JP6288224B2 - 光源点灯装置及び照明器具 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1にかかる光源点灯装置100の回路構成図である。光源点灯装置100は、交流電源1から電力の供給を受けて光源9を点灯させるものである。光源点灯装置100は、整流回路2、力率改善のための直流電源回路3、DC-DCコンバータ4、制御部5、ゼロ電流検出部6、DC-DCコンバータ制御部7、調光信号インターフェース8を備えている。整流回路2は交流電源を整流する。具体的には、交流電源1から入力した交流電圧を全波整流する。この全波整流電圧は、直流電源回路3の動作中は平滑されず、交流電源1の2倍の周波数を含むリプル電圧となる。
この期間は、DC-DCコンバータ4が定常動作状態で、駆動部5bによりスイッチング素子SW1がオンした状態である。スイッチング素子SW1がオンしたとき、スイッチング素子SW1にはインダクタL1の電流が流れる。
所定時間が経過し時刻t1になると、駆動部5bはスイッチング素子SW1をオフし、スイッチング素子SW1の電流を遮断する。スイッチング素子SW1のオン時間は電圧比較部5aの比較結果によって決定する。
スイッチング素子SW1がオフすると、インダクタL1に蓄えられたエネルギはダイオードD1を介して平滑コンデンサC2に放出される。このとき、インダクタL1に発生する電圧は、スイッチング素子SW1オン時とは逆向きの電圧となる。すなわち、インダクタL1に図1中の矢印とは逆方向の電圧が発生する。これにより検出巻線L2に発生する電圧も図1中の矢印とは逆方向の電圧となるので、ゼロ電流検出部6には正電圧が入力される。
インダクタL1がエネルギを放出するため、ダイオードD1を介して平滑コンデンサC2に流れる電流は減少していく。エネルギ放出が終わると、インダクタL1の電流がゼロになり、検出巻線L2の電圧VL2は急速に低下する。
ゼロ電流検出部6は、検出巻線L2の電圧VL2が低下したことを検出してゼロ電流検出信号を出力する。具体的には、VL2の低下に伴い、ゼロ電流検出部6に設けられた第1スイッチ6a(例えばここではMOSFET)のゲート端子に印加される電圧が低下し、第1スイッチ6aがオフする。これにより制御電源Vccの電圧がゼロ電流検出信号として遅延時間設定部5cに印加される。
遅延時間設定部5cは、遅延時間が経過すると駆動部5bにスイッチング素子SW1をオンする指示信号を与える。そして、駆動部5bはスイッチング素子SW1をオンしスイッチング素子SW1を導通状態とする。そして、次のスイッチングサイクルに移る。スイッチング素子SW1がオンすると、遅延時間設定部5cはゼロ電流検出無効化信号の出力を停止し、ゼロ電流検出無効化を解除する。ゼロ電流検出の無効化解除のタイミングは、オンしたスイッチング素子SW1がオフしインダクタL1の電流がゼロに到達する手前までの任意のタイミングで良い。例えば、スイッチング素子SW1がオフするタイミングでゼロ電流検出を解除する。
図8は、本発明の実施の形態2にかかる光源点灯装置110の回路構成図である。実施の形態1と同様の構成部分は同一の符号を付して説明を省略する。実施の形態2に係る光源点灯装置110は、分圧抵抗からなる電源電圧検出部R2と、制御部5に設けられた電源電圧測定部5dとを備える点で、実施の形態1の光源点灯装置100と異なっている。電源電圧測定部5dは電源電圧検出部R2で検出された電圧から交流電源1の電圧実効値を求める。
図11は、本発明の実施の形態3にかかる光源点灯装置120の回路構成図である。実施の形態1及び実施の形態2と同様の構成部分は、同一の符号を付して説明を省略する。実施の形態1との違いは、直流電源回路及びDC-DCコンバータとして、SEPIC回路11を設けたことである。実施の形態1においては、力率改善及び高調波電流低減を目的として直流電源回路3を設け、光源9に所望の電流を供給するためにDC-DCコンバータ4を設けたが、本実施の形態ではSEPIC回路11で力率改善、高調波電流低減、及び光源9への電流供給をすることで、回路の小型化を図る。
スイッチング素子SW1が駆動部5bによりオンしている状態とする。スイッチング素子SW1がオンすると交流電源1はインダクタL1を介して短絡されるので、インダクタL1とスイッチング素子SW1の経路で電流が供給され、インダクタL1にエネルギが蓄えられる。このとき、インダクタL1の電流が増加していく。また、同時にカップリングコンデンサC3の電圧がインダクタL3に印加される。このため、カップリングコンデンサC3、スイッチング素子SW1、インダクタL3の経路で電流が流れ、カップリングコンデンサC3のエネルギがインダクタL3に蓄えられる。このとき、インダクタL3の電流は増加していく。
制御部5により設定されたスイッチング素子SW1のオン時間が経過すると、スイッチング素子SW1はオフする。スイッチング素子SW1がオフするとインダクタL1に蓄えられたエネルギが放出され、インダクタL1、カップリングコンデンサC3、ダイオードD1、平滑コンデンサC2の経路で電流が流れる。これにより、カップリングコンデンサC3と平滑コンデンサC2を充電する。また、同時にインダクタL3に蓄えられたエネルギが放出され、インダクタL3、ダイオードD1、平滑コンデンサC2の経路で電流が流れる。これにより、平滑コンデンサC2を充電する。そして、L1インダクタ電流及びL3インダクタ電流は減少していく。このように負荷側にエネルギを伝達して、最終的に平滑コンデンサC2から光源9に平滑された直流電流が供給され、光源9が発光する。
このような条件下で動作するSEPIC回路においては、インダクタL1の電流とインダクタL3の電流の合計電流がゼロになる時点になると、検出巻線L2の電圧が急激に低下する現象が発生する。
検出巻線L2の電圧低下を受けて、ゼロ電流検出部6及び遅延時間設定部5cにより予め定められた期間(遅延時間)スイッチング素子SW1のオフを維持する。また、この期間においては、ゼロ電流検出無効化信号をゼロ電流検出部6に出力し、ゼロ電流検出を無効化する。
図14は、本発明の実施の形態4にかかる光源点灯装置140の回路構成図である。実施の形態1〜3と同様の構成部分は、同一の符号を付して説明を省略する。実施の形態1〜3との違いは、直流電源回路及びDC-DCコンバータとしてフライバックコンバータ回路14を設けたことである。実施の形態1においては、力率改善及び高調波電流低減を目的として直流電源回路3を設け、光源9に所望の電流を供給するためにDC-DCコンバータ4を設けたが、本実施の形態ではフライバックコンバータ回路14で力率改善、高調波電流低減、及び光源9への電流供給をすることで、回路の小型化を図る。
スイッチング素子が駆動部5bによりオンしている状態とする。スイッチング素子SW1がオンすると交流電源1はトランスTの1次巻線T1を介して短絡されるのでトランスTにエネルギが蓄えられ、1次巻線T1の電流は増加していく。このとき、巻線T1には図15の矢印の方向に電圧VT1が発生する。そのため、検出巻線T3には図14の矢印の方向に電圧VT3が発生し、ゼロ電流検出部6に入力される。
制御部5により設定されたスイッチング素子SW1のオン時間が経過すると、スイッチング素子SW1はオフする。スイッチング素子SW1がオフするとトランスTに蓄えられたエネルギが巻線T2から放出され、巻線T2、ダイオードD1、平滑コンデンサC2の経路で電流が流れる。これにより、平滑コンデンサC2を充電する。このとき、巻線T1の電流はゼロで、1次巻線T1にはフライバック電圧が発生し、図14に示す矢印方向の電圧VT1と逆極性となる。これにより検出巻線T3に発生する電圧の極性も図中の矢印VT3とは逆向きの電圧となり、ゼロ電流検出部6に入力される。
トランスTに蓄えられたエネルギの放出が完了し、2次巻線T2の電流がゼロとなると、検出巻線T3の電圧VT3は急速に低下する。ゼロ電流検出部6はこのように検出巻線T3の電圧が低下したことを検出して、2次巻線T2の電流がゼロに到達したか判定することができる。
検出巻線T3の電圧低下を受けて、ゼロ電流検出部6及び遅延時間設定部5cにより予め定められた期間(遅延時間)スイッチング素子SW1のオフを維持する。また、この期間においては、ゼロ電流検出無効化信号をゼロ電流検出部6に出力し、ゼロ電流検出を無効化する。
図16は、本発明の実施の形態5における照明器具200の断面図である。照明器具200は、照明器具本体40、コネクタ41、光源基板42、及び光源点灯装置43を備えている。照明器具本体40は、光源点灯装置43などを取り付けるための筺体である。コネクタ41は、商用電源などの交流電源から電力の供給を受けるための接続部である。光源基板42は、LED又は有機ELなどの光源を実装した基板である。
Claims (12)
- 交流電源を整流する整流回路と、
スイッチング素子と、インダクタまたはトランスとでエネルギの充放電を行う直流電源回路と、
前記スイッチング素子の駆動を制御する制御部と、
前記インダクタまたは前記トランスに設けられた検出巻線に発生する電圧から前記インダクタまたは前記トランスに流れる電流の傾きの変化点を検出するゼロ電流検出部と、を備え、
前記制御部は、前記スイッチング素子がオフ時に前記変化点から前記スイッチング素子のオフ状態を維持する遅延時間を設け、前記遅延時間中に前記検出巻線からの電圧検出を無効化するゼロ電流検出無効期間を設け、
前記交流電源の電圧実効値を検出する電源電圧検出部を備え、
前記制御部は、前記電源電圧検出部で得られた前記交流電源の電圧実効値が大きいほど、前記遅延時間及び前記ゼロ電流検出無効期間を長く設定し、
前記制御部は、前記交流電源の電圧実効値と、光源に供給される電流値とから、前記遅延時間と前記ゼロ電流検出無効期間を得ることができるマイクロコンピュータを有することを特徴とする光源点灯装置。 - 前記制御部は、光源に供給される電流が小さいほど、前記遅延時間及び前記ゼロ電流検出無効期間を長く設定することを特徴とする請求項1に記載の光源点灯装置。
- 交流電源を整流する整流回路と、
スイッチング素子と、インダクタまたはトランスとでエネルギの充放電を行う直流電源回路と、
前記スイッチング素子の駆動を制御する制御部と、
前記インダクタまたは前記トランスに設けられた検出巻線に発生する電圧から前記インダクタまたは前記トランスに流れる電流の傾きの変化点を検出するゼロ電流検出部と、を備え、
前記制御部は、前記スイッチング素子がオフ時に前記変化点から前記スイッチング素子のオフ状態を維持する遅延時間を設け、前記遅延時間中に前記検出巻線からの電圧検出を無効化するゼロ電流検出無効期間を設け、
前記直流電源回路は、2つのインダクタを有するSEPIC回路で構成され、前記変化点は、前記2つのインダクタの合計電流がゼロとなる時点であることを特徴とする光源点灯装置。 - 前記制御部は、マイクロコンピュータで構成することを特徴とする請求項1に記載の光源点灯装置。
- 前記制御部は、前記光源に供給される電流値から、前記遅延時間と前記ゼロ電流検出無効期間を得ることができるマイクロコンピュータを有することを特徴とする請求項2に記載の光源点灯装置。
- 前記直流電源回路は、インダクタを有する昇圧チョッパ回路で構成され、前記変化点は、前記インダクタの電流がゼロとなる時点であることを特徴とする請求項1又は2に記載の光源点灯装置。
- 前記2つのインダクタは同一磁心に構成されたことを特徴とする請求項3に記載の光源点灯装置。
- 前記直流電源回路は、インダクタを有するバックブーストコンバータ回路で構成され、前記変化点は、前記インダクタの電流がゼロとなる時点であることを特徴とする請求項1又は2に記載の光源点灯装置。
- 前記直流電源回路は、トランスを有するフライバックコンバータ回路で構成され、前記トランスは前記フライバックコンバータ回路の入力側に接続される1次巻線と、前記フライバックコンバータ回路の出力側に接続される2次巻線を有し、前記変化点は、前記2次巻線の電流がゼロとなる時点であることを特徴とする請求項1又は2に記載の光源点灯装置。
- 交流電源を整流する整流回路と、
スイッチング素子と、インダクタまたはトランスとでエネルギの充放電を行う直流電源回路と、
前記スイッチング素子の駆動を制御する制御部と、
前記インダクタまたは前記トランスに設けられた検出巻線に発生する電圧から前記インダクタまたは前記トランスに流れる電流の傾きの変化点を検出するゼロ電流検出部と、を備え、
前記制御部は、前記スイッチング素子がオフ時に前記変化点から前記スイッチング素子のオフ状態を維持する遅延時間を設け、前記遅延時間中に前記検出巻線からの電圧検出を無効化するゼロ電流検出無効期間を設け、
前記ゼロ電流検出部は、
前記検出巻線の電圧が予め定められた電圧よりも小さくなったときにスイッチングし、前記検出巻線の電圧が予め定められた電圧よりも小さくなったことを前記制御部に知らせる第1スイッチと、
前記ゼロ電流検出無効期間に前記制御部から出されるゼロ電流検出無効化信号を受けて、前記検出巻線の電圧が前記第1スイッチに印加されないようにする第2スイッチと、を備えたことを特徴とする光源点灯装置。 - 請求項1〜10のいずれか1項に記載の光源点灯装置と、
前記光源点灯装置が点灯させる光源として、前記光源点灯装置に接続されたLEDと、を備えたことを特徴とする照明器具。 - 請求項1〜10のいずれか1項に記載の光源点灯装置と、
前記光源点灯装置が点灯させる光源として、前記光源点灯装置に接続された有機ELと、を備えたことを特徴とする照明器具。
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