JP5904455B2 - Lighting power supply and lighting device - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、照明用電源および照明装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to a lighting power source and a lighting device.

近年、照明装置において、照明光源は白熱電球や蛍光灯から省エネルギー・長寿命の光源、例えば発光ダイオード(Light-emitting diode:LED)への置き換えが進んでいる。また、例えば、EL(Electro-Luminescence)や有機発光ダイオード(Organic light-emitting diode:OLED)など新たな照明光源も開発されている。これらの照明光源の光出力は流れる電流値に依存するため、照明を点灯させる場合は、定電流を供給する電源回路が必要になる。また、調光させる場合は、供給する電流を制御する。また、高効率で省電力化・小型化に適した電源として、DC−DCコンバータなどのスイッチング電源が知られている。   2. Description of the Related Art In recent years, in illumination devices, replacement of incandescent bulbs and fluorescent lamps with light-saving, long-life light sources such as light-emitting diodes (LEDs) has been progressing. In addition, new illumination light sources such as EL (Electro-Luminescence) and organic light-emitting diode (OLED) have been developed. Since the light output of these illumination light sources depends on the value of the flowing current, a power supply circuit that supplies a constant current is required when lighting the illumination. In addition, when dimming, the supplied current is controlled. Also, switching power supplies such as DC-DC converters are known as power supplies that are highly efficient and suitable for power saving and miniaturization.

特開2011−119237号公報JP2011-119237A

出力電流の可変範囲を広げた照明用電源及び照明装置を提供することを目的とする。   It is an object of the present invention to provide a lighting power source and a lighting device with a wide output current variable range.

実施形態の照明用電源は、出力素子を備える。前記出力素子は、電源と照明負荷との間に接続され、オンの状態とオフの状態とを繰り返すスイッチング動作とオンの状態を継続するオン継続動作とに切替え可能に構成されている。前記照明負荷への出力が第1の出力以下のときに前記出力素子を前記オン継続動作に切替え、前記照明負荷への出力が前記第1の出力よりも大きい第2の出力以上のときに前記出力素子を前記スイッチング動作に切替え、前記照明負荷への出力が前記第1の出力よりも大きく前記第2の出力よりも小さいときに前記出力素子を第1の期間は前記オン継続動作に切替え、第2の期間は前記スイッチング動作に切替える。
The illumination power supply according to the embodiment includes an output element. The output element is connected between a power source and a lighting load, and is configured to be switchable between a switching operation that repeats an on state and an off state and an on-continuation operation that continues the on state. When the output to the lighting load is equal to or lower than the first output, the output element is switched to the on-continuation operation, and when the output to the lighting load is equal to or higher than the second output that is larger than the first output, Switching the output element to the switching operation, and when the output to the lighting load is larger than the first output and smaller than the second output, the output element is switched to the on-continuation operation for the first period, In the second period, the switching operation is performed.

本発明の実施形態によれば、出力電流の可変範囲を広げた照明用電源及び照明装置を提供することができる。   According to the embodiment of the present invention, it is possible to provide a lighting power source and a lighting device that have a wide variable range of output current.

第1の実施形態に係る照明用電源を含む照明装置を例示するブロック図である。It is a block diagram which illustrates the illuminating device containing the power supply for illumination which concerns on 1st Embodiment. 照明負荷に供給される出力電圧VOUTと出力電流IOUTとの関係を例示する特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram illustrating the relationship between an output voltage VOUT supplied to a lighting load and an output current IOUT. 出力素子の電流波形を例示する波形図である。It is a wave form diagram which illustrates the current waveform of an output element. 第2の実施形態における出力素子の電流波形を例示する波形図である。It is a wave form diagram which illustrates the current waveform of the output element in a 2nd embodiment. 調光器を含む直流電源を例示する回路図である。It is a circuit diagram which illustrates direct-current power supply containing a dimmer.

以下、実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。   Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings. Note that, in the present specification and each drawing, the same elements as those described above with reference to the previous drawings are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted as appropriate.

(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る照明用電源を含む照明装置を例示するブロック図である。
図1に表したように、照明装置1は、照明負荷2と、照明負荷2に電力を供給する照明用電源3と、を備えている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a lighting device including a lighting power source according to the first embodiment.
As illustrated in FIG. 1, the lighting device 1 includes a lighting load 2 and a lighting power source 3 that supplies power to the lighting load 2.

照明負荷2は、例えばLEDなどの照明光源4を有し、照明用電源3から出力電力POUT(出力電圧VOUT、出力電流IOUT)を供給されて点灯する。また、照明負荷2は、出力電力POUTを変化させて調光することができる。例えば、出力電圧VOUT及び出力電流IOUTの少なくともいずれかを変化させて調光することができる。なお、出力電力POUT、出力電圧VOUT及び出力電流IOUTのそれぞれの値は、照明光源4に応じて規定される。   The illumination load 2 includes an illumination light source 4 such as an LED, for example. The illumination load 2 is supplied with output power POUT (output voltage VOUT, output current IOUT) from the illumination power source 3 and lights up. The lighting load 2 can be dimmed by changing the output power POUT. For example, dimming can be performed by changing at least one of the output voltage VOUT and the output current IOUT. Each value of the output power POUT, the output voltage VOUT, and the output current IOUT is defined according to the illumination light source 4.

図2は、照明負荷に供給される出力電圧VOUTと出力電流IOUTとの関係を例示する特性図である。
図2においては、例えばLEDなどの点灯時の動作抵抗の小さい照明光源を有する照明負荷の特性を例示している。
照明負荷2は、出力電圧VOUTが所定電圧よりも低いときは、電流が流れず、消灯している。出力電圧VOUTが、所定電圧以上のとき、電流が流れて点灯する。
FIG. 2 is a characteristic diagram illustrating the relationship between the output voltage VOUT supplied to the lighting load and the output current IOUT.
In FIG. 2, the characteristic of the illumination load which has an illumination light source with small operation resistance at the time of lighting, such as LED, is illustrated.
When the output voltage VOUT is lower than the predetermined voltage, the illumination load 2 is not lit and is turned off. When the output voltage VOUT is equal to or higher than a predetermined voltage, a current flows and lights up.

例えば、照明光源4がLEDの場合、この所定電圧は、LEDの順方向電圧であり、照明光源4に応じて定まる。また、照明光源4は、点灯時の動作抵抗が低く、例えば定格動作点Pの近傍で出力電流IOUTが増加しても出力電圧VOUTは、変化が少ない。したがって、図2に表したような特性の照明負荷2は、出力電流IOUTを変化させることにより、照明光源4の光出力を制御して調光することができる。また、出力電圧VOUTが所定電圧よりも低下すると、照明光源4が消灯して出力電流IOUTが流れなくなるため、例えばコンデンサで平滑化して出力した場合、出力電圧VOUTの値は所定電圧以上に保持される。   For example, when the illumination light source 4 is an LED, the predetermined voltage is a forward voltage of the LED and is determined according to the illumination light source 4. In addition, the illumination light source 4 has a low operating resistance when lit, and the output voltage VOUT hardly changes even if the output current IOUT increases near the rated operating point P, for example. Therefore, the illumination load 2 having the characteristics as shown in FIG. 2 can control light by controlling the light output of the illumination light source 4 by changing the output current IOUT. Further, when the output voltage VOUT is lower than the predetermined voltage, the illumination light source 4 is turned off and the output current IOUT does not flow. For example, when the output voltage VOUT is output after being smoothed by a capacitor, the value of the output voltage VOUT is held above the predetermined voltage. The

また、照明光源4に供給する、例えば出力電圧VOUTを変化させることにより、照明光源4の光出力を制御して調光することができる。
このように、照明負荷2に供給する出力電力POUTを変化させることにより、照明光源4の光出力を制御して調光することができる。なお、以下の説明では、出力を変化させるとは、出力電圧VOUT、出力電流IOUT及び出力電力POUTの少なくともいずれかを変化させることをいうものとする。
Further, for example, by changing the output voltage VOUT supplied to the illumination light source 4, the light output of the illumination light source 4 can be controlled and dimmed.
Thus, by changing the output power POUT supplied to the illumination load 2, the light output of the illumination light source 4 can be controlled and dimmed. In the following description, changing the output means changing at least one of the output voltage VOUT, the output current IOUT, and the output power POUT.

照明用電源3は、出力素子5と、定電流素子6と、出力素子5を駆動する第1の駆動回路70と、定電流素子6を駆動する第2の駆動回路71と、第1及び第2の駆動回路70、71を介して出力素子5と定電流素子6とを制御する制御回路72と、インタフェース回路73とを備える。照明用電源3は、入力端子74、75に入力された入力電力PINを変換して、高電位出力端子30と低電位出力端子31との間に出力電力POUTとして出力する。   The illumination power source 3 includes an output element 5, a constant current element 6, a first drive circuit 70 that drives the output element 5, a second drive circuit 71 that drives the constant current element 6, and first and first A control circuit 72 for controlling the output element 5 and the constant current element 6 via two drive circuits 70 and 71, and an interface circuit 73. The illumination power supply 3 converts the input power PIN input to the input terminals 74 and 75 and outputs it as output power POUT between the high potential output terminal 30 and the low potential output terminal 31.

出力素子5は、照明負荷2と電源7との間に接続されている。出力素子5は、オンの状態とオフの状態とを繰り返すスイッチング動作と、オンの状態を継続するオン継続動作とに切替え可能に構成されている。   The output element 5 is connected between the illumination load 2 and the power source 7. The output element 5 is configured to be switchable between a switching operation that repeats an on state and an off state and an on-continuation operation that continues the on state.

図3は、出力素子の電流波形を例示する波形図であり、(a)はオン継続動作、(b)及び(c)はオンの状態を継続して振動する動作、(d)はスイッチング動作の場合である。なお、図3においては、横軸に時間tをとり、出力素子5の電流I5の波形を表している。   FIG. 3 is a waveform diagram illustrating the current waveform of the output element, where (a) is an on-continuation operation, (b) and (c) are operations that continuously vibrate, and (d) is a switching operation. This is the case. In FIG. 3, the horizontal axis represents time t, and the waveform of the current I5 of the output element 5 is represented.

図3(a)に表したように、出力素子5のオン継続動作においては、定電流素子6で制限されたほぼ一定の直流電流が出力素子5に流れる。出力素子5が一定の直流電流を出力する状態においては、照明用電源3は、シリーズレギュレータのような動作をする。   As shown in FIG. 3A, in the on-continuation operation of the output element 5, a substantially constant DC current limited by the constant current element 6 flows through the output element 5. In a state where the output element 5 outputs a constant direct current, the illumination power supply 3 operates like a series regulator.

図3(b)、(c)に表したように、オンの状態を継続したまま電流が振動する動作においては、出力素子5は、例えば不完全に発振しているような状態になる。しかし、この動作においては、出力素子5は、オフの状態にはならず、オンの状態を継続する。なお、出力素子5の振動する電流のピーク値は、定電流素子6の定電流値で制限された値になる。また、出力素子5の振動周期Tは、電流の変動幅に応じて変化する。また、図3(c)は、図3(b)の場合よりも、出力素子5の電流I5の変動幅が大きい場合を表している。   As shown in FIGS. 3B and 3C, in the operation in which the current oscillates while the on-state is continued, the output element 5 is in an incompletely oscillating state, for example. However, in this operation, the output element 5 is not turned off but continues to be turned on. The peak value of the oscillating current of the output element 5 is a value limited by the constant current value of the constant current element 6. Further, the vibration period T of the output element 5 changes according to the fluctuation range of the current. FIG. 3C illustrates a case where the fluctuation range of the current I5 of the output element 5 is larger than that in the case of FIG.

図3(d)に表したように、出力素子5のスイッチング動作においては、出力素子5は発振する。このとき、照明用電源3は、スイッチング電源として動作する。   As shown in FIG. 3D, in the switching operation of the output element 5, the output element 5 oscillates. At this time, the illumination power supply 3 operates as a switching power supply.

定電流素子6は、出力素子5に直列に接続され、出力素子5の電流I5のピーク値を制限する。なお、出力素子5及び定電流素子6は、例えば電界効果トランジスタ(FET)であり、例えば高電子移動度トランジスタ(High Electron Mobility Transistor:HEMT)である。   The constant current element 6 is connected in series to the output element 5 and limits the peak value of the current I5 of the output element 5. The output element 5 and the constant current element 6 are, for example, field effect transistors (FETs), for example, high electron mobility transistors (HEMTs).

第1の駆動回路70は、出力素子5を駆動する。第1の駆動回路70は、例えば出力素子5の制御端子の電位を制御して、出力素子5の動作を切替える。第2の駆動回路71は、定電流素子6を駆動する。第2の駆動回路71は、例えば定電流素子6の制御端子の電位を制御して、定電流値を制御する。   The first drive circuit 70 drives the output element 5. For example, the first drive circuit 70 controls the potential of the control terminal of the output element 5 to switch the operation of the output element 5. The second drive circuit 71 drives the constant current element 6. The second drive circuit 71 controls the constant current value by controlling the potential of the control terminal of the constant current element 6, for example.

制御回路72は、第1の駆動回路70を介して出力素子5を制御し、第2の駆動回路71を介して定電流素子6を制御する。制御回路72は、出力素子5と定電流素子6との駆動条件を制御して、出力素子5をスイッチング動作またはオン継続動作に切替え、また、出力素子5の電流値を制御する。   The control circuit 72 controls the output element 5 via the first drive circuit 70 and controls the constant current element 6 via the second drive circuit 71. The control circuit 72 controls the driving conditions of the output element 5 and the constant current element 6 to switch the output element 5 to the switching operation or the on-continuation operation, and also controls the current value of the output element 5.

また、制御回路72は、照明負荷2への出力を相対的に大きくする制御信号を入力した場合、定電流素子6を制御して定電流素子6の定電流値を大きくするとともに、出力素子5を制御して出力素子5をスイッチング動作させる。また、制御回路72は、照明負荷2への出力を相対的に小さくする制御信号を入力した場合、定電流素子6を制御して定電流素子6の定電流値を小さくするとともに、出力素子5を制御して出力素子5をオン継続動作させる。   When the control circuit 72 receives a control signal for relatively increasing the output to the lighting load 2, the control circuit 72 controls the constant current element 6 to increase the constant current value of the constant current element 6, and the output element 5. Is controlled to switch the output element 5. When the control circuit 72 receives a control signal for relatively reducing the output to the lighting load 2, the control circuit 72 controls the constant current element 6 to reduce the constant current value of the constant current element 6 and the output element 5. And the output element 5 is kept on.

インタフェース回路73は、照明負荷2の光出力を制御する調光信号を入力して、制御回路72に出力電力POUTを制御する制御信号として出力する。調光信号は、例えば、位相制御信号、PWM調光信号、DALI(Digital Addressable Lighting Interface)信号、LANなどの無線または有線の通信信号、センサの出力信号などである。   The interface circuit 73 inputs a dimming signal for controlling the light output of the lighting load 2 and outputs it to the control circuit 72 as a control signal for controlling the output power POUT. The dimming signal is, for example, a phase control signal, a PWM dimming signal, a DALI (Digital Addressable Lighting Interface) signal, a wireless or wired communication signal such as a LAN, and an output signal of a sensor.

調光信号が、例えば位相制御信号の場合、インタフェース回路73は、例えば、調光器8により位相制御された交流電圧を所定値と比較して調光器8の導通期間及び遮断期間を検出し、制御信号を生成することができる。   When the dimming signal is, for example, a phase control signal, the interface circuit 73 detects, for example, the conduction period and the cutoff period of the dimmer 8 by comparing the AC voltage phase-controlled by the dimmer 8 with a predetermined value. A control signal can be generated.

調光信号が、例えばPWM信号の場合、インタフェース回路73は、例えば、デューティ比に基づいて制御信号を生成することができる。   When the dimming signal is, for example, a PWM signal, the interface circuit 73 can generate a control signal based on, for example, a duty ratio.

調光信号が、例えばDALI信号の場合、インタフェース回路73は、例えばマイクロコンピュータ、例えば論理回路を有し、DALI信号をデコードして、制御信号として出力する。   When the dimming signal is, for example, a DALI signal, the interface circuit 73 has, for example, a microcomputer, for example, a logic circuit, decodes the DALI signal, and outputs it as a control signal.

調光信号が、例えば無線または有線の通信信号の場合、インタフェース回路73は、例えば通信信号を復調する受信回路と、復調した信号をデコードして制御信号として出力するマイクロコンピュータや論理回路などを有することができる。   When the dimming signal is, for example, a wireless or wired communication signal, the interface circuit 73 includes, for example, a receiving circuit that demodulates the communication signal, a microcomputer that decodes the demodulated signal, and outputs the control signal as a control signal. be able to.

調光信号が、例えばセンサの出力信号の場合、インタフェース回路73は、例えばセンサの出力信号を受信する受信素子と、受信素子により受信した信号を解析する解析回路を有することができる。また、センサは、照明用電源3の外部に設けられる。なお、センサとしては、例えば遠赤外センサ、近赤外センサ、超音波センサ、近接センサ、加速度センサ、重力センサ、音センサ(音圧センサ)、色センサ(波長センサ)などを含むことができる。   When the dimming signal is, for example, an output signal of a sensor, the interface circuit 73 can include, for example, a receiving element that receives the output signal of the sensor and an analysis circuit that analyzes the signal received by the receiving element. The sensor is provided outside the illumination power supply 3. The sensor may include, for example, a far infrared sensor, a near infrared sensor, an ultrasonic sensor, a proximity sensor, an acceleration sensor, a gravity sensor, a sound sensor (sound pressure sensor), a color sensor (wavelength sensor), and the like. .

また、インタフェース回路73は、外部から入力される調光信号を用いずに、入力電力PIN、または入力電力PINと出力電力POUTとに基づいて、制御信号を生成してもよい。例えば、電源7から照明用電源3に供給される入力電力PINの変化に応じて、出力電力POUTを制御することもできる。例えば、調光器8により位相制御した交流電源を整流した電源においては、調光器8により入力電力PINを変化させることができる。また、電源7の電源電圧VINを変化に応じて、出力を制御することもできる。   Further, the interface circuit 73 may generate the control signal based on the input power PIN or the input power PIN and the output power POUT without using the dimming signal input from the outside. For example, the output power POUT can be controlled in accordance with a change in the input power PIN supplied from the power supply 7 to the illumination power supply 3. For example, in a power source obtained by rectifying an AC power source that is phase-controlled by the dimmer 8, the input power PIN can be changed by the dimmer 8. Further, the output can be controlled in accordance with the change in the power supply voltage VIN of the power supply 7.

この場合、インタフェース回路73は、入力電力PIN、または入力電力PINと出力電力POUTとの電力差が相対的に大きい場合、制御信号として、照明負荷2への出力を相対的に大きくする制御信号を生成する。また、インタフェース回路73は、入力電力PIN、または入力電力PINと出力電力POUTとの電力差が相対的に小さい場合、照明負荷2への出力を相対的に小さくする制御信号を生成する。   In this case, when the power difference between the input power PIN or the input power PIN and the output power POUT is relatively large, the interface circuit 73 generates a control signal that relatively increases the output to the lighting load 2 as a control signal. Generate. Further, the interface circuit 73 generates a control signal for relatively reducing the output to the lighting load 2 when the power difference between the input power PIN or the input power PIN and the output power POUT is relatively small.

電源7は、直流を給電できればよく、例えば、電池、太陽光発電と二次電池とで構成された電源、USB電源、LAN電源などであり、例えば、商用電源などの交流電源を整流した電源である。なお、交流電源を整流した電源は、例えば、全波整流した電源であり、例えば平滑コンデンサにより平滑化した電源である。   The power source 7 only needs to be able to supply direct current, and is, for example, a battery, a power source composed of solar power generation and a secondary battery, a USB power source, a LAN power source, or the like. is there. The power source obtained by rectifying the AC power source is, for example, a full-wave rectified power source, for example, a power source smoothed by a smoothing capacitor.

図4は、調光器を含む直流電源を例示する回路図である。
図4に表したように、電源7は、調光器8と整流回路9と平滑コンデンサ40を有する。
調光器8は、2線式位相制御調光器である。調光器8は、交流電源76に接続され、一対の電源ラインの一方に直列に挿入される。このように調光器8は、一対の電源ラインに直列に挿入されてもよい。
FIG. 4 is a circuit diagram illustrating a DC power supply including a dimmer.
As shown in FIG. 4, the power source 7 includes a dimmer 8, a rectifier circuit 9, and a smoothing capacitor 40.
The dimmer 8 is a two-wire phase control dimmer. The dimmer 8 is connected to the AC power source 76 and is inserted in series into one of the pair of power supply lines. Thus, the dimmer 8 may be inserted in series with a pair of power supply lines.

調光器8は、電源ラインに直列に挿入されたトライアック12、トライアック12と並列に接続された位相回路13と、トライアック12のゲートと位相回路13との間に接続されたダイアック14と、を有する。   The dimmer 8 includes a triac 12 inserted in series in the power supply line, a phase circuit 13 connected in parallel with the triac 12, and a diac 14 connected between the gate of the triac 12 and the phase circuit 13. Have.

トライアック12は、通常オフの状態であり、ゲートにパルス信号が入力されるとオンする。トライアック12は、交流の電源電圧VINが正極性のときと負極性のときの双方向に電流を流すことができる。
位相回路13は、可変抵抗15とコンデンサ16とで構成され、コンデンサ16の両端に位相が遅延した電圧を生成する。また、可変抵抗15の抵抗値を変化させると、時定数が変化し、遅延時間が変化する。
The triac 12 is normally in an off state, and is turned on when a pulse signal is input to the gate. The triac 12 can pass a current in both directions when the AC power supply voltage VIN is positive and negative.
The phase circuit 13 includes a variable resistor 15 and a capacitor 16, and generates a voltage whose phase is delayed at both ends of the capacitor 16. Further, when the resistance value of the variable resistor 15 is changed, the time constant changes and the delay time changes.

ダイアック14は、位相回路13のコンデンサに充電される電圧が一定値を超えるとパルス電圧を生成し、トライアック12をオンさせる。
調光器8は、位相回路13の時定数を変化させてダイアック14がパルスを生成するタイミングを制御することにより、トライアック12がオンするタイミングを調整することができる。
The diac 14 generates a pulse voltage when the voltage charged in the capacitor of the phase circuit 13 exceeds a certain value, and turns on the triac 12.
The dimmer 8 can adjust the timing at which the triac 12 is turned on by changing the time constant of the phase circuit 13 and controlling the timing at which the diac 14 generates a pulse.

整流回路9は、調光器8を介して交流電源電圧を入力して、直流電圧を出力する。整流回路9は、ダイオードブリッジで構成されている。整流回路9は、調光器8による調光度に応じて電圧が変化する直流電圧を出力する。なお、整流回路9は、調光器8から入力される交流電圧を整流できればよく、他の構成でもよい。また、整流回路9の入力側には、照明用電源3で発生するノイズを低減するコンデンサが接続されている。   The rectifier circuit 9 inputs an AC power supply voltage via the dimmer 8 and outputs a DC voltage. The rectifier circuit 9 is configured by a diode bridge. The rectifier circuit 9 outputs a DC voltage whose voltage changes according to the dimming degree by the dimmer 8. The rectifier circuit 9 only needs to rectify the AC voltage input from the dimmer 8 and may have another configuration. Further, a capacitor for reducing noise generated in the illumination power supply 3 is connected to the input side of the rectifier circuit 9.

平滑コンデンサ40は、整流回路9の高電位端子9aと低電位端子9bとの間に接続される。平滑コンデンサ40は、整流回路9により整流された直流電圧を平滑化する。
なお、照明用電源3においては、電源7として、直流電源が接続される構成を例示しているが、整流回路9と平滑コンデンサ40とを照明用電源3に含めて、照明用電源3が交流電源76から電力を供給される構成としてもよい。
The smoothing capacitor 40 is connected between the high potential terminal 9a and the low potential terminal 9b of the rectifier circuit 9. The smoothing capacitor 40 smoothes the DC voltage rectified by the rectifier circuit 9.
In the illumination power supply 3, a configuration in which a DC power supply is connected is illustrated as the power supply 7, but the rectification circuit 9 and the smoothing capacitor 40 are included in the illumination power supply 3, and the illumination power supply 3 is AC. A configuration may be adopted in which power is supplied from the power source 76.

スイッチング電源は、出力素子5が抵抗の低いオンの状態と電流が流れないオフの状態とを繰り返すスイッチング動作をするため、低消費電力・高効率の電源である。
本実施形態においては、出力電力POUTが所定値よりも大きいとスイッチング動作し、出力電力POUTが小さいと、シリーズレギュレータのような動作をする。出力電力POUTが大きい場合は、入力と出力との電位差ΔVと電流との積が大きく、シリーズレギュレータの動作を行うと損失が大きくなる。したがって、出力電力POUTが大きい場合に、スイッチング動作をすることは、低消費電力化に適する。また、出力電力POUTが小さい場合は、損失は小さいため、シリーズレギュレータとして動作をすることは問題ない。
The switching power supply is a power supply with low power consumption and high efficiency because the output element 5 performs a switching operation that repeats an ON state with low resistance and an OFF state in which no current flows.
In this embodiment, when the output power POUT is larger than a predetermined value, the switching operation is performed, and when the output power POUT is small, the operation is performed like a series regulator. When the output power POUT is large, the product of the potential difference ΔV between the input and output and the current is large, and the loss increases when the series regulator is operated. Therefore, when the output power POUT is large, the switching operation is suitable for low power consumption. Further, when the output power POUT is small, the loss is small, and there is no problem in operating as a series regulator.

また、本実施形態においては、出力電力POUTが所定値よりも小さいときは、出力素子5はオフの状態にならずにオンの状態を継続したまま電流が振動して、電流の平均値で照明負荷2を点灯させる(図3(b)、(c))。また、出力電力POUTがさらに小さいときは、出力素子5は、オンの状態を継続したまま、直流電流を照明負荷2に出力して点灯させる(図3(a))。その結果、本実施形態においては、出力電流をゼロまで連続的に変化させることができる。また、照明装置1における照明負荷2をスムーズに消灯することができる。   In the present embodiment, when the output power POUT is smaller than a predetermined value, the output element 5 does not turn off, the current vibrates while continuing the on state, and illumination is performed with the average value of the current. The load 2 is turned on (FIGS. 3B and 3C). Further, when the output power POUT is further small, the output element 5 outputs a direct current to the lighting load 2 and keeps the light on while keeping the ON state (FIG. 3A). As a result, in the present embodiment, the output current can be continuously changed to zero. Moreover, the illumination load 2 in the illumination device 1 can be turned off smoothly.

したがって、本実施形態においては、出力電力POUTに応じて、出力素子5のスイッチング動作時における最大値から、出力素子5のオンの状態を継続したまま直流電流を出力する際の最小値まで出力電力POUTを連続的に変化させることができる。また、照明装置1における照明負荷2を連続的に0〜100%の範囲で調光することができる。   Therefore, in the present embodiment, the output power from the maximum value at the time of the switching operation of the output element 5 to the minimum value at the time of outputting the direct current while the output element 5 is kept on according to the output power POUT. POUT can be continuously changed. Moreover, the illumination load 2 in the illuminating device 1 can be dimmed continuously in the range of 0 to 100%.

なお、図3(b)、(c)においては、出力素子5は、オフの状態にならずにオンの状態を継続したまま電流が振動し、出力電力POUTが大きくなると電流の変動幅が大きくなる動作を例示している。しかし、出力素子5は、出力電力POUTが所定値以上のときオンの状態とオフの状態とを繰り返すスイッチング動作をして発振し(図3(d))、出力電力POUTが所定値よりも小さいときオンの状態を継続して直流電流を出力する動作をしてもよい(図3(a))。すなわち、出力素子5は、オフの状態とならずにオンの状態を継続したまま電流が振動する動作(図3(b)、(c))をしなくてもよい。   In FIGS. 3B and 3C, the output element 5 oscillates while the ON state is maintained without being turned off, and the fluctuation range of the current increases as the output power POUT increases. The operation | movement which becomes is illustrated. However, the output element 5 oscillates by performing a switching operation that repeats an ON state and an OFF state when the output power POUT is equal to or higher than a predetermined value (FIG. 3D), and the output power POUT is smaller than the predetermined value. In some cases, an operation may be performed in which a direct current is output while the on state is continued (FIG. 3A). That is, the output element 5 does not have to perform an operation (FIGS. 3B and 3C) in which the current oscillates while continuing the ON state without being in the OFF state.

(第2の実施形態)
図5は、第2の実施形態における出力素子の電流波形を例示する波形図であり、(a)はオン継続動作、(b)及び(c)はオン継続動作とスイッチング動作とに切替わる動作、(d)はスイッチング動作の場合である。なお、図5においては、横軸に時間tをとり、出力素子5の電流I5の波形を表している。
第2の実施形態は、第1の実施形態と比較して、出力素子5の動作が異なっている。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a waveform diagram illustrating a current waveform of the output element in the second embodiment, where (a) is an on-continuation operation, and (b) and (c) are an operation that switches between an on-continuation operation and a switching operation. , (D) is a case of a switching operation. In FIG. 5, the horizontal axis represents time t, and the waveform of the current I5 of the output element 5 is represented.
The second embodiment is different from the first embodiment in the operation of the output element 5.

図5(a)に表したように、出力電力POUTが相対的に小さい第1の出力以下のときは、時間tの全期間が、出力素子5のオン継続動作をする第1の期間T1になっている。定電流素子6で制限されたほぼ一定の直流電流が、出力素子5に流れる。出力素子5が一定の直流電流を出力する状態においては、照明用電源3は、シリーズレギュレータのような動作をする。   As shown in FIG. 5A, when the output power POUT is less than or equal to the first output, the entire period of time t is the first period T1 during which the output element 5 continues to be turned on. It has become. A substantially constant direct current limited by the constant current element 6 flows through the output element 5. In a state where the output element 5 outputs a constant direct current, the illumination power supply 3 operates like a series regulator.

図5(b)、(c)に表したように、出力電力POUTが第1の出力よりも高くなると、出力素子5は、オン継続動作をする第1の期間T1と、スイッチング動作をする第2の期間T2と、を繰り返す動作をする。なお、出力素子5の振動する電流のピーク値は、定電流素子6の定電流値で制限された値になる。また、出力素子5のオン継続動作をする第1の期間T1と、スイッチング動作をする第2の期間T2とは、出力電力POUTに応じて変化する。例えば、図5(c)は、図5(b)の場合よりも、出力電力POUTが大きい場合を表し、第2の期間T2が第1の期間T1に対して長くなっている。   As shown in FIGS. 5B and 5C, when the output power POUT becomes higher than the first output, the output element 5 performs the first period T1 during which the on-continuation operation is performed and the first period during which the switching operation is performed. The period T2 of 2 is repeated. The peak value of the oscillating current of the output element 5 is a value limited by the constant current value of the constant current element 6. In addition, the first period T1 in which the output element 5 is continuously turned on and the second period T2 in which the switching operation is performed vary according to the output power POUT. For example, FIG. 5C shows a case where the output power POUT is larger than in the case of FIG. 5B, and the second period T2 is longer than the first period T1.

図5(d)に表したように、出力電力POUTが相対的に大きい第2の出力のときは、時間tの全期間が、出力素子5のスイッチング動作をする第2の期間T2になる。このとき、照明用電源3は、スイッチング電源として動作する。なお、第2の出力は、第1の出力よりも大きい出力値である。   As shown in FIG. 5D, when the output power POUT is a second output that is relatively large, the entire period of time t is a second period T <b> 2 in which the switching operation of the output element 5 is performed. At this time, the illumination power supply 3 operates as a switching power supply. The second output is an output value larger than the first output.

このように、制御回路72は、出力素子5を第1の期間T1はオン継続動作、第2の期間はスイッチング動作に切替えて、平均電力を連続的に変化させる。その結果、出力電力POUTを最大値と最小値との間で連続的に変化させることができる。また、照明装置1における照明負荷2を連続的に0〜100%の範囲で調光することができる。
本実施形態においても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
As described above, the control circuit 72 switches the output element 5 to the on-continuation operation in the first period T1 and the switching operation in the second period, and continuously changes the average power. As a result, the output power POUT can be continuously changed between the maximum value and the minimum value. Moreover, the illumination load 2 in the illuminating device 1 can be dimmed continuously in the range of 0 to 100%.
Also in this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

以上、具体例を参照しつつ実施形態について説明したが、それらに限定されるものではなく、種々の変形が可能である。   As described above, the embodiments have been described with reference to specific examples. However, the embodiments are not limited thereto, and various modifications are possible.

例えば、出力素子5及び定電流素子6はGaN系HEMTには限定されない。例えば、半導体基板に炭化珪素(SiC)や窒化ガリウム(GaN)やダイヤモンドのようなワイドバンドギャップを有する半導体(ワイドバンドギャップ半導体)を用いて形成した半導体素子でもよい。ここで、ワイドバンドギャップ半導体とは、バンドギャップが約1.4eVのヒ化ガリウム(GaAs)よりもバンドギャップの広い半導体をいう。例えば、バンドギャップが1.5eV以上の半導体、リン化ガリウム(GaP、バンドギャップ約2.3eV)、窒化ガリウム(GaN、バンドギャップ約3.4eV)、ダイアモンド(C、バンドギャップ約5.27eV)、窒化アルミニウム(AlN、バンドギャップ約5.9eV)、炭化ケイ素(SiC)などが含まれる。このようなワイドバンドギャップ半導体素子は、耐圧を等しくする場合、シリコン半導体素子よりも小さくできるために寄生容量が小さく、高速動作が可能なため、スイッチング周期を短くすることができ、巻線部品やコンデンサなどの小形化が可能となる。   For example, the output element 5 and the constant current element 6 are not limited to the GaN-based HEMT. For example, a semiconductor element formed using a semiconductor (wide band gap semiconductor) having a wide band gap such as silicon carbide (SiC), gallium nitride (GaN), or diamond on the semiconductor substrate may be used. Here, the wide band gap semiconductor means a semiconductor having a wider band gap than gallium arsenide (GaAs) having a band gap of about 1.4 eV. For example, a semiconductor having a band gap of 1.5 eV or more, gallium phosphide (GaP, band gap about 2.3 eV), gallium nitride (GaN, band gap about 3.4 eV), diamond (C, band gap about 5.27 eV) , Aluminum nitride (AlN, band gap of about 5.9 eV), silicon carbide (SiC), and the like. Such a wide band gap semiconductor element can be made smaller than a silicon semiconductor element when the breakdown voltage is made equal, so that the parasitic capacitance is small and high speed operation is possible, so that the switching cycle can be shortened, and the winding parts and Capacitors can be miniaturized.

また、照明光源4はLEDに限らず、ELやOLEDなどでもよく、照明負荷2には、複数個の照明光源4が直列又は並列に接続されていてもよい。   The illumination light source 4 is not limited to an LED, and may be an EL or an OLED. A plurality of illumination light sources 4 may be connected to the illumination load 2 in series or in parallel.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1…照明装置、 2…照明負荷、 3…照明用電源、 4…照明光源、 5…出力素子、 6…定電流素子、 7…電源、 8…調光器、 9…整流回路、 9a…高電位端子、 9b…低電位端子、 12…トライアック、 13…位相回路、 14…ダイアック、 15…可変抵抗、 16…コンデンサ、 30…高電位出力端子、 31…低電位出力端子、 40…平滑コンデンサ、 70…第1の駆動回路、 71…第2の駆動回路、 72…制御回路、 73…インタフェース回路、 74、75…入力端子、 76…交流電源   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Illuminating device, 2 ... Illumination load, 3 ... Illumination power supply, 4 ... Illumination light source, 5 ... Output element, 6 ... Constant current element, 7 ... Power supply, 8 ... Dimmer, 9 ... Rectifier circuit, 9a ... High Potential terminal, 9b ... Low potential terminal, 12 ... Triac, 13 ... Phase circuit, 14 ... Diac, 15 ... Variable resistor, 16 ... Capacitor, 30 ... High potential output terminal, 31 ... Low potential output terminal, 40 ... Smoothing capacitor, DESCRIPTION OF SYMBOLS 70 ... 1st drive circuit, 71 ... 2nd drive circuit, 72 ... Control circuit, 73 ... Interface circuit, 74, 75 ... Input terminal, 76 ... AC power supply

Claims (6)

電源と照明負荷との間に接続され、オンの状態とオフの状態とを繰り返すスイッチング動作とオンの状態を継続するオン継続動作とに切替え可能に構成された出力素子を備え
前記照明負荷への出力が第1の出力以下のときに前記出力素子を前記オン継続動作に切替え、
前記照明負荷への出力が前記第1の出力よりも大きい第2の出力以上のときに前記出力素子を前記スイッチング動作に切替え、
前記照明負荷への出力が前記第1の出力よりも大きく前記第2の出力よりも小さいときに前記出力素子を第1の期間は前記オン継続動作に切替え、第2の期間は前記スイッチング動作に切替える照明用電源。
An output element connected between a power source and a lighting load and configured to be able to switch between a switching operation that repeats an on state and an off state and an on continuation operation that continues the on state ,
When the output to the lighting load is equal to or lower than the first output, the output element is switched to the on-continuation operation,
Switching the output element to the switching operation when the output to the illumination load is equal to or greater than a second output greater than the first output;
When the output to the lighting load is larger than the first output and smaller than the second output, the output element is switched to the on-continuation operation during the first period, and the switching operation is performed during the second period. Switching power supply for lighting.
前記照明負荷への出力を制御する制御信号に基づいて、前記出力素子をスイッチング動作またはオン継続動作に切替える制御回路をさらに備えた請求項1記載の照明用電源。   The illumination power supply according to claim 1, further comprising: a control circuit that switches the output element to a switching operation or an on-continuation operation based on a control signal that controls an output to the illumination load. 前記照明負荷への出力が相対的に大きいときに前記出力素子を前記スイッチング動作に切替え、前記照明負荷への出力が相対的に小さいときに前記出力素子を前記オン継続動作に切替える請求項1または2に記載の照明用電源。   The output element is switched to the switching operation when the output to the lighting load is relatively large, and the output element is switched to the on-continuation operation when the output to the lighting load is relatively small. The power supply for illumination according to 2. 前記出力素子は、ノーマリオン形の素子である請求項1〜のいずれか1つに記載の照明用電源。 Said output element, lighting power according to any one of claims 1 to 3 which is an element of the normally-on type. 前記出力素子に直列に接続された定電流素子をさらに備えた請求項記載の照明用電源。 The illumination power supply according to claim 4 , further comprising a constant current element connected in series to the output element. 照明負荷と、
前記照明負荷に電力を供給する請求項1〜のいずれか1つに記載の照明用電源と、
を備えた照明装置。
Lighting load,
The power supply for illumination according to any one of claims 1 to 5 , wherein power is supplied to the illumination load.
A lighting device comprising:
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JP2002199708A (en) * 2000-12-22 2002-07-12 Hitachi Ltd Dc-dc converter
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