JP5656378B2 - 発光ダイオード点灯装置及び照明器具及び照明システム - Google Patents
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Description
図1は、帰還制御回路をインバータ回路に適用した構成例を示す図である。図1を説明すれば次の様である。
(2)アクティブフィルタ回路2は、電源電圧波形に沿ってスイッチングを行うことにより、電源電圧を所定の直流電圧に昇圧すると共に入力電流波形を整形して力率および高調波を改善する回路である。
(3)インバータ回路3は、アクティブフィルタ回路2で昇圧された直流電圧を、インバータ制御回路5から出力される逆極性の電圧でスイッチング素子であるFET(Q1)8及びFET(Q2)9を交互にスイッチングすることにより、高周波電圧を発生させる回路である。
(4)負荷回路4は、周波数によりインダクタ10のインピーダンスを変化させることにより直列に接続された発光ダイオード素子7に流れる電流を調整するものである。コンデンサ11は結合コンデンサである。
(5)整流回路6は、直列に接続された発光ダイオード素子7に直流電流を流すものである。
(6)帰還制御回路30は、直列に接続された発光ダイオード素子7に流れるLED電流を電流検出抵抗18により電圧に変換して検出する。
(7)I−V変換回路28は、電流検出抵抗18に発生した電圧に伴いフォトカプラ27のフォトダイオードに電流を流すものである。これに伴い、フォトトランジスタが動作し、制御電源Vccから供給される電圧は抵抗25、コンデンサ26により平均化された電圧が比較器20に入力される。
(8)比較器20は上記の入力と基準電圧19との差分電圧をインバータ制御回路5に出力する。
(9)インバータ制御回路5は、インバータの動作周波数を制御するもので、比較器20の出力に従って、インバータ回路3の動作周波数若しくは動作周波数におけるデューティを制御する。
図2は、図1に示した回路構成において、フォトカプラを用いないでLED電流を検出する回路構成の例である。フォトカプラを用いることなく図1の回路構成でLED電流の検出を行う場合は、一般的には図2に示す回路構成が考えられる。図1と図2とで異なる部分は、帰還制御回路30の構成である。
そこで、以下に示す発光ダイオード点灯装置110〜160によって上記の課題を解消する。
図3に示す帰還制御回路30−1では、ダイオード21及びダイオード24が整流回路を構成する。そして、帰還制御回路30−1は、電流検出抵抗18の両端電圧(ダイオード電流対応電圧)を取り出し、抵抗22、コンデンサ23によりこの両端電圧を平均化して検出するものである。
次に図5〜図7を参照して実施の形態2の発光ダイオード点灯装置120(帰還制御回路30−2)を説明する。実施の形態1の帰還制御回路30−1に対して、帰還制御回路30−2は、電流検出抵抗18を回路に組み込む構成が異なっている。図5は、本実施の形態2の発光ダイオード点灯装置120の回路図である。図3と共通な部分には共通な番号を付し、説明は省略する。また、図3と異なる部分は、帰還制御回路30−2の構成である。
帰還制御回路30−2の構成は、整流回路6の基準電位側に接続されるダイオード15若しくはダイオード16に直列に電流検出抵抗18を接続(図5ではダイオード15に直列接続)することにより、電流検出抵抗18の両端電圧を取り出し、抵抗22、コンデンサ23により平均化して検出するものである。
図8、図9を参照して実施の形態3を説明する。図8は、実施の形態3の発光ダイオード点灯装置130の回路図である。発光ダイオード点灯装置130は、実施の形態1の発光ダイオード点灯装置110に、共振コンデンサ12が接続された点のみが異なる。実施の形態1と共通な部分には共通な番号を付し、説明は省略する。図8に示すように、発光ダイオード点灯装置130では、一端がインダクタ10と結合コンデンサ11との中点に接続され、他端がインバータ回路3の低電位側に接続された共振コンデンサ12を備える。
図9は、共振コンデンサ12の役割を説明する図である。図9は、共振コンデンサ12を用いるときと用いないときを比較したものであり、周波数(インバータ回路3のスイッチング周波数)の変化による発光ダイオード電流の変化を示す。インバータ方式の場合、発光ダイオードの明るさを減少させるにはインバータ回路3のスイッチング周波数を高くしてLED電流を絞ることにより実施するが、この場合、スイッチング周波数がかなり高くなるためロスが発生する。このため共振コンデンサ12を採用することで、インダクタ10と共振コンデンサ12との共振により、LED電流を絞る場合にスイッチング周波数の高くなることを抑制し、ロスを減少させることができる。さらに具体的には次の様である。
図10を参照して実施の形態4を説明する。図10は、実施の形態4の発光ダイオード点灯装置140の回路図である。この発光ダイオード点灯装置140は、実施の形態3の発光ダイオード点灯装置130の共振コンデンサ12の接続位置を変えた点のみが異なる。すなわち、図10に示すように、発光ダイオード点灯装置140は、一端が結合コンデンサ11と整流回路6の中点に接続され、他端がインバータ回路3の低電位側に接続された共振コンデンサ12を備える構成である。共振コンデンサ12採用の効果は、実施の形態3と同じである。
次に図11を参照して実施の形態5を説明する。図11は、実施の形態5の発光ダイオード点灯装置150の回路図である。発光ダイオード点灯装置150は、実施の形態2の発光ダイオード点灯装置120に、共振コンデンサ12が接続された点のみが異なる。実施の形態2と共通な部分には共通な番号を付し、説明は省略する。図11に示すように、発光ダイオード点灯装置150では、一端がインダクタ10と結合コンデンサ11との中点に接続され、他端がインバータ回路3の低電位側に接続された共振コンデンサ12を備える。共振コンデンサ12の接続状態は実施の形態3と同じである。共振コンデンサ12採用の効果は実施の形態3と同じである。
次に図12を参照して実施の形態6を説明する。図12は、実施の形態6の発光ダイオード点灯装置160の回路図である。発光ダイオード点灯装置160は、実施の形態5の発光ダイオード点灯装置150の共振コンデンサ12を、実施の形態4と同様に配置した構成である。実施の形態5の図11と共通な部分には共通な番号を付し、説明は省略する。図12に示すように、発光ダイオード点灯装置160は、一端が結合コンデンサ11と整流回路6の中点に接続され、他端がインバータ回路3の低電位側に接続された共振コンデンサ12を備える構成である。共振コンデンサ12採用の効果は、実施の形態3と同じである。
Claims (6)
- 発光ダイオードに接続されてこの発光ダイオードに直流電流を流す整流回路であって4つのダイオードからなるダイオードブリッジの整流回路とこの整流回路に直列に接続された結合コンデンサとこの結合コンデンサに直列に接続されたインダクタとを有し、上記結合コンデンサが上記整流回路と上記インダクタとの間に配置される負荷回路と、
スイッチング素子を有し、このスイッチング素子を介して上記負荷回路に高周波電圧を供給するインバータ回路と、
上記整流回路と上記結合コンデンサとの第一直列回路の上記整流回路側に直列に接続したダイオードと一端を上記ダイオードに接続し他端を基準電位に接続した抵抗とからなる第二直列回路と、上記ダイオードとは逆極性で上記第二直列回路に並列に接続した逆極性ダイオードとを備え、上記第二直列回路の上記抵抗に発生する電圧を上記発光ダイオードに流れる電流に対応するダイオード電流対応電圧として検出する検出回路と、
上記検出回路から検出されるダイオード電流対応電圧と基準電圧とに基づいて、上記インバータ回路を制御するインバータ制御回路と、
一端が上記結合コンデンサと上記整流回路との中点に接続され、他端が上記インバータ回路の低電位側に接続された共振コンデンサとを
備えることを特徴とする発光ダイオード点灯装置。 - 発光ダイオードに接続されてこの発光ダイオードに直流電流を流す整流回路であって4つのダイオードからなるダイオードブリッジの整流回路とこの整流回路に直列に接続された結合コンデンサとこの結合コンデンサに直列に接続されたインダクタとを有する負荷回路と、
スイッチング素子を有し、このスイッチング素子を介して上記負荷回路に高周波電圧を供給するインバータ回路と、
上記整流回路の上記4つのダイオードのうち基準電位側に接続された2つのダイオードのいずれか一方に、前記ダイオードブリッジの経路内において直列接続された抵抗を有し、この抵抗に発生する電圧を上記発光ダイオードに流れる電流に対応するダイオード電流対応電圧として検出する検出回路と、
上記検出回路から検出されるダイオード電流対応電圧と基準電圧とに基づいて、上記インバータ回路を制御するインバータ制御回路と
を備えたことを特徴とする発光ダイオード点灯装置。 - 上記発光ダイオード点灯装置は、さらに、
一端がインダクタと結合コンデンサとの中点に接続され、他端が上記インバータ回路の低電位側に接続された共振コンデンサを備えることを特徴とする請求項2記載の発光ダイオード点灯装置。 - 上記発光ダイオード点灯装置は、さらに、
一端が上記結合コンデンサと上記整流回路の中点に接続され、他端が上記インバータ回路の低電位側に接続された共振コンデンサを備えることを特徴とする請求項2記載の発光ダイオード点灯装置。 - 請求項1から4のいずれかに記載の発光ダイオード点灯装置を備えた照明器具。
- 請求項5の照明器具を複数備えた照明システム。
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