JP6106372B2 - 照明用電源装置および照明器具 - Google Patents
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Description
一次巻線、二次巻線、三次巻線および共通コアを有するトランスと、前記一次巻線に直列に接続されたスイッチング素子と、前記一次巻線および前記スイッチング素子の直列回路へ直流電力を加える直流出力回路と、前記二次巻線に直列に接続された二次側ダイオードと、前記スイッチング素子をオンオフ制御する制御回路と、前記制御回路用の補助電源回路と、を備える照明用電源装置であって、前記二次巻線と前記二次側ダイオードの直列回路の両端に生じる直流電力によって照明負荷を点灯する。
前記二次側ダイオードの極性は、前記スイッチング素子がオンのときに前記二次巻線の誘導電流の流れを阻止する向きで設けられている。
前記補助電源回路は、前記三次巻線に直列に接続された三次側ダイオードと、さらに直列に接続されたインダクターと、を有し、
前記三次側ダイオードの極性は、前記スイッチング素子がオンのときに前記三次巻線の誘導電流の流れを許可する向きで設けられ、前記スイッチング素子がオンのときに前記三次巻線の誘導電流に基づく補助電力が前記制御回路に供給され、
前記インダクターは、前記補助電力に与える前記直流電力の変動の影響を軽減することを特徴とする。
なお、本発明の照明用電源装置において、上記のインダクターに代えて、抵抗を接続してもよい。
しかし、上記の構成によれば、三次巻線と三次側ダイオードの直列回路に対して、さらにインダクタンスの小さいインダクターまたは抵抗を直列に接続し、また、これらで構成された直列回路に対して並列に三次側コンデンサを接続したので、仮に一次巻線に突入電流があったとしても、挿入されたインダクターまたは抵抗によって、三次巻線での突入電流の発生が抑制される。
前記トランスは、さらに、前記三次巻線と異なる巻線数の四次巻線を有し、
前記補助電源回路は、前記直流出力回路の入力電圧値に応じて、前記三次巻線と前記四次巻線のいずれを使うかを判断する判断手段と、
前記判断手段の判断に応じて、前記補助電源回路と前記三次巻線との接続、および、前記補助電源回路と前記四次巻線との接続を切り換える切り換え手段と、を有することが好ましい。
前記三次側ダイオードのアノード側端子は、前記スイッチング素子がオンのときに生じる誘導起電力による前記三次巻線の正極側端子に接続されている。
前記トランスは、さらに四次巻線を有し、
前記誘導起電力による前記四次巻線の負極側端子は、前記三次側ダイオードと前記三次巻線の接続点に接続されている。
前記補助電源回路は、さらに、
前記誘導起電力による前記四次巻線の正極側端子にアノード側端子が接続された四次側ダイオードと、
該四次側ダイオードのカソード側端子と前記三次側コンデンサの負極側端子との間に接続された四次側コンデンサと、
前記直流出力回路の入力電圧値に応じて、前記三次側コンデンサの端子間電圧に前記制御回路を接続するか、前記四次側コンデンサの端子間電圧に前記制御回路を接続するかを判断する判断手段と、
前記判断手段の判断に応じて前記2つの接続を切り換える切り換え手段と、を有することが好ましい。
この構成によれば、照明器具の調光制御により、照明負荷に流れる直流電流が大きく変化する場合であっても、これに伴って補助電源回路から出力される補助電力が変動するということが無く、安定した調光制御が可能になる。
以下、図面に基づき本発明の好適な実施形態について説明する。
図1は第1実施形態に係る絶縁型のLED電源装置4の全体構成図である。このLED電源装置4は、LED照明モジュールなどのLED素子列2と、このLED素子列2の調光を制御する調光装置3とともに、LED照明器具を構成するものであるが、LED素子列2および調光装置3については公知の構成のものを利用できるため説明を省き、LED電源装置4の具体的な構成を以下で説明する。
LED電源装置4は、直流出力回路6、フライバック変換回路8、および、電流検出部(R5,12)を備える。直流出力回路6は、ノイズ除去部(C1,T1,C2)と全波整流回路DBとバイパスコンデンサC3とを有する。
フライバックトランスT2は、共通コアを有し、さらに、共通コアに対して上記の一次巻線T2aと二次巻線T2b以外に補助巻線としての三次巻線T2cを有する。三次巻線T2cの極性は、一次巻線T2aの極性に対しては同じ向きで、二次巻線T2bの極性に対しては反対向きで設けられている。
補助電源回路20は、三次巻線T2cに直列に接続された三次側ダイオードD3を有する。三次側ダイオードD3の極性は、スイッチング素子Q1がオンのときに三次巻線T2cの誘導電流の流れを許可する向きで設けられている。図1に示すように、三次巻線T2cの黒丸で示した側とは反対側に三次側ダイオードD3のアノード側端子が接続されている。また、補助電源回路20は、三次巻線T2cと三次側ダイオードD3の直列回路に対して並列に接続された三次側コンデンサC6を有する。そして、三次巻線T2cの誘導電流によって充電された三次側コンデンサC6の端子間電圧が補助電力として制御回路10に供給される。
次に、制御回路10の具体的な構成例を説明する。制御回路10は、マイクロコンピュータ(CPU)と、電圧などの検出用のADコンバータと、スイッチング素子Q1に駆動電流を供給するMOSFET駆動回路と、ROMおよびRAMとを有する。CPUは、電流検出部(R5,12)からの検出値に基づいてLED素子列2の負荷電流値を算出する。この負荷電流値が、調光度に応じた負荷電流値になるように、オン幅(オン状態の期間)が決定される。
以上の構成において、補助電源回路20の二次側ダイオードD2の極性が、スイッチング素子Q1がオンのときに二次巻線T2bの誘導電流の流れを阻止する向きで設けられているので、オンのときにはフライバックトランスT2の共通コア(磁性体)に磁気エネルギーが蓄積される。そしてQ1がオフになると、二次巻線T2bでの起電力の向きが変わるので、蓄積された磁気エネルギーが二次巻線T2bと二次側ダイオードD2を流れる電流として取り出される。取り出された電流は、二次側コンデンサC5に充電され、LED素子列2の負荷電力として用いられる。制御回路10によるスイッチング素子Q1のオン幅の調整により、LED素子列2の負荷電流は所定の大きさに制御される。このようにして、LED素子列2への直流電力が、フライバックトランスの二次巻線T2bからフライバック方式で取り出されるようになっている。
図2(A)は第2実施形態に係るLED電源装置の特に補助電源回路20aを拡大した回路図である。LED電源装置のその他の回路構成は、前述の第1実施形態に共通する。
図3は第3実施形態に係るLED電源装置の特に補助電源回路20cを拡大した回路図である。LED電源装置のその他の回路構成は、前述の第1実施形態に共通する。
本実施形態の補助電源回路20cでは、三次側ダイオードD3のアノード側端子は、スイッチング素子Q1がオンのときに生じる誘導起電力による三次巻線T2cの正極側端子に接続されている。フライバックトランスT2は、さらに四次巻線T2dを有し、誘導起電力による四次巻線T2dの負極側端子は、三次側ダイオードD3と三次巻線T2cの接続点に接続されている。補助電源回路20cは、さらに、誘導起電力による四次巻線の正極側端子にアノード側端子が接続された四次側ダイオードD4と、四次側ダイオードD4のカソード側端子と三次側コンデンサC6の負極側端子との間に接続された四次側コンデンサC7と、判断手段30と、切り換え手段40とを有している。
このようにすれば、交流電圧が大きい場合には、補助巻線の巻き数の小さい方で取り出された補助電力を使用し、交流電圧が小さい場合には、補助巻線の巻き数の大きい方で取り出された補助電力を使用することになるので、補助電源回路における電力損失の増加を抑えることができる。
図4は、変形例としてのフライバック変換回路8aの回路図である。第1実施形態のフライバック変換回路8と異なる点は、フライバックトランスT3の各巻線T3a〜T3cのコイルの極性がすべて反対になっているだけであり、実質的に変換回路8と同等の変換動作を行なう。
なお、各実施形態においては、交流電源ACの代わりに直流電源DCを用いてもよい。
4 LED電源装置(照明用電源装置) 6 直流出力回路
8 フライバック変換回路 10 制御回路
12 絶縁型オペアンプ 20 補助電源回路
30 判断手段 32 交流電圧検出手段
40 切り換え手段 C5 二次側コンデンサ
C6 三次側コンデンサ C7 四次側コンデンサ
D2 二次側ダイオード D3 三次側ダイオード
D4 四次側ダイオード L1 補助電源回路のインダクター
Q1 フライバック変換回路のスイッチング素子
R6 補助電源回路の抵抗 T1 ライン・フィルター
T2 フライバックトランス(トランス) T2a 一次巻線
T2b 二次巻線 T2c 三次巻線(補助巻線)
T2d 四次巻線(補助巻線)
Claims (5)
- 一次巻線、二次巻線、三次巻線および共通コアを有するトランスと、前記一次巻線に直列に接続されたスイッチング素子と、前記一次巻線および前記スイッチング素子の直列回路へ直流電力を加える直流出力回路と、前記二次巻線に直列に接続された二次側ダイオードと、前記スイッチング素子をオンオフ制御する制御回路と、前記制御回路用の補助電源回路と、を備え、前記二次巻線と前記二次側ダイオードの直列回路の両端に生じる直流電力によって照明負荷を点灯する照明用電源装置であって、
前記二次側ダイオードの極性は、前記スイッチング素子がオンのときに前記二次巻線の誘導電流の流れを阻止する向きで設けられ、
前記補助電源回路は、前記三次巻線に直列に接続された三次側ダイオードと、さらに直列に接続されたインダクターと、を有し、
前記インダクタ―は、前記三次巻線と三次側ダイオードの直列回路に対してインダクタンスの値が小さいインダクターであって、該インダクターは突入電流発生時には突入電流を抑制し、
前記三次側ダイオードの極性は、前記スイッチング素子がオンのときに前記三次巻線の誘導電流の流れを許可する向きで設けられ、前記スイッチング素子がオンのときに前記三次巻線の誘導電流に基づく補助電力が前記制御回路に供給され、
前記インダクターは、前記補助電力に与える前記直流電力の変動の影響を軽減することを特徴とする照明用電源装置。 - 請求項1に記載の照明用電源装置において、前記補助電源回路は、さらに、前記三次巻線の誘導電流によって充電される三次側コンデンサを有し、前記三次側コンデンサの端子間電圧が前記制御回路に供給されることを特徴とする照明用電源装置。
- 請求項1または請求項2のいずれかに記載の照明用電源装置において、
前記トランスは、さらに、前記三次巻線と異なる巻線数の四次巻線を有し、
前記補助電源回路は、前記直流出力回路の入力電圧値に応じて、前記三次巻線と前記四次巻線のいずれを使うかを判断する判断手段と、
前記判断手段の判断に応じて、前記補助電源回路と前記三次巻線との接続、および、前記補助電源回路と前記四次巻線との接続を切り換える切り換え手段と、を有することを特徴とする照明用電源装置。 - 請求項2記載の照明用電源装置において、
前記三次側ダイオードのアノード側端子は、前記スイッチング素子がオンのときに生じる誘導起電力による前記三次巻線の正極側端子に接続され、
前記トランスは、さらに四次巻線を有し、
前記誘導起電力による前記四次巻線の負極側端子は、前記三次側ダイオードと前記三次巻線の接続点に接続され、
前記補助電源回路は、さらに、
前記誘導起電力による前記四次巻線の正極側端子にアノード側端子が接続された四次側ダイオードと、
該四次側ダイオードのカソード側端子と前記三次側コンデンサの負極側端子との間に接続された四次側コンデンサと、
前記直流出力回路の入力電圧値に応じて、前記三次側コンデンサの端子間電圧に前記制御回路を接続するか、前記四次側コンデンサの端子間電圧に前記制御回路を接続するかを判断する判断手段と、
前記判断手段の判断に応じて前記2つの接続を切り換える切り換え手段と、を有することを特徴とする照明用電源装置。 - 請求項1から4のいずれかに記載の照明用電源装置と、前記照明用電源装置により点灯制御される照明負荷と、前記照明負荷の調光を制御する調光装置とを備えることを特徴とする照明器具。
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