化させ、調光率が前記境界値以下の範囲では、前記パルス状電流のデューティ比は一定としたまま該パルス状電流のパルスを間引くことにより調光率を変化させる構成とされた光源の調光装置。
A light source dimming device that supplies a pulsed current for burst dimming to a light source and controls the ON time of the pulsed current per hour based on a dimming rate signal,
As the pulse-like current, a pulse-like current with a pulse width that is large enough not to cause unstable lighting of the light source is used,
In a range where the dimming rate is higher than a predetermined boundary value, the duty ratio of the pulse-shaped current is changed according to the dimming rate, and in a range where the dimming rate is equal to or lower than the boundary value, the duty ratio of the pulse-shaped current is A dimming device for a light source configured to change the dimming rate by thinning out the pulses of the pulsed current while keeping it constant.
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