JP5650713B2 - 電気システム - Google Patents
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Description
本発明は、配電システムに関し、具体的には、高周波交流(HFAC)を分配するための配電システムに関する。
本発明は、電源装置に関し、具体的には、発光ダイオード(LED)又は有機発光ダイオード(OLED)に電力を供給する電源装置に関する。
1.デッドバンドでは、Q1b及びQ2bのボディダイオードが最大電流で導通することになって、電力を浪費する。
2.検出抵抗体R1b、R2b、及びR3bは、エネルギーを浪費し、また、高価である。
3.駆動回路2bは、スイッチQ1b及びQ2bを効率的に駆動するために、複雑なものとなる。駆動回路2bが複雑であるということは、回路2bが高価で、かつ実装が難しいことを意味する。
本発明は、照明器具に関し、具体的には、発光ダイオード(LED)照明器具又は有機発光ダイオード(OLED)照明器具に関する。
本発明は、電源装置に関し、具体的には、LED又はOLEDに電力を供給する電源装置に関する。
まず、添付図面の図1aを参照する。本発明の好ましい実施形態による配電システム1aはツイストペア2aを包含し、これは長尺導体3a、4aのツイストペアを含む。導体3a、4aは、絶縁線を半分に折り、ツイストペア2aを形成するようにねじった、単ループにより形成されている。導体3a、4aの自由端5a、6aは、互いに隣接して位置し、高周波AC電源7aに接続されている。
次に、添付図面の図3bを参照する。本発明の好ましい実施形態による電源装置は、第1MOSFETスイッチQ1bと、第2MOSFETスイッチQ2bとを包含する。スイッチQ1b及びQ2bのドレインは、変圧器TXの二次コイルの各端にそれぞれ接続されている。変圧器TXの一次コイルは、制限電流変化率で交流変化する、高周波、高インピーダンスのAC電源に接続されている。
図1c〜10cを参照する。本発明の実施形態による照明器具1cは、コンパクトなLED又はOLED光学部品の効率性及び費用有効性を利用したものであり、大きなヒートシンク2cが設けられていて、これは、側部を取り囲んで覆い隠すトリム3cと光学部品であるマスク4cとによって見えないように覆われている。一実施形態では、マスク4cはガラス板であって、これはLED 5c(ダウンライトの主要部分を担う)からの中心ビームの光の一部を捉えて、それを用いて、程よく照らされた広い表面を作り出す。
〔概要〕
AC−DC電源装置は、その出力が安定化DC電流の形式のものあって、例えば発光ダイオードなど、名目上、定電圧特性を持つDC負荷に電力を供給するのに適しており、上記定電圧特性は小幅の変動を伴うが、その出力電流は実質的には不変のままである。また、上記安定化電流の大きさは、AC入力電圧の導通位相角に応じて、100%から25%未満(10%、5%、1%)までの範囲で可変である。上記DC出力電流の調整は、インダクタによる対称方形波の安定化と、それに続く、比較的高インピーダンスのAC電流源の全波整流及び平滑化によって、達成される。
つぎに、本発明の好ましい実施形態による電源装置について、添付図面の図13dを参照して説明する。
1.「瞬時オン」性能を達成する。
2.定格負荷点あたりで一定の最大出力電力を生成する。
3.位相カット調光器又は位相角導通調光器の設定に応じて調整される、可変定電流をLED負荷の中に生成する。
4.調光器を用いたときの最大の明るさが、直接接続を用いているときと同じであるようにする。
5.「分離隔壁を越えての」信号伝達を回避する。
6.極めて高い変換効率を達成する。
出力インバータは、絶縁変圧器を用いる自励発振型ハーフブリッジ設計のものである。
・「動的飽和」: 誘導負荷又は定電流をスイッチングする場合は、導通の最初の数マイクロ秒は、コレクタ−エミッタ間電圧が、定常状態の値を大きく超えることがある(18Vほどの高さになることがある)。これによって、適度な周波数で用いた場合でも、平均散逸が高くなることがある。
・「蓄積時間」: ベース電流がゼロまで低下したときに、トランジスタは、ゆっくりとコレクタ−エミッタ間の電圧を発生させながら、あるマイクロ秒の期間、導通し続けることがある。これは非効率的である。
・「リーク」: ブロッキング状態であっても、トランジスタは、少量の電流を通すことができる。それらを通した電圧が高いときには、これは微小電流であるにもかかわらず、いくらかの(わずかとは言えない)散逸を示すことがある。トランジスタを迅速にターンオフすることで、準最適にではあるが、高速スイッチングが可能であるけれども、リークが大きい。最小散逸となるスイッチング方式は、ベース電流を、そのDC導通レベルからターンオフするときに、公称蓄積時間に渡って一定の速度で、コレクタ電流の半分に等しい負のレベルにすることである。これによって、高速のコレクタ―エミッタ間のターンオフが、最小限のリークで行なわれて、結果的に、全体としてのスイッチング効率が最高となる。
力率補正回路は、典型的な「臨界モード・昇圧コンバータ」型のものであり、当業者であればよく知っているであろう。それは、STマイクロエレクトロニクスのL6562集積回路に基づくもの、IC2であり、これには、回路が非常に低い入力電圧で導通する能力を高めるための機能が組み込まれている。
出力電流は、L1を通した目標電圧に比例するので、C1でのDCリンク電圧の変動によって、TX1からの出力電流が変動することになり、このとき、LEDの電流に対する電圧(動的抵抗)の変化、すなわちTX1の電圧の変化は小さい。
集積回路IC1及びIC2は、TX1から電力の供給を受けており、これを提供するのは出力部とは別個の巻線であるが、しかしD13及びD14を整流器として用いる同一の構成のものである。供給電流はパルス状ではないので、補助電源のフィルタリングに用いられる蓄積コンデンサC15は小さいものとすることができる。
回路の一実施形態では、電源装置をLED負荷から切断することが可能である。原理的には、これによって出力電圧は公称出力電圧の2倍まで上昇することになるが、実際には、ダイオードD15及びD16が故障して短絡する。これを防ぐため、シリコン制御整流器を出力間に配置して、これを、出力が公称動作点を超えて上昇したら導通させて、出力コンデンサの出力間に短絡を生じさせる。
・電圧が入力に印加される。
・C1が、D1〜D4、L3、及びD7からなる整流ブリッジを介し、入力電圧のピーク値まで充電される。
・直ちに、Q1、Q2が発振を開始する。
・電流が出力コンデンサに供給される。
・出力電圧が上昇を開始し、これによって、IC1及びIC2への供給電圧が上昇する。
・IC1が、直ちに変圧器電流の監視を開始する。
・およそ12Vの出力で、IC2が動作を開始して、C1の電圧を上昇させる。
・TX1からの出力電流が上昇し始める。
・LEDのカットイン電圧で、負荷が導通を開始して、出力電圧のさらなる上昇が回避される。
・IC1及びIC2への供給が安定する。
・C1の電圧が、調光設定の結果として制御回路が要求したレベルに調整される。
Claims (10)
- 電流制限電源からの高周波AC電力を分配するための配電システムであって、
電流制限電源に接続されるように構成された長尺の導体からなるツイストペアであって、これら導体の該電源から最も遠い端部は互いに接続されており、該ツイストペアの隣接する一巻き(ターン)の間で前記導体は互いから離れるように可動であることによって、それらの間に開口部を形成する、ツイストペアと、
前記開口部から少なくとも部分的に挿入される電力分岐素子であって、これにより電力を導体から該電力分岐素子に誘導結合できるようになっている、電力分岐素子と、
別の導体が、電力分岐素子の、少なくとも一部周囲に巻回されており、これにより電力を電力分岐素子からこの導体に誘導結合することができるようになり、
前記導体に接続されており、該導体における高周波AC電力をDC電圧に変換し負荷に電力供給する同期整流回路と、
整流回路を制御下で短絡させ、該負荷に伝送される電力を停止又は変化させるための、前記同期整流回路内の整流器と、
を備える配電システム。 - 電力分岐素子が分割可能なフェライト部材である、請求項1に記載の配電システム。
- 電力分岐素子が2つの離間したフェライト部材を備える、請求項1に記載の配電システム。
- 一方のフェライト部材は、ツイストペアの開口部から少なくとも部分的に挿入されるように構成されており、他方のフェライト部材は、ツイストペアの第2の開口部から少なくとも部分的に挿入されるように構成されている、請求項3に記載の配電システム。
- 負荷がLEDである、請求項1に記載の配電システム。
- 該整流回路を制御下で短絡させることができる整流器のスイッチングは、ツイストペアからの電力を動力とする、請求項1に記載の配電システム。
- 配電システムからの電力出力を変調するためのパルス密度変調装置が組み込まれている、請求項1に記載の配電システム。
- ツイストペアから電力を分岐するため、各々がツイストペアに取り付けられるように構成された複数の電力分岐素子を包含する、請求項1に記載の配電システム。
- ツイストペアに接続され、電流制限された高周波AC電源をさらに備える、請求項1に記載の配電システム。
- 該電源は商用電力を高周波AC電力に変換するように構成されている、請求項9に記載の配電システム。
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