JP6157247B2 - LED dimming control device - Google Patents
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Description
本発明は,LED調光制御装置に関する。 The present invention relates to an LED dimming control device.
LED調光制御装置は,LED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)の調光を制御する装置であり,LED照明装置内に設けられるLED調光装置内の制御回路である。LED照明装置は,従来の白熱ランプで使用されてきたサイリスタによる調光回路に接続された場合でも,サイリスタ調光回路による白熱ランプの調光と同様の調光態様をLEDで実現することが望まれる。 The LED dimming control device is a device that controls dimming of an LED (Light Emitting Diode), and is a control circuit in the LED dimming device provided in the LED lighting device. Even when the LED lighting device is connected to a dimming circuit using a thyristor that has been used in a conventional incandescent lamp, it is desirable to realize a dimming mode similar to that of the incandescent lamp using the thyristor dimming circuit. It is.
しかしながら,サイリスタの調光回路は,AC電源の電圧波形を位相制御して平均電流を調整するのに対して,LEDの調光制御は一定のパルス信号のデューティ比を制御して行われる。したがって,白熱ランプ用の調光回路とLEDとの間に,白熱ランプ用の調光回路により位相制御されているAC駆動電圧をDC駆動電圧に変換する整流器と,そのDC駆動電圧の電圧波形に基づいて調光回路で行われている位相制御を検出し,LEDの調光制御に適したパルス幅変調(PWM)されたパルス信号を生成するLED調光制御装置とが設けられる。 However, the dimming circuit of the thyristor adjusts the average current by phase-controlling the voltage waveform of the AC power supply, whereas the dimming control of the LED is performed by controlling the duty ratio of a constant pulse signal. Therefore, between the dimming circuit for the incandescent lamp and the LED, a rectifier that converts the AC drive voltage phase-controlled by the dimming circuit for the incandescent lamp into a DC drive voltage, and a voltage waveform of the DC drive voltage. There is provided an LED dimming control device that detects the phase control performed in the dimming circuit based on this and generates a pulse signal subjected to pulse width modulation (PWM) suitable for the dimming control of the LED.
LED調光制御については,以下の特許文献に記載されている。 The LED dimming control is described in the following patent documents.
従来のLED調光制御装置は,サイリスタの調光回路の出力波形から位相制御によってサイリスタが導通している導通角を検出し,検出した導通角に基づいてPWMパルス信号を生成する。 The conventional LED dimming control device detects the conduction angle at which the thyristor is conducting by phase control from the output waveform of the thyristor dimming circuit, and generates a PWM pulse signal based on the detected conduction angle.
しかしながら,サイリスタの調光回路によって制御される白熱ランプの調光制御は,導通角だけでなく,商用AC電源の振幅電圧や周波数にも依存した制御である。したがって,白熱ランプと同等の調光制御を行うためには,導通角に加えて,商用AC電源の振幅電圧や周波数にも依存した調光制御が必要になる。 However, the dimming control of the incandescent lamp controlled by the dimmer circuit of the thyristor is a control that depends not only on the conduction angle but also on the amplitude voltage and frequency of the commercial AC power supply. Therefore, in order to perform dimming control equivalent to an incandescent lamp, dimming control that depends on the amplitude voltage and frequency of the commercial AC power supply in addition to the conduction angle is required.
一方で,途上国における商用AC電源は,その周波数や振幅電圧の品質が高くない場合があり,一律に予想することはできない。そのため,サイリスタの調光回路の出力電圧の波形から,商用AC電源の振幅電圧,周波数,そして導通角を高精度に検出して,LEDのPWMパルス信号を制御することが望まれる。 On the other hand, commercial AC power supplies in developing countries may not have high frequency and amplitude voltage quality, and cannot be predicted uniformly. Therefore, it is desired to control the PWM pulse signal of the LED by accurately detecting the amplitude voltage, frequency, and conduction angle of the commercial AC power supply from the waveform of the output voltage of the dimmer circuit of the thyristor.
そこで,本発明の目的は,AC電源の少なくとも振幅電圧を,さらに,周波数,導通角を高精度に検出して,適切なPWMパルスを生成するLED調光制御装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an LED dimming control device that generates an appropriate PWM pulse by detecting at least an amplitude voltage of an AC power source, a frequency, and a conduction angle with high accuracy.
実施の形態の第1の側面は,交流電圧を入力し位相制御された出力電圧を出力する調光器から前記出力電圧を供給され,LEDの調光を制御するLED調光制御装置において,
前記調光器がオフ状態になるオフ期間での前記出力電圧の電圧を検出し,前記検出したオフ期間での電圧に基づいて前記交流電圧の振幅電圧を検出する波形情報検出回路と,
前記振幅電圧に基づいて,前記LEDを駆動制御する駆動パルスを生成する駆動制御回路とを有する。
A first aspect of the embodiment is an LED dimming control device for controlling dimming of an LED, which is supplied with the output voltage from a dimmer that inputs an AC voltage and outputs an output voltage that is phase-controlled.
A waveform information detection circuit for detecting a voltage of the output voltage in an off period in which the dimmer is turned off, and detecting an amplitude voltage of the AC voltage based on the detected voltage in the off period;
And a drive control circuit for generating a drive pulse for driving and controlling the LED based on the amplitude voltage.
第1の側面によれば,AC電圧の振幅電圧を高精度に検出することができる。 According to the first aspect, the amplitude voltage of the AC voltage can be detected with high accuracy.
図1は,調光器と白熱ランプ及びLED照明器具の構成を示す図である。図1(A)は,商用AC電源と,調光器10と,白熱ランプ12との構成を示す。通常,住宅設備等において,商用AC電源と白熱ランプ12との間に,トライアックによる調光器10が設けられている。調光器10は,一般には部屋の壁の内部に設けられる。そして,調光器10の調光用つまみ(図示せず)を調節することで,白熱ランプ12の明るさを調節することができる。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a dimmer, an incandescent lamp, and an LED lighting apparatus. FIG. 1A shows the configuration of a commercial AC power source, a
図1(B)は,商用AC電源と,調光器10と,LED照明器具20との構成を示す。図1(A)に示した商用AC電源と調光器10が設けられた部屋の電源端子N1,N2にLED照明器具20を取り付け,調光器10の調光用つまみを操作すると白熱ランプと同様にLED照明の明るさを調節することができる。
FIG. 1B shows a configuration of a commercial AC power source, a
図2は,調光器の回路例を示す図である。調光器はトライアックTRと,双方向ダイオードD1と,調光用つまみで抵抗が調節される可変抵抗Rvと,キャパシタC0とを有する。双方向ダイオードD1と,調光用つまみで抵抗が調節される可変抵抗Rvと,キャパシタC0とで,トライアックTRへのゲートパルスを生成するダイアックを構成する。負荷RLは,図1(A)の場合は白熱ランプ12であり,図1(B)の場合はLED照明器具20である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a circuit example of the dimmer. The dimmer includes a triac TR, a bidirectional diode D1, a variable resistor Rv whose resistance is adjusted by a dimming knob, and a capacitor C0. The bidirectional diode D1, the variable resistor Rv whose resistance is adjusted by the dimming knob, and the capacitor C0 form a diac that generates a gate pulse to the triac TR. The load RL is the
トライアックTRは,図2の上から下方向にAC電源の電圧が印加されているときにノードNTの電圧が上昇してダイアックからトライアックTRに正のゲートパルスが印加されると,トライアックTRが導通して上から下方向に電流が流れ,トライアックTRの順方向電圧未満になるかまたは最小導通電流未満になるまで導通状態を継続する。逆に,図2の下から上方向にAC電源の電圧が印加されているときにノードNTの電圧が下降してダイアックからトライアックTRに負のゲートパルスが印加されると,トライアックTRが導通して下から上方向に電流が流れ,トライアックTRの順方向電圧未満になるかまたは最小導通電流未満になるまで継続する。 In the triac TR, when the voltage of the node NT rises while the voltage of the AC power supply is applied from the top to the bottom in FIG. 2 and a positive gate pulse is applied from the diac to the triac TR, the triac TR becomes conductive. Then, the current flows from the top to the bottom, and the conduction state is continued until the voltage is less than the forward voltage of the triac TR or less than the minimum conduction current. On the other hand, when the voltage of the node NT drops while the AC power supply voltage is applied from the bottom to the top of FIG. 2 and a negative gate pulse is applied from the diac to the triac TR, the triac TR becomes conductive. Then, current flows from the bottom to the top, and continues until it becomes less than the forward voltage of the triac TR or less than the minimum conduction current.
正弦波であるAC電源が印加されるので,可変抵抗Rvの抵抗値に応じて,ゲートパルスが印加されるタイミングが変化し,トライアックが導通する期間が変化する。したがって,調光器10は,調光用つまみにより可変抵抗Rvの抵抗値を可変制御し,それに応じてトライアックが導通するタイミングを可変制御し,AC電源を位相制御した電圧を負荷RLに印加している。詳細な動作については,後述する。
Since AC power that is a sine wave is applied, the timing at which the gate pulse is applied changes according to the resistance value of the variable resistor Rv, and the period during which the triac is turned on changes. Therefore, the
図3,図4は,本実施の形態におけるLED照明器具の構成例1,2を示す図である。図3の構成例1では,LED照明器具20は,調光器10からの出力端子N1,N2に接続された全波整流回路31と,LED調光制御装置40と,電流引抜回路32と,電流制御回路33と,トランス34と,LEDと,ダイオード35と,キャパシタ36とを有する。
3 and 4 are diagrams showing configuration examples 1 and 2 of the LED lighting apparatus in the present embodiment. In the configuration example 1 of FIG. 3, the
前述のとおり,商用AC電源の交流電圧は,調光器10により位相制御され,全波整流回路31により直流電圧に変換される。電流引抜回路32は,調光器10内のトライアックが導通状態を維持するために必要な最小電流を供給するために,ノードaから電流を引き抜く回路であり,例えばMOSトランジスタである。また,電流制御回路33は,トランス34を介してLEDに駆動電流を供給する回路であり,例えばMOSトランジスタである。
As described above, the AC voltage of the commercial AC power supply is phase-controlled by the
そして,LED調光制御装置40は,調光器10の出力電圧を整流回路31で整流した整流出力電圧をノードaから入力し,その整流出力電圧の波形情報を検出する波形情報検出回路41と,検出した波形情報に基づいてLEDの駆動電流制御のためのLED駆動パルスPWM1と,電流引抜制御のための引抜駆動パルスPWM2とを生成するPWM制御回路(駆動制御回路)42とを有する。本実施の形態では,PWM制御回路42が,それぞれの必要な電流量に対応してパルス幅変調された駆動パルスPWM1,PWM2を生成する。
The LED
図3の構成例1では,電流制御回路33で生成した駆動電流がトランス34を介してLEDに流れるので,AC電源側の電圧とLED側の電圧とがトランス34により分離された絶縁型の駆動回路である。
In the configuration example 1 of FIG. 3, since the drive current generated by the
図4の構成例2では,LED照明器具20は,全波整流回路31と,LED調光制御装置40と,電流引抜回路32と,電流制御回路33と,LEDと,キャパシタ36と,LED調光制御装置40とを有する。ここまでは,図3の構成例1と同じである。そして,図4の構成例2では,インダクタL1とダイオード37と電流制御回路33とで降圧回路を構成し,ノードaの整流出力電圧を降圧回路で一定の電圧に低下させ,LED駆動パルスPWM1のデューティ比に対応した電流をLEDに流す。
In the configuration example 2 of FIG. 4, the
具体的には,LED駆動パルスPWM1で電流制御回路33が導通すると,ノードaからインダクタL1,LED,電流制御回路33の経路で電流が流れ,インダクタL1にエネルギーが蓄積され,LED駆動パルスPWM1で電流制御回路33が非導通になると,インダクタL1の電流がLED,ダイオード37,インダクタL1の経路で流れる。そして,キャパシタ36によりLEDに印加される電圧が所望の電圧に維持される。
Specifically, when the
図4の構成例2では,AC電源側の電圧とLED側の電圧とが分離されずに降圧されているので,非絶縁絶縁型降圧型の駆動回路である。 In the configuration example 2 of FIG. 4, the voltage on the AC power supply side and the voltage on the LED side are stepped down without being separated, so that it is a non-insulated insulated step-down type drive circuit.
図3,図4の構成例では,電流制御回路33と電流引抜回路32とが別々に設けられているが,電流引抜回路32によるトライアック電流の引き抜き機能を,電流制御回路33で行うようにすることもできる。その場合は,電流制御回路33のMOSトランジスタだけが設けられる。
3 and 4, the
図5は,調光器の出力電圧とその整流された整流出力電圧と,それに対応するLED駆動パルスPWM1の例を示す図である。図5の(1−1)は,調光器10のトライアックが常時導通するように調光制御された場合の出力電圧の波形を示す。この場合は,トライアックの導通電圧は微少であるので,AC電源の電圧がほとんどそのまま調光器10の出力電圧となる。そして,図5の(2−1)は,(1−1)の出力電圧が整流回路31で整流されたノードaにおける整流出力電圧の波形であり,交流から直流に変換されている。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the output voltage of the dimmer, the rectified rectified output voltage, and the LED drive pulse PWM1 corresponding thereto. (1-1) of FIG. 5 shows the waveform of the output voltage when dimming control is performed so that the triac of the dimmer 10 is always turned on. In this case, since the conduction voltage of the triac is very small, the voltage of the AC power source is almost the same as the output voltage of the dimmer 10. (2-1) in FIG. 5 is a waveform of the rectified output voltage at the node a in which the output voltage of (1-1) is rectified by the
図5の(1−2)は,調光器10のトライアックが約45°と225°で導通するように調光制御された場合の出力電圧の波形を示す。この場合,トライアックがトリガパルスにより導通したときに出力電圧が急激に立ち上がり,次のゼロクロス付近でトライアックが非導通になる。したがって,一般的には,出力電圧の立ち上がりエッジ(または立ち下がりエッジ)から次のゼロクロスまでの位相角の範囲が導通角と定義されている。そして,図5の(2−2)は,(1−2)の出力電圧が整流回路31で整流されたノードaにおける整流出力電圧の波形であり,交流から直流に変換されている。
(1-2) in FIG. 5 shows the waveform of the output voltage when dimming control is performed so that the TRIAC of the dimmer 10 conducts at about 45 ° and 225 °. In this case, the output voltage suddenly rises when the triac is turned on by the trigger pulse, and the triac is turned off near the next zero cross. Therefore, generally, the range of the phase angle from the rising edge (or falling edge) of the output voltage to the next zero cross is defined as the conduction angle. (2-2) in FIG. 5 is a waveform of the rectified output voltage at the node a where the output voltage of (1-2) is rectified by the
前述したとおり,整流出力電圧(2−1)(2−2)をLEDに直接印加することは好ましくない。例えば,商用AC電源の周波数は50Hzまたは60Hzであるので,整流出力電圧(2−1)(2−2)を直接LEDに印加すると,50Hzまたは60Hz程度の低周波数のLEDの点滅により,人間が感じることができるちらつきが発生するからである。また,商用AC電源は,振幅電圧が高圧の場合もありLEDの耐圧を超える場合があるからである。 As described above, it is not preferable to directly apply the rectified output voltages (2-1) and (2-2) to the LEDs. For example, since the frequency of a commercial AC power supply is 50 Hz or 60 Hz, when the rectified output voltage (2-1) (2-2) is directly applied to the LED, the human blinks the LED at a low frequency of about 50 Hz or 60 Hz. This is because flickering that can be felt occurs. This is because the commercial AC power supply may have a high amplitude voltage and may exceed the withstand voltage of the LED.
そこで,LED照明器具20内のLED調光制御装置40は,図5の(1−1)(2−1)の出力電圧か,もしくは(2−1)(2−2)の整流出力電圧の波形を分析して,その波形情報として導通角,周期(または半周期),振幅電圧を検出する。そして,検出した導通角,周期,振幅電圧から,商用AC電源の正弦波とその位相制御に基づいて,調光器10により行われている調光制御に対応するLED調光制御を行うためのLED駆動パルスPWM1を生成する。併せて,LED調光制御装置40は,調光器10内のトライアックに流すべき最小導通電流を維持するために,ノードaから電流を引抜するための引抜駆動パルスPWM2も生成する。この引抜駆動パルスPWM2も,検出した導通角,周期,振幅電圧に基づいて所望の電流を引き抜くように生成される。
Therefore, the LED
図5の(3−1)(3−2)は,整流出力電圧(2−1)(2−2)に対応してLED調光制御装置40のPWM制御回路42が生成するLED駆動パルスPWM1の例である。(3−1)のLED駆動パルスのほうが(3−2)よりもデューティ比が大きい。
(3-1) and (3-2) in FIG. 5 are LED drive pulses PWM1 generated by the
図6は,LED調光制御装置40に入力されるノードaでの電圧波形とAC電源電圧波形と検出される波形情報とを示す図である。図6(A)(B)(C)はいずれも,太線で示すノードaの実際の電圧波形と,細線で示すAC電源電圧波形とを示している。
FIG. 6 is a diagram illustrating a voltage waveform at the node a, an AC power supply voltage waveform, and detected waveform information input to the LED
太線がノードaで実際に発生する電圧波形であるのに対して,細線のAC電源電圧波形は,理想的な正弦波の波形であり,ノードaの波形にみられるT1−T2間での微少な増加と,時間T2でのピークと,T2−T3間の非線形な電圧低下などがない。 The thick line is a voltage waveform actually generated at the node a, whereas the thin line AC power supply voltage waveform is an ideal sine wave waveform, and is very small between T1 and T2 in the waveform of the node a. There is no significant increase, a peak at time T2, and a non-linear voltage drop between T2 and T3.
それに対して,ノードaでの電圧波形は,時間T1でゼロクロスZ1となり,時間T2で調光器のトライアックが導通してピークを有する立ち上がりエッジEGが発生し,時間T3でゼロクロスZ2となり,時間T4で調光器のトライアックが反対方向に導通して逆方向に立ち上がるエッジが発生し,更に,時間T5で再びゼロクロスZ3となる。 On the other hand, the voltage waveform at the node a becomes zero cross Z1 at time T1, the triac of the dimmer becomes conductive at time T2, and a rising edge EG having a peak is generated, and becomes zero cross Z2 at time T3. As a result, the triac of the dimmer is conducted in the opposite direction and an edge rising in the opposite direction is generated, and further, at time T5, the zero cross Z3 is obtained again.
さらに,ノードaの電圧波形は,時間T1−T2間では,調光器のトライアックが未だ導通していないが,調光器10の抵抗RvとキャパシタC0による電圧降下でAC電源電圧より低い電圧で緩やかに上昇している。そして,図2の調光器10の可変抵抗RvとキャパシタC0の接続ノードNTの電圧が可変抵抗Rvの抵抗値に依存して上昇してトリガパルスが発生すると,時間T2で整流出力電圧にピークを伴った立ち上がりエッジEGが発生する。また,ノードaの電圧波形は,T2−T3間,T4−T5間では,厳密にいえば,トライアックが導通している期間と,トライアックの閾値電圧未満での非導通の期間とが生じる。 Further, the voltage waveform of the node a is lower than the AC power supply voltage due to the voltage drop due to the resistor Rv of the dimmer 10 and the capacitor C0, although the triac of the dimmer has not been conducted yet during the time T1-T2. It is rising moderately. Then, when the voltage at the connection node NT of the variable resistor Rv and the capacitor C0 of the dimmer 10 in FIG. 2 rises depending on the resistance value of the variable resistor Rv and a trigger pulse is generated, the peak of the rectified output voltage is reached at time T2. A rising edge EG accompanied by Strictly speaking, the voltage waveform of the node “a” occurs between T2 and T3 and between T4 and T5, and a period in which the triac is conductive and a period in which the triac is less than the threshold voltage of the triac.
図7は,ノードaの電圧波形(実線)とAC電源電圧波形(破線)の詳細図である。ノードaの立ち上がりエッジEGから電圧A2に低下する位相角θ2までは,トライアックTRが導通している。トライアックが導通中は,図2の調光器10の電圧はトライアックの比較的小さい導通電圧となり,AC電源電圧からトライアックの導通電圧を減じた電圧が負荷RLに,つまりノードaに印加される。そして,トライアックが導通状態から非導通状態に遷移する条件は,トライアックに流れる電流が最小導通電流未満になることか,または,トライアックに印加される電圧がオフするための電圧(閾値電圧)より低くなることである。そして,トライアックの導通電圧は温度やオン電流で変化し非線型である。 FIG. 7 is a detailed diagram of the voltage waveform at node a (solid line) and the AC power supply voltage waveform (broken line). The triac TR is conductive from the rising edge EG of the node a to the phase angle θ2 that decreases to the voltage A2. While the triac is conducting, the voltage of the dimmer 10 in FIG. 2 becomes a relatively small conducting voltage of the triac, and a voltage obtained by subtracting the triac conducting voltage from the AC power supply voltage is applied to the load RL, that is, the node a. The condition for the transition of the triac from the conducting state to the non-conducting state is that the current flowing through the triac is less than the minimum conducting current, or the voltage applied to the triac is lower than the voltage for turning off (threshold voltage). It is to become. The conduction voltage of the triac changes with temperature and on-current and is non-linear.
上記のように,トライアックが導通状態から非導通状態に遷移する条件は,トライアックに流れる電流が最小導通電流未満になることか,または,トライアックに印加される電圧がオフするための電圧(閾値電圧)より低くなることである。前述した電流引き抜き回路32により最小導通電流が供給されているが,AC電源電圧(破線)が低下してノードaの電圧(実線)が電圧A2に達すると,トライアックに印加される電圧A3はオフするための電圧より低くなり,電圧A2に対応する位相角θ2からゼロクロスZ2までの間,トライアックTRは非導通状態になる。そして,電圧A2は,トライアックがオフするための電圧に対応する電圧A3に基づいて知ることができる。
As described above, the condition for the TRIAC to transition from the conductive state to the non-conductive state is that the current flowing through the TRIAC is less than the minimum conductive current or the voltage applied to the TRIAC to turn off (threshold voltage). ) Is lower. Although the minimum conduction current is supplied by the
トライアックが非導通状態になると,図2の調光器10の電圧は,抵抗RvとキャパシタC0の電圧になり,負荷RLとの接続ノードaの電圧は,AC電源電圧を,負荷RLと,調光器10内の抵抗Rv及びキャパシタC0の電圧とで分圧した電圧になる。つまり,ノードaの電圧は,AC電源電圧から調光器10の電圧を減じた電圧になる。そして,そのノードaの電圧は,調光器10と負荷RLとの間の分圧比を比Kとすると,AC電源電圧の1/K倍になる。この分圧比Kは一定値であるので,位相角θ2からゼロクロスZ2までの間のAC電源電圧は,ノードaの電圧のK倍になる。
When the triac is turned off, the voltage of the dimmer 10 in FIG. 2 becomes the voltage of the resistor Rv and the capacitor C0, and the voltage of the connection node a with the load RL is adjusted with the AC power supply voltage and the load RL. The voltage is divided by the resistance Rv in the
つまり,図7の立ち上がりエッジEGから位相角θ2までのトライアックが導通状態の間は,トライアックの導通電圧が変動するのでノードaの電圧からAC電源電圧を正確に算出することは困難である。一方,位相角θ2からゼロクロスZ2までの間は,トライアックがオフしており比例定数Kが一定であるのでノードaの電圧からAC電源電圧を正確に算出することができる。 That is, while the triac from the rising edge EG to the phase angle θ2 in FIG. 7 is in a conducting state, the triac conducting voltage fluctuates, so it is difficult to accurately calculate the AC power supply voltage from the voltage at the node a. On the other hand, since the triac is off and the proportionality constant K is constant between the phase angle θ2 and the zero cross Z2, the AC power supply voltage can be accurately calculated from the voltage at the node a.
これを利用して,ノードaが電圧A2になるときの位相角θ2を検出できれば,AC電源電圧の振幅電圧Aは次のようにして求めることができる。
A*sin(θ2)=K*A2
よって,
A=K*A2/sin(θ2) (1)
上記のA2はトライアックの閾値電圧であり,Kは既知の比例定数であり,θ2は検出される位相角である。したがって,調光器10に供給されるAC電源電圧が未知であっても,上記の計算式によりAC電源電圧の振幅電圧Aを算出することができる。
If the phase angle θ2 when the node a becomes the voltage A2 can be detected by using this, the amplitude voltage A of the AC power supply voltage can be obtained as follows.
A * sin (θ2) = K * A2
Therefore,
A = K * A2 / sin (θ2) (1)
A2 is a threshold voltage of triac, K is a known proportionality constant, and θ2 is a detected phase angle. Therefore, even if the AC power supply voltage supplied to the dimmer 10 is unknown, the amplitude voltage A of the AC power supply voltage can be calculated by the above formula.
そこで,本実施の形態の波形情報検出回路41は,例えば,ノードaの整流出力電圧をAD変換し,その電圧のデジタル値の変化を分析することで,まず,図6(B)に示すように,ゼロクロス点Z1−Z3と,立ち上がりエッジEGとを検出する。その結果,導通区間t1と,半周期t0とを検出する。
Therefore, the waveform
半周期t0は,周波数fとすると
f=1/(2*t0)
になり,立ち上がりエッジEGからゼロクロスZ2までの導通区間t1の位相角の範囲(導通角)θ1は,
θ1=(t1/t0)*180°
になる。
The half cycle t0 is f = 1 / (2 * t0) where frequency is f.
The phase angle range (conduction angle) θ1 of the conduction section t1 from the rising edge EG to the zero cross Z2 is
θ1 = (t1 / t0) * 180 °
become.
これにより,波形情報検出回路41は,図6(C)に示される導通角θ1と,周波数fを波形情報として検出することができる。なお,上記の導通角θ1の位相角の範囲では,正確にはトライアックが非導通の期間も含まれている。しかし,一般的に,調光回路の導通回路は,トリガパルスによる立ち上がりエッジから次のゼロクロス点までの期間を導通角と定義しているので,本実施の形態では,この一般的な導通角の定義を採用する。
Thereby, the waveform
次に,本実施の形態の波形情報検出回路41は,AC電源電圧の振幅電圧Aを検出する。この検出方法は種々の方法があるが,一例として,後述する第1の実施の形態では,次のようにして検出する。
Next, the waveform
すなわち,まず,ノードaの電圧波形が閾値電圧A2になるタイミングを検出する。そのタイミングと半周器期間t0とから,位相角θ2を算出し,さらに,前述した式(1)により,AC電源電圧の振幅電圧Aを正確に算出する。 That is, first, the timing at which the voltage waveform at the node a becomes the threshold voltage A2 is detected. The phase angle θ2 is calculated from the timing and the half-cycle period t0, and the amplitude voltage A of the AC power supply voltage is accurately calculated by the above-described equation (1).
図5に示した調光器10の出力波形(1−1)(1−2)は,ノードaの整流された出力波形(2−1)(2−2)とは,負電圧が正電圧に整流されていることを除くと,同等の波形である。したがって,波形情報検出回路41は,ノードaの電圧波形に代えて,調光器10の出力波形から波形情報を検出してもよい。
The output waveforms (1-1) and (1-2) of the dimmer 10 shown in FIG. 5 are different from the rectified output waveforms (2-1) and (2-2) of the node a in that the negative voltage is a positive voltage. Except for being rectified, the waveform is equivalent. Therefore, the waveform
図8は,本実施の形態におけるLED調光制御装置40のPWM制御回路42に設定されるテーブル例を示す図である。このテーブルは,調光器10の調整量100%〜0%に対応する,3種類のAC電源の場合の導通角θ1,電流制御回路用の駆動パルスPWM1のデューティ比,得られるLED照明の明るさ(%),電流引抜回路の引き抜き電流(mA)とが示されている。3種類のAC電源は,次の通りである。
(1)左側:振幅電圧100V,周波数50Hz
(2)中央:振幅電圧100V,周波数60Hz
(3)右側:振幅電圧220V,周波数50Hz
このテーブル例は,LEDの調光制御の一例を示すものであり,LEDの調光制御を調光器10の出力電圧または整流出力電圧に基づいてどのように行うかの考え方に依存して様々な数字になる。図7の例について以下にて説明する。
FIG. 8 is a diagram showing an example of a table set in the
(1) Left side: amplitude voltage 100V, frequency 50Hz
(2) Center: amplitude voltage 100V, frequency 60Hz
(3) Right side: amplitude voltage 220V, frequency 50Hz
This example table shows an example of LED dimming control, and there are various types depending on the idea of how to perform LED dimming control based on the output voltage or rectified output voltage of the dimmer 10. It becomes a number. The example of FIG. 7 will be described below.
[(1)左側:振幅電圧100V,周波数50Hz]
まず,(1)左側:振幅電圧100V,周波数50Hzの場合,180°〜0°の導通角θ1に対して,電流制御回路33へのLED駆動パルスPWM1のデューティ比80%−0%が設定されている。この場合のLED照明の明るさは100%〜0%になっている。また,電流引抜回路32に流すべき引抜電流が0〜20mAと設定されている。
[(1) Left: Amplitude voltage 100V, Frequency 50Hz]
First, (1) Left side: When the amplitude voltage is 100 V and the frequency is 50 Hz, the
図9は,電流引き抜き回路32が流すべき引き抜き電流を説明する図である。横軸が明るさの設定値で,縦軸が電流である。横軸の明るさの設定値0%−100%に対して,LED電流は0から増加する。一方,引き抜き電流は,明るさの設定値が25%以下になると徐々に上昇する。その結果,LED電流と引き抜き電流の合計電流は,明るさの設定値が0−25%の範囲で,最小電流Iminになる。この最小電流Iminが,サイリスタが導通状態を維持するために必要な最小導通電流に対応する。このように,明るさの設定値が十分に高く,LED電流が多く流れる範囲では引き抜き電流は必要なく,明るさの設定値が低くLED電流が小さくなると,引き抜き電流が必要になる。
FIG. 9 is a diagram for explaining a drawing current that the
図8に戻り,(1)左側:振幅電圧100V,周波数50Hzにおいて,調光器の調整量100%−0%が,導通角θ1の180°−0°に対応付けられている。ただし,図8の例では,調光器の調整量が16%−0%では導通角θ1は28.8°−0°になっているものの,電流制御回路へのLED駆動パルスPWM1のデューティ比は0%に設定され,照明の明るさも0になっている。その理由は,以下の(2)中央:振幅電圧100V,周波数60Hzの場合で説明する。 Returning to FIG. 8, (1) Left side: At an amplitude voltage of 100 V and a frequency of 50 Hz, the adjustment amount of the dimmer 100% -0% is associated with the conduction angle θ1 of 180 ° -0 °. However, in the example of FIG. 8, when the adjustment amount of the dimmer is 16% -0%, the conduction angle θ1 is 28.8 ° -0 °, but the duty ratio of the LED drive pulse PWM1 to the current control circuit is Is set to 0%, and the brightness of the illumination is also zero. The reason will be described in the case of the following (2) center: amplitude voltage 100 V, frequency 60 Hz.
図8の設定テーブルでは,上記の(1)左側:振幅電圧100V,周波数50Hzに示された,調光器の調光量100%−0%に対して行われた導通角θ1,LED駆動パルスPWM1,引き抜き電流の設定は,(2)中央:振幅電圧100V,周波数60Hz,(3)右側:振幅電圧220V,周波数50Hzにおいても,維持される。
In the setting table of FIG. 8, (1) left side: conduction angle θ1, LED drive pulse performed for the
[(2)中央:振幅電圧100V,周波数60Hz]
(2)中央:振幅電圧100V,周波数60Hzでは,導通角θ1が180°−0°から更に−36°まで低下している。その理由は,調光器の調光量は,図2の調光器内のトライアック回路での可変抵抗Rvの可変範囲に対応付けられていて,一方で,トライアックが導通開始するまでの時間は,可変抵抗Rvと容量C0に依存する絶対時間である。それに対して,(1)左側は50Hzと周期が長いのに対して,(2)中央は60Hzと周期が短い。その結果,調光器の調光量である絶対時間に対して,(1)左側の50Hzで導通角θ1が180°−0°に割り当てられれば,(2)中央の60Hzでは導通角θ1は180°−0°から更に−36°まで低下することになる。
[(2) Center: Amplitude voltage 100V, Frequency 60Hz]
(2) Center: At an amplitude voltage of 100 V and a frequency of 60 Hz, the conduction angle θ1 is reduced from 180 ° -0 ° to -36 °. The reason is that the dimming amount of the dimmer is associated with the variable range of the variable resistor Rv in the triac circuit in the dimmer of FIG. 2, while the time until the triac starts to conduct is , The absolute time depending on the variable resistance Rv and the capacitance C0. In contrast, (1) the left side has a long period of 50 Hz, while (2) the center has a short period of 60 Hz. As a result, if the conduction angle θ1 is assigned to 180 ° −0 ° at 50 Hz on the left side with respect to the absolute time that is the light control amount of the dimmer, (2) the conduction angle θ1 at the center 60 Hz is It will decrease from 180 ° -0 ° to -36 °.
そこで,(2)中央では,導通角θ1が正の範囲に対して,LED駆動パルスPWM1のデューティ比を80%〜0%に割り当てている。これが,(1)左側の50Hzの場合に導通角θ1は28.8°−0°に対してLED駆動パルスPWM1のデューティ比を0%に設定した理由である。 Therefore, (2) at the center, the duty ratio of the LED drive pulse PWM1 is assigned to 80% to 0% with respect to the positive range of the conduction angle θ1. This is why (1) the duty ratio of the LED drive pulse PWM1 is set to 0% with respect to the conduction angle θ1 of 28.8 ° -0 ° in the case of 50 Hz on the left side.
(2)中央ではAC電源の電圧が100Vであり,(1)左側と同じ電圧であるので,LED駆動パルスPWM1のデューティ比と引き抜き電流は,(2)左側と同じである。 (2) Since the voltage of the AC power supply is 100 V at the center and (1) the same voltage as that on the left side, the duty ratio and the extraction current of the LED drive pulse PWM1 are the same as those on the left side of (2).
[(3)右側:振幅電圧220V,周波数50Hz]
(3)右側では,周波数が50Hzと(1)左側と同じであるので,導通角θ1も同じである。ただし,(3)右側では,振幅電圧220Vと高いので,それに対応して,(1)左側と比較すると,LED駆動パルスPWM1のデューティ比はその100/220倍に小さくなっている。その結果,しかし,照明の明るさは(1)左側と同じなっている。また,(3)右側では,LED駆動パルスPWM1のデューティ比が低くなりLEDに流れる電流が小さくなるので,その分,引き抜き電流は,(1)左側に比較すると大きく設定されている。
[(3) Right side: amplitude voltage 220V, frequency 50Hz]
(3) On the right side, the frequency is 50 Hz and (1) the same as the left side, so the conduction angle θ1 is also the same. However, since the amplitude voltage is as high as 220 V on the right side (3), correspondingly, (1) the duty ratio of the LED drive pulse PWM1 is 100/220 times smaller than that on the left side. As a result, however, the brightness of the illumination is (1) the same as the left side. On the right side (3), the duty ratio of the LED drive pulse PWM1 is reduced and the current flowing through the LED is reduced. Therefore, the extraction current is set larger than that on the left side (1).
以上のように,PWM制御回路42は,図7に示した設定テーブルを参照し,振幅電圧Aと導通角θ1と周波数fの波形情報に基づいて,LED駆動パルスPWM1と引き抜き電流駆動パルスPWM2を生成し,電流制御回路33と電流引き抜き回路32に供給し,それぞれの電流量を制御する。したがって,波形情報検出回路41が,振幅電圧Aと導通角θ1と周波数fの波形情報を正確に検出することが必要である。以下,本実施の形態における波形情報検出方法について説明する。
As described above, the
[本実施の形態における波形情報検出方法]
図10は,波形情報検出回路41の構成図である。波形情報検出回路41は,ノードaの整流出力電圧を入力する入力部(例えばAD変換器)411と,その入力された電圧波形のゼロクロス点を検出するゼロクロス点検出部412と,立ち上がりエッジ検出部413とを有する。前述したとおり,a点の整流出力電圧の代わりに,調光器10の出力電圧を入力してもよい。さらに,波形情報検出回路41は,ゼロクロス点間の時間t0から周期2*t0を算出する周期算出部414と,立ち上がりエッジ点と次のゼロクロス点間の時間から導通区間の時間t1を算出する導通区間算出部415と,タイマー416と,AC電源の振幅電圧Aを検出する振幅電圧検出部417とを有する。そして,出力電圧の周波数f,導通角θ1,AC電源の振幅電圧Aを算出する算出部418とを有する。
[Waveform information detection method in the present embodiment]
FIG. 10 is a configuration diagram of the waveform
図11は,波形情報検出方法のフローチャート図である。図11のフローチャートに示されるように,本実施の形態のLED調光制御装置40内の波形情報検出回路41は,ノードaの整流された出力電圧を例えばAD変換器でデジタル信号に変換し,出力電圧の波形の図6(B)に示されたゼロクロス点Z1−Z3と立ち上がりエッジEGとを検出する(S1)。
FIG. 11 is a flowchart of the waveform information detection method. As shown in the flowchart of FIG. 11, the waveform
これらを検出することにより,立ち上がりエッジEGから次のゼロクロス点Z2,Z3までの時間である導通区間t1と,ゼロクロス間の半周期の時間t0とを抽出し,導通区間t1の角度範囲の導通角θ1と,周波数fとを次の演算により求める(S2)。
θ1=180*(t1/t0)
f=1/(2*t0)
さらに,波形情報検出回路41は,ノードaの電圧波形からAC電源の振幅電圧Aを検出する(S3)。この検出方法の一例では,前述したとおり,ノードaの電圧波形がトライアックがオフするノードaでの電圧A2に達するときの位相角θ2を検出し,式(1)により振幅電圧Aを算出する。
By detecting these, the conduction interval t1 that is the time from the rising edge EG to the next zero-cross point Z2, Z3 and the half-period time t0 between zero-crosses are extracted, and the conduction angle in the angle range of the conduction interval t1 is extracted. θ1 and frequency f are obtained by the following calculation (S2).
θ1 = 180 * (t1 / t0)
f = 1 / (2 * t0)
Further, the waveform
そして,検出された波形情報の振幅電圧Aと,導通角θ1と,周波数fに基づいて,図8に示したような設定テーブルを参照して,LED電流と引き抜き電流の制御値を抽出する(S4)。これらの制御値に基づいて,PWM制御回路42は,LED駆動パルスPWM1と,引き抜き電流駆動パルスPWM2とを生成する。
Then, based on the detected amplitude voltage A of the waveform information, the conduction angle θ1, and the frequency f, the control values of the LED current and the extraction current are extracted with reference to the setting table shown in FIG. S4). Based on these control values, the
次に,AC電源の振幅電圧Aの検出方法について,3つの例を説明する。 Next, three examples of the method for detecting the amplitude voltage A of the AC power supply will be described.
[本実施の形態における振幅電圧Aの検出方法(1)]
図12は,本実施の形態における振幅電圧Aの検出方法(1)を示すフローチャート図である。図10の振幅電圧検出部417は,ノードaの電圧のデジタル値を入力し,前述の電圧A2になるタイミングを検出し,既に検出済みの周期2*t0に基づいて,そのタイミングの位相角θ2を検出する(S10)。この電圧A2は,前述のとおり,トライアックの閾値電圧(または導通維持電圧)に対応する電圧に設定されている。または,この電圧A2は,閾値電圧のばらつきを考慮して,理論的な閾値電圧よりばらつき分低い電圧に対応する電圧に設定することが好ましい。そして,ノードaの電圧が電圧A2になるタイミングの位相角θ2を検出する。
[Method of detecting amplitude voltage A in the present embodiment (1)]
FIG. 12 is a flowchart showing a method (1) of detecting the amplitude voltage A in the present embodiment. The
そして,振幅電圧検出部417は,検出した電圧A2の位相角θ2から,前述の式(1)によって,AC電源電圧の振幅電圧Aを算出する(S11)。前述の通り,パラメータKは一定の比例定数であるので,高精度にAC電源電圧の振幅電圧Aを算出することができる。
Then, the
[本実施の形態における振幅電圧Aの検出方法(2)]
図13は,本実施の形態における振幅電圧Aの検出方法(2)の一例を示すフローチャート図である。振幅電圧検出部417は,ノードaの電圧の導通区間t1内のサンプリング点での電圧f(X)を取得する(S20)。それと並行して,AC電源電圧の振幅電圧Aを仮定の値に設定して,導通区間t1内のサンプリング点でのAC電源電圧AsinXを計算する(S21)。
[Method of detecting amplitude voltage A in the present embodiment (2)]
FIG. 13 is a flowchart showing an example of the detection method (2) of the amplitude voltage A in the present embodiment. The amplitude
そして,各サンプリング点での差分(f(X)−AsinX)を演算し(S22),それらを積分する(S23)。この積分値eが小さくなるように,新たな振幅電圧Aを演算で求める(S24)。 Then, the difference (f (X) −AsinX) at each sampling point is calculated (S22) and integrated (S23). A new amplitude voltage A is obtained by calculation so that the integral value e becomes smaller (S24).
新たに求めた振幅電圧Aで工程S21を再度実行し,工程S22,S23,S24を実行する。これを繰り返すことで,積分値eがゼロに最も近づいたときの振幅電圧Aを,AC電源電圧の振幅電圧Aとして出力する。 Step S21 is executed again with the newly obtained amplitude voltage A, and steps S22, S23, and S24 are executed. By repeating this, the amplitude voltage A when the integral value e is closest to zero is output as the amplitude voltage A of the AC power supply voltage.
図7を参照して,上記の振幅電圧Aの検出方法について説明する。図7のノードaの電圧とAC電源電圧は,導通区間t1において,必ずしも一致していない。しかし,時間t2の区間ではノードaの電圧はAC電源電圧よりトライアックの導通電圧だけ小さく,この導通電圧は一般に微少であるので,温度特性を有するなど予想困難ではあるが,AC電源電圧が100V,220Vなどの場合は,両者の電圧の誤差は小さい。また,時間t3の区間ではノードaの電圧はAC電源電圧の1/K倍であるので,同様に誤差は微少である。 With reference to FIG. 7, a method of detecting the amplitude voltage A will be described. The voltage at the node a in FIG. 7 and the AC power supply voltage do not necessarily match in the conduction interval t1. However, in the interval of time t2, the voltage at the node a is smaller than the AC power supply voltage by the triac conduction voltage, and this conduction voltage is generally very small. Therefore, although it is difficult to predict due to temperature characteristics, the AC power supply voltage is 100V, In the case of 220V or the like, the error between both voltages is small. Further, since the voltage at the node a is 1 / K times the AC power supply voltage in the period of time t3, the error is also very small.
したがって,上記のようにノードaの電圧とほぼ一致するAC電源電圧AsinXの振幅電圧Aを採用することで,ある程度正確な振幅電圧Aを検出することができる。 Therefore, by using the amplitude voltage A of the AC power supply voltage AsinX that substantially matches the voltage at the node a as described above, the amplitude voltage A can be detected to some extent accurately.
図14は,本実施の形態における振幅電圧Aの検出方法(2)の別の例を示すフローチャート図である。この例では,振幅電圧検出部417は,ノードaの電圧の導通区間t1内のサンプリング点での電圧f(X)を取得する(S30)。これは,図13のS20と同じである。それと並行して,AC電源電圧の振幅電圧Aを実存する各国の商用AC電源の振幅電圧A1−Anのいずれかに設定設定して,導通区間t1内のサンプリング点でのAC電源電圧AnsinXを計算する(S31)。そして,各サンプリング点での差分(f(X)−AsinX)を演算し(S32),それらを積分する(S33)。
FIG. 14 is a flowchart showing another example of the detection method (2) of the amplitude voltage A in the present embodiment. In this example, the amplitude
上記の演算を各国の商用AC電源の振幅電圧A1−An全てについて実行し,その内の最小の積分値eに対応する振幅電圧を選択して,AC電源電圧の振幅電圧Aとして出力する。 The above calculation is executed for all the amplitude voltages A1 to An of commercial AC power supplies in each country, and the amplitude voltage corresponding to the minimum integral value e is selected and output as the amplitude voltage A of the AC power supply voltage.
この振幅電圧Aの検出方法は,図13の例と同様の考え方による。 The method of detecting the amplitude voltage A is based on the same concept as in the example of FIG.
図15は,本実施の形態における振幅電圧Aの検出方法(2)の別の例を示すフローチャート図である。この例は,図13の変形例である。振幅電圧検出部417は,ノードaの電圧の導通区間t1内のサンプリング点での電圧f(X)を取得する(S40)。それと並行して,AC電源電圧の振幅電圧Aを仮定の値に設定して,導通区間t1内のサンプリング点でのAC電源電圧AsinXを計算する(S41)。これらの工程S40,S41は,図13の工程S20,S21と同じである。
FIG. 15 is a flowchart showing another example of the detection method (2) of the amplitude voltage A in the present embodiment. This example is a modification of FIG. The amplitude
そして,図15では,電圧f(X)の積分値Sを演算し(S42),電圧AsinXの積分値Syを演算し(S43),それらの差分S−Syまたは比S/Syを演算する(S44)。そして,その差分が小さくなるように,または比が1に近づくように,新たな振幅電圧Aを演算して,上記の演算処理S41−S44を繰り返す。そして,差分が最も小さいまたは比が最も1に近づいたときの振幅電圧Aを出力する。 In FIG. 15, the integrated value S of the voltage f (X) is calculated (S42), the integrated value Sy of the voltage AsinX is calculated (S43), and the difference S-Sy or the ratio S / Sy is calculated (S43). S44). Then, a new amplitude voltage A is calculated so that the difference becomes smaller or the ratio approaches 1, and the above calculation processes S41 to S44 are repeated. Then, the amplitude voltage A when the difference is the smallest or the ratio is closest to 1 is output.
この振幅電圧Aの検出方法も,図13の例と同様の考え方による。 The method for detecting the amplitude voltage A is also based on the same concept as in the example of FIG.
図16は,本実施の形態における振幅電圧Aの検出方法(2)の別の例を示すフローチャート図である。この例は,図14の変形例である。この例では,振幅電圧検出部417は,ノードaの電圧の導通区間t1内のサンプリング点での電圧f(X)を取得する(S50)。これは,図14のS30と同じである。それと並行して,AC電源電圧の振幅電圧Aを実存する各国の商用AC電源の振幅電圧A1−Anのいずれかに設定設定して,導通区間t1内のサンプリング点でのAC電源電圧AnsinXを計算する(S51)。これは,図14のS31と同じである。
FIG. 16 is a flowchart showing another example of the detection method (2) of the amplitude voltage A in the present embodiment. This example is a modification of FIG. In this example, the amplitude
そして,図16では,電圧f(X)の積分値Sを演算し(S52),電圧AsinXの積分値Syを演算し(S53),それらの差分S−Syまたは比S/Syを演算する(S54)。 In FIG. 16, the integral value S of the voltage f (X) is calculated (S52), the integral value Sy of the voltage AsinX is calculated (S53), and the difference S-Sy or the ratio S / Sy is calculated (S53). S54).
上記の演算を各国の商用AC電源の振幅電圧A1−An全てについて実行し,その内の最小の差分値S−Syまたは1に最も近い比S/Syに対応する振幅電圧を選択して,AC電源電圧の振幅電圧Aとして出力する。 The above calculation is executed for all the amplitude voltages A1-An of commercial AC power supplies in each country, and the smallest differential value S-Sy or the amplitude voltage corresponding to the ratio S / Sy closest to 1 is selected, and AC Output as amplitude voltage A of the power supply voltage.
この振幅電圧Aの検出方法も,図13の例と同様の考え方による。 The method for detecting the amplitude voltage A is also based on the same concept as in the example of FIG.
図17は,本実施の形態における振幅電圧Aの検出方法(2)の別の例を示すフローチャート図である。この例では,振幅電圧検出部417は,ノードaの電圧の導通区間t1内のサンプリング点での電圧f(X)を取得する(S60)。これは,図15のS40と同じである。それと並行して,AC電源電圧の振幅電圧Aを仮定の値,例えば1に設定して,導通区間t1内のサンプリング点でのAC電源電圧AnsinXを計算する(S61)。これは,図15のS41と類似する。
FIG. 17 is a flowchart showing another example of the detection method (2) of the amplitude voltage A in the present embodiment. In this example, the amplitude
そして,図17では,電圧f(X)の積分値Sを演算し(S62),電圧AsinXの積分値Syを演算し(S63),それらの比S/Syを演算する(S64)。そして,この比S/Syが1になるような電圧振幅Aを算出する。振幅電圧Aの初期値を1に設定していたので,比S/Syがそのまま振幅電圧Aと等しくなる。 In FIG. 17, the integral value S of the voltage f (X) is calculated (S62), the integral value Sy of the voltage AsinX is calculated (S63), and the ratio S / Sy is calculated (S64). Then, the voltage amplitude A is calculated so that the ratio S / Sy becomes 1. Since the initial value of the amplitude voltage A is set to 1, the ratio S / Sy becomes equal to the amplitude voltage A as it is.
この振幅電圧Aの検出方法も,図13の例と同様の考え方による。 The method for detecting the amplitude voltage A is also based on the same concept as in the example of FIG.
[本実施の形態における振幅電圧Aの検出方法(3)]
本実施の形態における振幅電圧Aの検出方法(3)では,図13−図17の検出方法において,図7の位相角θ2からゼロクロス点Z2までのトライアックの非導通区間t3でのサンプリング点でのノードaの電圧f(X)を検出し,仮定したAに基づきAC電源電圧AsinXを算出し,さらに,AC電源電圧がノードaの電圧の比例定数K倍であることを考慮して,同様の方法で振幅電圧Aを求める。
[Method of detecting amplitude voltage A in the present embodiment (3)]
In the detection method (3) of the amplitude voltage A in the present embodiment, the sampling method at the sampling point in the non-conduction interval t3 of the triac from the phase angle θ2 to the zero cross point Z2 in FIG. The voltage f (X) of the node a is detected, and the AC power supply voltage AsinX is calculated based on the assumed A. Further, considering that the AC power supply voltage is a proportional constant K times the voltage of the node a, the same The amplitude voltage A is obtained by the method.
一例として,図17を参照して検出方法(3)を説明する。まず,位相角θ2からゼロクロス点Z2までのトライアックの非導通区間t3でのサンプリング点でのノードaの電圧f(X)を検出し(S60),仮定したA(例えばA=1)に基づきAC電源電圧sinXを算出し(S61),それぞれの積分値S,Syを算出する(S62,S63)。そして,両積分値S,Syの比S/Syを演算する(S64)。この比S/Syが1になるような電圧振幅Aを算出する。振幅電圧AをA=1と設定していたので,比S/Syは,次の式を満たす。
S/Sy=A/K
よって,
A=K*S/Sy
上記の検出方法(3)によれば,トライアックの非導通区間t3でのノードaのサンプリング電圧を利用しているので,その比例定数K倍が実際のAC電源電圧になるので,より精度の高いAC電源電圧の振幅電圧Aを求めることができる。
As an example, the detection method (3) will be described with reference to FIG. First, the voltage f (X) of the node a at the sampling point in the non-conducting section t3 of the triac from the phase angle θ2 to the zero cross point Z2 is detected (S60), and AC based on the assumed A (for example, A = 1) The power supply voltage sinX is calculated (S61), and the integral values S and Sy are calculated (S62 and S63). Then, the ratio S / Sy of both integral values S and Sy is calculated (S64). The voltage amplitude A is calculated so that this ratio S / Sy becomes 1. Since the amplitude voltage A is set as A = 1, the ratio S / Sy satisfies the following equation.
S / Sy = A / K
Therefore,
A = K * S / Sy
According to the above detection method (3), since the sampling voltage of the node a in the non-conduction section t3 of the triac is used, the proportional constant K times becomes the actual AC power supply voltage, so that the accuracy is higher. The amplitude voltage A of the AC power supply voltage can be obtained.
以上説明したとおり,本実施の形態によれば,トライアック調光器の出力電圧を解析してAC電源の振幅,周波数,及び調光制御による導通角の波形情報を精度良く検出できるので,LEDの駆動電流制御やトライアックの引き込み電流の制御を適切に行うことができる。 As described above, according to the present embodiment, the output voltage of the triac dimmer can be analyzed to accurately detect the waveform information of the AC power supply amplitude, frequency, and conduction angle by dimming control. It is possible to appropriately perform drive current control and triac pull-in current control.
AC:AC電源
10:調光器
20:LED照明器具
40:LED調光制御装置
41:波形情報検出回路
42:PWM制御回路(駆動制御回路)
32:電流引き抜き回路
33:電流制御回路
AC: AC power supply 10: Dimmer 20: LED lighting fixture 40: LED dimming control device 41: Waveform information detection circuit 42: PWM control circuit (drive control circuit)
32: Current extraction circuit 33: Current control circuit
Claims (11)
前記調光器がオフ状態になるオフ期間での前記出力電圧の電圧を検出し,前記検出したオフ期間での電圧に基づいて前記交流電圧の振幅電圧を検出する波形情報検出回路と,
前記振幅電圧に基づいて,前記LEDを駆動制御する駆動パルスを生成する駆動制御回路とを有するLED調光制御装置。 In the LED dimming control device for controlling the dimming of the LED, which is supplied with the output voltage from the dimmer that inputs the AC voltage and outputs the phase-controlled output voltage,
A waveform information detection circuit for detecting a voltage of the output voltage in an off period in which the dimmer is turned off, and detecting an amplitude voltage of the AC voltage based on the detected voltage in the off period;
An LED dimming control device comprising: a drive control circuit that generates a drive pulse for driving and controlling the LED based on the amplitude voltage.
前記波形情報検出回路は,前記出力電圧の波形を分析して,前記出力電圧の波形の立ち上がりエッジのタイミングと,前記出力電圧のゼロクロス点のタイミングとに基づいて,前記交流電圧の周波数または周期と,前記立ち上がりエッジからゼロクロス点までの導通角とを検出し,
前記駆動制御回路は,前記振幅電圧に加えて,前記周波数または周期と導通角とに基づいて前記駆動パルスを生成するLED調光制御装置。 In claim 1,
The waveform information detection circuit analyzes the waveform of the output voltage, and based on the timing of the rising edge of the waveform of the output voltage and the timing of the zero cross point of the output voltage, , Detecting the conduction angle from the rising edge to the zero cross point,
The LED dimming control device, wherein the drive control circuit generates the drive pulse based on the frequency or cycle and a conduction angle in addition to the amplitude voltage.
前記波形情報検出回路は,前記オフ期間の電圧のうち,前記オフ期間内の任意の電圧と,当該任意の電圧における位相角とに基づいて,前記交流電圧の振幅電圧を検出するLED調光制御装置。 In claim 1,
The waveform information detection circuit is an LED dimming control that detects an amplitude voltage of the AC voltage based on an arbitrary voltage in the off period and a phase angle at the arbitrary voltage among the voltages in the off period. apparatus.
前記波形情報検出回路は,前記オフ期間における前記出力電圧の複数のサンプリング点での第1のサンプリング電圧と,前記オフ期間における前記交流電圧の前記複数のサンプリング点での第2のサンプリング電圧とのそれぞれの差分の合計値を最も小さくする電圧を,前記交流電圧の振幅電圧として検出するLED調光制御装置。 In claim 1,
The waveform information detection circuit includes: a first sampling voltage at a plurality of sampling points of the output voltage in the off period; and a second sampling voltage at the plurality of sampling points of the alternating voltage in the off period. An LED dimming control device that detects a voltage that minimizes the total value of the differences as an amplitude voltage of the AC voltage.
前記波形情報検出回路は,前記オフ期間における前記出力電圧の複数のサンプリング点での第1のサンプリング電圧の積分値と,前記オフ期間における前記交流電圧の前記複数のサンプリング点での第2のサンプリング電圧の積分値との差分を最も小さくする電圧を,または前記両積分値の比を最も1に近づける電圧を,前記交流電圧の振幅電圧として検出するLED調光制御装置。 In claim 1,
The waveform information detection circuit includes an integrated value of a first sampling voltage at a plurality of sampling points of the output voltage in the off period and a second sampling at the plurality of sampling points of the alternating voltage in the off period. An LED dimming control device that detects a voltage that makes the difference from the integrated value of the voltage the smallest or a voltage that makes the ratio of the two integrated values closest to 1 as the amplitude voltage of the AC voltage.
前記波形情報検出回路は,前記オフ期間における前記出力電圧の複数のサンプリング点での第1のサンプリング電圧の積分値と,前記オフ期間における前記交流電圧の任意の振幅電圧の場合の前記複数のサンプリング点での第2のサンプリング電圧の積分値との比に基づいて,前記交流電圧の振幅電圧として検出するLED調光制御装置。 In claim 1,
The waveform information detection circuit includes the integrated value of the first sampling voltage at a plurality of sampling points of the output voltage in the off period and the plurality of samplings in the case of an arbitrary amplitude voltage of the AC voltage in the off period. An LED dimming control device that detects an amplitude voltage of the AC voltage based on a ratio of the second sampling voltage to an integral value at a point.
前記出力電圧の波形の立ち上がりエッジのタイミングから前記出力電圧のゼロクロス点のタイミングまでの導通角の範囲での前記出力電圧の電圧を検出し,前記検出した前記導通角での電圧に基づいて前記交流電圧の振幅電圧を検出する波形情報検出回路と,
前記振幅電圧に基づいて,前記LEDを駆動制御する駆動パルスを生成する駆動制御回路とを有するLED調光制御装置。 In the LED dimming control device for controlling the dimming of the LED, which is supplied with the output voltage from the dimmer that inputs the AC voltage and outputs the phase-controlled output voltage,
The voltage of the output voltage in a conduction angle range from the timing of the rising edge of the waveform of the output voltage to the timing of the zero cross point of the output voltage is detected, and the alternating current is detected based on the detected voltage at the conduction angle. A waveform information detection circuit for detecting the amplitude voltage of the voltage;
An LED dimming control device comprising: a drive control circuit that generates a drive pulse for driving and controlling the LED based on the amplitude voltage.
前記波形情報検出回路は,前記導通角の期間における前記出力電圧の複数のサンプリング点での第1のサンプリング電圧と,前記導通角の期間における前記交流電圧の前記複数のサンプリング点での第2のサンプリング電圧とのそれぞれの差分の合計値を最も小さくする電圧を,前記交流電圧の振幅電圧として検出するLED調光制御装置。 In claim 7,
The waveform information detection circuit includes a first sampling voltage at a plurality of sampling points of the output voltage during the conduction angle period and a second sampling point at the plurality of sampling points of the AC voltage during the conduction angle period. An LED dimming control device that detects, as an amplitude voltage of the AC voltage, a voltage that minimizes a total value of differences from the sampling voltage.
前記波形情報検出回路は,前記導通角の期間における前記出力電圧の複数のサンプリング点での第1のサンプリング電圧の積分値と,前記導通角の期間における前記交流電圧の前記複数のサンプリング点での第2のサンプリング電圧の積分値との差分を最も小さくする電圧を,または前記両積分値の比を最も1に近づける電圧を,前記交流電圧の振幅電圧として検出するLED調光制御装置。 In claim 7,
The waveform information detection circuit includes an integrated value of a first sampling voltage at a plurality of sampling points of the output voltage during the conduction angle period, and a plurality of sampling points of the AC voltage during the conduction angle period. An LED dimming control device that detects, as an amplitude voltage of the AC voltage, a voltage that makes the difference between the integration value of the second sampling voltage the smallest or a voltage that makes the ratio of both the integration values closest to 1.
前記波形情報検出回路は,前記導通角の期間における前記出力電圧の複数のサンプリング点での第1のサンプリング電圧の積分値と,前記導通角の期間における前記交流電圧の任意の振幅電圧の場合の前記複数のサンプリング点での第2のサンプリング電圧の積分値との比に基づいて,前記交流電圧の振幅電圧として検出するLED調光制御装置。 In claim 7,
The waveform information detection circuit includes an integrated value of the first sampling voltage at a plurality of sampling points of the output voltage in the conduction angle period and an arbitrary amplitude voltage of the AC voltage in the conduction angle period. An LED dimming control device that detects an amplitude voltage of the AC voltage based on a ratio with an integrated value of a second sampling voltage at the plurality of sampling points.
前記駆動制御回路は,前記振幅電圧に基づいて,前記調光器に流す電流量を制御する制御信号を生成するLED調光制御装置。 In any one of Claims 1 thru | or 10,
The drive control circuit is an LED dimming control device that generates a control signal for controlling an amount of current flowing through the dimmer based on the amplitude voltage.
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