JP5512171B2 - 照明用電源装置 - Google Patents
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Description
制御用ICのような制御回路を有する場合、制御回路を動作させるための補助電源回路が必要となる。一般的に、制御回路の作動用電流は、電源装置に印加される入力電圧から専用の補助電源回路によって生成される。図4は、特許文献1に記載の電源装置において、トランスT1に隣接して設けられたスイッチング回路8のスイッチングを制御する制御回路4に注目した場合、この制御回路4に対する補助電源回路としてのスイッチング電源7に関する構成のブロック図である。
従って、本発明の目的は、電力ロスを極力抑えることで広い電圧範囲の商用交流電源に対応することができ、かつ、補助電源回路の充電電圧が不足して制御回路が正常に動作しなくなることを避けることができ、さらに、位相制御された交流電圧にも対応することができる制御回路用の補助電源回路を備えた照明用電源装置を提供することにある。
入力電圧を整流して直流電圧を生成する整流回路と、
一次巻線、二次巻線および補助巻線を有するトランスと、
前記整流回路によって生成された直流電圧を前記一次巻線を介してスイッチングすることにより前記二次巻線および前記補助巻線に電圧を誘起させるスイッチング回路と、
前記二次巻線に誘起した電圧を整流平滑してLEDランプの点灯電流を生成する二次電圧側の整流平滑回路と、
前記スイッチング回路のスイッチングを制御する制御回路と、
第一の蓄電部、および、前記整流回路によって生成された直流電圧で前記第一の蓄電部を充電する第一の充電部を有する第一の補助電源回路と、
を備えている。
さらに、前記照明用電源装置は、
前記制御回路に作動用電流を供給する第二の蓄電部、および、前記補助巻線に誘起した電圧を整流して生成した直流電圧で前記第二の蓄電部を充電する第二の充電部を有する第二の補助電源回路と、
前記第一の蓄電部および第二の蓄電部の正極同士を接続し、前記第一の蓄電部の充電電圧が前記第二の蓄電部の充電電圧よりも高い場合に、前記第一の蓄電部から前記第二の蓄電部へ蓄電エネルギーを供給するとともに、前記第一の蓄電部の充電電圧が前記第二の蓄電部の充電電圧よりも低い場合に、前記第二の蓄電部から前記第一の蓄電部への蓄電エネルギーの逆供給を阻止する一方向性素子と、
前記第二の蓄電部の充電電圧が所定の電圧以上に達した場合に、第一の蓄電部に対する前記直流電圧の印加を停止させる停止回路と、を備えている。
さらに、前記停止回路は、前記第二の蓄電部の正極側に接続され該第二の蓄電部の充電電圧が所定の電圧以上に達したことを検出して応答電圧を発生する検出部と、前記検出部からの応答電圧を受けることでバイアス電圧を低下させるバイアス電圧変更部と、を有する。
そして、前記バイアス電圧の低下によって、前記第一の補助電源回路に設けられたスイッチ素子をオン(ON)からオフ(OFF)に切り換えることにより、前記直流電圧の印加を停止させることを特徴とする。
前記バイアス電圧変更部は、前記検出部からの応答電圧が停止することで、バイアス電圧を上昇させる。
そして、前記停止回路は、前記第二の蓄電部の充電電圧が所定の電圧より低くなった場合に、前記バイアス電圧の上昇によって、前記第一の補助電源回路に設けられたスイッチ素子をオフからオンに切り換えることにより、第一の蓄電部に対する前記直流電圧の印加を再開させることを特徴とする。
図1に示すように、電源装置10は、交流電源1から出力される交流を全波整流するダイオードブリッジ(DB)6によって生成された直流電圧、すなわち脈流電圧Vdを結合コンデンサC1でわずかに平滑したあと、トランスT1の一次巻線T1aを介してスイッチングするスイッチング回路8を備えている。
また、電源装置10は、LED5に流れる電流の定電流制御をおこないつつ力率改善制御も同時に実行するようにスイッチング回路8のスイッチングを高周波数制御する制御回路4と、制御回路4に電源を供給するための第一の補助電源回路2および第二の補助電源回路3とを備えている。
制御回路4は、図1のように、LED5に流れる電流を抵抗R4を介して検出し、絶縁型オペアンプ9を通して当該電流を認識する。さらに、制御回路4は、検出された電流値が所定の電流値となるようにスイッチング回路8のスイッチングのON時間幅を制御することで、定電流制御をおこない、LED5の電流値を安定化させる。
また、制御回路4は、交流電源1から流れ込む入力電流の電流波形を正弦波に近似させるために、スイッチング回路8のスイッチングの周期(スイッチングのON時間幅+スイッチングのOFF時間幅)の内、スイッチングのOFF時間幅を脈流電圧Vdの瞬時値に比例するように制御することで力率改善をおこなっている。スイッチングの周期一定、ON時間幅一定で制御すると、図5(A)の力率改善説明図のような中央のとがった電流波形となる。通常、電流波形を図5(B)のように電圧波形と相似にする方法には二つあり、一つは中央付近でON時間幅を短くする方法であり、もう一つは中央付近でスイッチングの周期を長くする方法である。しかしながら、本実施形態ではON時間幅を制御してLEDの定電流制御をもおこなっているため、上記の二つの方法では、制御が複雑となる。そこで、全波整流波形の電圧値、すなわち脈流電圧Vdの瞬時値に比例するようにOFF時間幅を制御する方法を採用している。これによって、定電流制御動作と力率改善動作とを非常に容易におこなわせることができる。
なお、第一の補助電源回路2は、直列回路21と、FETQ1のバイアス電圧を変化させる切換回路22とが一体形成された回路である。切換回路22は、本発明の停止回路に相当し、また再開回路にも相当する回路であるが、詳しい構成については、第二の補助電源回路3の後に説明する。
ダイオードD1は、コンデンサC3の充電電圧Vc3がコンデンサC4の充電電圧Vc4よりも上昇したときにコンデンサC3からコンデンサC4に蓄電エネルギーを供給する。逆に、ダイオードD1は、コンデンサC4の充電電圧Vc4がコンデンサC3の充電電圧Vc3よりも上昇したときにコンデンサC4からコンデンサC3に流れる電流の逆流を阻止する。
なお、接続点12とダイオードD1の間に分岐点を設け、制御回路4への電源供給線が接続されている。この電源供給線を通って、コンデンサC4から制御回路4へ作動用電流が供給される。
検出部23は、ツェナーダイオードZ2と、抵抗R3と、接続点13と、コンデンサC2とを有し、この順番で直列回路を構成している。ツェナーダイオードZ2は、誘起電圧(充電電圧Vc4)が印加される接続点12につながり、コンデンサC2は、整流回路であるダイオードブリッジ6の負極側につながっている。
以降、電源装置10の動作を、図3を参照して説明する。
電源が投入された時間t1の時点においては、脈流電圧Vd、すなわちコンデンサC1の端子間電圧が徐々に上昇する。同時に、高抵抗の抵抗R2を介してFETQ1のゲート電圧Vz1が上昇し、FETQ1が導通状態になる。従って、図3(A)のように脈流電流Vdで第一の充電部である抵抗R1がコンデンサC3を充電して、その充電電圧Vc3が徐々に上昇する。充電電圧Vc3により、ダイオードD1を介して、コンデンサC4も充電される。同時に、制御回路4へ直流電流が供給される。さらに、図3(B)のようにコンデンサC4の放電電圧(充電電圧Vc4)が制御回路4の動作可能電圧を超える時間t2の時点で、制御回路4が起動する。
2 第一の補助電源回路
3 第二の補助電源回路
4 制御回路
5 LED
6 整流回路であるダイオードブリッジ
8 スイッチング回路
9 絶縁型のオペアンプ
10 照明用LEDランプの電源装置
22 停止回路および再開回路としての切換回路
23 検出部
24 バイアス電圧変更部
Claims (2)
- 入力電圧を整流して直流電圧を生成する整流回路と、
一次巻線、二次巻線および補助巻線を有するトランスと、
前記整流回路によって生成された直流電圧を前記一次巻線を介してスイッチングすることにより前記二次巻線および前記補助巻線に電圧を誘起させるスイッチング回路と、
前記二次巻線に誘起した電圧を整流平滑してLEDランプの点灯電流を生成する二次電圧側の整流平滑回路と、
前記スイッチング回路のスイッチングを制御する制御回路と、
第一の蓄電部、および、前記整流回路によって生成された直流電圧で前記第一の蓄電部を充電する第一の充電部を有する第一の補助電源回路と、を備えている照明用電源装置であって、
前記制御回路に作動用電流を供給する第二の蓄電部、および、前記補助巻線に誘起した電圧を整流して生成した直流電圧で前記第二の蓄電部を充電する第二の充電部を有する第二の補助電源回路と、
前記第一の蓄電部および第二の蓄電部の正極同士を接続し、前記第一の蓄電部の充電電圧が前記第二の蓄電部の充電電圧よりも高い場合に、前記第一の蓄電部から前記第二の蓄電部へ蓄電エネルギーを供給するとともに、前記第一の蓄電部の充電電圧が前記第二の蓄電部の充電電圧よりも低い場合に、前記第二の蓄電部から前記第一の蓄電部への蓄電エネルギーの逆供給を阻止する一方向性素子と、
前記第二の蓄電部の充電電圧が所定の電圧以上に達した場合に、第一の蓄電部に対する前記直流電圧の印加を停止させる停止回路と、を備え、
前記停止回路は、
前記第二の蓄電部の正極側に接続され該第二の蓄電部の充電電圧が所定の電圧以上に達したことを検出して応答電圧を発生する検出部と、
前記検出部からの応答電圧を受けることでバイアス電圧を低下させるバイアス電圧変更部と、を有し、
前記バイアス電圧の低下によって、前記第一の補助電源回路に設けられたスイッチ素子をオンからオフに切り換えることにより、前記直流電圧の印加を停止させることを特徴とする照明用電源装置。 - 請求項1記載の照明用電源装置において、
前記検出部は、前記第二の蓄電部の充電電圧が所定の電圧より低くなったことを検出して応答電圧の発生を停止し、
前記バイアス電圧変更部は、前記検出部からの応答電圧が停止することで、バイアス電圧を上昇させ、
前記停止回路は、前記第二の蓄電部の充電電圧が所定の電圧より低くなった場合に、前記バイアス電圧の上昇によって、前記第一の補助電源回路に設けられたスイッチ素子をオフからオンに切り換えることにより、第一の蓄電部に対する前記直流電圧の印加を再開させることを特徴とする照明用電源装置。
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