JP6283187B2

JP6283187B2 - Ｌｅｄ電源装置

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Publication number: JP6283187B2
Application number: JP2013204639A
Authority: JP
Inventors: 幸太郎柴田; 陽信澤田
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2018-02-21
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Description

本発明は、調光機能付きのＬＥＤ［light emitting diode］電源装置に関する。

近年、ＬＥＤ電源装置には、省エネルギーだけでなくハイセンスな照明演出力が求められており、高度調光システムへの関心が高まっている。調光機能の良し悪しは差別化がしやすいので、製品の顧客吸引力を高めるためには、より高いレベルでの調光制御を実現することが要求される。

なお、上記に関連する従来技術の一例としては、特許文献１及び特許文献２を挙げることができる。

特開２０１１−１０８６６８号公報特開２０１１−１８７２０５号公報

しかしながら、従来のＬＥＤ電源装置で設定し得る調光比（＝最大出力電流に対する目標出力電流の割合）の最小値は５％程度であった。そのため、ＬＥＤ照明と白熱電球の調光を比較した場合、ＬＥＤ照明は、白熱電球と比べて全消灯時における消え方が急峻であり、また、調光が滑らかでないという課題があった（図２１を参照）。なお、ＬＥＤ照明で白熱電球に近い調光を実現するためには、従来よりも細かい調光比（例えば０．１％）が必要であった。

また、ＬＥＤ電源装置には、高効率（例えば８０％以上）、高力率（例えば０．９以上［ＡＣ１００〜２００Ｖ］）、最大出力電流値の増大（例えば１０５０ｍＡ）、及び、ＰＳＥ［product safety electrical appliance and materials］マークの取得なども求められていた。

本発明は、本願の発明者により見出された上記の問題点に鑑み、細かな調光制御を行うことが可能なＬＥＤ電源装置を提供することを目的とする。

本発明に係るＬＥＤ電源装置は、調光信号に応じて可変制御される基準電圧が高いほどＬＥＤに流れる出力電流を小さくするように前記ＬＥＤの調光制御を行うＤＣ調光回路を有する構成（第１の構成）とされている。

なお、第１の構成から成るＬＥＤ電源装置において、前記ＤＣ調光回路は、前記出力電流が小さいほど電圧値が高くなる検出電圧と前記基準電圧とを一致させるように前記出力電流を制御する構成（第２の構成）にするとよい。

また、第２の構成から成るＬＥＤ電源装置において、前記ＤＣ調光回路は、前記出力電流を監視して帰還信号を生成する電流モニタと、前記帰還信号に応じて前記出力電流の定電流制御を行うドライバと、前記調光信号を生成するマイコンと、を含む構成（第３の構成）にするとよい。

また、第３の構成から成るＬＥＤ電源装置において、前記電流モニタは、ＰＷＭ［pulse width modulation］駆動される前記調光信号をアナログの調光電流に変換する電流ＤＡＣ［digital to analog convertor］と、前記出力電流に応じて前記検出電圧を生成する検出電圧生成部と、前記調光電流に応じて前記基準電圧を生成する基準電圧生成部と、前記検出電圧と前記基準電圧の入力を受けて前記帰還信号を生成するオペアンプと、を含む構成（第４の構成）にするとよい。

また、第４の構成から成るＬＥＤ電源装置において、前記検出電圧生成部は、前記出力電流の流れる経路上に設けられたセンス抵抗と、内部電源端と前記センス抵抗の低電位端との間に直列接続された第１及び第２抵抗と、を含み、両抵抗間の接続ノードから前記検出電圧が出力される構成（第５の構成）にするとよい。

また、第５の構成から成るＬＥＤ電源装置において、前記基準電圧生成部は、前記内部電源端と前記センス抵抗の高電位端との間に直列接続された第３及び第４抵抗を含み、両抵抗間の接続ノードが前記電流ＤＡＣの出力端に接続されており、当該接続ノードから前記基準電圧が出力される構成（第６の構成）にするとよい。

また、第３〜第６いずれかの構成から成るＬＥＤ電源装置において、前記マイコンは、調光信号比と出力電流比との相関を定めた調光テーブルを用いて前記調光信号を生成する構成（第７の構成）にするとよい。

また、第７の構成から成るＬＥＤ電源装置において、前記マイコンは、イニシャルの調光テーブルを用いて出力電流比がゼロとなる調光信号比を検出し、その検出値を目標値と一致させるように前記調光テーブルを修正する構成（第８の構成）にするとよい。

また、第３〜第８いずれかの構成から成る前記ＬＥＤ電源装置は、一次回路系と二次回路系との間を絶縁しつつ入力電圧から出力電圧を生成するフライバック型であり、前記ドライバと前記マイコンはいずれも前記一次回路系に設けられており、前記電流モニタは前記二次回路系に設けられている構成（第９の構成）にするとよい。

また、第９の構成から成るＬＥＤ電源装置において、前記電流ＤＡＣは、前記マイコンから前記調光信号の入力を受けるフォトカプラと、前記フォトカプラの出力を平滑化して前記調光電流を生成するキャパシタと、を含む構成（第１０の構成）にするとよい。

また、本発明に係るＬＥＤ照明は、第１〜第１０いずれかの構成から成るＬＥＤ電源装置と、前記ＬＥＤ電源装置からの電力供給を受けて駆動されるＬＥＤとを有する構成（第１１の構成）とされている。

本発明によれば、高効率かつ高力率で細かな調光制御を行うことが可能なＬＥＤ電源装置を提供することが可能となる。

１コンバータ方式と２コンバータ方式との比較図ＤＣ調光とバースト調光との比較図ＬＥＤ電源装置の概略構成を示すブロック図電流モニタの第１構成例を示す回路図第１構成例における基準電圧の挙動を示す波形図電流モニタの第２構成例を示す回路図第２構成例における基準電圧の挙動を示す波形図第２構成例におけるデューティ、出力電流、及び、調光比の相関テーブル第２構成例における調光信号比と出力電流比との相関図複数製品毎の調光信号比と出力電流比との相関図電源電圧と出力電流との相関テーブルフォトカプラのＣＴＲばらつきを説明するための回路図ソフトウェアトリミング機能を備えたＬＥＤ電源装置を示すブロック図トリミングフローの一例を示す模式図トリミング前後における調光信号比と出力電流比との相関図トリミング後における複数製品毎の調光信号比と出力電流比との相関図ＬＥＤ照明と白熱電球との挙動比較図ＬＥＤ電源装置の諸元テーブルＬＥＤ電源装置の詳細構成（第１例）を示す回路図ＬＥＤ電源装置の詳細構成（第２例）を示す回路図従来におけるＬＥＤ照明と白熱電球との挙動比較図

＜電源システムの選定＞
図１は１コンバータ方式と２コンバータ方式との比較図である。ＬＥＤ照明１００は、ＬＥＤ電源装置１と、ＬＥＤ電源装置１からの電力供給を受けて駆動されるＬＥＤ２とを有する。ＬＥＤ電源装置１は、トランスＴＲ１を用いて一次回路系１ｐと二次回路系１ｓとの間を絶縁しつつ入力電圧Ｖｄｃから出力電圧Ｖｏを生成するフライバック型である。なお、ＬＥＤ電源装置１は、商用交流電源３から供給される交流電圧Ｖａｃを直流の入力電圧Ｖｄｃに変換するＡＣ／ＤＣ変換機能も備えている。

１コンバータ方式（図中の上段を参照）では、力率改善回路、定電流回路、及び、調光機能部が全て一次回路系１ｐに集約して設けられる。１コンバータ方式の長所は、高い電源効率と低コスト（シンプルな回路構成）である。一方、１コンバータ方式の短所は、調光が難しい点である。

２コンバータ方式（図中の下段を参照）では、力率改善回路が一次回路系１ｐに設けられて、定電流回路と調光機能部が二次回路系１ｓに設けられる。２コンバータ方式の長所は、調光しやすい点である。一方、２コンバータ方式の短所は、低い電源効率と高コスト（複雑な回路構成）である。

上記を鑑みると、高効率の調光を目指すためには、ＬＥＤ電源装置１の電源システムとして、電源効率の高い１コンバータ方式を選定することが望ましいと言える。

＜調光方式の選定＞
図２は、ＤＣ調光とバースト調光との比較図である。ＤＣ調光（図中の上段を参照）では、ＬＥＤ電流（＝ＬＥＤ２に流れる出力電流Ｉｏ）の電流値を増減させることにより、ＬＥＤ２の調光が行われる。すなわち、ＬＥＤ電流の電流値が大きければＬＥＤ２は明るくなり、ＬＥＤ電流の電流値が小さければＬＥＤ２は暗くなる。ＤＣ調光の長所は、音鳴りを生じない点である。一方、ＤＣ調光の短所は、細かな調光が難しい点である。

バースト調光（図中の下段を参照）では、電流値一定のＬＥＤ電流を周期的にオン／オフさせることにより、ＬＥＤ電流の時間平均値を増減させてＬＥＤ２の調光が行われる。すなわち、ＬＥＤ電流のオンデューティ（一周期に占めるオン時間の割合）が大きければＬＥＤ２は明るくなり、ＬＥＤ電流のオンデューティが小さければＬＥＤ２は暗くなる。バースト調光の長所は、細かな調光制御を行いやすい点である。一方、バースト調光の短所は、ストロボ効果や音鳴りを生じる点、及び、ＰＳＥ規格が存在する点である。

上記を鑑みると、汎用性を高めるためには、ＬＥＤ電源装置の調光方式として、短所の少ないＤＣ調光を選定することが望ましいと言える。

＜ＬＥＤ電源装置＞
図３は、ＬＥＤ電源装置１の概略構成を示すブロック図である。ＬＥＤ電源装置１は、ＬＥＤ２のＤＣ調光を行うための手段としてＤＣ調光回路１０を有する。なお、ＤＣ調光回路１０は、図中の上段で示したように、センス抵抗Ｒｓに流れる出力電流Ｉｏを監視して帰還信号ＦＢを生成する電流モニタ１１と、帰還信号ＦＢに応じて出力電流Ｉｏの定電流制御を行うドライバＩＣ１２と、ＰＷＭ信号源４を用いて調光信号ＤＩＭのＰＷＭ駆動を行い、その調光信号ＤＩＭを電流モニタ１１に送出するマイコン１３と、を含む。

なお、１コンバータ方式のＬＥＤ電源装置１において、ドライバＩＣ１２とマイコン１３はいずれも一次回路系１ｐに設けられており、電流モニタ１１のみが二次回路系１ｓに設けられている。

また、図中の下段で示したように、ドライバＩＣ１２とマイコン１３を集約化したマイコン１４を用いて、電源制御と調光制御の双方を一元的にデジタル制御することも可能である。このような構成を採用することにより、電源仕様に関するユーザ要求への対応力を高めると共に、部品点数やコストの削減を行うことが可能となる。

＜電流モニタ（第１構成例）＞
図４は、電流モニタ１１の第１構成例を示す回路図である。本構成例の電流モニタ１１は、センス抵抗Ｒｓと、抵抗Ｒ１及びＲＤＩＭと、オペアンプＡＭＰと、を含む。抵抗Ｒ１及びＲＤＩＭは、内部電源端（ＶＲＥＦ）と接地端との間に直列接続されており、両抵抗間の接続ノードから基準電圧Ｖ＋（＝｛ＲＤＩＭ／（Ｒ１＋ＲＤＩＭ）｝×ＶＲＥＦ）が出力される。抵抗ＲＤＩＭの抵抗値は、調光信号ＤＩＭに応じて可変制御される。センス抵抗Ｒｓの高電位端には、出力電流Ｉｏに応じた検出電圧Ｖｓ（＝Ｉｏ×Ｒｓ）が現れる。オペアンプＡＭＰは、非反転入力端（＋）に印加される基準電圧Ｖ＋と、反転入力端（−）に印加される検出電圧Ｖｓとの差分を増幅して帰還信号ＦＢを生成する。

帰還信号ＦＢの入力を受けたドライバＩＣ１２（図４では不図示）は、帰還信号ＦＢが小さくなるように、出力電流Ｉｏの調光制御（トランスＴＲ１の一次巻線に接続された出力スイッチのオン／オフ制御）を行う。その結果、ＤＣ調光回路１０では、基準電圧Ｖ＋と検出電圧Ｖｓとが一致（イマジナリーショート）するように出力帰還が掛かるので、出力電流Ｉｏは、基準電圧Ｖ＋に応じた目標値（＝Ｖ＋／Ｒｓ）に合わせ込まれる。

ただし、第１構成例の電流モニタ１１を用いたＤＣ調光回路１０では、電圧制御による調光が行われており、基準電圧Ｖ＋を引き下げるほど出力電流Ｉｏが小さくなる。しかしながら、基準電圧Ｖ＋が低くなるとノイズの影響を受けやすくなるので、調光比を小さく設定しにくい（図５を参照）。

例えば、ＶＲＥＦ＝１．２Ｖ、Ｒ１＝１ｋΩ、ＲＤＩＭ＝１ｋΩ（ｍａｘ）のとき、ＲＤＩＭを１％（＝１０Ω）まで絞ると、基準電圧Ｖ＋が１２ｍＶまで低下してノイズの影響を受けやすくなるので、ＬＥＤ２にフリッカ（ちらつき）が発生する。従って、第１構成例の電流モニタ１１を用いたＤＣ調光回路１０では、細かな調光制御を行うことが難しいと言える。

＜電流モニタ（第２構成例）＞
図６は、電流モニタ１１の第２構成例を示す回路図である。本構成例の電流モニタ１１は、センス抵抗Ｒｓと、抵抗Ｒ１〜Ｒ６と、フォトカプラＰＣ１と、キャパシタＣ１と、ダイオードＤ２と、バッファＢＵＦと、オペアンプＡＭＰと、を含む。

フォトカプラＰＣ１を形成するフォトダイオードのアノードは、バッファＢＵＦの出力端に接続されている。フォトダイオードのカソードは、接地端に接続されている。フォトカプラＰＣ１を形成するフォトトランジスタのコレクタは、抵抗Ｒ６を介して第２内部電源端（＝ＶＲＥＦ２）に接続されている。フォトトランジスタのエミッタは、ダイオードＤ２のアノードと抵抗Ｒ５及びキャパシタＣ１の第１端に接続されている。抵抗Ｒ５及びキャパシタＣ１の第２端は、いずれも接地端に接続されている。

フォトカプラＰＣ１は、マイコン１３からバッファＢＵＦを介して入力される調光信号ＤＩＭに応じた電流出力を行う。キャパシタＣ１は、フォトカプラＰＣ１の電流出力を平滑化して調光電流ＩＤＩＭを生成する。すなわち、本構成例の電流モニタ１１において、フォトカプラＰＣ１、キャパシタＣ１、並びに、抵抗Ｒ５及びＲ６は、ＰＷＭ駆動される調光信号ＤＩＭをアナログの調光電流ＩＤＩＭに変換する電流ＤＡＣとして機能する。

センス抵抗Ｒｓは、出力電流Ｉｏの流れる経路上に設けられている。抵抗Ｒ１及びＲ２は、第１内部電源端（＝ＶＲＥＦ１）とセンス抵抗Ｒｓの低電位端（＝−Ｉｏ×Ｒｓ）との間に直列接続されており、当該経路を介して電流Ｉ１が流れる。その結果、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続ノードには、出力電流Ｉｏに応じた検出電圧Ｖｓ（＝Ｉ１×Ｒ２−Ｉｏ×Ｒｓ）が現れる。すなわち、本構成例の電流モニタ１１において、センス抵抗Ｒｓと抵抗Ｒ１及びＲ２は、出力電流Ｉｏに応じて検出電圧Ｖｓを生成する検出電圧生成部として機能する。なお、検出電圧Ｖｓの電圧値は、出力電流Ｉｏが小さいほど高くなり、出力電流Ｉｏが大きいほど低くなる。

抵抗Ｒ３及びＲ４は、第１内部電源端とセンス抵抗Ｒｓの高電位端（＝ＧＮＤ）との間に直列接続されており、当該経路を介して電流Ｉ２が流れる。また、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４との接続ノードは、ダイオードＤ２のカソード（電流ＤＡＣの出力端に相当）にも接続されており、抵抗Ｒ４には電流Ｉ２と調光電流ＩＤＩＭとを足し合せた合算電流（＝Ｉ２＋ＩＤＩＭ）が流れる。その結果、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４との接続ノードには、調光電流ＩＤＩＭに応じた基準電圧Ｖ＋（＝（Ｉ２＋ＩＤＩＭ）×Ｒ４）が現れる。すなわち、本構成例の電流モニタ１１において、抵抗Ｒ３及びＲ４は、調光電流ＩＤＩＭに応じて基準電圧Ｖ＋を生成する基準電圧生成部として機能する。

オペアンプＡＭＰは、先の第１構成例と同様、非反転入力端（＋）に印加される基準電圧Ｖ＋と反転入力端（−）に印加される検出電圧Ｖｓとの差分を増幅して帰還信号ＦＢを生成する。

また、帰還信号ＦＢの入力を受けたドライバＩＣ１２（図６では不図示）も、先の第１構成例と同じく、帰還信号ＦＢが小さくなるように出力電流Ｉｏの調光制御を行う。その結果、ＤＣ調光回路１０では、基準電圧Ｖ＋と検出電圧Ｖｓとが一致（イマジナリーショート）するように出力帰還が掛かるので、出力電流Ｉｏは、基準電圧Ｖ＋に応じた目標値（＝（Ｉ１×Ｒ２−Ｖ＋）／Ｒｓ）に合わせ込まれる。

ここでポイントとなるのは、調光信号ＤＩＭに応じて可変制御される基準電圧Ｖ＋が低いほど出力電流Ｉｏを小さくするのではなく、基準電圧Ｖ＋が高いほど出力電流Ｉｏを小さくするように、ＬＥＤ２の調光制御が行われる点である。

このように、第２構成例の電流モニタ１１を用いたＤＣ調光回路１０では、フォトカプラＰＣ１を用いた電流制御による調光が行われており、基準電圧Ｖ＋を引き上げるほど出力電流Ｉｏが小さくなる。従って、調光比を小さく設定しても基準電圧Ｖ＋がノイズの影響を受けにくくなる（図７を参照）。その結果、先の第１構成例と比べて非常に細かな調光（例えば調光比０．１％）を行うことが可能となる（図８及び図９を参照）。

＜ソフトウェアトリミング＞
第２構成例の電流モニタ１１を用いれば、調光比０．１％を実現することが反面、バッファＢＵＦやフォトカプラＰＣ１の導入に伴い、出力電流Ｉｏがゼロ値となる調光信号比（デューティ値）が製品毎にばらつくという背反を生じ得る（図１０を参照）。

第１の要因は、バッファＢＵＦに供給される電源電圧ＶＤＤのばらつきである。電源電圧ＶＤＤがばらつくと、バッファＢＵＦからフォトカプラＰＣ１に伝達される調光信号ＤＩＭのパルス波高値がばらつき、フォトカプラＰＣ１の順方向電流ＩＦがばらつくので、調光電流ＩＤＩＭにもばらつきが生じ、延いては、出力電流Ｉｏの電流値が大きく変動する。例えば、電源電圧ＶＤＤが１０ｍＶ（０．３％）ばらつくと、出力電流Ｉｏが約７ｍＡばらついてしまう（図１１及び図１２を参照）。第２の要因は、フォトカプラＰＣ１が持つ電流伝達率（ＣＴＲ［current transfer ratio］（＝ＩＤＩＭ／ＩＦ×１００））のばらつきである。フォトカプラＰＣ１のＣＴＲは、一般に大きなばらつき（５０％〜３００％）を持つので、出力電流Ｉｏの電流値も大きくばらつく。

しかしながら、これらの要因をハードウェア上の対策によって解消することは困難である。そこで、ハードウェア上の対策で解消されない調光ばらつき（±１０％）は、マイコン１３を用いたソフトウェアトリミングによって解消する。

図１３は、ソフトウェアトリミング機能を備えたＬＥＤ電源装置１を示すブロック図である。マイコン１３は、調光信号比と出力電流比との相関を定めた調光テーブルＴＢＬ１を用いて調光信号ＤＩＭを生成する。

その際、マイコン１３は、イニシャルの調光テーブルを用いて出力電流比がゼロとなる調光信号比を検出し、その検出値を目標値と一致させるように調光テーブルＴＢＬ１を修正する（図１４及び図１５を参照）。

このようなソフトウェアトリミングにより、出力電流Ｉｏがゼロ値となる調光信号比を全ての製品について目標値（例えば９０％）に合わせ込むことができるので、調光ばらつきを大幅に低減（±１０％→±３％）することが可能となる（図１６を参照）。

例えば、複数のＬＥＤ光源を同時に点灯した場合、ソフトウェアトリミング前では、各々の点灯タイミングがバラバラであり、白熱電球と比較して違和感があった。一方、ソフトウェアトリミング後では、各々の点灯タイミングがほぼ一致するので、白熱電球と同等の挙動を模擬することが可能となる。このようなＬＥＤ照明は、大ホールなどの演出用に多数設置された白熱電球の代替品として最適である。

＜まとめ＞
以上の構成を採用することにより、従来よりも滑らかで白熱電球に近い調光を実現することが可能となる（図１７を参照）。また、調光比、力率、効率、雑音端子電圧、及び、妨害電力の全てにおいて、優れた性能を実現することが可能となる（図１８を参照）。

＜詳細構成＞
図１９は、ＬＥＤ電源装置１の詳細構成（第１例）を示す回路図である。ここでは主として、第２構成例の電流モニタ１１（図６を参照）に相当する部分に着目して詳細な説明を行う。本図に描写された種々の回路要素のうち、ＩＣ３１、Ｒ４１〜Ｒ４６、Ｒ４８〜Ｒ５０、Ｒ３２、Ｒ１３２、Ｒ２３２、Ｒ３３２、Ｃ４６、Ｄ３５、及び、ＰＣ３２は、第２構成例の電流モニタ１１を形成する回路要素に相当する。

具体的に述べると、図１９のＩＣ３１は、図６のオペアンプＡＭＰに相当する。図１９の抵抗Ｒ４２は、図６の抵抗Ｒ１に相当する。図１９の抵抗Ｒ４１は、図６の抵抗Ｒ２に相当する。図１９の抵抗Ｒ４６は、図６の抵抗Ｒ３に相当する。図１９の抵抗Ｒ４３〜Ｒ４５は、図６の抵抗Ｒ４に相当する。図１９の抵抗Ｒ４９及びＲ５０は、図６の抵抗Ｒ５に相当する。図１９の抵抗４８は、図６の抵抗Ｒ６に相当する。図１９のフォトカプラＰＣ３２は、図６のフォトカプラＰＣ１に相当する。図１９の抵抗Ｒ３２、抵抗Ｒ１３２、抵抗Ｒ２３２、及び、抵抗Ｒ３３２は、図６のセンス抵抗Ｒｓに相当する。図１９のキャパシタＣ４６は、図６のキャパシタＣ１に相当する。図１９のダイオードＤ３５は、図６のダイオードＤ２に相当する。

ＩＣ１０１（マイコン１３）のＲＣ１ピンから出力される調光信号ＤＩＭは、フォトカプラＰＣ３２に入力される。ＩＣ３１（オペアンプＡＭＰ）のＰＣピンから出力される帰還信号ＦＢは、フォトカプラＰＣ３１を介してＩＣ８１（ドライバＩＣ１２に相当）のＦＢピンに入力される。ＩＣ８１は、帰還信号ＦＢに応じてＯＵＴピンからゲート信号を出力することにより、トランスＴ１（トランスＴＲ１に相当）の一次巻線３４Ｔ及び３５Ｔに接続された出力スイッチＱ１のオン／オフ制御を行う。

図２０は、ＬＥＤ電源装置１の詳細構成（第２例）を示す回路図である。第２例の回路構成は、先出の第１例と基本的に同様の構成であるが、その相違点の一つとして、電流ＤＡＣの出力端に接続されていた逆流防止用のダイオードＤ３５（図６のダイオードＤ２）が省略されている。このような構成とすることにより、ダイオードＤ３５の部品ばらつきに起因する調光ばらつきを解消することができる。

＜その他の変形例＞
なお、本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、上記実施形態のほか、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。

本発明は、例えば、省エネのために調光機能を必要とする施設照明機器や、高度な調光を必要とする住宅照明機器に利用することが可能である。

１ＬＥＤ電源装置
１ｐ一次回路系
１ｓ二次回路系
２ＬＥＤ
３商用交流電源
４ＰＷＭ信号源
１０ＤＣ調光回路
１１電流モニタ
１２ドライバＩＣ
１３、１４マイコン
１００ＬＥＤ照明
Ｒ１〜Ｒ４抵抗
Ｒｓセンス抵抗
Ｃ１キャパシタ
ＰＣ１フォトカプラ
ＡＭＰオペアンプ
ＴＢＬ１調光テーブル

Claims

調光信号に応じて可変制御される基準電圧が高いほどＬＥＤ［light emitting diode］に流れる出力電流を小さくするように前記ＬＥＤの調光制御を行うＤＣ調光回路を有し、
前記ＤＣ調光回路は、前記出力電流が小さいほど電圧値が高くなる検出電圧と前記基準電圧とを一致させるように前記出力電流を制御し、
前記ＤＣ調光回路は、
前記出力電流を監視して帰還信号を生成する電流モニタと、
前記帰還信号に応じて前記出力電流の定電流制御を行うドライバと、
前記調光信号を生成するマイコンと、
を含み、
前記電流モニタは、
ＰＷＭ［pulse width modulation］駆動される前記調光信号をアナログの調光電流に変換する電流ＤＡＣ［digital to analog convertor］と、
前記出力電流に応じて前記検出電圧を生成する検出電圧生成部と、
前記調光電流に応じて前記基準電圧を生成する基準電圧生成部と、
前記検出電圧と前記基準電圧の入力を受けて前記帰還信号を生成するオペアンプと、
を含むことを特徴とするＬＥＤ電源装置。
前記検出電圧生成部は、
前記出力電流の流れる経路上に設けられたセンス抵抗と、
内部電源端と前記センス抵抗の低電位端との間に直列接続された第１及び第２抵抗と、
を含み、
両抵抗間の接続ノードから前記検出電圧が出力されることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ電源装置。
前記基準電圧生成部は、前記内部電源端と前記センス抵抗の高電位端との間に直列接続された第３及び第４抵抗を含み、
両抵抗間の接続ノードが前記電流ＤＡＣの出力端に接続されており、当該接続ノードから前記基準電圧が出力されることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ電源装置。
調光信号に応じて可変制御される基準電圧が高いほどＬＥＤ［light emitting diode］に流れる出力電流を小さくするように前記ＬＥＤの調光制御を行うＤＣ調光回路を有し、
前記ＤＣ調光回路は、前記出力電流が小さいほど電圧値が高くなる検出電圧と前記基準電圧とを一致させるように前記出力電流を制御し、
前記ＤＣ調光回路は、
前記出力電流を監視して帰還信号を生成する電流モニタと、
前記帰還信号に応じて前記出力電流の定電流制御を行うドライバと、
前記調光信号を生成するマイコンと、
を含み、
前記マイコンは、調光信号比と出力電流比との相関を定めた調光テーブルを用いて前記調光信号を生成することを特徴とするＬＥＤ電源装置。
前記マイコンは、イニシャルの調光テーブルを用いて出力電流比がゼロとなる調光信号比を検出し、その検出値を目標値と一致させるように前記調光テーブルを修正することを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤ電源装置。
調光信号に応じて可変制御される基準電圧が高いほどＬＥＤ［light emitting diode］に流れる出力電流を小さくするように前記ＬＥＤの調光制御を行うＤＣ調光回路を有し、
前記ＤＣ調光回路は、前記出力電流が小さいほど電圧値が高くなる検出電圧と前記基準電圧とを一致させるように前記出力電流を制御し、
前記ＤＣ調光回路は、
前記出力電流を監視して帰還信号を生成する電流モニタと、
前記帰還信号に応じて前記出力電流の定電流制御を行うドライバと、
前記調光信号を生成するマイコンと、
を含み、
前記ＬＥＤ電源装置は、一次回路系と二次回路系との間を絶縁しつつ入力電圧から出力電圧を生成するフライバック型であり、
前記ドライバと前記マイコンはいずれも前記一次回路系に設けられており、前記電流モニタは前記二次回路系に設けられていることを特徴とするＬＥＤ電源装置。
前記電流ＤＡＣは、
前記マイコンから前記調光信号の入力を受けるフォトカプラと、
前記フォトカプラの出力を平滑化して前記調光電流を生成するキャパシタと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ電源装置。
請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載のＬＥＤ電源装置と、
前記ＬＥＤ電源装置からの電力供給を受けて駆動されるＬＥＤと、
を有することを特徴とするＬＥＤ照明。
ＬＥＤと、
前記ＬＥＤに流れる出力電流に応じた検出電圧を生成する検出電圧生成部と、
前記ＬＥＤの発光輝度を調整するために装置外部から入力される調光信号に応じた基準電圧を生成する基準電圧生成部と、
前記検出電圧と前記基準電圧との差分に応じた帰還信号を生成するアンプと、
前記帰還信号に応じて前記出力電流を調整するドライバと、
を含み、
前記基準電圧は、前記調光信号に基づく前記ＬＥＤの発光輝度が上昇するに従って低下し、前記調光信号に基づく前記ＬＥＤの発光輝度が低下するに従って上昇することを特徴とするＬＥＤ電源装置。
前記ドライバは、前記帰還信号が小さくなるように前記出力電流を調整することを特徴とする請求項９に記載のＬＥＤ電源装置。
前記検出電圧は、前記出力電流が小さいほど高くなり、前記出力電流が大きいほど低くなることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のＬＥＤ電源装置。
前記検出電圧生成部は、
前記出力電流の流れる経路上に設けられたセンス抵抗と、
内部電源端と前記センス抵抗の低電位端との間に直列接続された第１及び第２抵抗と、
を含み、
両抵抗間の接続ノードから前記検出電圧が出力されることを特徴とする請求項９〜請求項１１のいずれか一項に記載のＬＥＤ電源装置。
前記基準電圧生成部は、前記内部電源端と前記センス抵抗の高電位端との間に直列接続された第３及び第４抵抗を含み、
前記調光信号に応じた調光電流が両抵抗間の接続ノードに印加されており、当該接続ノードから前記基準電圧を出力することを特徴とする請求項１２に記載のＬＥＤ電源装置。
請求項９〜請求項１３のいずれか一項に記載のＬＥＤ電源装置と、
前記調光信号を生成するマイコンと、
含むことを特徴とするＬＥＤ照明。
前記マイコンは、調光信号比と出力電流比との相関を定めた調光テーブルを用いて前記調光信号を生成することを特徴とする請求項１４に記載のＬＥＤ照明。
請求項１３に記載のＬＥＤ電源装置と、
前記調光信号を生成するマイコンと、
前記マイコンによってＰＷＭ駆動される前記調光信号をアナログの前記調光電流に変換する電流ＤＡＣを含むことを特徴とするＬＥＤ照明。
前記ドライバ、及び、前記マイコンは、いずれも一次回路系に設けられており、
前記ＬＥＤ、前記検出電圧生成部、前記基準電圧生成部、前記アンプ、及び、前記電流ＤＡＣは、いずれも前記一次回路系から絶縁された二次回路系に設けられていることを特徴とする請求項１６に記載のＬＥＤ照明。
前記電流ＤＡＣは、
前記マイコンから前記調光信号の入力を受けるフォトカプラと、
前記フォトカプラの出力を平滑化して前記調光電流を生成するキャパシタと、
を含むことを特徴とする請求項１７に記載のＬＥＤ照明。
ＬＥＤの発光輝度を調整するために回路外部から入力される調光信号に応じた基準電圧を生成する基準電圧生成部と、
前記ＬＥＤに流れる出力電流に応じた検出電圧と前記基準電圧との差分に応じた帰還信号を出力するアンプと、
前記帰還信号に応じて前記出力電流を調整するドライバと、
を含み、
前記基準電圧は、前記調光信号に基づく前記ＬＥＤの発光輝度が上昇するに従って低下し、前記調光信号に基づく前記ＬＥＤの発光輝度が低下するに従って上昇することを特徴とするＬＥＤ駆動回路。