JP6171724B2 - LED power supply device and LED lighting device - Google Patents

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Description

本発明はLED電源装置及びそれを用いたLED照明装置に関する。   The present invention relates to an LED power supply device and an LED lighting device using the LED power supply device.
特許文献1は、定電流制御及び定電圧制御を行うことができる降圧回路を備えたLED点灯装置を開示する。このLED点灯装置は、出力電流値が定電流値を超えないようにするための電流設定用フィードバック信号を発生する定電流制御回路と、出力電圧値が定電圧地を超えないようにするために電圧設定用フィードバック信号を発生する定電圧制御回路とを備える。降圧回路のスイッチング素子は電流設定用フィードバック信号と電圧設定用フィードバック信号とによって駆動される。そして、最大接続可能数以下のLEDが接続されている場合には定電流制御が行われ、最大接続可能数よりも多いLEDが接続されている場合又はLED断線により無負荷状態となっている場合には定電圧制御が行われる。   Patent Document 1 discloses an LED lighting device including a step-down circuit capable of performing constant current control and constant voltage control. This LED lighting device includes a constant current control circuit that generates a current setting feedback signal for preventing the output current value from exceeding the constant current value, and the output voltage value from exceeding the constant voltage ground. And a constant voltage control circuit for generating a voltage setting feedback signal. The switching element of the step-down circuit is driven by a current setting feedback signal and a voltage setting feedback signal. When constant number of LEDs that are less than the maximum connectable number are connected, constant current control is performed, and when more LEDs than the maximum connectable number are connected or when there is no load due to LED disconnection The constant voltage control is performed.
特許文献2は、出力電流の検出結果からLED光源の接続状態を判断してLEDへの出力を調整するLED駆動装置を開示する。このLED駆動装置は、LED光源に直流電圧を出力するコンバータと、LED光源に流れる電流を検出する電流検出手段とを有する。検出電流が閾値を超えていればLED光源が接続されているものとしてLED電流が設定値となるようにコンバータの出力電圧が調整され、検出電流が閾値以下であればLED光源が接続されていないものとして出力電圧が低減又は停止される。   Patent Document 2 discloses an LED driving device that determines the connection state of an LED light source from the detection result of the output current and adjusts the output to the LED. The LED driving device includes a converter that outputs a DC voltage to the LED light source and a current detection unit that detects a current flowing through the LED light source. If the detected current exceeds the threshold value, the LED light source is connected and the converter output voltage is adjusted so that the LED current becomes the set value. If the detected current is less than the threshold value, the LED light source is not connected. As a result, the output voltage is reduced or stopped.
このように、特許文献1及び2に開示されるLED電源装置においては、LED電流が検出され、その検出結果に基づいてLEDの接続状態が判断されるとともにLEDへの出力が所定値となるように電源装置の動作状態がフィードバック制御される。   Thus, in the LED power supply devices disclosed in Patent Documents 1 and 2, the LED current is detected, the connection state of the LED is determined based on the detection result, and the output to the LED becomes a predetermined value. The operation state of the power supply device is feedback controlled.
特許第4971254号公報Japanese Patent No. 4971254 特許第4169008号公報Japanese Patent No. 4169008
ところで、特許文献1及び2に開示されるLED電源装置の定電流制御は、電源装置における出力電流のフィードバック制御が正常に動作することが前提となっている。すなわち、出力電流を適宜フィードバック制御することによってLED側の異常に対処する構成が開示されるが、電源装置側の定電流制御に異常がある場合の対処が考慮されていない。例えば、フィードバック制御に用いられる誤差増幅器が故障し、その誤差増幅器の出力端子がハイインピーダンス状態となると、電源装置の出力電流は定まらなくなる。このように、出力電流のフィードバック制御が適切に行われないと、電源装置の出力電流が最大値まで増大される可能性があり、この場合、LEDは過電流状態となる。また、LED電流検出用の抵抗が短絡故障した場合には、フィードバック系への検出入力がゼロとなるので、フィードバック制御の帰還作用により電源装置の出力は最大化され、この場合もLEDは過電流状態となってしまう。そして、入力回路に通常挿入される電流ヒューズはこの程度の負荷過電流状態によっては溶断されないため、LEDの過電流状態は継続する。これにより、LEDモジュールの温度が過度に上昇してLED照明装置の無用な発熱がもたらされてしまう。また、過電流状態の継続により無駄な電力が消費されてしまう。   By the way, the constant current control of the LED power supply device disclosed in Patent Documents 1 and 2 is based on the assumption that the feedback control of the output current in the power supply device operates normally. That is, a configuration for dealing with an abnormality on the LED side by appropriately feedback controlling the output current is disclosed, but a countermeasure when there is an abnormality in the constant current control on the power supply device side is not considered. For example, when an error amplifier used for feedback control fails and the output terminal of the error amplifier enters a high impedance state, the output current of the power supply device cannot be determined. Thus, if the feedback control of the output current is not properly performed, the output current of the power supply device may be increased to the maximum value, and in this case, the LED enters an overcurrent state. In addition, when the LED current detection resistor is short-circuited, the detection input to the feedback system becomes zero, so that the output of the power supply device is maximized by the feedback action of the feedback control. It becomes a state. And since the current fuse normally inserted in the input circuit is not blown by such a load overcurrent state, the overcurrent state of the LED continues. As a result, the temperature of the LED module rises excessively, resulting in unnecessary heat generation of the LED lighting device. Moreover, useless electric power is consumed by continuing an overcurrent state.
そこで、本発明は、LED電源装置において、定電流出力制御の故障時に電源出力を低減してLEDの過電流状態の継続を防止することを課題とする。   Therefore, an object of the present invention is to reduce the power output in the LED power supply device when the constant current output control fails and prevent the LED from continuing the overcurrent state.
本発明のLED電源装置は、LEDに出力電流を供給するスイッチング電源回路と、スイッチング電源回路の駆動に応じて制御電圧を生成する補助電源回路と、制御電圧が供給されて前記スイッチング電源回路の出力電圧を定電圧制御するための定電圧制御部を有する制御回路と、LEDが過電流状態であることをLEDの出力状態に基づいて検出する過電流検出部、及び過電流状態が検出された場合にスイッチング電源回路の出力電圧を低出力電圧まで低下させるように定電圧制御部を動作させる切換部を有する電圧切換回路とを備える。   An LED power supply apparatus according to the present invention includes a switching power supply circuit that supplies an output current to an LED, an auxiliary power supply circuit that generates a control voltage according to driving of the switching power supply circuit, and an output of the switching power supply circuit that is supplied with the control voltage. When a control circuit having a constant voltage control unit for constant voltage control, an overcurrent detection unit for detecting that the LED is in an overcurrent state based on the output state of the LED, and an overcurrent state are detected And a voltage switching circuit having a switching unit that operates the constant voltage control unit so as to lower the output voltage of the switching power supply circuit to a low output voltage.
このように、電圧切換回路は、LEDの過電流状態をLED電流ではなくLEDの発熱、発光等といった出力状態に基づいて検出するので、定電流出力制御に故障が発生した場合であってもLEDの過電流状態を検出し、電源出力電圧を低下させて過電流状態の継続を防止することができる。   Thus, since the voltage switching circuit detects the overcurrent state of the LED based not on the LED current but on the output state such as LED heat generation, light emission, etc., even if a failure occurs in the constant current output control, the LED The overcurrent state can be detected and the power supply output voltage can be lowered to prevent the overcurrent state from continuing.
ここで、スイッチング電源回路が低出力電圧を出力するように駆動される場合に制御電圧が確保されるように低出力電圧が設定される。これにより、電源出力電圧を低下させた状態においても過電流保護の制御が実行される。   Here, the low output voltage is set so that the control voltage is secured when the switching power supply circuit is driven to output a low output voltage. As a result, overcurrent protection control is executed even when the power supply output voltage is lowered.
一実施形態では、過電流検出部は、LEDに近接配置された感温抵抗素子を備える。これにより、簡素な構成でLEDの過電流状態を検出することができ、LED電源装置の小型化及び低コスト化に貢献する。   In one embodiment, the overcurrent detection unit includes a temperature-sensitive resistance element disposed in proximity to the LED. Thereby, it is possible to detect the overcurrent state of the LED with a simple configuration, which contributes to downsizing and cost reduction of the LED power supply device.
ここで、定電圧制御部は、出力電圧を検出して電圧検出値を生成する第1の抵抗回路と、出力電圧の目標値に対応する電圧基準値を生成する第2の抵抗回路と、電圧検出値が電圧基準値に一致するようにスイッチング電源回路を動作させるための誤差増幅器とを備え、切換部は、過電流状態が検出された場合に電圧基準値を低下させるように構成される。これにより、簡素な構成により電圧切換回路を構成することができ、LED電源装置の小型化及び低コスト化が実現される。   Here, the constant voltage control unit detects the output voltage and generates a voltage detection value, a second resistance circuit that generates a voltage reference value corresponding to the target value of the output voltage, and a voltage And an error amplifier for operating the switching power supply circuit so that the detected value matches the voltage reference value, and the switching unit is configured to lower the voltage reference value when an overcurrent state is detected. Thereby, a voltage switching circuit can be comprised with a simple structure, and size reduction and cost reduction of an LED power supply device are implement | achieved.
さらに、切換部は電圧基準値を切り換えるサイリスタを有し、サイリスタは、過電流状態の検出に応じて非導通状態から導通状態とされた後に制御電圧からの通電により導通状態が保持されるように構成される。これにより、LED過電流状態の解消によりLED過電流状態が解消した後もスイッチング電源回路の低出力状態が保持され、保護動作の継続が確実に実現される。   Further, the switching unit has a thyristor for switching the voltage reference value, and the thyristor is maintained in the conduction state by energization from the control voltage after being changed from the non-conduction state to the conduction state in response to detection of the overcurrent state. Composed. As a result, the low output state of the switching power supply circuit is maintained even after the LED overcurrent state is eliminated by eliminating the LED overcurrent state, and the continuation of the protective operation is reliably realized.
またさらに、制御回路は、定電圧制御部の出力に従ってスイッチング電源回路の駆動信号を生成する駆動信号生成部をさらに含み、補助電源回路は、定電圧制御部に供給される第1の制御電圧を生成する第1の補助電源部と、駆動信号生成部に供給される第2の制御電圧を生成する第2の補助電源部を含む。これにより、それぞれの回路に供給される制御電源を必要最低限のものとして低出力電圧を最小化することができ、保護動作時のLED電源装置及びLEDモジュールにおける消費電力を最小化することが可能となる。   Further, the control circuit further includes a drive signal generation unit that generates a drive signal of the switching power supply circuit according to the output of the constant voltage control unit, and the auxiliary power supply circuit receives the first control voltage supplied to the constant voltage control unit. A first auxiliary power supply unit for generating and a second auxiliary power supply unit for generating a second control voltage supplied to the drive signal generation unit are included. As a result, the control power supplied to each circuit can be minimized and the low output voltage can be minimized, and the power consumption in the LED power supply device and LED module during the protection operation can be minimized. It becomes.
本発明のLED照明装置は、上記のLED電源装置と、LED電源装置から給電されるLEDを有するLEDモジュールとを備える。これにより、LED過電流状態の継続によるLEDモジュール等の過度の温度上昇が防止されるとともに無駄な消費電力の発生を抑制できるLED照明装置が実現される。   The LED lighting device of the present invention includes the above-described LED power supply device and an LED module having LEDs fed from the LED power supply device. Thereby, an excessive increase in temperature of the LED module or the like due to the continuation of the LED overcurrent state is prevented, and an LED lighting device that can suppress generation of useless power consumption is realized.
本発明の第1の実施形態に係るLED電源装置及びそれを用いたLED照明装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the LED power supply device which concerns on the 1st Embodiment of this invention, and an LED lighting apparatus using the same. 図1に示す電圧切換回路の変形例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the modification of the voltage switching circuit shown in FIG. 本発明の第1及び第2の実施形態に用いるLEDのV−I特性を示す図である。It is a figure which shows the VI characteristic of LED used for the 1st and 2nd embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態の動作を説明する図である。It is a figure explaining the operation | movement of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係るLED電源装置の電圧切換回路を示す図である。It is a figure which shows the voltage switching circuit of the LED power supply device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態の動作を説明する図である。It is a figure explaining the operation | movement of the 2nd Embodiment of this invention. 図1に示す補助電源回路の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the auxiliary power circuit shown in FIG.
実施形態1.
図1に、本発明の第1の実施形態に係るLED電源装置1及びそれを用いたLED照明装置3の回路構成図を示す。LED照明装置3はLED電源装置1及びLEDモジュール2を含む。交流電源ACからの入力電圧がLED電源装置1の入力端子T1及びT2に入力され、LED電源装置1の出力端子T3及びT4からの直流出力がLEDモジュール2の端子T5及びT6に供給される。
Embodiment 1. FIG.
In FIG. 1, the circuit block diagram of the LED power supply device 1 which concerns on the 1st Embodiment of this invention, and the LED lighting apparatus 3 using the same is shown. The LED lighting device 3 includes an LED power supply device 1 and an LED module 2. An input voltage from the AC power supply AC is input to the input terminals T1 and T2 of the LED power supply device 1, and a DC output from the output terminals T3 and T4 of the LED power supply device 1 is supplied to the terminals T5 and T6 of the LED module 2.
LEDモジュール2は、端子T5と端子T6間に直列接続された複数のLED20を含む。本実施形態では、一例として、8個のLED20が直列接続される構成を示すが、本発明は7個以下又は9個以上のLEDが接続されるLED電源装置にも適用可能である。また、LED電源装置1とLEDモジュール2とは、1つの筐体において一体化されていてもよいし、2つの筐体において別体として構成されていてもよい。   The LED module 2 includes a plurality of LEDs 20 connected in series between the terminal T5 and the terminal T6. In the present embodiment, as an example, a configuration in which eight LEDs 20 are connected in series is shown, but the present invention can also be applied to an LED power supply apparatus in which seven or less or nine or more LEDs are connected. Moreover, the LED power supply device 1 and the LED module 2 may be integrated in one housing, or may be configured as separate bodies in the two housings.
LED電源装置1は入力回路100、スイッチング電源回路200、補助電源回路300、制御回路400及び電圧切換回路500を含む。なお、本明細書における説明において、各回路又は構成要素が上記のどのブロックに属するかは便宜的なものであり、本発明を拘束するものではない。   The LED power supply device 1 includes an input circuit 100, a switching power supply circuit 200, an auxiliary power supply circuit 300, a control circuit 400, and a voltage switching circuit 500. In the description of the present specification, it is convenient for each circuit or component to belong to which block, and the present invention is not bound thereto.
入力回路100は電流ヒューズ101、バリスタ102、ラインフィルタ103、全波整流器104及びコンデンサ105を含む。入力回路100において、全波整流器104はダイオードブリッジからなり、交流電源ACからの入力電圧が全波整流器104によって全波整流され、その全波整流出力がスイッチング電源回路200に入力される。なお、入力電源が直流電源である場合には入力回路100は不要である。   The input circuit 100 includes a current fuse 101, a varistor 102, a line filter 103, a full wave rectifier 104 and a capacitor 105. In the input circuit 100, the full-wave rectifier 104 is formed of a diode bridge, the input voltage from the AC power supply AC is full-wave rectified by the full-wave rectifier 104, and the full-wave rectified output is input to the switching power supply circuit 200. When the input power source is a DC power source, the input circuit 100 is not necessary.
スイッチング電源回路200はスイッチング素子201、トランス202、ダイオード203及び平滑コンデンサ204を含み、必要に応じて、抵抗205、コンデンサ206及びダイオード207からなる磁束リセット用回路を備える。スイッチング電源回路200は絶縁型フライバックコンバータからなり、力率改善機能を持つ所謂ワンコンバータ方式のフライバック降圧回路を構成する。   The switching power supply circuit 200 includes a switching element 201, a transformer 202, a diode 203, and a smoothing capacitor 204. If necessary, the switching power supply circuit 200 includes a magnetic flux reset circuit including a resistor 205, a capacitor 206, and a diode 207. The switching power supply circuit 200 is formed of an insulating flyback converter and constitutes a so-called one-converter type flyback step-down circuit having a power factor improving function.
スイッチング電源回路200において、スイッチング素子201のオン期間にトランス202の一次巻線N1によってエネルギーが蓄積され、スイッチング素子201のオフ期間にそのエネルギーがトランス202の二次巻線N2側からダイオード203を介して平滑コンデンサ204に充電される。降圧比は一次巻線N1に対する二次巻線N2の巻数比によって決まり、出力電流はスイッチング素子201のPWM制御におけるオンデューティ(オン期間幅)によって決まる。なお、以降の説明において、スイッチング電源回路200の出力電流(LEDモジュール2が接続されている場合のLED電流)を電源出力電流といい、スイッチング電源回路200の出力電圧(LEDモジュール2が接続されている場合のLED電圧(Vf))を電源出力電圧というものとする。   In the switching power supply circuit 200, energy is accumulated by the primary winding N1 of the transformer 202 during the ON period of the switching element 201, and the energy is transmitted from the secondary winding N2 side of the transformer 202 via the diode 203 during the OFF period of the switching element 201. Thus, the smoothing capacitor 204 is charged. The step-down ratio is determined by the turn ratio of the secondary winding N2 to the primary winding N1, and the output current is determined by the ON duty (ON period width) in the PWM control of the switching element 201. In the following description, the output current of the switching power supply circuit 200 (the LED current when the LED module 2 is connected) is referred to as the power supply output current, and the output voltage of the switching power supply circuit 200 (the LED module 2 is connected). LED voltage (Vf) in the case of being present is referred to as power supply output voltage.
補助電源回路300は、スイッチング電源回路200のトランス202の補助巻線N3及びN4に発生する電圧から制御回路400及び電圧切換回路500への制御電源(制御電圧ともいう)を生成する。補助電源回路300は補助巻線N3側の第1の補助電源部310及び補助巻線N4側の第2の補助電源部320を有する。   The auxiliary power supply circuit 300 generates a control power supply (also referred to as a control voltage) to the control circuit 400 and the voltage switching circuit 500 from the voltage generated in the auxiliary windings N3 and N4 of the transformer 202 of the switching power supply circuit 200. The auxiliary power supply circuit 300 includes a first auxiliary power supply unit 310 on the auxiliary winding N3 side and a second auxiliary power supply unit 320 on the auxiliary winding N4 side.
補助電源部310は、補助巻線N3に発生する電圧を整流及び平滑するダイオード311及びコンデンサ312と、コンデンサ312の電圧から定電圧を生成するための抵抗313及び定電圧ダイオード314とを含む。この定電圧ダイオード314によって決まる電圧は制御回路400の定電流制御部410及び定電圧制御部420並びに電圧切換回路500の制御電源Vccとなる。なお、定電圧ダイオード314の代わりに電圧レギュレータを用いてもよい。   The auxiliary power supply unit 310 includes a diode 311 and a capacitor 312 for rectifying and smoothing a voltage generated in the auxiliary winding N3, and a resistor 313 and a constant voltage diode 314 for generating a constant voltage from the voltage of the capacitor 312. The voltage determined by the constant voltage diode 314 becomes the constant current control unit 410 and the constant voltage control unit 420 of the control circuit 400 and the control power source Vcc of the voltage switching circuit 500. A voltage regulator may be used instead of the constant voltage diode 314.
補助電源部320は、補助巻線N4に発生する電圧を整流及び平滑するダイオード321及びコンデンサ322と、スイッチング電源回路200の一次電圧を引き込む起動抵抗323とを含み、制御回路400のPWM制御回路434の制御電源を生成する。PWM制御回路434(ドライバIC)は、起動時には起動抵抗323を介して給電され、起動後は補助巻線N4からの給電により動作する。   The auxiliary power supply unit 320 includes a diode 321 and a capacitor 322 that rectify and smooth the voltage generated in the auxiliary winding N4, and a starting resistor 323 that draws a primary voltage of the switching power supply circuit 200. The PWM control circuit 434 of the control circuit 400 Generate the control power. The PWM control circuit 434 (driver IC) is supplied with power through the starting resistor 323 at the time of startup, and operates by power supply from the auxiliary winding N4 after startup.
このようにトランス202の補助巻線から制御電源を生成する構成は、例えばトランス一次側の高電位側の配線から抵抗又は抵抗及び電圧レギュレータによる電圧降下を利用して制御電源を生成する構成よりも、少ない損失で充分なエネルギーを得ることができるので好適である。また一般に、誤差増幅器415及び425等のオペアンプIC及びその周辺の動作に必要な制御電源とPWM制御回路434を構成するドライバICの動作に必要な制御電源とは、その電圧及び電流容量等において異なる。本実施形態においては、基準電位の異なる回路に制御電源を供給するために第1及び第2の補助電源部が設けられるが、これに付随する利点として、それぞれの回路に対して異なる電圧又は電流の補助電源部を構成することができる。例えば、補助巻線N3及びN4の巻き数によって補助電源部310及び320への電力供給量をそれぞれ設定することができる。   In this way, the configuration in which the control power is generated from the auxiliary winding of the transformer 202 is, for example, more than the configuration in which the control power is generated by using a voltage drop caused by a resistor or a resistor and a voltage regulator from the high-potential side wiring on the transformer primary side. It is preferable because sufficient energy can be obtained with a small loss. In general, an operational amplifier IC such as the error amplifiers 415 and 425 and a control power supply necessary for the operation in the periphery thereof and a control power supply necessary for the operation of the driver IC constituting the PWM control circuit 434 differ in voltage and current capacity. . In the present embodiment, the first and second auxiliary power supply units are provided to supply control power to circuits having different reference potentials. As an accompanying advantage, different voltages or currents are used for the respective circuits. The auxiliary power supply unit can be configured. For example, the amount of power supplied to the auxiliary power supply units 310 and 320 can be set by the number of turns of the auxiliary windings N3 and N4, respectively.
制御回路400は定電流制御部410、定電圧制御部420及び駆動制御部430を含む。概略として、定電流制御部410がスイッチング電源回路200の出力を定電流制御するために動作し、定電圧制御部420がスイッチング電源回路200の出力を定電圧制御するために動作し、駆動信号生成部430がいずれか一方の動作を選択してスイッチング素子201をPWM制御する。すなわち、スイッチング素子201は、制御回路400によって、定電流制御又は定電圧制御のいずれか一方を行うようにPWM制御される。   The control circuit 400 includes a constant current control unit 410, a constant voltage control unit 420, and a drive control unit 430. In general, the constant current control unit 410 operates to perform constant current control on the output of the switching power supply circuit 200, the constant voltage control unit 420 operates to perform constant voltage control on the output of the switching power supply circuit 200, and generates a drive signal. The unit 430 selects one of the operations and performs PWM control of the switching element 201. That is, the switching element 201 is PWM-controlled by the control circuit 400 so as to perform either constant current control or constant voltage control.
定電流制御部410は、電流検出抵抗411、電源出力電流(すなわち、LED電流)の目標値に対応する電圧(以下、「電流基準値」という)を決定する抵抗412及び413並びに誤差増幅器415を含む。電流検出抵抗411はスイッチング電源回路200の平滑コンデンサ204の基準電位側ノードと出力端子T4の間に挿入された低抵抗素子からなる。電源出力電流に比例した電圧(以下、「電流検出値」という)が電流検出抵抗411に発生し、誤差増幅器415の負入力端子に入力される。抵抗412及び413は制御電源Vccとグランド間に接続され、その分圧値が電流基準値として誤差増幅器415の正入力端子に入力される。なお、誤差増幅器415の負入力端子と出力端子間には不図示の帰還素子(抵抗、コンデンサ、又はこれらの直列回路若しくは並列回路)が接続されるものとする。誤差増幅器415は制御電源Vccの給電を受けて動作し、負入力端子に入力される電流検出値と、正入力端子に入力される電流基準値との誤差を増幅して出力する。言い換えると、駆動信号生成部430において定電流制御が選択されている場合には、定電流制御部410は電流検出値が電流基準値に一致するようにスイッチング電源回路200を動作させることになる。   The constant current control unit 410 includes a current detection resistor 411, resistors 412 and 413 for determining a voltage (hereinafter referred to as “current reference value”) corresponding to a target value of a power supply output current (ie, LED current), and an error amplifier 415. Including. The current detection resistor 411 includes a low resistance element inserted between the reference potential side node of the smoothing capacitor 204 of the switching power supply circuit 200 and the output terminal T4. A voltage proportional to the power supply output current (hereinafter referred to as “current detection value”) is generated in the current detection resistor 411 and input to the negative input terminal of the error amplifier 415. The resistors 412 and 413 are connected between the control power supply Vcc and the ground, and the divided voltage value is input to the positive input terminal of the error amplifier 415 as a current reference value. Note that a feedback element (not shown) (a resistor, a capacitor, or a series circuit or a parallel circuit thereof) is connected between the negative input terminal and the output terminal of the error amplifier 415. The error amplifier 415 operates by receiving power from the control power supply Vcc, and amplifies and outputs an error between the current detection value input to the negative input terminal and the current reference value input to the positive input terminal. In other words, when the constant current control is selected in the drive signal generation unit 430, the constant current control unit 410 operates the switching power supply circuit 200 so that the detected current value matches the current reference value.
定電圧制御部420は、電圧検出用の抵抗421及び422(第1の抵抗回路)、電源出力電圧の目標値に対応する電圧(以下、「電圧基準値」という)を決定する抵抗423及び424(第2の抵抗回路)並びに誤差増幅器425を含む。抵抗421及び422はスイッチング電源回路200の平滑コンデンサ204に並列接続された分圧抵抗回路からなる。電源出力電圧に比例した電圧(以下、「電圧検出値」という)が抵抗422に発生し、誤差増幅器425の負入力端子に入力される。抵抗423及び424は制御電源Vccとグランド間に接続され、その分圧値が電圧基準値として誤差増幅器425の正入力端子に入力される。なお、誤差増幅器415と同様に、誤差増幅器425の負入力端子と出力端子間にも不図示の帰還素子(抵抗、コンデンサ、又はこれらの直列回路若しくは並列回路)が接続されるものとする。誤差増幅器425は制御電源Vccの給電を受けて動作し、負入力端子に入力される電圧検出値と、正入力端子に入力される電圧基準値との誤差を増幅して出力する。言い換えると、駆動信号生成部430において定電圧制御が選択されている場合には、定電圧制御部420は電圧検出値が電圧基準値に一致するようにスイッチング電源回路200を動作させることになる。なお、誤差増幅器415及び425は同一のICに内蔵されたオペアンプで構成することができる。   The constant voltage control unit 420 includes resistors 421 and 422 (first resistance circuit) for voltage detection, and resistors 423 and 424 that determine a voltage corresponding to a target value of the power supply output voltage (hereinafter referred to as “voltage reference value”). (Second resistor circuit) and an error amplifier 425 are included. The resistors 421 and 422 are voltage dividing resistor circuits connected in parallel to the smoothing capacitor 204 of the switching power supply circuit 200. A voltage proportional to the power supply output voltage (hereinafter referred to as “voltage detection value”) is generated in the resistor 422 and input to the negative input terminal of the error amplifier 425. The resistors 423 and 424 are connected between the control power supply Vcc and the ground, and the divided voltage value is input to the positive input terminal of the error amplifier 425 as a voltage reference value. Note that, similarly to the error amplifier 415, a feedback element (not shown) (a resistor, a capacitor, or a series circuit or a parallel circuit thereof) is connected between the negative input terminal and the output terminal of the error amplifier 425. The error amplifier 425 operates by receiving power from the control power supply Vcc, and amplifies and outputs an error between the voltage detection value input to the negative input terminal and the voltage reference value input to the positive input terminal. In other words, when constant voltage control is selected in the drive signal generation unit 430, the constant voltage control unit 420 operates the switching power supply circuit 200 so that the detected voltage value matches the voltage reference value. Note that the error amplifiers 415 and 425 can be composed of operational amplifiers built in the same IC.
駆動信号生成部430は、選択回路431、フォトカプラ432、抵抗433及びPWM制御回路434を含む。選択回路431はダイオードOR回路からなり、定電流制御部410の誤差増幅器415の出力端子電圧又は定電圧制御部420の誤差増幅器425の出力端子電圧のいずれか低い方に対してオンする。ダイオードOR回路の共通アノードはフォトカプラ432のフォトダイオードのカソード側に接続される。フォトカプラ432のフォトダイオードのアノードは制御電源Vccに抵抗433を介して接続される。なお、抵抗433はフォトダイオードのカソード側に挿入されていてもよい。フォトカプラ432のフォトトランジスタには、フォトダイオードに流れる電流(発光)に応じた出力電流が流れる。PWM制御回路434はフォトカプラ432のフォトトランジスタの出力状態に応じたパルス幅のPWM駆動信号を生成し、それをスイッチング素子201のゲート電圧として出力する。   The drive signal generation unit 430 includes a selection circuit 431, a photocoupler 432, a resistor 433, and a PWM control circuit 434. The selection circuit 431 includes a diode OR circuit, and is turned on with respect to the lower one of the output terminal voltage of the error amplifier 415 of the constant current control unit 410 and the output terminal voltage of the error amplifier 425 of the constant voltage control unit 420. The common anode of the diode OR circuit is connected to the cathode side of the photodiode of the photocoupler 432. The anode of the photodiode of the photocoupler 432 is connected to the control power supply Vcc via the resistor 433. The resistor 433 may be inserted on the cathode side of the photodiode. An output current corresponding to a current (light emission) flowing through the photodiode flows through the phototransistor of the photocoupler 432. The PWM control circuit 434 generates a PWM drive signal having a pulse width corresponding to the output state of the phototransistor of the photocoupler 432, and outputs it as the gate voltage of the switching element 201.
ここで、LED電源装置1及びLEDモジュール2が正常な場合の動作(以下、「通常点灯動作」という)を説明する。通常点灯動作においては、基本的には、選択回路431によって誤差増幅器415の動作が選択されて定電流制御が行われる。本実施形態においては、電流検出値が電流基準値よりも小さいと、誤差増幅器415の出力端子電圧はハイ側に振れ、フォトカプラ432のフォトダイオードに流れる電流が減少するとともにフォトトランジスタからの出力電流も減少する。一方、電流検出値が電流基準値よりも大きいと、誤差増幅器415の出力端子電圧はロー側に振れ、フォトカプラ432のフォトダイオードに流れる電流が増加するとともにフォトトランジスタからの出力電流も増加する。PWM制御回路434はフォトトランジスタの出力電流の増加に対してPWM制御のパルス幅を減少させるように構成されているものとする。従って、電流検出値が電流基準値よりも小さいと、定電流制御部410はスイッチング素子201のPWM制御のパルス幅を増加させる方向、すなわち電源出力電流を増大させる方向に作用する。逆に、電流検出値が電流基準値よりも大きいと、定電流制御部410はスイッチング素子201のPWM制御のパルス幅を減少させる方向、すなわち電源出力電流を低下させる方向に作用する。これにより、通常点灯動作時には電源出力電流のフィードバックによる定電流制御が行われる。   Here, an operation when the LED power supply device 1 and the LED module 2 are normal (hereinafter referred to as “normal lighting operation”) will be described. In the normal lighting operation, basically, the operation of the error amplifier 415 is selected by the selection circuit 431 and constant current control is performed. In this embodiment, when the current detection value is smaller than the current reference value, the output terminal voltage of the error amplifier 415 swings to the high side, the current flowing through the photodiode of the photocoupler 432 decreases, and the output current from the phototransistor. Also decreases. On the other hand, when the current detection value is larger than the current reference value, the output terminal voltage of the error amplifier 415 swings to the low side, the current flowing through the photodiode of the photocoupler 432 increases and the output current from the phototransistor also increases. It is assumed that the PWM control circuit 434 is configured to decrease the pulse width of the PWM control with respect to the increase in the output current of the phototransistor. Therefore, when the current detection value is smaller than the current reference value, the constant current control unit 410 acts in the direction of increasing the pulse width of the PWM control of the switching element 201, that is, in the direction of increasing the power output current. On the contrary, when the detected current value is larger than the current reference value, the constant current control unit 410 acts in the direction of decreasing the PWM control pulse width of the switching element 201, that is, in the direction of decreasing the power output current. Thus, constant current control is performed by feedback of the power supply output current during the normal lighting operation.
また、LEDモジュール2が取り外され、又はLEDモジュール2のLED20のいずれかが断線してLED電源装置1が無負荷状態となった場合の動作(以下、「無負荷用動作」という)を説明する。無負荷時には電流検出抵抗411に電流は流れない。従って、仮に上記の定電流制御がそのまま行われたとすると、定電流制御部410の作用により、スイッチング素子201のPWM幅は最大となり、電源出力電圧も大幅に増大することになる。従って、無負荷時には、選択回路431によって誤差増幅器425の動作が選択されて電源出力電圧がリミッタ電圧で一定となるように定電圧制御が行われる。   In addition, an operation when the LED module 2 is removed or one of the LEDs 20 of the LED module 2 is disconnected and the LED power supply device 1 is in a no-load state (hereinafter referred to as “no-load operation”) will be described. . No current flows through the current detection resistor 411 when there is no load. Therefore, if the constant current control is performed as it is, the PWM width of the switching element 201 is maximized and the power supply output voltage is greatly increased by the action of the constant current control unit 410. Accordingly, when there is no load, the operation of the error amplifier 425 is selected by the selection circuit 431, and constant voltage control is performed so that the power supply output voltage becomes constant at the limiter voltage.
本実施形態においては、電圧検出値が電圧基準値よりも小さいと、誤差増幅器425の出力端子電圧はハイ側に振れ、フォトカプラ432のフォトダイオードに流れる電流が減少するとともにフォトトランジスタからの出力電流も減少する。一方、電圧検出値が電圧基準値よりも大きいと、誤差増幅器425の出力端子電圧はロー側に振れ、フォトカプラ432のフォトダイオードに流れる電流が増加するとともにフォトトランジスタからの出力電流も増加する。従って、定電流制御の場合と同様に、電圧検出値が電圧基準値よりも小さいと、定電圧制御部420はスイッチング素子201のPWM制御のパルス幅を増加させる方向、すなわち電源出力電圧を増大させる方向に作用する。逆に、電圧検出値が電圧基準値よりも大きいと、定電圧制御部420はスイッチング素子201のPWM制御のパルス幅を減少させる方向、すなわち電源出力電圧を低下させる方向に作用する。これにより、無負荷用動作時には電源出力電圧のフィードバックによる定電圧制御が行われる。従って、定電圧制御部420は無負荷状態(場合によっては通常動作状態)における出力電圧リミッタとして機能する。   In this embodiment, when the voltage detection value is smaller than the voltage reference value, the output terminal voltage of the error amplifier 425 swings to the high side, the current flowing through the photodiode of the photocoupler 432 decreases, and the output current from the phototransistor. Also decreases. On the other hand, when the voltage detection value is larger than the voltage reference value, the output terminal voltage of the error amplifier 425 swings to the low side, the current flowing through the photodiode of the photocoupler 432 increases and the output current from the phototransistor also increases. Therefore, as in the case of constant current control, when the voltage detection value is smaller than the voltage reference value, the constant voltage control unit 420 increases the pulse width of the PWM control of the switching element 201, that is, increases the power supply output voltage. Acts on direction. On the contrary, when the detected voltage value is larger than the voltage reference value, the constant voltage control unit 420 acts in the direction of decreasing the PWM control pulse width of the switching element 201, that is, in the direction of decreasing the power supply output voltage. Thus, constant voltage control is performed by feedback of the power supply output voltage during the no-load operation. Therefore, the constant voltage control unit 420 functions as an output voltage limiter in a no-load state (in some cases, a normal operation state).
なお、通常点灯動作時には誤差増幅器415の出力端子電圧が誤差増幅器425の出力端子電圧よりも低くなるように(すなわち定電流制御が選択回路431によって選択されるように)、抵抗421、422、423及び424の各抵抗値が設定されているものとする。具体的には、本実施形態では、電源出力電流の目標値は350mAであり、LED20に350mAの電流を流した場合の1個のLED20あたりの電圧降下(Vf)が3.2Vであるものとする。従って、電源出力電圧は25.6V(3.2V×8)となるので、無負荷動作用の電源出力電圧の目標値(すなわち、リミッタ電圧)は25.6Vより大きく設定される必要がある。本実施例では、1個のLED20あたりのVfのばらつきの上限範囲が3.6Vであることを考慮して、リミッタ電圧は30V程度(>28.8V=3.6V×8)に設定される。従って、通常点灯動作時には定電流制御部410(誤差増幅器415)の作用により電源出力電流が350mAに、電源出力電圧が25.6V程度に維持され、無負荷用動作時には定電圧制御部420(誤差増幅器425)の作用により電源出力電圧が30V程度に維持される。   Note that the resistors 421, 422, and 423 are set so that the output terminal voltage of the error amplifier 415 becomes lower than the output terminal voltage of the error amplifier 425 (that is, constant current control is selected by the selection circuit 431) during the normal lighting operation. It is assumed that the resistance values 424 and 424 are set. Specifically, in this embodiment, the target value of the power supply output current is 350 mA, and the voltage drop (Vf) per LED 20 when a current of 350 mA is passed through the LED 20 is 3.2 V. To do. Therefore, since the power supply output voltage is 25.6 V (3.2 V × 8), the target value (that is, the limiter voltage) of the power supply output voltage for no-load operation needs to be set larger than 25.6 V. In the present embodiment, the limiter voltage is set to about 30V (> 28.8V = 3.6V × 8) in consideration of the upper limit range of Vf variation per LED 20 being 3.6V. . Therefore, the power supply output current is maintained at 350 mA and the power supply output voltage at about 25.6 V by the action of the constant current control unit 410 (error amplifier 415) during the normal lighting operation, and the constant voltage control unit 420 (error) during the no-load operation. The power supply output voltage is maintained at about 30 V by the action of the amplifier 425).
電圧切換回路500は過電流検出部510及び切換部520を含む。過電流検出部510はサーミスタ511(感温抵抗素子)及び抵抗512を含み、切換部520はトランジスタ521、抵抗522、抵抗523、サイリスタ524及び抵抗525を含む。概略として、電圧切換回路500は、過電流検出部510がLED20の過電流状態をLED20の出力状態から検出し、切換部520が過電流状態の検出に応じて定電圧制御部420における電圧基準値を低下させる。本実施形態では、LED20の出力状態としてLED20乃至はLEDモジュール2の温度が検出され、LED20乃至はLEDモジュール2が高温状態となった場合に過電流状態が検出される。なお、本明細書において、LED20の出力状態とは、LED20に電流が供給される結果としてLED20から発生する物理量に基づく出力状態を意味し、LED20に供給される電流自体を含まないものとする。   Voltage switching circuit 500 includes an overcurrent detection unit 510 and a switching unit 520. The overcurrent detection unit 510 includes a thermistor 511 (temperature sensitive resistance element) and a resistor 512, and the switching unit 520 includes a transistor 521, a resistor 522, a resistor 523, a thyristor 524, and a resistor 525. Generally, in the voltage switching circuit 500, the overcurrent detection unit 510 detects the overcurrent state of the LED 20 from the output state of the LED 20, and the switching unit 520 detects the voltage reference value in the constant voltage control unit 420 in response to the detection of the overcurrent state. Reduce. In the present embodiment, the temperature of the LED 20 or the LED module 2 is detected as the output state of the LED 20, and an overcurrent state is detected when the LED 20 or the LED module 2 is in a high temperature state. In the present specification, the output state of the LED 20 means an output state based on a physical quantity generated from the LED 20 as a result of supplying a current to the LED 20 and does not include the current supplied to the LED 20 itself.
サーミスタ511は、温度上昇に対して抵抗値が上昇するPTCサーミスタからなり、LED20(すなわち、LEDモジュール2)に近接配置される。なお、サーミスタ511はLEDモジュール2の筐体の外部にあってもよいし内部にあってもよく、個々のLED20又は複数のLED20全体の温度上昇を直接的又は間接的に検知できるように配置されていればよい。制御電源Vccとグランドとの間には、抵抗512及びサーミスタ511の直列回路が、抵抗512を制御電源Vcc側に、サーミスタ511をグランド側にして接続され、その接続点がトランジスタ(MOSFET)521のゲート端子に接続される。トランジスタ521のドレイン端子は抵抗522を介して制御電源Vccに接続され、ソース端子は抵抗523を介してグランドに接続される。トランジスタ521のソース端子、すなわちトランジスタ521と抵抗523の接続点がサイリスタ524のゲート端子に接続される。サイリスタ524のアノード端子は抵抗525を介して定電圧制御部420の抵抗423と抵抗424の接続点に接続され、カソード端子はグランドに接続される。   The thermistor 511 is a PTC thermistor whose resistance value increases with temperature rise, and is disposed close to the LED 20 (that is, the LED module 2). The thermistor 511 may be outside or inside the housing of the LED module 2, and is arranged so that the temperature rise of each LED 20 or the plurality of LEDs 20 can be directly or indirectly detected. It only has to be. Between the control power supply Vcc and the ground, a series circuit of a resistor 512 and a thermistor 511 is connected with the resistor 512 on the control power supply Vcc side and the thermistor 511 on the ground side, and the connection point of the transistor (MOSFET) 521 Connected to the gate terminal. The drain terminal of the transistor 521 is connected to the control power supply Vcc via the resistor 522, and the source terminal is connected to the ground via the resistor 523. A source terminal of the transistor 521, that is, a connection point between the transistor 521 and the resistor 523 is connected to the gate terminal of the thyristor 524. The anode terminal of the thyristor 524 is connected to the connection point between the resistor 423 and the resistor 424 of the constant voltage control unit 420 via the resistor 525, and the cathode terminal is connected to the ground.
なお、感温抵抗素子として、温度上昇に対して抵抗値が減少するNTCサーミスタを用いてもよい。この場合、図2に示すように、制御電源Vcc側にサーミスタ513が、グランド側に抵抗514が接続され、サーミスタ513と抵抗514の接続点がトランジスタ521のゲート端子に接続される。   An NTC thermistor whose resistance value decreases with increasing temperature may be used as the temperature sensitive resistance element. In this case, as shown in FIG. 2, the thermistor 513 is connected to the control power supply Vcc side, the resistor 514 is connected to the ground side, and the connection point between the thermistor 513 and the resistor 514 is connected to the gate terminal of the transistor 521.
図1に戻り、通常点灯動作時及び無負荷用動作時においては、LEDモジュール2の発熱が小さい、又は発熱がないのでサーミスタ511の抵抗値は低い。この場合、トランジスタ521のゲート−ソース間電圧は小さく、トランジスタ521はオフ状態に維持される。従って、サイリスタ524のゲート端子はグランド電位となり、サイリスタ524もオフ状態に維持される。その結果として、定電圧制御部420における電圧基準値は抵抗423及び424によって決まる電圧に維持される。   Returning to FIG. 1, the resistance value of the thermistor 511 is low because the LED module 2 generates little heat or does not generate heat during the normal lighting operation and the no-load operation. In this case, the gate-source voltage of the transistor 521 is small, and the transistor 521 is kept off. Accordingly, the gate terminal of the thyristor 524 becomes the ground potential, and the thyristor 524 is also maintained in the off state. As a result, the voltage reference value in the constant voltage control unit 420 is maintained at a voltage determined by the resistors 423 and 424.
LED20が過電流状態となった場合、LEDモジュール2の温度が上昇し、サーミスタ511の抵抗値が高くなる。この場合、トランジスタ521のゲート−ソース間電圧が閾値を超えるとトランジスタ521がオン状態となる。トランジスタ521がオン状態となると、抵抗522と抵抗523による制御電源Vccの分圧値がサイリスタ524のゲート端子に印加され、サイリスタ524がオン状態となる。サイリスタ524がオン状態となると、抵抗525が抵抗424に並列接続され、電圧基準値が下がる。   When the LED 20 enters an overcurrent state, the temperature of the LED module 2 rises and the resistance value of the thermistor 511 increases. In this case, when the gate-source voltage of the transistor 521 exceeds the threshold value, the transistor 521 is turned on. When the transistor 521 is turned on, the divided voltage value of the control power supply Vcc by the resistors 522 and 523 is applied to the gate terminal of the thyristor 524, and the thyristor 524 is turned on. When the thyristor 524 is turned on, the resistor 525 is connected in parallel to the resistor 424, and the voltage reference value decreases.
ここで、電圧切換回路500がなかったとすると、定電流制御部410の誤差増幅器415が正常に動作しない場合にLED20における過電流状態が継続し得る。例えば、誤差増幅器415が故障し、その出力端子がハイインピーダンス状態となると、電源出力電流は定まらなくなる。そして、選択回路431の誤差増幅器425側のダイオードがオン状態となると、電源出力電圧が無負荷動作用のリミッタ電圧(例えば通常点灯動作時のVfが25.6Vであるのに対してリミッタ電圧は30V)に達した状態となる。これにより、LED20には設定値(例えば、定格値)を超える電流が流れ、この過電流状態が継続するとLEDモジュール2が高温状態となる。また、例えば、電流検出抵抗411が短絡故障した場合、誤差増幅器415に入力される電流検出値はゼロとなり、誤差増幅器415の出力端子電圧はハイ側に固定されることになる。これにより、選択回路431の誤差増幅器425側のダイオードがオン状態となり、リミッタ電圧による定電圧制御が行われ、上記と同様にLEDモジュール2が高温状態となる。また、抵抗412が短絡故障した場合及び抵抗413が開放故障した場合も同様の結果となる。なお、上記のようなLED過電流に対応する入力電流程度では入力回路100の電流ヒューズ101が溶断することはない。   Here, if the voltage switching circuit 500 is not provided, the overcurrent state in the LED 20 can continue when the error amplifier 415 of the constant current control unit 410 does not operate normally. For example, if the error amplifier 415 fails and its output terminal is in a high impedance state, the power supply output current cannot be determined. When the diode on the error amplifier 425 side of the selection circuit 431 is turned on, the power supply output voltage is a limiter voltage for no-load operation (for example, the limiter voltage is V5.6 at the time of normal lighting operation is 25.6 V). 30V). Thereby, a current exceeding a set value (for example, a rated value) flows through the LED 20, and the LED module 2 enters a high temperature state when this overcurrent state continues. For example, when the current detection resistor 411 has a short circuit failure, the current detection value input to the error amplifier 415 becomes zero, and the output terminal voltage of the error amplifier 415 is fixed to the high side. As a result, the diode on the error amplifier 425 side of the selection circuit 431 is turned on, constant voltage control is performed by the limiter voltage, and the LED module 2 is in a high temperature state as described above. The same result is obtained when the resistor 412 has a short circuit failure and when the resistor 413 has an open failure. It should be noted that the current fuse 101 of the input circuit 100 is not blown at an input current level corresponding to the LED overcurrent as described above.
一方、電圧切換回路500の動作によると、定電流制御部410の誤差増幅器415が正常に動作しない場合であっても電源出力電圧は低い状態(低出力電圧)に維持され、LED20の過電流状態の継続が回避される。具体的には、誤差増幅器415が故障し、その出力端子がハイインピーダンス状態となると、選択回路431の誤差増幅器425側のダイオードがオン状態となり、電源出力電圧が無負荷動作用のリミッタ電圧(本実施形態では30V)に達した状態となる。そして、LEDモジュール2の温度が上昇してサーミスタ511の抵抗値が増加し、前述のようにトランジスタ521がオン状態となり、サイリスタ524がオン状態となる。これにより、抵抗525が抵抗424に並列接続され、電圧基準値が下がる。ここで、低出力電圧は通常点灯動作時のLED20全体のVf(本実施形態では25.6V)よりも低い必要がある。そこで、本実施形態では、低出力電圧が20V以下、好ましくは15V〜20Vとなるように電圧基準値が低減され、維持される。なお、低出力電圧は制御電源(5V〜15V)よりも高い値に設定される。   On the other hand, according to the operation of the voltage switching circuit 500, the power supply output voltage is maintained in a low state (low output voltage) even when the error amplifier 415 of the constant current control unit 410 does not operate normally. Continuation is avoided. Specifically, when the error amplifier 415 fails and its output terminal is in a high impedance state, the diode on the error amplifier 425 side of the selection circuit 431 is turned on, and the power supply output voltage becomes the limiter voltage for non-load operation (this In the embodiment, the voltage reaches 30V). Then, the temperature of the LED module 2 rises and the resistance value of the thermistor 511 increases, so that the transistor 521 is turned on and the thyristor 524 is turned on as described above. As a result, the resistor 525 is connected in parallel to the resistor 424, and the voltage reference value decreases. Here, the low output voltage needs to be lower than Vf (25.6 V in the present embodiment) of the entire LED 20 during the normal lighting operation. Therefore, in this embodiment, the voltage reference value is reduced and maintained such that the low output voltage is 20 V or less, preferably 15 V to 20 V. The low output voltage is set to a higher value than the control power supply (5V to 15V).
図3に本実施形態で使用するLED20(直列接続された8個のLED20)のV−I特性を示す。上述したように、通常点灯動作時にはLED電流が350mAであり、電圧降下Vfが25.6Vとなる。そして、電圧切換回路500が動作して、サイリスタ524がオン状態となり、電源出力電圧が15V〜20Vとなると、LED20には5mA〜10mAの微小な電流が流れる。このように、LED20が接続されているにもかかわらず電流制御部410の定電流制御が正常に動作しない状態で電圧制御部420の定電圧制御が動作する状態となっても、電源出力電圧が無負荷動作用の30Vから低出力用の15V〜20Vに低減される。そして、スイッチング電源回路200からLED20には5mA〜10mAの微小な低出力電流が通電される。   FIG. 3 shows the VI characteristics of the LEDs 20 (eight LEDs 20 connected in series) used in the present embodiment. As described above, the LED current is 350 mA and the voltage drop Vf is 25.6 V during normal lighting operation. When the voltage switching circuit 500 operates to turn on the thyristor 524 and the power supply output voltage becomes 15V to 20V, a minute current of 5 mA to 10 mA flows through the LED 20. As described above, even when the constant current control of the current control unit 410 does not operate normally even though the LED 20 is connected, the power supply output voltage is maintained even when the constant voltage control of the voltage control unit 420 operates. The voltage is reduced from 30V for no-load operation to 15V to 20V for low output. A small low output current of 5 mA to 10 mA is supplied from the switching power supply circuit 200 to the LED 20.
図1に戻り、電圧切換回路500が一旦作動した後の動作について説明する。電圧切換回路500が作動した後も負荷電流(すなわち、LED電流)を継続して流すことが重要である。トランス202の1次巻線N1及び2次巻線N2によって低出力電圧及び電流が生成されると、補助巻線N3及びN4にも電圧及び電流が発生する。この補助巻線N3及びN4に発生するエネルギーにより制御電源Vccが確保されるとともにPWM制御回路434の制御電源も確保され、スイッチング電源回路200の発振動作、制御回路400及び電圧切換回路500の制御動作が維持される。このように、スイッチング電源回路200がこの低出力電圧を出力するように駆動される場合に第1及び第2の制御電源が確保されるように低出力電圧が設定される。   Returning to FIG. 1, the operation after the voltage switching circuit 500 once operates will be described. It is important that the load current (that is, the LED current) continues to flow even after the voltage switching circuit 500 is activated. When the low output voltage and current are generated by the primary winding N1 and the secondary winding N2 of the transformer 202, the voltage and current are also generated in the auxiliary windings N3 and N4. The control power supply Vcc is secured by the energy generated in the auxiliary windings N3 and N4, and the control power supply of the PWM control circuit 434 is secured. The oscillation operation of the switching power supply circuit 200 and the control operation of the control circuit 400 and the voltage switching circuit 500 are secured. Is maintained. Thus, when the switching power supply circuit 200 is driven to output this low output voltage, the low output voltage is set so that the first and second control power supplies are secured.
仮に異常発生時に電源出力が停止され又は必要以上に低減されて制御電源が確保されないとすると、制御回路400及びスイッチング電源回路200が停止及び再起動を反復することになる。これによりLEDモジュール2は点滅することになり、消費電力及び視覚上の問題として好ましくない。これに対して、本実施形態のLED電源装置1によると、異常発生時もスイッチング素子201の発振動作により制御電源が確保されるので、確実に制御回路400及びスイッチング電源回路200の動作が維持される。また、LEDモジュール2は、全光点灯でも消灯でもない微光状態となるので、ユーザは故障を認識することができる。   If the power supply output is stopped or reduced more than necessary when the abnormality occurs, and the control power supply is not secured, the control circuit 400 and the switching power supply circuit 200 repeat the stop and restart. As a result, the LED module 2 blinks, which is not preferable for power consumption and visual problems. On the other hand, according to the LED power supply device 1 of the present embodiment, since the control power supply is secured by the oscillation operation of the switching element 201 even when an abnormality occurs, the operations of the control circuit 400 and the switching power supply circuit 200 are reliably maintained. The Further, since the LED module 2 is in a low light state that is neither light-on nor light-off, the user can recognize a failure.
また、電圧切換回路500の作動後にLEDモジュール2の高温状態が解消されても、LED電源装置1が故障していることにはかわりなく、上記の低出力による保護動作状態が維持されることが好ましい。LEDモジュール2の温度が低下すると、サーミスタ511の抵抗値が低下し、トランジスタ521がオフ状態となる。しかし、サイリスタ524には制御電源Vccから抵抗423及び抵抗525を介して電流が流れるので、これが保持電流となりサイリスタ524のオン状態が維持される。従って、LEDモジュール2の温度が低下した後も低出力電圧の出力が維持される。   Moreover, even if the high temperature state of the LED module 2 is eliminated after the voltage switching circuit 500 is operated, the protection operation state with the low output may be maintained regardless of the failure of the LED power supply device 1. preferable. When the temperature of the LED module 2 decreases, the resistance value of the thermistor 511 decreases and the transistor 521 is turned off. However, since a current flows from the control power supply Vcc through the resistor 423 and the resistor 525 to the thyristor 524, this becomes a holding current, and the on state of the thyristor 524 is maintained. Therefore, the output of the low output voltage is maintained even after the temperature of the LED module 2 is lowered.
図4に上記の保護動作のタイミングチャートを示す。時刻t1まではLED電源装置1に異常は発生せず、通常点灯動作(電源出力電流350mAの定電流制御)が行われていたものとする。そして、時刻t1に定電流制御部410が故障して定電流制御が機能しなくなり、その結果として時刻t2において無負荷用動作(電源出力電圧30Vの定電圧制御)が開始されたものとする。   FIG. 4 shows a timing chart of the above protection operation. It is assumed that no abnormality has occurred in the LED power supply device 1 until time t1, and that the normal lighting operation (constant current control of the power supply output current 350 mA) has been performed. Then, it is assumed that the constant current control unit 410 fails at time t1 and the constant current control does not function, and as a result, the no-load operation (constant voltage control of the power supply output voltage 30V) is started at time t2.
時刻t1及びt2以降はLED20が過電流状態となるため、サーミスタ511によるLEDモジュール2の検出温度は上昇し、サーミスタ511の抵抗値が増加していく。時刻t3において、検出温度が設定温度Tsを超えてサーミスタ511の抵抗値が所定値を超えたことにより、トランジスタ521がオンする。そして、トランジスタ521がオンすると、サイリスタ524がオンする。   Since the LED 20 is in an overcurrent state after the times t1 and t2, the temperature detected by the thermistor 511 of the LED module 2 rises and the resistance value of the thermistor 511 increases. At time t3, the detected temperature exceeds the set temperature Ts and the resistance value of the thermistor 511 exceeds a predetermined value, so that the transistor 521 is turned on. When the transistor 521 is turned on, the thyristor 524 is turned on.
時刻t3以降はサイリスタ524によって切り換えられた低出力用の電圧基準値による定電圧制御が実行される。これにより、電源出力電圧は低出力電圧Vsである15V〜20V程度まで減少し、電源出力電流、すなわちLED電流が5mA〜10mA程度に減少する(図3参照)。時刻t3以降は、LED電流が減少したことによって、LEDモジュール2の温度変化が上昇から低下に転じる。   After time t3, constant voltage control is performed using the low-output voltage reference value switched by the thyristor 524. As a result, the power supply output voltage is reduced to about 15 V to 20 V, which is the low output voltage Vs, and the power supply output current, that is, the LED current is reduced to about 5 mA to 10 mA (see FIG. 3). After the time t3, the LED current decreases, and thus the temperature change of the LED module 2 changes from increasing to decreasing.
時刻t4において、サーミスタ511による検出温度が設定温度Tsよりも低くなったことに応じて、トランジスタ521がオフする。一方、上述したように、サイリスタ524のオン状態はラッチされるので、時刻t4以降も低出力電圧Vsによる定電圧制御が継続される。   At time t4, the transistor 521 is turned off in response to the temperature detected by the thermistor 511 becoming lower than the set temperature Ts. On the other hand, as described above, since the ON state of the thyristor 524 is latched, the constant voltage control with the low output voltage Vs is continued after the time t4.
以上のように、本実施形態の電圧切換回路500は、LED20の発熱状態に基づいてLED過電流状態を検出するサーミスタ511、及び過電流状態が検出された場合に定電圧制御部420の電圧基準値を低下させる切換部520を有する。このように、電圧切換回路500は、LED20の過電流状態をLED電流ではなくLED20からの発熱に基づいて検出するので、定電流出力制御に故障が発生した場合であっても電源出力電圧を低下させて過電流状態の継続を防止することができる。また、サーミスタ511を用いることにより簡素な構成で過電流検出部510を構成することができ、LED電源装置1の小型化に貢献する。   As described above, the voltage switching circuit 500 of the present embodiment includes the thermistor 511 that detects the LED overcurrent state based on the heat generation state of the LED 20, and the voltage reference of the constant voltage control unit 420 when the overcurrent state is detected. It has the switching part 520 which reduces a value. As described above, the voltage switching circuit 500 detects the overcurrent state of the LED 20 based not on the LED current but on the heat generated from the LED 20, so that the power supply output voltage is lowered even when a failure occurs in the constant current output control. Thus, the continuation of the overcurrent state can be prevented. Further, by using the thermistor 511, the overcurrent detection unit 510 can be configured with a simple configuration, which contributes to downsizing of the LED power supply device 1.
ここで、スイッチング電源回路200が低出力電圧を出力するように駆動される場合に制御電圧が確保されるように低出力電圧が設定されるので、電源出力電圧を低下させた状態においても過電流保護の制御が実行される。また、切換部520は電圧基準値を切り換えるサイリスタ524を有し、サイリスタ524は、過電流状態の検出に応じて非導通状態から導通状態とされた後に制御電源Vccからの通電により導通状態が保持される。これにより、LED過電流状態の解消によりLED温度が低下した後もスイッチング電源回路200の低出力状態が保持され、保護動作の継続が確実に実現される。   Here, when the switching power supply circuit 200 is driven to output a low output voltage, the low output voltage is set so as to ensure the control voltage. Protection control is performed. The switching unit 520 has a thyristor 524 that switches a voltage reference value. The thyristor 524 is kept in a conductive state by being energized from the control power supply Vcc after being switched from a non-conductive state to a conductive state in response to detection of an overcurrent state. Is done. As a result, the low output state of the switching power supply circuit 200 is maintained even after the LED temperature is lowered due to the elimination of the LED overcurrent state, and the continuation of the protective operation is reliably realized.
またさらに、補助電源回路300は、定電圧制御部420に供給される制御電圧を補助巻線N3から生成する第1の補助電源部310と、駆動信号生成部430に供給される制御電圧を補助巻線N4から生成する第2の補助電源部320を含む。これにより、それぞれの回路に供給される制御電源を必要最低限のものとして低出力電圧を最小化することができ、保護動作時のLED電源装置1及びLEDモジュール2における消費電力を最小化することが可能となる。   Furthermore, the auxiliary power supply circuit 300 assists the first auxiliary power supply unit 310 that generates the control voltage supplied to the constant voltage control unit 420 from the auxiliary winding N3 and the control voltage supplied to the drive signal generation unit 430. A second auxiliary power supply unit 320 generated from the winding N4 is included. As a result, the control power supplied to each circuit can be minimized to minimize the low output voltage, and the power consumption in the LED power supply device 1 and the LED module 2 during the protection operation can be minimized. Is possible.
そして、上記のようなLED電源装置1を用いることにより、LED過電流状態の継続によるLEDモジュール2の過度温度上昇及び無駄な消費電力の抑制が可能なLED照明装置3が実現される。   And the LED lighting device 3 which can suppress the excessive temperature rise of the LED module 2 by the continuation of an LED overcurrent state, and useless power consumption is implement | achieved by using the above LED power supply devices 1. FIG.
実施形態2.
上記第1の実施形態では感温抵抗素子(サーミスタ)を備える過電流検出部510によってLED過電流状態を検出する構成を示したが、本実施形態では照度センサを備える過電流検出部510によってLED過電流状態を検出する構成を示す。すなわち、過電流状態の検出において参照されるLEDの出力状態は、第1の実施形態ではLEDの発熱状態であったのに対し、本実施形態ではLEDの発光状態となる。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the configuration in which the LED overcurrent state is detected by the overcurrent detection unit 510 provided with the temperature sensitive resistance element (thermistor) is shown. However, in the present embodiment, the LED is detected by the overcurrent detection unit 510 provided with the illuminance sensor. The structure which detects an overcurrent state is shown. That is, the output state of the LED referred to in the detection of the overcurrent state is the LED heat generation state in the first embodiment, whereas the LED output state is the LED light emission state.
図5に、本発明の第2の実施形態に係るLED電源装置1の電圧切換回路500の回路構成図を示す。本実施形態は、第1の実施形態とは、電圧切換回路500の過電流検出部510の構成のみが異なる。従って、本実施形態について、電圧切換回路500以外の構成要素の説明を省略する。   In FIG. 5, the circuit block diagram of the voltage switching circuit 500 of the LED power supply device 1 which concerns on the 2nd Embodiment of this invention is shown. This embodiment is different from the first embodiment only in the configuration of the overcurrent detection unit 510 of the voltage switching circuit 500. Therefore, description of components other than the voltage switching circuit 500 is omitted in this embodiment.
電圧切換回路500は過電流検出部510及び切換部520を含み、切換部520の構成は第1の実施形態と同様である。過電流検出部510はフォトダイオード515(照度センサ)、誤差増幅器516、抵抗517及び積分回路518を含む。概略として、電圧切換回路500は、LEDモジュール2が過電流状態、すなわち高照度状態となった場合に、定電流制御部420における電圧基準値を低下させるように動作する。   The voltage switching circuit 500 includes an overcurrent detection unit 510 and a switching unit 520, and the configuration of the switching unit 520 is the same as that of the first embodiment. The overcurrent detection unit 510 includes a photodiode 515 (illuminance sensor), an error amplifier 516, a resistor 517, and an integration circuit 518. As an outline, the voltage switching circuit 500 operates so as to decrease the voltage reference value in the constant current control unit 420 when the LED module 2 enters an overcurrent state, that is, a high illumination state.
フォトダイオード515は、LEDモジュール2又はLED20に近接配置され、LEDモジュール2又はLED20の照度増加に対して検知電流を増加させる。なお、フォトダイオード515は、1以上のLED20の照度を個別に検知するものであってもよいし、LEDモジュール2全体の照度を検知するものであってもよい。フォトダイオード515のアノードはグランドに接続され、カソードは誤差増幅器516の負入力端子に接続される。誤差増幅器516の正入力端子はグランドに接続され、負入力端子と出力端子間には帰還抵抗517が接続される。誤差増幅器516の出力端子は積分回路518等を介してトランジスタ521のゲート端子に接続される。なお、積分回路518は誤差増幅器516の負入力端子と出力端子間に設けられてもよい。   The photodiode 515 is disposed close to the LED module 2 or the LED 20 and increases a detection current with respect to an increase in illuminance of the LED module 2 or the LED 20. The photodiode 515 may individually detect the illuminance of one or more LEDs 20 or may detect the illuminance of the entire LED module 2. The anode of the photodiode 515 is connected to the ground, and the cathode is connected to the negative input terminal of the error amplifier 516. A positive input terminal of the error amplifier 516 is connected to the ground, and a feedback resistor 517 is connected between the negative input terminal and the output terminal. The output terminal of the error amplifier 516 is connected to the gate terminal of the transistor 521 through the integration circuit 518 and the like. Note that the integration circuit 518 may be provided between the negative input terminal and the output terminal of the error amplifier 516.
通常点灯動作時及び無負荷用動作時においては、LED20の照度が小さい、又は発光がないのでフォトダイオード515の検知電流は小さい、又は実質的にゼロである。従って、誤差増幅器516の出力端子電圧、すなわちトランジスタ521のゲート−ソース間電圧は小さく、トランジスタ521はオフ状態に維持される。従って、サイリスタ524のゲート端子はグランド電位となり、サイリスタ524もオフ状態に維持される。その結果として、定電圧制御部420における電圧基準値は抵抗423及び424によって決まる電圧に維持される。   In the normal lighting operation and the no-load operation, the illuminance of the LED 20 is small or no light is emitted, so that the detection current of the photodiode 515 is small or substantially zero. Accordingly, the output terminal voltage of the error amplifier 516, that is, the gate-source voltage of the transistor 521 is small, and the transistor 521 is maintained in the off state. Accordingly, the gate terminal of the thyristor 524 becomes the ground potential, and the thyristor 524 is also maintained in the off state. As a result, the voltage reference value in the constant voltage control unit 420 is maintained at a voltage determined by the resistors 423 and 424.
LED20が過電流状態となった場合、LEDモジュール2又はLED20の照度は大きく、フォトダイオード515の検知電流が大きくなる。これにより、誤差増幅器516の出力電圧、すなわちトランジスタ521のゲート−ソース間電圧が閾値を超えるとトランジスタ521がオン状態となる。トランジスタ521がオン状態となると、抵抗522と抵抗523による制御電源Vccの分圧値がサイリスタ524のゲート端子に印加され、サイリスタ524がオン状態となる。サイリスタ524がオン状態となると、抵抗525が抵抗424に並列接続され、電圧基準値が下がる。第1の実施形態と同様に、サイリスタ524は一旦オン状態となると、制御電源Vccからの通電によりオン状態が保持される。   When the LED 20 is in an overcurrent state, the illuminance of the LED module 2 or the LED 20 is large, and the detection current of the photodiode 515 is large. Accordingly, when the output voltage of the error amplifier 516, that is, the gate-source voltage of the transistor 521 exceeds the threshold value, the transistor 521 is turned on. When the transistor 521 is turned on, the divided voltage value of the control power supply Vcc by the resistors 522 and 523 is applied to the gate terminal of the thyristor 524, and the thyristor 524 is turned on. When the thyristor 524 is turned on, the resistor 525 is connected in parallel to the resistor 424, and the voltage reference value decreases. Similar to the first embodiment, once the thyristor 524 is turned on, the on state is maintained by energization from the control power supply Vcc.
図6に上記の保護動作のタイミングチャートを示す。時刻t1まではLED電源装置1に異常は発生せず、通常点灯動作(電源出力電流350mAの定電流制御)が行われていたものとする。そして、時刻t1に定電流制御部410が故障して定電流制御が機能しなくなり、LED20が過電流状態となったものとする。時刻t2においてフォトダイオード515によって検出されるLED照度が設定値Lsを超え、時刻t3において積分回路18の出力がトランジスタ521の閾値を超える。これにより、トランジスタ521がオンし、サイリスタ524がオンする。なお、LED照度の設定値Lsに対応する電源出力電圧はリミッタ電圧30Vよりも低いものとする。従って、時刻t2までに電源出力電圧はリミッタ電圧30Vを超えることはなく、無負荷用動作による定電圧制御は行われない。   FIG. 6 shows a timing chart of the above protection operation. It is assumed that no abnormality has occurred in the LED power supply device 1 until time t1, and that the normal lighting operation (constant current control of the power supply output current 350 mA) has been performed. Then, it is assumed that the constant current control unit 410 fails at time t1, the constant current control does not function, and the LED 20 enters an overcurrent state. The LED illuminance detected by the photodiode 515 at time t2 exceeds the set value Ls, and the output of the integrating circuit 18 exceeds the threshold value of the transistor 521 at time t3. Thereby, the transistor 521 is turned on and the thyristor 524 is turned on. It is assumed that the power supply output voltage corresponding to the LED illuminance set value Ls is lower than the limiter voltage 30V. Therefore, the power supply output voltage does not exceed the limiter voltage 30V by time t2, and the constant voltage control by the no-load operation is not performed.
時刻t3以降はサイリスタ524によって切り換えられた低出力用の電圧基準値による定電圧制御が実行される。これにより、電源出力電圧は低出力電圧Vsである15V〜20V程度まで減少し、電源出力電流、すなわちLED電流が5mA〜10mA程度に減少するとともに(図3参照)LED照度は設定値Lsより低くなる。そして、時刻t3から積分回路18によって決まる時定数が経過した後の時刻t4において、トランジスタ521がオフする。一方、上述したように、サイリスタ524のオン状態はラッチされるので、時刻t4以降も低出力電圧Vsによる定電圧制御が継続される。   After time t3, constant voltage control is performed using the low-output voltage reference value switched by the thyristor 524. As a result, the power supply output voltage is reduced to about 15V to 20V which is the low output voltage Vs, the power supply output current, that is, the LED current is reduced to about 5 mA to 10 mA (see FIG. 3), and the LED illuminance is lower than the set value Ls. Become. The transistor 521 is turned off at time t4 after the time constant determined by the integrating circuit 18 has elapsed from time t3. On the other hand, as described above, since the ON state of the thyristor 524 is latched, the constant voltage control with the low output voltage Vs is continued after the time t4.
なお、本実施形態においても、得られる効果は第1の実施形態と同様である。電圧切換回路500は、LED20の過電流状態をLED電流ではなくLED20からの発光に基づいて検出するので、定電流出力制御に故障が発生した場合であっても電源出力電圧を低下させて過電流状態の継続を防止することができる。そして、サイリスタ524が一旦導通状態とされた後は制御電源Vccからの通電により導通状態が保持されるので、LED過電流状態の解消によりLED照度が低下した後もスイッチング電源回路200の低出力状態が保持され、保護動作の継続が確実に実現される。   Also in this embodiment, the obtained effect is the same as that of the first embodiment. Since the voltage switching circuit 500 detects the overcurrent state of the LED 20 based on the light emission from the LED 20 instead of the LED current, even if a failure occurs in the constant current output control, the power output voltage is lowered to overcurrent. The continuation of the state can be prevented. After the thyristor 524 is once turned on, the conduction state is maintained by energization from the control power supply Vcc. Therefore, even after the LED illuminance is reduced due to the elimination of the LED overcurrent state, the switching power supply circuit 200 is in a low output state. Is maintained, and the continuation of the protection operation is reliably realized.
<変形例>
以上に本発明の好適な実施形態を示したが、本発明は、例えば以下に示すように種々の態様に変形可能である。
<Modification>
Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be modified into various modes as shown below, for example.
・スイッチング電源回路200及び補助電源回路300の変形
上記各実施形態においては、スイッチング電源回路200として、いわゆるワンコンバータ方式の絶縁型フライバックコンバータを示したが、スイッチング電源回路200は他の方式の降圧コンバータであってもよい。例えば、スイッチング電源回路200は力率改善回路及びフライバックコンバータ回路からなる回路であってもよい。この場合、補助電源回路300の補助巻線N3及びN4は、フライバックコンバータ回路を構成するトランス又は力率改善回路を構成するコイルに設けられた補助巻線であればよい。また、スイッチング電源回路200は力率改善回路及び非絶縁型の降圧チョッパ回路からなる回路であってもよい。この場合、補助電源回路300の補助巻線N3及びN4は、降圧チョッパ回路を構成するチョークコイルに設けられた補助巻線であればよい。あるいは、このような非絶縁型のコンバータの場合、制御回路400及び電圧切換回路500の回路は全て同じ基準電位(グランド)となるので、チョークコイルに設けられた1つの補助巻線から全ての制御電源が生成される構成としてもよい。
Modification of Switching Power Supply Circuit 200 and Auxiliary Power Supply Circuit 300 In each of the above embodiments, the switching power supply circuit 200 is a so-called one-converter type isolated flyback converter. It may be a converter. For example, the switching power supply circuit 200 may be a circuit including a power factor correction circuit and a flyback converter circuit. In this case, the auxiliary windings N3 and N4 of the auxiliary power supply circuit 300 may be auxiliary windings provided in a transformer constituting the flyback converter circuit or a coil constituting the power factor correction circuit. The switching power supply circuit 200 may be a circuit including a power factor correction circuit and a non-insulated step-down chopper circuit. In this case, the auxiliary windings N3 and N4 of the auxiliary power supply circuit 300 may be auxiliary windings provided in the choke coil constituting the step-down chopper circuit. Alternatively, in the case of such a non-insulated converter, the control circuit 400 and the voltage switching circuit 500 all have the same reference potential (ground), so that all control is performed from one auxiliary winding provided in the choke coil. A configuration in which a power supply is generated may be employed.
・補助電源回路300の変形
上記各実施形態においては、スイッチング電源回路200の駆動に応じて制御電圧を生成する構成として、トランス202等のインダクタ素子の補助巻線から制御電源が生成される構成を示したが、補助電源回路300の構成はこれに限られない。例えば、図7に示すように、駆動信号生成部430側の制御電源が、スイッチング素子201に並列接続されたスナバ回路250から生成される構成としてもよい。スナバ回路250は直列接続されたコンデンサ251及びダイオード252からなり、スイッチング素子201のドレイン端子にコンデンサ251が接続され、ソース端子(基準電位)にダイオード252のアノードが接続される。そして、コンデンサ251とダイオード252の接続点が補助電源部320のダイオード321のアノードに接続される。これにより、スイッチング電源回路200の動作時にコンデンサ251に発生し得るパルス状の電圧を電源電圧の生成に利用することができる。
Modification of Auxiliary Power Supply Circuit 300 In each of the above embodiments, as a configuration for generating a control voltage in response to driving of the switching power supply circuit 200, a configuration in which a control power supply is generated from an auxiliary winding of an inductor element such as the transformer 202 or the like. Although shown, the configuration of the auxiliary power supply circuit 300 is not limited to this. For example, as illustrated in FIG. 7, the control power supply on the drive signal generation unit 430 side may be generated from a snubber circuit 250 connected in parallel to the switching element 201. The snubber circuit 250 includes a capacitor 251 and a diode 252 connected in series. The capacitor 251 is connected to the drain terminal of the switching element 201, and the anode of the diode 252 is connected to the source terminal (reference potential). A connection point between the capacitor 251 and the diode 252 is connected to the anode of the diode 321 of the auxiliary power supply unit 320. Thereby, the pulsed voltage that can be generated in the capacitor 251 during the operation of the switching power supply circuit 200 can be used for generating the power supply voltage.
・定電流制御部410の省略
上記各実施形態においては、定電流制御部410における故障発生を前提としたが、定電流制御部410がない回路、すなわち、オープンループにおいて電源出力電流がフィードフォワード制御される構成においても本発明は適用可能である。
-Omission of the constant current control unit 410 In each of the above embodiments, it is assumed that a failure has occurred in the constant current control unit 410, but the power supply output current is feedforward controlled in a circuit without the constant current control unit 410, that is, in an open loop. The present invention can also be applied to such a configuration.
・過電流検出部510の変形
第1の実施形態においては、過電流検出部510としてPTCサーミスタ511を用いる構成を示したが、図1のサーミスタ511の代わりに非復帰型の温度ヒューズを用いる構成としてもよい。この場合、LED過電流によりLEDモジュール2が設定温度に達して温度ヒューズが溶断した後は、サイリスタ524だけでなくトランジスタ521のオン状態もラッチされる。
Modification of Overcurrent Detection Unit 510 In the first embodiment, the configuration using the PTC thermistor 511 as the overcurrent detection unit 510 is shown, but the configuration using a non-recoverable temperature fuse instead of the thermistor 511 in FIG. It is good. In this case, after the LED module 2 reaches the set temperature due to the LED overcurrent and the temperature fuse is blown, not only the thyristor 524 but also the ON state of the transistor 521 is latched.
・切換部520の変形
上記各実施形態においては、電圧基準値を低下させる構成として、誤差増幅器425の正入力端子とグランドの間の合成抵抗値を減少させる構成を示したが、誤差増幅器425の正入力端子と制御電源Vccの間の合成抵抗値を増加させる構成としてもよい。また、上記各実施形態では、電圧切換回路500が電源出力電圧を低減させる構成として、電圧基準値を低減させる構成を示したが、電圧検出値の入力値を増大させる構成としてもよい。すなわち、LED過電流状態の検出時に切換部520が誤差増幅器425の負入力端子とグランドの間の合成抵抗値を増加させる構成としてもよい。
-Modification of switching unit 520 In each of the above embodiments, the configuration in which the combined resistance value between the positive input terminal of the error amplifier 425 and the ground is decreased as the configuration in which the voltage reference value is decreased. The combined resistance value between the positive input terminal and the control power supply Vcc may be increased. In each of the above embodiments, the voltage switching circuit 500 reduces the power supply output voltage. However, the voltage reference value is decreased. However, the voltage switching value may be increased. That is, the switching unit 520 may increase the combined resistance value between the negative input terminal of the error amplifier 425 and the ground when the LED overcurrent state is detected.
1 LED電源装置
2 LEDモジュール
3 LED照明装置
20 LED
200 スイッチング電源回路
300 補助電源回路
310 第1の補助電源部
320 第2の補助電源部
400 制御回路
420 定電圧制御部
421、422 抵抗(第1の抵抗回路)
423、424 抵抗(第2の抵抗回路)
425 誤差増幅器
430 駆動信号生成部
500 電圧切換回路
510 過電流検出部
511、513 サーミスタ(感温抵抗素子)
520 切換部
524 サイリスタ
1 LED power supply device 2 LED module 3 LED lighting device 20 LED
200 switching power supply circuit 300 auxiliary power supply circuit 310 first auxiliary power supply unit 320 second auxiliary power supply unit 400 control circuit 420 constant voltage control unit 421, 422 resistance (first resistance circuit)
423, 424 resistor (second resistor circuit)
425 Error amplifier 430 Drive signal generation unit 500 Voltage switching circuit 510 Overcurrent detection unit 511, 513 Thermistor (temperature sensitive resistance element)
520 switching unit 524 thyristor

Claims (7)

  1. LED電源装置であって、
    LEDに出力電流を供給するスイッチング電源回路と、
    前記スイッチング電源回路の駆動に応じて制御電圧を生成する補助電源回路と、
    前記制御電圧が供給されて前記スイッチング電源回路の出力電圧を定電圧制御するための定電圧制御部を有する制御回路と、
    前記LEDが過電流状態であることを前記LEDの出力状態に基づいて検出する過電流検出部、及び前記過電流状態が検出された場合に前記スイッチング電源回路の出力電圧を通常点灯動作時の前記LEDの全体の順方向電圧よりも低い低出力電圧まで低下させて微光状態による保護動作を行うように前記定電圧制御部を動作させる切換部を有する電圧切換回路と
    を備えたLED電源装置。
    An LED power supply,
    A switching power supply circuit for supplying an output current to the LED;
    An auxiliary power supply circuit that generates a control voltage according to driving of the switching power supply circuit;
    A control circuit having a constant voltage control unit for constant voltage control of the output voltage of the switching power supply circuit to which the control voltage is supplied;
    An overcurrent detection unit that detects that the LED is in an overcurrent state based on an output state of the LED, and an output voltage of the switching power supply circuit when the overcurrent state is detected, during the normal lighting operation LED power supply and a voltage switching circuit having a switching unit which overall is lowered to a lower low output voltage than the forward voltage to operate the urchin the constant voltage control unit by performing the protection operation by the low light conditions of an LED .
  2. 請求項1に記載のLED電源装置において、前記スイッチング電源回路が前記低出力電圧を出力するように駆動される場合に前記制御電圧が確保されるように前記低出力電圧が設定された、LED電源装置。   2. The LED power supply device according to claim 1, wherein the low output voltage is set so that the control voltage is secured when the switching power supply circuit is driven to output the low output voltage. apparatus.
  3. 請求項1又は2に記載のLED電源装置において、前記過電流検出部が、前記LEDに近接配置された感温抵抗素子を備える、LED電源装置。   3. The LED power supply device according to claim 1, wherein the overcurrent detection unit includes a temperature-sensitive resistance element disposed in proximity to the LED.
  4. 請求項1から3のいずれか一項に記載のLED電源装置において、
    前記定電圧制御部が、前記出力電圧を検出して電圧検出値を生成する第1の抵抗回路と、前記出力電圧の目標値に対応する電圧基準値を生成する第2の抵抗回路と、前記電圧検出値が前記電圧基準値に一致するように前記スイッチング電源回路を動作させるための誤差増幅器とを備え、
    前記切換部が、前記過電流状態が検出された場合に前記電圧基準値を低下させるように構成されたLED電源装置。
    In the LED power supply device according to any one of claims 1 to 3,
    The constant voltage control unit detects the output voltage and generates a voltage detection value; a second resistance circuit that generates a voltage reference value corresponding to a target value of the output voltage; An error amplifier for operating the switching power supply circuit so that a voltage detection value matches the voltage reference value;
    The LED power supply device, wherein the switching unit is configured to reduce the voltage reference value when the overcurrent state is detected.
  5. 請求項4に記載のLED電源装置において、前記切換部が、前記電圧基準値を切り換えるサイリスタを有し、該サイリスタが、前記過電流状態の検出に応じて非導通状態から導通状態とされた後に前記制御電圧からの通電により前記導通状態が保持されることにより、前記過電流状態の解消後も前記保護動作が継続されるように構成されたLED電源装置。 5. The LED power supply device according to claim 4, wherein the switching unit includes a thyristor that switches the voltage reference value, and the thyristor is switched from a non-conductive state to a conductive state in response to detection of the overcurrent state. the control by the conduction state is maintained by energization of the voltage, the LED power unit that is sea urchin configured by after elimination of the overcurrent state is also the protection operation is continued.
  6. 請求項1から5のいずれか一項に記載のLED電源装置において、
    前記制御回路が、前記定電圧制御部の出力に従って前記スイッチング電源回路の駆動信号を生成する駆動信号生成部をさらに含み、
    前記補助電源回路が、前記定電圧制御部に供給される第1の制御電圧を生成する第1の補助電源部と、前記駆動信号生成部に供給される第2の制御電圧を生成する第2の補助電源部を含むLED電源装置。
    In the LED power supply device according to any one of claims 1 to 5,
    The control circuit further includes a drive signal generation unit that generates a drive signal of the switching power supply circuit according to an output of the constant voltage control unit,
    The auxiliary power supply circuit generates a first auxiliary power supply unit that generates a first control voltage supplied to the constant voltage control unit and a second control voltage that generates a second control voltage supplied to the drive signal generation unit. LED power supply device including an auxiliary power supply unit.
  7. 請求項1から6のいずれか一項に記載のLED電源装置と、該LED電源装置から給電される前記LEDを有するLEDモジュールとを備えたLED照明装置。   An LED lighting device comprising: the LED power supply device according to any one of claims 1 to 6; and an LED module having the LED fed from the LED power supply device.
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