JP5393744B2 - LED lighting device - Google Patents

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Description

本発明は,LED点灯装置に関する。   The present invention relates to an LED lighting device.

LEDは,環境性に優れた光源として注目されており,スポット照明,自動車の車内照明やヘッドライト,信号機,液晶ディスプレイのバックライトなど幅広い製品に利用されている。また,住宅やオフィス向けの一般照明において,白熱電球や蛍光ランプなどの従来光源からLEDへの置き換えが始まっている。   LEDs are attracting attention as light sources with excellent environmental properties, and are used in a wide range of products such as spot lighting, interior lighting of automobiles, headlights, traffic lights, and backlights of liquid crystal displays. In general lighting for homes and offices, replacement of conventional light sources such as incandescent bulbs and fluorescent lamps with LEDs has begun.

LEDの光出力は,LED負荷に流れる電流(以下,LED電流と記す)によって決まる。したがって,LED点灯装置は,LED電流を略一定に制御することによって,LEDの光出力を略一定に制御する機能を備えることが望ましい。   The light output of the LED is determined by the current flowing through the LED load (hereinafter referred to as LED current). Therefore, the LED lighting device desirably has a function of controlling the light output of the LED substantially constant by controlling the LED current substantially constant.

そのような機能を備えるLED点灯装置として,例えば特許文献1に記載の装置がある。同装置は,直流電源から降圧チョッパを介してLEDに給電する構成であり,降圧チョッパのスイッチング素子に流れる電流のピーク値が一定になるように,かつ,降圧チョッパが電流臨界モードで動作するようにスイッチング素子をオン・オフさせる自励式駆動回路を備える。これによって,LED電流は一定に制御され,さらに,スイッチング素子のターンオン損失がほとんど発生しないため,電力変換に際して高い効率を実現できる。   As an LED lighting device having such a function, for example, there is a device described in Patent Document 1. The apparatus is configured to supply power to an LED from a DC power source via a step-down chopper so that the peak value of the current flowing through the switching element of the step-down chopper is constant and the step-down chopper operates in a current critical mode. Includes a self-excited drive circuit for turning on and off the switching element. Thereby, the LED current is controlled to be constant, and furthermore, since the turn-on loss of the switching element hardly occurs, high efficiency can be realized in power conversion.

商用電源などの交流電源を利用するLED点灯装置では,多くの場合,交流電圧から直流電圧を生成するための整流回路を備える。また,整流回路の直流出力側にコンデンサを接続して,直流電圧を平滑するものも多い。以下では,このような用途としてのコンデンサを,入力平滑コンデンサと記す。また,整流回路の直流出力側に発生する直流電圧を,整流電圧と記す。入力平滑コンデンサには,体積あたりの静電容量(以下,容量と記す)が大きいという利点から,電解型のコンデンサ(以下,電解コンデンサと記す)を用いることが一般的である。例えば,アルミ電解コンデンサやタンタル電解コンデンサがこれにあたる。ただし、電解コンデンサには,高温での寿命が短いという欠点がある。LEDは,発光に際して発熱を伴う。また,多くの場合,LED点灯装置は,LEDの近くで,かつ,筺体内部などの密閉された空間に配置されるため,その周囲が高温になる。特に小型・大電力のLED点灯装置では,温度上昇が深刻になるため,入力平滑コンデンサとして電解コンデンサを用いず,非電解型のコンデンサ(以下,非電解コンデンサと記す)に置き換えることが望ましい。例えば,セラミックコンデンサやフィルムコンデンサがこれにあたる。   In many cases, an LED lighting device that uses an AC power source such as a commercial power source includes a rectifier circuit for generating a DC voltage from the AC voltage. In many cases, a capacitor is connected to the DC output side of the rectifier circuit to smooth the DC voltage. Hereinafter, such a capacitor is described as an input smoothing capacitor. The DC voltage generated on the DC output side of the rectifier circuit is referred to as the rectified voltage. As an input smoothing capacitor, an electrolytic capacitor (hereinafter referred to as an electrolytic capacitor) is generally used because of the advantage that the capacitance per volume (hereinafter referred to as a capacitance) is large. For example, aluminum electrolytic capacitors and tantalum electrolytic capacitors correspond to this. However, electrolytic capacitors have the disadvantage of having a short lifetime at high temperatures. The LED generates heat when emitting light. In many cases, the LED lighting device is arranged in a closed space such as the inside of the housing near the LED, so that the surroundings of the LED lighting device become high temperature. In particular, in a small and high-power LED lighting device, since the temperature rises seriously, it is desirable not to use an electrolytic capacitor as an input smoothing capacitor, but to replace it with a non-electrolytic capacitor (hereinafter referred to as a non-electrolytic capacitor). For example, ceramic capacitors and film capacitors correspond to this.

特開2005−294063号公報JP-A-2005-294063

しかし,非電解コンデンサは,電解コンデンサに比べて体積あたりの容量が小さい。したがって,装置の大きさに制約がある場合,同等の容量を確保することが難しい。その結果,整流電圧を十分に平滑することができず,整流電圧の脈動振幅が大きくなる恐れがある。言い換えれば,整流電圧の最低値が小さくなる恐れがある。   However, non-electrolytic capacitors have a smaller capacity per volume than electrolytic capacitors. Therefore, it is difficult to secure an equivalent capacity when there is a restriction on the size of the device. As a result, the rectified voltage cannot be sufficiently smoothed, and the pulsation amplitude of the rectified voltage may increase. In other words, the minimum value of the rectified voltage may be reduced.

特許文献1に記載の装置では,整流電圧がLED負荷の電圧(以下,LED電圧と記す)より低くなると,降圧チョッパが動作不能となり,LED電流が急激に減少する。交流電源の半周期毎にこの現象が起こるため,交流電源の周波数をfacとすると,LED電流は(2fac)の周波数で脈動する恐れがある。この脈動は,フリッカ,すなわち,ちらつきの原因となる恐れがある。この問題の対策として,降圧チョッパではなく昇降圧チョッパやフライバックコンバータのような昇降圧回路を用いることが考えられる。昇降圧回路であれば,整流電圧がLED電圧より低い状況においてもLEDに安定して給電できる。   In the device described in Patent Document 1, when the rectified voltage becomes lower than the voltage of the LED load (hereinafter referred to as LED voltage), the step-down chopper becomes inoperable and the LED current rapidly decreases. Since this phenomenon occurs every half cycle of the AC power supply, if the frequency of the AC power supply is fac, the LED current may pulsate at a frequency of (2fac). This pulsation can cause flicker, or flicker. As a countermeasure against this problem, it is conceivable to use a step-up / step-down circuit such as a step-up / step-down chopper or a flyback converter instead of the step-down chopper. The step-up / step-down circuit can stably supply power to the LED even when the rectified voltage is lower than the LED voltage.

しかし,スイッチング素子に流れる電流のピーク値を一定として,かつ,電流臨界モードで動作させる制御を昇降圧回路に適用すると,整流電圧の脈動に応じてLED電流が脈動することになる。入力平滑コンデンサとして非電解コンデンサとする場合,整流電圧の脈動が大きいためLED電流の脈動も大きくなり,やはりフリッカ、すなわち、ちらつきの原因となる恐れがある。   However, if the control for operating in the current critical mode is applied to the step-up / step-down circuit with the peak value of the current flowing through the switching element being constant, the LED current pulsates according to the pulsation of the rectified voltage. When the non-electrolytic capacitor is used as the input smoothing capacitor, the pulsation of the rectified voltage is large and the pulsation of the LED current is also large, which may cause flicker, that is, flicker.

上記課題の解決にあたっては,交流電源電圧をAC−DC変換して直流電圧(以下,整流電圧と記す)を生成する整流回路と,該整流回路の直流出力側に接続されるコンデンサと,前記整流電圧をDC−DC変換して発光ダイオード(以下,LEDと記す)負荷に給電する昇降圧回路と,該昇降圧回路が備えるスイッチング素子を駆動する制御回路とを備えたLED点灯装置であって,前記コンデンサは,非電解型のコンデンサ(以下,非電解コンデンサと記す)であって,前記制御回路は,前記昇降圧回路が電流断続モードで動作するように,かつ,前記スイッチング素子のスイッチング周波数と前記昇降圧回路の電流設定値との積が略一定となるように,前記スイッチング素子を駆動することを特徴とするLED点灯装置によって解決できる。   In solving the above-described problems, a rectifier circuit that generates a DC voltage (hereinafter referred to as a rectified voltage) by AC-DC conversion of an AC power supply voltage, a capacitor connected to a DC output side of the rectifier circuit, and the rectifier An LED lighting device comprising a step-up / step-down circuit for DC-DC conversion of a voltage to feed a light-emitting diode (hereinafter referred to as LED) load, and a control circuit for driving a switching element included in the step-up / step-down circuit, The capacitor is a non-electrolytic capacitor (hereinafter referred to as an non-electrolytic capacitor), and the control circuit is configured so that the step-up / step-down circuit operates in a current intermittent mode and the switching frequency of the switching element is The LED lighting device is characterized in that the switching element is driven so that the product of the current setting value of the buck-boost circuit is substantially constant. That.

本発明のLED点灯装置によれば,非電解コンデンサの使用によって高温耐性を強化する場合であっても,LED電流の脈動を低減してフリッカレスを実現できる。   According to the LED lighting device of the present invention, flickerlessness can be realized by reducing the pulsation of the LED current even when the high temperature resistance is enhanced by using a non-electrolytic capacitor.

本発明におけるLED点灯装置のブロック図である。It is a block diagram of the LED lighting device in this invention. 本発明の第1及び第2実施形態におけるLED点灯装置の構成である。It is a structure of the LED lighting device in 1st and 2nd embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態におけるLED点灯装置の動作波形である。It is an operation | movement waveform of the LED lighting device in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1及び第2実施形態におけるLED点灯装置の構成である。It is a structure of the LED lighting device in 1st and 2nd embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態におけるLED点灯装置の動作波形である。It is an operation | movement waveform of the LED lighting device in 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3及び第4実施形態におけるLED点灯装置の構成である。It is a structure of the LED lighting device in 3rd and 4th embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態におけるLED点灯装置の動作波形である。It is an operation | movement waveform of the LED lighting device in 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態における設定信号生成回路の構成例である。It is a structural example of the setting signal generation circuit in 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態における設定信号生成回路の構成例である。It is a structural example of the setting signal generation circuit in 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態におけるLED点灯装置の動作波形である。It is an operation | movement waveform of the LED lighting device in 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施形態におけるLED点灯装置の動作波形である。It is an operation | movement waveform of the LED lighting device in 5th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施形態におけるLED点灯装置の構成である。It is a structure of the LED lighting device in 5th Embodiment of this invention. 本発明の第1及び第2実施形態におけるLED点灯装置の別構成である。It is another structure of the LED lighting device in 1st and 2nd embodiment of this invention.

本発明の実施形態について図面を用いて説明する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は,本発明におけるLED点灯装置のブロック図である。LED点灯装置は,交流電源100の交流電圧から直流の整流電圧を得るための整流回路101と,整流回路101の直流出力側に接続され,整流電圧を平滑する非電解コンデンサ102と,整流電圧をDC−DC変換してLED負荷104に給電する昇降圧回路103と,昇降圧回路103が備えるスイッチング素子を駆動する制御回路105から構成される。LED負荷104について,LEDの個数や接続形態は問わず,また,保護用素子などを内蔵したLEDモジュールを含んでもよい。   FIG. 1 is a block diagram of an LED lighting device according to the present invention. The LED lighting device includes a rectifier circuit 101 for obtaining a DC rectified voltage from an AC voltage of the AC power supply 100, a non-electrolytic capacitor 102 connected to the DC output side of the rectifier circuit 101, and a rectified voltage. A step-up / down circuit 103 that performs DC-DC conversion and supplies power to the LED load 104 and a control circuit 105 that drives a switching element included in the step-up / down circuit 103 are configured. The LED load 104 is not limited in the number and connection form of LEDs, and may include an LED module incorporating a protection element or the like.

制御回路105において,周波数可変回路107は,設定信号生成回路109が出力する周波数設定信号に基づいて,昇降圧回路103におけるスイッチング素子のスイッチング周波数(fs)を可変するように,駆動回路106にターンオン信号を出力する。ここで,必ずしも周波数設定信号の大きさがスイッチング周波数を決めるとは限らない。例えば,周波数設定信号が周期的な信号であって,その周期がスイッチング周期,ひいてはスイッチング周波数に相当する場合も考えてよい。周波数可変回路107は,結果としてスイッチング素子のオフ時間を可変することにもなるため,オフ時間可変回路と言うこともできる。ただし,これは表現上の問題であり,得られるLED点灯装置の動作は同じであるため,以下の説明では周波数可変回路として統一する。   In the control circuit 105, the frequency variable circuit 107 turns on the drive circuit 106 so as to vary the switching frequency (fs) of the switching element in the step-up / down circuit 103 based on the frequency setting signal output from the setting signal generation circuit 109. Output a signal. Here, the magnitude of the frequency setting signal does not necessarily determine the switching frequency. For example, it may be considered that the frequency setting signal is a periodic signal, and the period corresponds to the switching period, and hence the switching frequency. Since the frequency variable circuit 107 also changes the off time of the switching element as a result, it can also be said to be an off time variable circuit. However, this is an expression problem, and the operation of the obtained LED lighting device is the same. Therefore, in the following description, it is unified as a frequency variable circuit.

オン時間可変回路108は,検出した昇降圧回路103の電流と,設定信号生成回路109が出力する電流設定信号に基づいて,スイッチング素子のオン時間を可変するように駆動回路106にターンオフ信号を出力する。具体的には,検出した昇降圧回路103の電流が,電流設定信号によって決まる値(以下では,この値を電流設定値Ipと記す)に達した時点で駆動回路106にターンオフ信号を出力する。ここで,必ずしも電流設定信号の大きさが電流設定値を決めるとは限らない。例えば,周波数設定信号が振幅一定のパルス信号であって,そのパルス密度が電流設定値に相当する場合も考えてよい。   The on-time variable circuit 108 outputs a turn-off signal to the drive circuit 106 so as to vary the on-time of the switching element based on the detected current of the step-up / down circuit 103 and the current setting signal output from the setting signal generation circuit 109. To do. Specifically, a turn-off signal is output to the drive circuit 106 when the detected current of the step-up / down circuit 103 reaches a value determined by the current setting signal (hereinafter, this value is referred to as a current setting value Ip). Here, the magnitude of the current setting signal does not necessarily determine the current setting value. For example, it may be considered that the frequency setting signal is a pulse signal having a constant amplitude and the pulse density corresponds to the current setting value.

駆動回路106は,周波数可変回路107が出力するターンオン信号と,オン時間可変回路108が出力するターンオフ信号に従って,昇降圧回路103のスイッチング素子をターンオンまたはターンオフさせるように駆動信号を出力する。   The drive circuit 106 outputs a drive signal so as to turn on or off the switching element of the step-up / down circuit 103 according to the turn-on signal output from the frequency variable circuit 107 and the turn-off signal output from the on-time variable circuit 108.

設定信号生成回路109は,周波数設定信号と電流設定信号を,(Ip×fs)が略一定となるように決定する。ここで,略一定と記した理由は,部品のばらつきや制御の遅れ時間などを考慮すると,(Ip×fs)を完全に一定値とすることは困難であり,若干の変動が見込まれるためである。実際には,(Ip×fs)が±10%の範囲であれば変動することが考えられ,本発明では,この程度の変動は許容するものと考える。一部の実施形態では,図1のように整流電圧の検出値を設定信号生成回路109にフィードバックして,これに基づいて周波数設定信号と電流設定信号を決定する。   The setting signal generation circuit 109 determines the frequency setting signal and the current setting signal so that (Ip × fs) is substantially constant. Here, the reason why it is described as being substantially constant is that it is difficult to make (Ip × fs) a completely constant value in consideration of component variations and control delay time, and a slight variation is expected. is there. Actually, if (Ip × fs) is in the range of ± 10%, it can be considered that it fluctuates. In the present invention, such a fluctuation is considered to be allowed. In some embodiments, the detected value of the rectified voltage is fed back to the setting signal generation circuit 109 as shown in FIG. 1, and the frequency setting signal and the current setting signal are determined based on this feedback.

<第1実施形態>
図2は,本発明の第1実施形態におけるLED点灯装置である。図2において,ダイオードブリッジ110による全波整流回路が,図1の整流回路101に相当する。また,チョークコイル112,スイッチング素子であるパワーMOSFET113,ダイオード114,コンデンサ115,電流検出手段116によって構成される昇降圧チョッパが,図1の昇降圧回路103に相当する。
<First Embodiment>
FIG. 2 shows an LED lighting device according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 2, the full-wave rectifier circuit using the diode bridge 110 corresponds to the rectifier circuit 101 of FIG. Further, the step-up / step-down chopper configured by the choke coil 112, the power MOSFET 113 which is a switching element, the diode 114, the capacitor 115, and the current detection means 116 corresponds to the step-up / down circuit 103 in FIG.

図2において,パワーMOSFET113の代わりに,バイポーラトランジスタやIGBTといった他種のスイッチング素子を用いてもよい。スイッチング素子は,ICに内蔵されていてもよい。全波整流回路の代わりに,倍電圧整流回路など,他方式の整流回路を用いてもよい。昇降圧チョッパの代わりに,フライバックコンバータのような他種の昇降圧回路を用いてもよい。ヒューズなどの回路保護部品,ノイズ対策部品としてのコンデンサやチョークコイルを追加してもよい。なお,これらの代案及び追加項目は,本発明の全ての実施形態に対して適用可能である。   In FIG. 2, instead of the power MOSFET 113, other types of switching elements such as bipolar transistors and IGBTs may be used. The switching element may be built in the IC. Instead of the full-wave rectifier circuit, another type of rectifier circuit such as a voltage doubler rectifier circuit may be used. Instead of the step-up / step-down chopper, another type of step-up / step-down circuit such as a flyback converter may be used. Circuit protection parts such as fuses and capacitors and choke coils may be added as noise countermeasure parts. These alternatives and additional items are applicable to all embodiments of the present invention.

図3は,本発明の第1実施形態におけるLED点灯装置の動作波形である。図3の上側に,交流電源101の1周期(Tac)における整流電圧(Vdc)を実線で示す。なお,参考として,Vdcを全く平滑しなかった場合の全波整流波形を点線で示す。入力平滑コンデンサとして非電解コンデンサを用いる場合,平滑に十分な容量を確保することが困難である。その結果,Vdcは図3の上側に示したように,周期(Tac/2),すなわち,交流電源の2倍の周波数で脈動する。容量が小さいほど,または,LED負荷の電力が大きいほど,Vdcの脈動の振幅は大きくなり,点線の全波整流波形に近づく。言い換えれば,Vdcの最低値が小さくなる。   FIG. 3 is an operation waveform of the LED lighting device according to the first embodiment of the present invention. On the upper side of FIG. 3, the rectified voltage (Vdc) in one cycle (Tac) of the AC power supply 101 is shown by a solid line. For reference, a full-wave rectified waveform when Vdc is not smoothed at all is indicated by a dotted line. When a non-electrolytic capacitor is used as the input smoothing capacitor, it is difficult to ensure a sufficient capacity for smoothing. As a result, Vdc pulsates at a cycle (Tac / 2), that is, at a frequency twice that of the AC power supply, as shown on the upper side of FIG. The smaller the capacity or the larger the power of the LED load, the larger the amplitude of the Vdc pulsation and the closer to the dotted full-wave rectified waveform. In other words, the minimum value of Vdc is reduced.

図3の下側に,(a)Vdcが高い場合と,(b)Vdcが最も低い場合について,時間軸レンジを拡大した波形を示す。この下側の図には,Vdcの他に,パワーMOSFET113のオン・オフ状態(SW),パワーMOSFET113電流(IQ),チョークコイル112電流(IL),ダイオード114電流(ID),LED電流(ILED)の波形も合わせて示した。これらの電圧及び電流の極性については,図2に示した矢印の方向を正とする。なお,コンデンサ115は,スイッチング周波数の脈動を除去するものであり,非電解コンデンサを利用しても十分な容量を確保できると考えられる。そのため,ILEDは完全に平滑され,IDの直流成分,すなわち平均値になると仮定した。   The lower part of FIG. 3 shows waveforms in which the time axis range is expanded for (a) when Vdc is high and (b) when Vdc is lowest. In the lower diagram, in addition to Vdc, the power MOSFET 113 on / off state (SW), power MOSFET 113 current (IQ), choke coil 112 current (IL), diode 114 current (ID), LED current (ILED ) Waveform is also shown. Regarding the polarity of these voltages and currents, the direction of the arrow shown in FIG. 2 is positive. Note that the capacitor 115 removes the pulsation of the switching frequency, and it is considered that a sufficient capacity can be secured even if a non-electrolytic capacitor is used. For this reason, it was assumed that the ILED is completely smoothed and becomes the DC component of the ID, that is, the average value.

図3を利用して,昇降圧チョッパと制御回路105の動作を説明する。まず,昇降圧チョッパの動作について説明する。パワーMOSFET113がオンのとき,昇降圧チョッパには,非電解コンデンサ102の整流電圧を電圧源として,チョークコイル112,パワーMOSFET113,電流検出手段116の経路で電流が流れる。このとき,チョークコイル112には,Vdcとほぼ同じ電圧が印加される。また,図3の下側に示したように,パワーMOSFET113のスイッチング周期においてVdcはほとんど変化しない。したがって,図3のIQ及びIL波形のように,この電流は時間と共に直線的に増大する。オン時間可変回路108は,この電流が電流設定値(Ip)に達した時点でパワーMOSFET113をターンオフさせる。言い換えれば,スイッチング素子であるパワーMOSFET113に流れる電流のピーク値をIpと一致させるように,パワーMOSFET113のオン時間を可変する。パワーMOSFET113のオン時間をTonと定義すると,Tonは(式1)のように書ける。   The operation of the step-up / step-down chopper and the control circuit 105 will be described with reference to FIG. First, the operation of the buck-boost chopper will be described. When the power MOSFET 113 is on, a current flows through the step-up / down chopper through the path of the choke coil 112, the power MOSFET 113, and the current detection means 116 using the rectified voltage of the non-electrolytic capacitor 102 as a voltage source. At this time, substantially the same voltage as Vdc is applied to the choke coil 112. Further, as shown in the lower side of FIG. 3, Vdc hardly changes in the switching period of the power MOSFET 113. Therefore, like the IQ and IL waveforms in FIG. 3, this current increases linearly with time. The on-time variable circuit 108 turns off the power MOSFET 113 when this current reaches the current set value (Ip). In other words, the on-time of the power MOSFET 113 is varied so that the peak value of the current flowing through the power MOSFET 113 serving as a switching element matches Ip. If the on-time of the power MOSFET 113 is defined as Ton, Ton can be written as (Equation 1).

Ton=(L×Ip)/Vdc …(式1)
(式1)において,Lはチョークコイル112の自己インダクタンスである。(式1)及び図3から,TonはVdcに依存し,Vdcが高いほどTonは短くなる。パワーMOSFET113がオフになると,昇降圧チョッパは電圧源から切り離された状態となるが,チョークコイル112に蓄えられたエネルギーによって,チョークコイル112,ダイオード114,LED負荷104とコンデンサ115の並列体の経路に環流電流が流れる。このとき,チョークコイル112には,LED電圧(VLED)とほぼ同じ電圧が,オン期間とは逆方向に印加される。したがって,図3のIL及びID波形のように,環流電流は時間と共に直線的に減少する。周波数可変回路107は上記のように,パワーMOSFET113のスイッチング周波数(fs)が周波数設定信号に従った値となるように,パワーMOSFET113をターンオンさせる。すなわち,前にパワーMOSFET113がターンオンしてから,fsの逆数として決まるスイッチング周期(Ts=1/fs)が経過した時点で,パワーMOSFET113を再びターンオンさせる。ここで,第1実施形態では,図3に示したように,Vdcに依らず昇降圧チョッパを電流断続モードで動作させる。すなわち,環流電流がゼロまで減少してから,さらに時間が経過した時点でパワーMOSFET113をターンオンさせる。ここで,パワーMOSFET113のオフ時間をToffと定義し,このToffのうち環流電流がゼロになるまでの時間を環流時間(Toff1),残りの時間を断続時間(Toff2)とそれぞれ定義する。Toff1とToff2は,それぞれ(式2)と(式3)のように書ける。
Ton = (L × Ip) / Vdc (Formula 1)
In (Expression 1), L is the self-inductance of the choke coil 112. From (Equation 1) and FIG. 3, Ton depends on Vdc, and Ton becomes shorter as Vdc becomes higher. When the power MOSFET 113 is turned off, the step-up / step-down chopper is disconnected from the voltage source, but the path of the parallel body of the choke coil 112, the diode 114, the LED load 104, and the capacitor 115 by the energy stored in the choke coil 112. A reflux current flows through At this time, substantially the same voltage as the LED voltage (VLED) is applied to the choke coil 112 in the direction opposite to the ON period. Therefore, like the IL and ID waveforms in FIG. 3, the circulating current decreases linearly with time. As described above, the frequency variable circuit 107 turns on the power MOSFET 113 so that the switching frequency (fs) of the power MOSFET 113 becomes a value according to the frequency setting signal. That is, when the switching period (Ts = 1 / fs) determined as the reciprocal of fs has elapsed since the power MOSFET 113 was previously turned on, the power MOSFET 113 is turned on again. Here, in the first embodiment, as shown in FIG. 3, the step-up / step-down chopper is operated in the current intermittent mode regardless of Vdc. That is, the power MOSFET 113 is turned on when a further time elapses after the circulating current decreases to zero. Here, the off time of the power MOSFET 113 is defined as Toff, and the time until the circulating current becomes zero in Toff is defined as the circulating time (Toff1), and the remaining time is defined as the intermittent time (Toff2). Toff1 and Toff2 can be written as (Equation 2) and (Equation 3), respectively.

Toff1=(L×Ip)/VLED …(式2)
Toff2=Ts−(Ton+Toff1) …(式3)
Toff1は,Vdcに依存しない。また,VLEDはLED負荷におけるLEDの直列接続数で決まる定数であり,Toff1も定数として扱ってよい。なお,Toff2が略ゼロになるモード,すなわち,環流電流が略ゼロまで減少した時点でパワーMOSFET113をターンオンさせるモードは,電流臨界モードと呼ばれる。本発明では,電流臨界モードは電流断続モードに含まれると考える。ただし,意図して電流臨界モードを利用する場合に限り,電流臨界モードと記すことにする。
Toff1 = (L × Ip) / VLED (Formula 2)
Toff2 = Ts− (Ton + Toff1) (Formula 3)
Toff1 does not depend on Vdc. VLED is a constant determined by the number of LEDs connected in series in the LED load, and Toff1 may be treated as a constant. The mode in which Toff2 becomes substantially zero, that is, the mode in which the power MOSFET 113 is turned on when the circulating current is reduced to substantially zero is called a current critical mode. In the present invention, the current critical mode is considered to be included in the current intermittent mode. However, only when the current critical mode is intentionally used, it is described as the current critical mode.

次に,昇降圧チョッパにおけるILEDを決定付ける式と,第1実施形態における制御回路105の動作について説明する。既に説明したように,ILEDはIDの直流成分(平均値)であるため,Ipを用いて(式4)のように書ける。   Next, an equation for determining the ILED in the buck-boost chopper and the operation of the control circuit 105 in the first embodiment will be described. As already described, since ILED is a DC component (average value) of ID, it can be written as (Equation 4) using Ip.

ILED=(Ip/2)×(Toff1/Ts)
=(Ip×fs×Toff1)/2 …(式4)
(式4)から,昇降圧チョッパにおいて,ILEDは(Ip×fs)に比例することが分かる。本発明では,Vdcに依らず(Ip×fs)が略一定となるように制御するため,ILEDもまたVdcに依らず略一定に制御することができ,フリッカレスを実現できる。特に第1実施形態では,その中でも最も簡単な方法として,fsとIpをそれぞれVdcに依らず略一定とする。この方法では,Vdcを検出する必要はなく,装置の構成が簡単であるという利点もある。具体的には,Ipとfsを設定できるようなLED向けのIC(以下,単にICと記す)が市販されており,ICとその周辺回路によって制御回路105の各要素を構成できる。このような機能を持つICとして,例えばSuperTex社のHV9910Bがある。
ILED = (Ip / 2) × (Toff1 / Ts)
= (Ip × fs × Toff1) / 2 (Formula 4)
(Equation 4) shows that ILED is proportional to (Ip × fs) in the buck-boost chopper. In the present invention, since (Ip × fs) is controlled to be substantially constant regardless of Vdc, the ILED can also be controlled to be substantially constant regardless of Vdc, and flickerless can be realized. Particularly in the first embodiment, as the simplest method among them, fs and Ip are set to be substantially constant regardless of Vdc. This method does not require detection of Vdc, and has the advantage that the configuration of the apparatus is simple. Specifically, an IC for LED (hereinafter simply referred to as IC) capable of setting Ip and fs is commercially available, and each element of the control circuit 105 can be configured by the IC and its peripheral circuits. As an IC having such a function, for example, there is HV9910B manufactured by SuperTex.

図4は,図2のLED点灯装置における制御回路105をより具体的に示したものであり,ICとしてSuperTex社のHV9910Bを利用している。図4にブロックとして示したIC117が,HV9910Bである。図4において,抵抗118と119による抵抗分圧回路が生成し,IC117のLDピンに入力する電圧が電流設定値に相当する。VDDピンは定電圧源であるため,Ipは分圧比によって決まる略一定の値となる。なお,LDピンに入力する電圧が高いほど,Ipが大きくなる。IC117のRTピンに接続される抵抗120の値によって,スイッチング周波数が決まる。よって,抵抗120が略一定のfsを得るための周波数設定信号を生成すると言ってもよい。なお,抵抗120の値が大きいほど,fsは小さくなる(Tsは大きくなる)。   FIG. 4 shows more specifically the control circuit 105 in the LED lighting device of FIG. 2, and uses HV9910B of SuperTex as an IC. The IC 117 shown as a block in FIG. 4 is the HV9910B. In FIG. 4, a resistance voltage dividing circuit including resistors 118 and 119 is generated, and the voltage input to the LD pin of the IC 117 corresponds to the current setting value. Since the VDD pin is a constant voltage source, Ip has a substantially constant value determined by the voltage division ratio. Note that Ip increases as the voltage input to the LD pin increases. The switching frequency is determined by the value of the resistor 120 connected to the RT pin of the IC 117. Therefore, it can be said that the resistor 120 generates a frequency setting signal for obtaining a substantially constant fs. Note that the larger the value of the resistor 120, the smaller fs becomes (Ts becomes larger).

制御回路105の構成として,必ずしもICを利用する必要はない。例えば,オン時間可変回路108は,コンパレータを用いることで構成可能である。ICの代わりにマイクロコンピュータやデジタル・シグナル・プロセッサを利用して,制御回路105が備える機能の全てまたは一部をソフトウェアで実現することも考えられる。以上のように,制御回路105の具体的な実現方法については問わない。   As a configuration of the control circuit 105, an IC is not necessarily used. For example, the on-time variable circuit 108 can be configured by using a comparator. It is also conceivable that all or part of the functions of the control circuit 105 are realized by software using a microcomputer or a digital signal processor instead of the IC. As described above, a specific method for realizing the control circuit 105 does not matter.

昇降圧チョッパをVdcに依らず電流断続モードで動作させるための条件を説明する。
図3に示したように,Tonが最も長くなるのは,Vdcが最も低下したときである。Vdcの最低値をVdc(min)と定義し,Vdc(min)におけるTonをTon(max)と定義する。Ton(max)は(式5)のように書ける。
The conditions for operating the buck-boost chopper in the current intermittent mode regardless of Vdc will be described.
As shown in FIG. 3, Ton is the longest when Vdc is the lowest. The minimum value of Vdc is defined as Vdc (min), and Ton at Vdc (min) is defined as Ton (max). Ton (max) can be written as (Equation 5).

Ton(max)=(L×Ip)/Vdc(min) …(式5)
Ts=(1/fs)が,このTon(max)とToff1の和よりも大きくなるように,Ipとfs,及びその他の定数を決めればよい。したがって,Vdcに依らず電流断続モードで動作させるための条件式は(式6)となる。
Ton (max) = (L × Ip) / Vdc (min) (Formula 5)
Ip, fs, and other constants may be determined so that Ts = (1 / fs) is larger than the sum of Ton (max) and Toff1. Therefore, the conditional expression for operating in the current intermittent mode regardless of Vdc is (Expression 6).

Ts=(1/fs)>Ton(max)+Toff1
=(L×Ip){1/Vdc(min)+1/VLED} …(式6)
(式6)によって定数を設定するためには,Vdc(min)を予め把握しておく必要がある。Vdc(min)は,LED負荷104に供給する電力や非電解コンデンサ102の静電容量によって異なるが,回路シミュレーションや実機実験を行うことで測定可能である。
Ts = (1 / fs)> Ton (max) + Toff1
= (L × Ip) {1 / Vdc (min) + 1 / VLED} (Formula 6)
In order to set a constant according to (Expression 6), it is necessary to grasp Vdc (min) in advance. Vdc (min) varies depending on the power supplied to the LED load 104 and the electrostatic capacity of the non-electrolytic capacitor 102, but can be measured by performing circuit simulation or actual machine experiment.

以上によって,非電解コンデンサの使用によって高温耐性を強化した上で,LED電流の脈動を低減してフリッカレスを実現できる。   As described above, it is possible to realize flickerlessness by reducing the pulsation of the LED current while enhancing the high temperature resistance by using the non-electrolytic capacitor.

<第2実施形態>
本発明の第2実施形態では,点灯装置の構成については第1実施形態と同様であるが,制御回路105におけるIpやfsの設定法が第1実施形態とは異なる。図5は,本発明の第2実施形態におけるLED点灯装置の動作波形である。図5のように,第2実施形態では,Vdcが最も低いときに電流臨界モードで動作するように,Ipとfsを決める。
その他の点は,第1実施形態と同様である。既に説明したように,電流臨界モードでは,パワーMOSFET113のターンオフ後にILやIQが略ゼロまで減少した時点で,パワーMOSFET113をターンオンさせる。図5のように,Vdcが最も低い場合にToff2を略ゼロとすればよいため,Ipやfsなどを設定する上での条件式は(式7)となる。
Second Embodiment
In the second embodiment of the present invention, the configuration of the lighting device is the same as that of the first embodiment, but the setting method of Ip and fs in the control circuit 105 is different from that of the first embodiment. FIG. 5 is an operation waveform of the LED lighting device according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, in the second embodiment, Ip and fs are determined so as to operate in the current critical mode when Vdc is the lowest.
Other points are the same as in the first embodiment. As already described, in the current critical mode, the power MOSFET 113 is turned on when IL or IQ decreases to substantially zero after the power MOSFET 113 is turned off. As shown in FIG. 5, when Vdc is the lowest, Toff2 may be set to substantially zero, so the conditional expression for setting Ip, fs, etc. is (Expression 7).

(1/fs)=Ton(max)+Toff1
=(L×Ip){1/Vdc(min)+1/VLED} …(式7) ここで,(式7)に基づく設定において,±10%程度の誤差が生じることを許容する。これは,設定ではLやVLEDなどの定数についてノミナル値を利用するが,実際のLやVLEDがノミナル値と完全に一致することは無いためである。LやVLEDにばらつきがあることを考えると,±10%の誤差を許容することは妥当であると考えられる。
(1 / fs) = Ton (max) + Toff1
= (L × Ip) {1 / Vdc (min) + 1 / VLED} (Expression 7) Here, in the setting based on (Expression 7), an error of about ± 10% is allowed to occur. This is because the setting uses nominal values for constants such as L and VLED, but the actual L and VLED do not completely match the nominal values. Considering that there are variations in L and VLED, it is considered reasonable to allow an error of ± 10%.

Toff2が略ゼロであることは,スイッチング周期(Ts)に対する環流期間(Toff1)の割合が最大になることを意味する。したがって,(式4)から,同じILEDを供給するためのIpを最小にすることができる。これによって,昇降圧チョッパに流れる電流のピーク値が減少し,点灯装置を小型・高効率化することができる。   Toff2 being substantially zero means that the ratio of the circulation period (Toff1) to the switching period (Ts) is maximized. Therefore, from (Equation 4), Ip for supplying the same ILED can be minimized. As a result, the peak value of the current flowing through the buck-boost chopper is reduced, and the lighting device can be made smaller and more efficient.

<第3実施形態>
図6は,本発明の第3実施形態におけるLED点灯装置である。第1実施形態に関する図2とほとんど同様であるが,Vdcを検出して制御回路105の設定信号生成回路109にフィードバックする点でのみ異なる。すなわち,第3実施形態では,(Ip×fs)が略一定となる範囲において,Vdcに応じてIpとfsを変化させる。図7は,本発明の第3実施形態におけるLED点灯装置の動作波形である。図7のように,第3実施形態では,Vdcが高いほどIpとTsを減少させる。Tsの逆数であるfsは,Vdcが高いほど増大する。
<Third Embodiment>
FIG. 6 shows an LED lighting device according to the third embodiment of the present invention. 2 is almost the same as in FIG. 2 relating to the first embodiment, but differs only in that Vdc is detected and fed back to the setting signal generation circuit 109 of the control circuit 105. That is, in the third embodiment, Ip and fs are changed according to Vdc in a range where (Ip × fs) is substantially constant. FIG. 7 is an operation waveform of the LED lighting device according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, in the third embodiment, Ip and Ts are decreased as Vdc increases. The reciprocal of Ts, fs, increases as Vdc increases.

図8は,第3実施形態における設定信号生成回路109の構成例である。図8では,ゲイン回路125や加算回路126によってVdcに前処理を加える。この前処理によって,Vdcの変化に対するIp及びfsの変化量を調節できる。ただし,この前処理の有無については任意であり,省略してもよい。また,加算回路126の後段にもう一段のゲイン回路を設けたり,途中にバッファ回路を設けたりするなど,前処理部分の詳細な構成については問わない。図8のように,前処理されたVdcをVdc′と定義する。Vdc′に対して,比例回路123でfsを,反比例回路124でIpをそれぞれ生成する。これによって,(Ip×fs)を略一定にしつつ,Vdcが高いほどIpを減少させ,fsを増大させることができる。なお,比例回路123,反比例回路124,ゲイン回路125,加算回路126は,全てオペアンプなどを用いたアナログ電子回路によって実現できるが,その具体的な実現方法については問わない。また,これらのアナログ回路を内蔵したICを用いてもよい。ICの代わりにマイクロコンピュータやデジタル・シグナル・プロセッサを利用して,設定信号生成回路109の機能をソフトウェア化することも考えられる。   FIG. 8 is a configuration example of the setting signal generation circuit 109 in the third embodiment. In FIG. 8, preprocessing is applied to Vdc by the gain circuit 125 and the adder circuit 126. By this pretreatment, the amount of change in Ip and fs with respect to the change in Vdc can be adjusted. However, the presence or absence of this pre-processing is arbitrary and may be omitted. Further, there is no limitation on the detailed configuration of the preprocessing portion, such as providing another gain circuit after the adder circuit 126 or providing a buffer circuit in the middle. As shown in FIG. 8, the preprocessed Vdc is defined as Vdc ′. For Vdc ′, the proportional circuit 123 generates fs, and the inverse proportional circuit 124 generates Ip. As a result, Ip can be decreased and fs can be increased as Vdc increases while (Ip × fs) is substantially constant. Note that the proportional circuit 123, the inverse proportional circuit 124, the gain circuit 125, and the adder circuit 126 can all be realized by an analog electronic circuit using an operational amplifier or the like, but the specific implementation method is not limited. An IC incorporating these analog circuits may be used. It is also conceivable to use a microcomputer or a digital signal processor instead of the IC to make the function of the setting signal generation circuit 109 into software.

ここで,(Ip×fs)を略一定にするという程度であれば,より簡単な構成のアナログ電子回路によって設定信号生成回路109を実現できる。すなわち,反比例回路124の代わりに,Vdc′とIpが単調減少の関係となるようにIpを生成する回路を設ける。図9は,図4でも利用したSuperTex社のHV9910Bを用いることを想定した場合の,設定信号生成回路109の構成例である。fsを決めるRTピンの周辺回路と,Ipを決めるLDピンの周辺回路に,それぞれトランジスタ127と128を挿入し,これらを可変抵抗として利用することで,Vdcが高いほどIpを減少させ,fsを増大させる制御を実現できる。なお,トランジスタの代わりに,MOSFETなど他の半導体素子を用いてもよい。   Here, as long as (Ip × fs) is made substantially constant, the setting signal generation circuit 109 can be realized by an analog electronic circuit having a simpler configuration. That is, instead of the inverse proportional circuit 124, a circuit for generating Ip so that Vdc ′ and Ip are in a monotonically decreasing relationship is provided. FIG. 9 is a configuration example of the setting signal generation circuit 109 when it is assumed that the SuperTex HV9910B used in FIG. 4 is used. Transistors 127 and 128 are inserted into the peripheral circuit of the RT pin that determines fs and the peripheral circuit of the LD pin that determines Ip, respectively, and these are used as variable resistors, so that Ip decreases as Vdc increases, and fs Increased control can be realized. Note that another semiconductor element such as a MOSFET may be used instead of the transistor.

昇降圧チョッパをVdcに依らず電流断続モードで動作させるための条件は,第1実施形態と同様であり,Vdc(min)におけるIp,fs及びその他の定数を(式6)に従って決めればよい。   The conditions for operating the buck-boost chopper in the current intermittent mode regardless of Vdc are the same as in the first embodiment, and Ip, fs and other constants in Vdc (min) may be determined according to (Equation 6).

第3実施形態では,第2実施形態と比べて,Vdcが高いときの電流ピーク値をさらに低減できるため,点灯装置を小型・高効率化することができる。   In the third embodiment, since the current peak value when Vdc is high can be further reduced as compared with the second embodiment, the lighting device can be reduced in size and efficiency.

<第4実施形態>
図10は,本発明の第4実施形態におけるLED点灯装置の動作波形である。第4実施形態では,第3実施形態を基本として,Vdcが最も低いときに電流臨界モードで動作するようにIpやfsなどを決める。その他の点は,第3実施形態と同様である。昇降圧チョッパをVdcに依らず電流断続モードで動作させ,かつ,Vdc(min)においてのみ電流臨界モードとするための条件は,第2実施形態と同様に(式7)となる。ここで,第2実施形態と同様に,(式7)に基づくIp とfs の設定において±10%程度の誤差が生じることを許容する。理由については,第2実施形態の説明にて記載の通りであるため,省略する。
<Fourth embodiment>
FIG. 10 shows operation waveforms of the LED lighting device according to the fourth embodiment of the present invention. In the fourth embodiment, on the basis of the third embodiment, Ip, fs, etc. are determined so as to operate in the current critical mode when Vdc is the lowest. Other points are the same as in the third embodiment. The conditions for operating the step-up / step-down chopper in the current intermittent mode regardless of Vdc and in the current critical mode only at Vdc (min) are as in the second embodiment (Formula 7). Here, as in the second embodiment, an error of about ± 10% is allowed in the setting of Ip and fs based on (Equation 7). The reason is omitted as it is described in the description of the second embodiment.

第4実施形態では,第3実施形態と比べて,電流ピーク値をさらに低減できるため,点灯装置を小型・高効率化することができる。   In the fourth embodiment, since the current peak value can be further reduced as compared with the third embodiment, the lighting device can be reduced in size and efficiency.

<第5実施形態>
図11は,本発明の第5実施形態におけるLED点灯装置の動作波形である。図11のように,第5実施形態では,Vdcに依らず常に電流臨界モードで動作させ,かつ,Vdcが高いほどIpを減少させる。仮に,Ipを一定とする条件において,Vdcに依らず常に電流臨界モードで動作させると,Vdcが高いほどTsが小さくなる。一方で,Toff1はVdcに依らない。したがって,(式4)からVdcが高いほどILEDが増大することになり,フリッカレスを実現できない。その対策として,Vdcが高いほどIpを減少させる。なお,Vdcが高いほどfsは自動的に増大するため,(Ip×fs)は略一定となる。
<Fifth Embodiment>
FIG. 11 is an operation waveform of the LED lighting device according to the fifth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 11, in the fifth embodiment, the current critical mode is always operated regardless of Vdc, and Ip is decreased as Vdc is higher. Assuming that the current critical mode is always operated regardless of Vdc under the condition that Ip is constant, Ts decreases as Vdc increases. On the other hand, Toff1 does not depend on Vdc. Therefore, from (Equation 4), ILED increases as Vdc increases, and flickerless cannot be realized. As a countermeasure, Ip is decreased as Vdc increases. In addition, since fs increases automatically as Vdc increases, (Ip × fs) becomes substantially constant.

第5実施形態における制御回路として,電流臨界モードで動作させるための専用の構成を応用することが望ましい。そのような構成の一例として,チョークコイルに補助巻線を設けるものがある。図12は,第5実施形態における点灯装置の例であり,チョークコイル112に設けられたチョークコイルの補助巻線131を利用して電流臨界モードを実現するものである。設定信号生成回路109は,Vdcに従ってIpを出力し,Vdcが高いほどIpを減少させるように,電流設定信号をオン時間可変回路108に出力する。また,チョークコイルの補助巻線131に発生する電圧をもとに,環流期間(Toff1)の終端時点を検出し,これをもとに周波数設定信号を周波数可変回路107に出力する。
具体的には,Toff1の終端時点において,チョークコイルの補助巻線131に発生する電圧の極性が反転することを利用する。これによって,Vdcが変化し,これによってIpが変化したとしても,常に電流臨界モードの動作を維持するように,スイッチング周波数を自動的に変化させることができる。なお,Toff1の終点を検出する方式には他にもあり,例えば,スイッチング素子であるパワーMOSFET113のドレイン電圧を検出し,Toff1の終端時点ではこの電圧がある値より低下することを利用した検出方式を用いてもよい。
As the control circuit in the fifth embodiment, it is desirable to apply a dedicated configuration for operating in the current critical mode. As an example of such a configuration, there is a choke coil provided with an auxiliary winding. FIG. 12 shows an example of a lighting device according to the fifth embodiment, in which the current critical mode is realized using the auxiliary winding 131 of the choke coil provided in the choke coil 112. The setting signal generation circuit 109 outputs Ip according to Vdc, and outputs a current setting signal to the on-time variable circuit 108 so that Ip decreases as Vdc increases. Further, the end point of the circulation period (Toff1) is detected based on the voltage generated in the auxiliary winding 131 of the choke coil, and the frequency setting signal is output to the frequency variable circuit 107 based on this.
Specifically, it is utilized that the polarity of the voltage generated in the auxiliary winding 131 of the choke coil is reversed at the end of Toff1. As a result, even if Vdc changes, and Ip changes accordingly, the switching frequency can be automatically changed so as to always maintain the operation in the current critical mode. There are other methods for detecting the end point of Toff1, for example, a detection method using the fact that the drain voltage of the power MOSFET 113, which is a switching element, is detected and this voltage drops below a certain value at the end point of Toff1. May be used.

第5実施形態では,第4実施形態と比べて,電流ピーク値をさらに低減できるため,点灯装置を小型・高効率化することができる。   In the fifth embodiment, since the current peak value can be further reduced as compared with the fourth embodiment, the lighting device can be reduced in size and efficiency.

本発明の全ての実施形態に共通した別構成として,昇降圧チョッパをフライバックコンバータに置き換えることについて説明する。例えば,図2に示したLED点灯装置について,チョークコイル112をトランスに変更することで,昇降圧チョッパをフライバックコンバータに置き換えると図13となる。フライバックコンバータは,LED負荷104と交流電源100との間を絶縁する用途において有効である。また,トランスの変圧比を利用すれば,幅広いLED電圧のLED負荷に対応することができる。なお,フライバックコンバータを用いる場合の詳細な動作説明については,昇降圧チョッパと同様である点が多いため省略する。   As another configuration common to all the embodiments of the present invention, description will be given of replacing the buck-boost chopper with a flyback converter. For example, in the LED lighting device shown in FIG. 2, when the choke coil 112 is changed to a transformer and the buck-boost chopper is replaced with a flyback converter, FIG. 13 is obtained. The flyback converter is effective in an application for insulating between the LED load 104 and the AC power supply 100. Moreover, if the transformer transformation ratio is used, it is possible to cope with LED loads with a wide range of LED voltages. A detailed description of the operation when the flyback converter is used is omitted because it is similar to the step-up / step-down chopper.

100 交流電源
101 整流回路
102 非電解型コンデンサ
103 昇降圧回路
104 LED負荷
105 制御回路
106 駆動回路
107 周波数可変回路
108 オン時間可変回路
109 設定信号生成回路
110 ダイオードブリッジ
112 チョークコイル
113 パワーMOSFET
114 ダイオード
115 コンデンサ
116 電流検出手段
117 IC(SuperTex社・HV9910B)
118 抵抗(119,120,121,122,129,130も同様)
123 比例回路
124 反比例回路
125 ゲイン回路
126 加算回路
131 チョークコイルの補助巻線
135 トランスの1次巻線
136 トランスの2次巻線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 AC power supply 101 Rectifier circuit 102 Non-electrolytic capacitor 103 Buck-boost circuit 104 LED load 105 Control circuit 106 Drive circuit 107 Frequency variable circuit 108 On-time variable circuit 109 Setting signal generation circuit 110 Diode bridge 112 Choke coil 113 Power MOSFET
114 Diode 115 Capacitor 116 Current detection means 117 IC (SuperTex, HV9910B)
118 resistor (119, 120, 121, 122, 129, 130 are the same)
123 Proportional circuit 124 Inverse proportional circuit 125 Gain circuit 126 Adder circuit 131 Auxiliary winding 135 of choke coil Primary winding 136 of transformer 136 Secondary winding of transformer

Claims (5)

交流電源電圧をAC−DC変換して整流電圧を生成する整流回路と,該整流回路の直流出力側に接続されるコンデンサと,前記整流電圧をDC−DC変換してLED負荷に給電する昇降圧回路と,該昇降圧回路が備えるスイッチング素子を駆動する制御回路とを備えたLED点灯装置であって,
前記コンデンサは,非電解型のコンデンサであって,前記制御回路は,前記昇降圧回路が電流断続モードで動作するように,かつ,前記スイッチング素子のスイッチング周波数と前記昇降圧回路の電流設定値との積が略一定となるように,前記スイッチング素子を駆動することを特徴とするLED点灯装置。
A rectifier circuit that AC-DC converts an AC power supply voltage to generate a rectified voltage, a capacitor connected to a DC output side of the rectifier circuit, and a step-up / step-down converter that DC-DC converts the rectified voltage to supply an LED load An LED lighting device comprising a circuit and a control circuit for driving a switching element provided in the step-up / step-down circuit,
The capacitor is a non-electrolytic capacitor, and the control circuit is configured so that the step-up / step-down circuit operates in a current intermittent mode, and the switching frequency of the switching element and the current setting value of the step-up / down step circuit The LED lighting device is characterized in that the switching element is driven so that the product of is substantially constant.
請求項1に記載のLED点灯装置において,
前記制御回路は,周波数設定信号と電流設定信号を生成する設定信号生成回路と,前記周波数設定信号にしたがって前記スイッチング素子のスイッチング周波数を可変する周波数可変回路と,前記スイッチング素子に流れる電流を検出して,該電流が前記電流設定信号によって決まる電流設定値に達した時点で前記スイッチング素子をターンオフさせるオン時間可変回路とを備え,前記設定信号生成回路は,前記スイッチング周波数と電流設定値との積が略一定となるように,前記スイッチング素子を駆動することを特徴とするLED点灯装置。
The LED lighting device according to claim 1,
The control circuit detects a setting signal generation circuit that generates a frequency setting signal and a current setting signal, a frequency variable circuit that varies a switching frequency of the switching element according to the frequency setting signal, and a current flowing through the switching element. And an on-time variable circuit that turns off the switching element when the current reaches a current set value determined by the current setting signal, and the setting signal generation circuit is configured to calculate a product of the switching frequency and the current set value. The LED lighting device is characterized in that the switching element is driven so that is substantially constant.
請求項1から2に記載のLED点灯装置において,
前記制御回路は,前記整流電圧が最も低くなったときに前記昇降圧回路を電流臨界モードで動作させることを特徴とするLED点灯装置。
The LED lighting device according to claim 1,
The LED lighting device, wherein the control circuit operates the step-up / step-down circuit in a current critical mode when the rectified voltage becomes the lowest.
請求項1から3に記載のLED点灯装置において,
前記制御回路は,前記スイッチング周波数と前記電流設定値をそれぞれ略一定とすることを特徴とするLED点灯装置。
In the LED lighting device according to claim 1,
The LED lighting device, wherein the control circuit makes the switching frequency and the current set value substantially constant.
請求項1から3に記載のLED点灯装置において,
前記制御回路は,前記整流電圧を検出して前記整流電圧が高いほど前記電流設定値を減少させることを特徴とするLED点灯装置。
In the LED lighting device according to claim 1,
The LED lighting device, wherein the control circuit detects the rectified voltage and decreases the current set value as the rectified voltage is higher.
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