JP6295540B2 - Lighting device and lighting apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、点灯装置および照明器具に関する。 The present invention relates to a lighting device and a lighting fixture .
従来、例えば、特許文献１に開示されているように、フライバック方式のスイッチング点灯装置において、ＬＥＤを点灯制御する技術が見出されている。具体的には、特許文献１において、１つのコンバータ回路でＬＥＤ点灯制御を行う場合に、一般的にＬＥＤ照明器具に要求される高調波電流を抑制し、ＬＥＤの定電流制御を行う技術が見出されている。また、例えば特許文献２および特許文献３に開示されているように、ＬＥＤを調光点灯制御する技術が公知である。
2. Description of the Related Art Conventionally, as disclosed in, for example,
近年、省エネ、省電力の要請が強まる中で、照明器具において無駄な点灯を削減することは重要な課題である。省エネ性に優れた発光ダイオード(以下、ＬＥＤとも称す)の普及が進められるとともに、このＬＥＤを点灯制御する点灯装置にもさまざまな技術開発が進められている。 In recent years, demands for energy saving and power saving have increased, and it is an important issue to reduce useless lighting in lighting fixtures. While light-emitting diodes (hereinafter also referred to as LEDs) with excellent energy saving performance are being promoted, various technical developments are also underway for lighting devices that control lighting of these LEDs.
フライバック電源のような１つのコンバータ回路を用いるスイッチング電源では、一般的に高効率化のためリンギングチョークコンバータ方式のように２次側のゼロ電流を検出し、効率を高めるものが一般的である。しかしながら、スイッチング電源の動作周波数に限界があり、広範囲（例えば、ＡＣ１００Ｖ〜ＡＣ２５４Ｖ等の範囲）にわたる入力電源に対して十分な調光制御を行うことが難しいという問題があった。このため、使用者が選択できる明るさに限界があり、より明るさの自由度が高い照明器具の実現が求められていた。 In a switching power supply using a single converter circuit such as a flyback power supply, a secondary zero current is generally detected to improve efficiency as in the ringing choke converter system for higher efficiency. . However, there is a limit to the operating frequency of the switching power supply, and there is a problem that it is difficult to perform sufficient dimming control on an input power supply over a wide range (for example, a range of AC100V to AC254V or the like). For this reason, there is a limit to the brightness that can be selected by the user, and there has been a demand for the realization of a lighting fixture with a higher degree of freedom in brightness.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、使用者が選択できる明るさの自由度が高められた点灯装置および照明器具を提供することを目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a lighting device and a lighting fixture with an increased degree of freedom in brightness that can be selected by a user.
本発明にかかる点灯装置は、
インダクタ要素およびスイッチング素子を備え、前記スイッチング素子のオン時に前記インダクタ要素が蓄えたエネルギーを前記スイッチング素子のオフ時に放出するコンバータと、
前記コンバータの出力側に接続される発光ダイオードに流れる電流を検出する検出抵抗と、
指定された調光率に応じて決まる目標値と前記検出抵抗の検出値との比較結果に応じて出力を切り替える比較器と、
前記インダクタ要素が蓄えた前記エネルギーの放出を検出したら前記目標値に応じて決まる遅延時間の経過後に前記スイッチング素子をオンとし、前記比較器の出力に応じたオン時間の経過後に前記スイッチング素子をオフとする制御回路と、
を備え、
前記目標値の上限値から下限値に渡って、前記目標値の変化に伴って前記遅延時間が連続的に変化することを特徴とする。
The lighting device according to the present invention is
A converter comprising an inductor element and a switching element, wherein the converter stores the energy stored in the inductor element when the switching element is on;
A detection resistor for detecting a current flowing in a light emitting diode connected to the output side of the converter;
A comparator that switches an output according to a comparison result between a target value determined according to a specified dimming rate and a detection value of the detection resistor;
When the release of the energy stored in the inductor element is detected, the switching element is turned on after a delay time determined according to the target value elapses, and the switching element is turned off after an on time elapses according to the output of the comparator. A control circuit and
Equipped with a,
Over the lower limit from the upper limit value of the target value, the delay time is characterized that you continuously changes with a change in the target value.
本発明にかかる照明器具は、
上記本発明にかかる点灯装置と、
前記点灯装置により点灯される発光素子と、
を備えることを特徴とする。
The lighting apparatus according to the present invention is
A lighting device according to the present invention;
A light emitting element that is turned on by the lighting device;
It is characterized by providing.
本発明によれば、使用者が選択できる明るさの自由度が高まる。 According to the present invention, the degree of freedom in brightness that the user can select increases.
図１は、本発明の実施の形態にかかる点灯装置およびこれに用いる集積回路を示す回路図である。実施の形態にかかる点灯装置は、交流電源ＡＣと接続する整流回路ＤＢ１と、この整流回路ＤＢ１に接続する直流電源回路１とを備えている。整流回路ＤＢ１は、ダイオードブリッジであり、交流電源ＡＣが入力されて交流電圧を脈流の直流電圧（以下、整流電圧ともいう。）に変換する。直流電源回路１は、接続される発光ダイオードＬＡに定電流を供給する。本実施の形態にかかる点灯装置は、さらに、直流電源回路１を起動、動作させる起動抵抗Ｒ１を備えており、この起動抵抗Ｒ１が制御電源を生成する。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a lighting device according to an embodiment of the present invention and an integrated circuit used therefor. The lighting device according to the embodiment includes a rectifier circuit DB1 connected to an AC power supply AC and a DC
直流電源回路１は、いわゆるフライバックコンバータ方式の定電流回路である。直流電源回路１は、電解コンデンサＣ１０（以下、平滑コンデンサＣ１０ともいう）と、トランスＴＲと、ＭＯＳＦＥＴＱ１と、このＭＯＳＦＥＴＱ１をオン／オフ制御する点灯制御回路ＩＣ１と、ＬＥＤ電流を検出する検出抵抗Ｒ１０と、を備える。点灯制御回路ＩＣ１は、制御電源端子Ｓ１、ゼロクロス検出端子Ｓ２、駆動端子Ｓ３，オン時間検出端子Ｓ４、および遅延時間検出端子Ｓ５を備える。
The DC
トランスＴＲは、一次巻線Ｔ１と、二次巻線Ｔ２と、補助巻線Ｔ３とを備える。二次巻線Ｔ２は、一次巻線Ｔ１との巻線比に応じた電圧が発生する主たる二次巻線である。補助巻線Ｔ３は、二次巻線Ｔ２に比例した電圧が発生する二次巻線である。二次巻線Ｔ２はダイオードＤ１０に接続しており、二次巻線Ｔ２に発生する高周波電圧がＣ１０で平滑されて発光ダイオードＬＡに供給される。 The transformer TR includes a primary winding T1, a secondary winding T2, and an auxiliary winding T3. The secondary winding T2 is a main secondary winding that generates a voltage according to the winding ratio with the primary winding T1. The auxiliary winding T3 is a secondary winding that generates a voltage proportional to the secondary winding T2. The secondary winding T2 is connected to the diode D10, and the high frequency voltage generated in the secondary winding T2 is smoothed by C10 and supplied to the light emitting diode LA.
起動抵抗Ｒ１は、一端が整流回路ＤＢ１の出力側とトランスＴＲの一次巻線Ｔ１との間に接続し、他端が点灯制御回路ＩＣ１の制御電源端子Ｓ１に接続している。交流電源ＡＣが入力されると、起動抵抗Ｒ１を介して、点灯制御回路ＩＣ１に制御電源が供給される。 The starting resistor R1 has one end connected between the output side of the rectifier circuit DB1 and the primary winding T1 of the transformer TR, and the other end connected to the control power supply terminal S1 of the lighting control circuit IC1. When the AC power supply AC is input, the control power is supplied to the lighting control circuit IC1 through the starting resistor R1.
点灯制御回路ＩＣ１のゼロクロス検出端子Ｓ２は、ダイオードＤ１および抵抗Ｒ２を介して、補助巻線Ｔ３に接続している。具体的には、トランスＴＲの補助巻線Ｔ３には、抵抗Ｒ２の一端が接続し、抵抗Ｒ２の他端にはダイオードＤ１のアノードが接続し、ダイオードＤ１のカソードがゼロクロス検出端子Ｓ２に接続している。抵抗Ｒ２は、補助巻線Ｔ３からの電流を抑制する。ゼロクロス検出端子Ｓ２によって補助巻線Ｔ３に発生する電圧を検出して、ＭＯＳＦＥＴＱ１がターンオンするべきタイミングを検出することができる。 The zero cross detection terminal S2 of the lighting control circuit IC1 is connected to the auxiliary winding T3 via the diode D1 and the resistor R2. Specifically, one end of the resistor R2 is connected to the auxiliary winding T3 of the transformer TR, the anode of the diode D1 is connected to the other end of the resistor R2, and the cathode of the diode D1 is connected to the zero cross detection terminal S2. ing. The resistor R2 suppresses the current from the auxiliary winding T3. The voltage generated in the auxiliary winding T3 can be detected by the zero cross detection terminal S2, and the timing at which the MOSFET Q1 should be turned on can be detected.
ＬＥＤ電流を検出する検出抵抗Ｒ１０には、ＬＥＤ電流と検出抵抗Ｒ１０の抵抗値に比例した電圧が発生する。検出抵抗Ｒ１０に発生した電圧は、制御抵抗Ｒ２０を介してＬＥＤ電流が定電流制御される比較器ＯＰ１に入力される。比較器ＯＰ１の入力側他端には、発光ダイオードＬＡに流れるＬＥＤ電流を設定するための目標値Ｖ１が入力される。 A voltage proportional to the LED current and the resistance value of the detection resistor R10 is generated in the detection resistor R10 that detects the LED current. The voltage generated in the detection resistor R10 is input to the comparator OP1 in which the LED current is constant-current controlled via the control resistor R20. A target value V1 for setting the LED current flowing through the light emitting diode LA is input to the other end of the input side of the comparator OP1.
比較器ＯＰ１の出力は、制御抵抗Ｒ２３を介して点灯制御回路ＩＣ１に接続される。点灯制御回路ＩＣ１は、比較器ＯＰ１の出力電圧に基づいてＭＯＳＦＥＴＱ１のオン時間を決定し、そのオン時間だけＭＯＳＦＥＴＱ１をオン動作させる。 The output of the comparator OP1 is connected to the lighting control circuit IC1 through the control resistor R23. The lighting control circuit IC1 determines the ON time of the MOSFET Q1 based on the output voltage of the comparator OP1, and turns on the MOSFET Q1 for the ON time.
目標値Ｖ１と検出抵抗Ｒ１０に発生した電圧が一致するように、点灯制御回路ＩＣ１が直流電源回路１を制御する。比較器ＯＰ１のＬＥＤ電流検出端子と出力端子との間には、比較器ＯＰ１の応答性の遅れを作る抵抗Ｒ２１およびコンデンサＣ２１が接続されている。
The lighting control circuit IC1 controls the DC
ＭＯＳＦＥＴＱ１のオフ時間は、補助巻線Ｔ３に発生する電圧を検出することで決定され、ＭＯＳＦＥＴＱ１のオン時間は、比較器ＯＰ１の出力電圧で決定される。比較器ＯＰ１に入力する目標値Ｖ１を変化させることで、ＬＥＤ電流を変化させ、調光制御を行うことができる。 The off time of the MOSFET Q1 is determined by detecting the voltage generated in the auxiliary winding T3, and the on time of the MOSFET Q1 is determined by the output voltage of the comparator OP1. By changing the target value V1 input to the comparator OP1, the LED current can be changed and the dimming control can be performed.
コンデンサＣ１の容量を小さくすることで、次の効果が得られる。コンデンサＣ１の両端間には全波整流された脈流電圧が印加される。この脈流電圧をトランスＴＲの一次巻線Ｔ１及びＭＯＳＦＥＴＱ１でスイッチング動作することで、ＡＣ電源の力率を高めることができる。 By reducing the capacitance of the capacitor C1, the following effects can be obtained. A full-wave rectified pulsating voltage is applied across the capacitor C1. The power factor of the AC power supply can be increased by switching the pulsating voltage with the primary winding T1 of the transformer TR and the MOSFET Q1.
ただし、トランスＴＲの二次巻線Ｔ２から出力される電圧と位相が異なる。このため、検出抵抗Ｒ１０から点灯制御回路ＩＣ１(オン時間検出)までの、いわゆる定電流フィードバックの検出ループ（Ｒ１０→Ｒ２０→Ｒ２１→Ｃ２１→Ｒ２３→点灯制御回路ＩＣ１へ至る経路）上におけるフィードバック速度が、上記の全波整流の周期よりも遅い必要がある。 However, the voltage and phase output from the secondary winding T2 of the transformer TR are different. Therefore, the feedback speed on the so-called constant current feedback detection loop (path from R10 → R20 → R21 → C21 → R23 → lighting control circuit IC1) from the detection resistor R10 to the lighting control circuit IC1 (on-time detection) It is necessary to be slower than the full-wave rectification period.
例えば、全波整流の周期よりも検出ループを経由したフィードバック速度が早いときには、入力電圧が高い位相の時に、ＬＥＤ電流検出が低い位相であると、比較器ＯＰ１がＬＥＤ電流を高めるように信号を出力する恐れがある。そのような事態が起きると、発光ダイオードＬＡのちらつきが発生してしまう。このことから、検出ループ上のフィードバック速度が全波整流の周期よりも遅くなるようにして、発光ダイオードＬＡの定常点灯を行うことが好ましい。 For example, when the feedback speed through the detection loop is faster than the full-wave rectification period, when the input voltage is in a high phase and the LED current detection is in a low phase, the comparator OP1 outputs a signal so as to increase the LED current. There is a risk of output. When such a situation occurs, the light-emitting diode LA flickers. Therefore, it is preferable to perform steady lighting of the light emitting diode LA such that the feedback speed on the detection loop is slower than the full wave rectification cycle.
前述した目標値Ｖ１は、調光信号変換回路４で生成される。調光信号変換回路４は、外部から入力されるＰＷＭ信号を所定の電圧に変換する回路である。また、調光信号変換回路４で生成した目標値Ｖ１は、点灯制御回路ＩＣ１の遅延時間検出端子Ｓ５にも入力される。
The target value V1 described above is generated by the dimming
図４は、調光信号変換回路４の回路図である。調光信号変換回路４は、ＰＷＭ信号が入力される整流回路ＤＢ２と、整流回路ＤＢ２の出力を受けるフォトカプラＰＣのフォトダイオードを備える。制御電源Ｖｃｃには抵抗Ｒ４２の一端が接続し、抵抗Ｒ４２の他端は、フォトカプラＰＣのフォトトランジスタおよび抵抗Ｒ４１の一端が接続している。
FIG. 4 is a circuit diagram of the dimming
抵抗Ｒ４１の他端はコンデンサＣ４０の一端に接続しており、コンデンサＣ４０の他端はグランドに接続する。コンデンサＣ４０の他端から目標値Ｖ１が取り出される。コンデンサＣ４０に直流電圧が充電されることで、目標値Ｖ１が生成される。 The other end of the resistor R41 is connected to one end of the capacitor C40, and the other end of the capacitor C40 is connected to the ground. The target value V1 is taken out from the other end of the capacitor C40. The target value V1 is generated by charging the capacitor C40 with a DC voltage.
外部から入力されるＰＷＭ信号は、極性を問わないようにするために、まず、整流回路ＤＢ２に入力される。ＰＷＭ信号がハイのとき、フォトカプラＰＣのフォトダイオードが発光してフォトカプラＰＣのトランジスタがオンする。一方、ＰＷＭ信号がローのときには、フォトカプラＰＣのトランジスタはオフする。 The PWM signal input from the outside is first input to the rectifier circuit DB2 so that the polarity does not matter. When the PWM signal is high, the photodiode of the photocoupler PC emits light and the transistor of the photocoupler PC is turned on. On the other hand, when the PWM signal is low, the transistor of the photocoupler PC is turned off.
フォトカプラＰＣは、入力されるＰＷＭ信号のＯＮｄｕｔｙに従って、このようなオンオフ動作を繰り返す。このため、フォトカプラＰＣのトランジスタのコレクタには、ＰＷＭ信号のＯＮｄｕｔｙが反転した信号が得られる。この結果、抵抗Ｒ４１、Ｒ４２、コンデンサＣ４０を適切な値に設定することで、コンデンサＣ４０に充電される直流電圧は、制御電源Ｖｃｃの電圧値に対してＰＷＭ信号が反転したＯＮｄｕｔｙを略平均した値を係数として乗じた値となる。 The photocoupler PC repeats such an on / off operation according to the ON duty of the input PWM signal. For this reason, a signal obtained by inverting the ON duty of the PWM signal is obtained at the collector of the transistor of the photocoupler PC. As a result, by setting the resistors R41 and R42 and the capacitor C40 to appropriate values, the DC voltage charged to the capacitor C40 is a value obtained by substantially averaging the ON duty obtained by inverting the PWM signal with respect to the voltage value of the control power supply Vcc. Is the value multiplied by the coefficient.
このように、外部から入力されるＰＷＭ信号に応じて、目標値Ｖ１を変化させることができる。これにより、ＰＷＭ信号に従って発光ダイオードＬＡを調光制御することができる。 Thus, the target value V1 can be changed according to the PWM signal input from the outside. Thereby, dimming control of the light emitting diode LA can be performed according to the PWM signal.
図２および図３は、図１に示す実施の形態にかかる点灯装置における特定箇所の出力波形を示すタイムチャートである。 2 and 3 are time charts showing output waveforms at specific locations in the lighting device according to the embodiment shown in FIG.
図２は、全光点灯時における、ＭＯＳＦＥＴＱ１のドレイン電流およびドレインソース電圧波形、ダイオードＤ１０を流れる電流波形、ダイオードＤ１の出力電圧波形を、それぞれ示している。外部から入力されたＰＷＭ信号がローであるか、または、外部からＰＷＭ信号が入力されていないときには目標値Ｖ１が最大となり、全光点灯が行われる。 FIG. 2 shows the drain current and drain source voltage waveforms of the MOSFET Q1, the current waveform flowing through the diode D10, and the output voltage waveform of the diode D1 when all the lights are on. When the PWM signal input from the outside is low or no PWM signal is input from the outside, the target value V1 is maximized and all the lights are turned on.
時刻ｔ１から時刻ｔ２までが、ＭＯＳＦＥＴＱ１がオンしている期間である。時刻ｔ２から時刻ｔ３までが、ＭＯＳＦＥＴＱ１がオフしている期間である。二次巻線Ｔ２から流れる電流が０になるまでは、補助巻線Ｔ３を介して、ダイオードＤ１の出力電圧に、二次巻線に印加されていた電圧に対して巻き数比に比例した電圧が印加される。 The period from time t1 to time t2 is a period during which the MOSFET Q1 is on. The period from time t2 to time t3 is a period during which the MOSFET Q1 is off. Until the current flowing from the secondary winding T2 becomes zero, the output voltage of the diode D1 via the auxiliary winding T3 is a voltage proportional to the turn ratio with respect to the voltage applied to the secondary winding. Is applied.
時刻ｔ３では、二次巻線Ｔ２の電流が０になり、補助巻線Ｔ３に印加されていた電圧が下がり始める。時刻ｔ４では、ダイオードＤ１の出力電圧が低下したことを点灯制御回路ＩＣ１のゼロクロス検出端子Ｓ２が検出して、再びＭＯＳＦＥＴＱ１をオンさせる。 At time t3, the current in the secondary winding T2 becomes 0, and the voltage applied to the auxiliary winding T3 starts to drop. At time t4, the zero cross detection terminal S2 of the lighting control circuit IC1 detects that the output voltage of the diode D1 has decreased, and turns on the MOSFET Q1 again.
このとき、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけてＭＯＳＦＥＴＱ１がオンしている時間の長さは、前述したように、比較器ＯＰ１の出力電圧で決定される。ここでは、点灯制御回路ＩＣ１のオン時間検出端子Ｓ４の電圧が低いときほど、オン時間が短く設定されるものとする。図示しないが、二次巻線Ｔ２の出力電圧は、接続する発光ダイオードＬＡのＶｆにほぼ等しい電圧である。また、二次巻線の出力電流をコンデンサＣ１０で平均化された電流がＬＥＤ電流となる。 At this time, the length of time that the MOSFET Q1 is on from time t1 to time t2 is determined by the output voltage of the comparator OP1 as described above. Here, it is assumed that the ON time is set shorter as the voltage of the ON time detection terminal S4 of the lighting control circuit IC1 is lower. Although not shown, the output voltage of the secondary winding T2 is substantially equal to Vf of the connected light emitting diode LA. Further, the LED current is obtained by averaging the output current of the secondary winding with the capacitor C10.
このように、二次巻線Ｔ２の電流が０になることを検出してＭＯＳＦＥＴＱ１をオン動作させることで、トランスＴＲ、ＭＯＳＦＥＴＱ１、ダイオードＤ１０における損失を低減し、高効率の電源回路とすることができる。また、スイッチング動作によるノイズを低減することができる。 Thus, by detecting that the current of the secondary winding T2 becomes 0 and turning on the MOSFET Q1, loss in the transformer TR, the MOSFET Q1, and the diode D10 can be reduced, and a high-efficiency power supply circuit can be obtained. it can. In addition, noise due to the switching operation can be reduced.
目標値Ｖ１が高いとき、即ち、ＬＥＤ電流がある程度大きいときは、上述した制御で調光が可能である。これは、フライバック電源回路であるため、ＭＯＳＦＥＴＱ１のオン時間が短く、または、動作周波数が高くなることで、ＬＥＤ電流を小さくすることができるからである。 When the target value V1 is high, that is, when the LED current is large to some extent, dimming can be performed by the above-described control. This is because the on-time of the MOSFET Q1 is short or the operating frequency is high, so that the LED current can be reduced because it is a flyback power supply circuit.
一方、ＬＥＤ電流をさらに小さくしようとすると、ＭＯＳＦＥＴＱ１のオン時間を短くして動作周波数を高くする必要がある。しかし、ＭＯＳＦＥＴＱ１のスイッチングが短時間になりすぎるため、実際の動作には限界がある。したがって、ＬＥＤ電流がある程度を超えて小さな値になってしまうと、ＭＯＳＦＥＴＱ１のスイッチングのみでは所望の調光制御を行うことができない。 On the other hand, in order to further reduce the LED current, it is necessary to shorten the ON time of the MOSFET Q1 and increase the operating frequency. However, the actual operation is limited because the switching of the MOSFET Q1 is too short. Therefore, if the LED current becomes a small value exceeding a certain level, desired dimming control cannot be performed only by switching the MOSFET Q1.
そこで、本実施の形態では、目標値Ｖ１を点灯制御回路ＩＣ１の遅延時間検出端子Ｓ５に入力する。点灯制御回路ＩＣ１は、遅延時間検出端子Ｓ５に入力された電圧（目標値Ｖ１）に従って、ＭＯＳＦＥＴＱ１がオンするタイミングを遅延させる。 Therefore, in the present embodiment, the target value V1 is input to the delay time detection terminal S5 of the lighting control circuit IC1. The lighting control circuit IC1 delays the timing at which the MOSFET Q1 is turned on according to the voltage (target value V1) input to the delay time detection terminal S5.
図５は、目標値Ｖ１と遅延時間ｔｄの関係を示すグラフである。目標値Ｖ１が高いときには、遅延時間ｔｄを０にして、目標値Ｖ１が低くなるほどこれに比例して遅延時間ｔｄが一次関数的に大きくなる。即ち、全光点灯時に遅延時間をゼロとし、調光率が低くＬＥＤ電流が小さくなるほど遅延時間ｔｄを大きく設定する。点灯制御回路ＩＣ１は、図５に示す関数を内部のメモリに記憶しており、現在の目標値Ｖ１の値に応じた遅延時間ｔｄだけＭＯＳＦＥＴＱ１のオンを遅らせる。 FIG. 5 is a graph showing the relationship between the target value V1 and the delay time td. When the target value V1 is high, the delay time td is set to 0, and the delay time td increases linearly as the target value V1 decreases. That is, the delay time is set to zero when all the lights are turned on, and the delay time td is set to be larger as the dimming rate is lower and the LED current is smaller. The lighting control circuit IC1 stores the function shown in FIG. 5 in the internal memory, and delays the turning on of the MOSFET Q1 by a delay time td corresponding to the current target value V1.
図３は、全光点灯していない調光点灯時における、ＭＯＳＦＥＴＱ１のドレイン電流およびドレインソース電圧波形、ダイオードＤ１０を流れる電流波形、ダイオードＤ１の出力電圧波形を、それぞれ示している。図３は、遅延時間ｔｄが０でないときの動作を示している。なお、時刻ｔ４までの波形は、図２と同様である。 FIG. 3 shows the drain current and drain source voltage waveforms of the MOSFET Q1, the current waveform flowing through the diode D10, and the output voltage waveform of the diode D1 at the time of dimming lighting where all light is not lit. FIG. 3 shows an operation when the delay time td is not zero. The waveform up to time t4 is the same as that in FIG.
時刻ｔ４から時刻ｔ５までの時間が、遅延時間ｔｄとなる。図２に示す全光点灯時に比べて、ＭＯＳＦＥＴＱ１のオフ時間が長くなる。このことから、前述したように二次巻線Ｔ２の出力電流の平均値がさがるため、ＬＥＤ電流を低くすることができる。 The time from time t4 to time t5 is the delay time td. Compared to the all-light lighting shown in FIG. 2, the MOSFET Q1 has a longer off time. Thus, as described above, the average value of the output current of the secondary winding T2 is reduced, so that the LED current can be lowered.
このように、目標値Ｖ１を基に遅延時間ｔｄを設定し、点灯制御回路ＩＣ１がこの遅延時間ｔｄだけＭＯＳＦＥＴＱ１のオンを遅らせることで、ＬＥＤ電流をさらに低くすることができる。 In this way, the delay time td is set based on the target value V1, and the lighting control circuit IC1 delays the turn-on of the MOSFET Q1 by this delay time td, whereby the LED current can be further reduced.
また、遅延時間ｔｄと直流電源回路１、ＬＥＤ出力の関係は概略次の関係式が成り立つ。
ただし、
一次巻線Ｔ１のＬ値をＬｐ、一次巻線Ｔ１のターン数をＮｐ、二次巻線Ｔ２のターン数をＮｓ、ＬＥＤ電圧をＶｏ、ＬＥＤ電流をＩｏ、ダイオードＤ１０の順方向電圧をＶｆとした。コンデンサＣ１の印加電圧をＶｉｎ、ＭＯＳＦＥＴＱ１のオン時間をｔｏｎとした。本関係式から、遅延時間ｔｄを長くすることで、ＭＯＳＦＥＴＱ１のオン時間ｔｏｎを長くすることができることがわかる。 The L value of the primary winding T1 is Lp, the number of turns of the primary winding T1 is Np, the number of turns of the secondary winding T2 is Ns, the LED voltage is Vo, the LED current is Io, and the forward voltage of the diode D10 is Vf. did. The applied voltage of the capacitor C1 is Vin, and the on-time of the MOSFET Q1 is ton. From this relational expression, it can be seen that the ON time ton of the MOSFET Q1 can be increased by increasing the delay time td.
また、遅延時間ｔｄと目標値Ｖ１の関係は、図５に示すとおり一次関数であってもよいがこれに限られず、二次関数等の他のグラフであってもよい。それぞれ回路定数、入力条件、出力条件によって適宜変更される。 Further, the relationship between the delay time td and the target value V1 may be a linear function as shown in FIG. 5, but is not limited thereto, and may be another graph such as a quadratic function. These are appropriately changed depending on circuit constants, input conditions, and output conditions.
また、全光点灯時の遅延時間ｔｄを、ＭＯＳＦＥＴＱ１がオフしてからトランスＴＲのエネルギーが放出し終わった後、一次巻線Ｔ１のＬ値とＭＯＳＦＥＴＱ１のドレインソース間にあるコンデンサ成分Ｃ値から決まる共振周波数の半分で、ＭＯＳＦＥＴＱ１がターンオンできるように設定してもよい。このような遅延時間ｔｄの設定は、最もＭＯＳＦＥＴＱ１のスイッチング損失を少なくする観点から好ましい。また、ＭＯＳＦＥＴＱ１のドレインソース間にコンデンサを備えることで寄生のコンデンサ成分に頼らなくともよくなる。 Further, the delay time td when all the lights are lit is determined from the L value of the primary winding T1 and the capacitor component C value between the drain and source of the MOSFET Q1 after the energy of the transformer TR has been released after the MOSFET Q1 is turned off. The MOSFET Q1 may be set to be turned on at half the resonance frequency. Such setting of the delay time td is most preferable from the viewpoint of reducing the switching loss of the MOSFET Q1. Also, by providing a capacitor between the drain and source of MOSFET Q1, it is not necessary to rely on a parasitic capacitor component.
なお、本実施の形態では、フライバック回路を例に示したが、１つのコンバータを用いる方式であれば、バックコンバータ、バックブーストコンバータなどの回路方式においても同じ考え方をすることができる。 In the present embodiment, the flyback circuit is shown as an example. However, the same idea can be applied to circuit systems such as a buck converter and a buck boost converter as long as the system uses one converter.
以上説明したように、本実施の形態によれば、調光度が高い、即ち明るい状態では点灯装置の効率化を行うことで最終的に搭載される照明器具の省エネ性に貢献することができる。また、ＭＯＳＦＥＴＱ１のオンするタイミングに遅延時間を設けることができるようにしたので、調光度が暗い調光制御を実現できるため、使用者が選択できる明るさの自由度が高まり、使い勝手のよい照明器具を提供することができる。また、このような機能を１つのコンバータで実現するので、点灯装置の小型化、及び、省部品化を実現することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to contribute to the energy saving performance of the luminaire to be finally mounted by increasing the efficiency of the lighting device in a high dimming degree, that is, in a bright state. In addition, since a delay time can be provided at the timing when the MOSFET Q1 is turned on, it is possible to realize a dimming control with a dark dimming degree, so that the degree of freedom of brightness that can be selected by the user is increased and the lighting apparatus is easy to use. Can be provided. In addition, since such a function is realized by a single converter, it is possible to reduce the size of the lighting device and reduce the number of parts.
１ 直流電源回路、４ 調光信号変換回路、ＡＣ 交流電源、Ｃ１ コンデンサ、Ｃ１０ コンデンサ、Ｃ２１ コンデンサ、Ｃ４０ コンデンサ、Ｄ１ ダイオード、Ｄ１０ ダイオード、ＤＢ１ 整流回路、ＤＢ２ 整流回路、ＩＣ１ 点灯制御回路、ＬＡ 発光ダイオード、ＯＰ１ 比較器、ＰＣ フォトカプラ、Ｑ１ ＭＯＳＦＥＴ、Ｒ１ 起動抵抗、Ｒ１０ 検出抵抗、Ｒ２，Ｒ２１，Ｒ４１，Ｒ４２ 抵抗、Ｒ２０、Ｒ２３ 制御抵抗、Ｓ１ 制御電源端子、Ｓ２ ゼロクロス検出端子、Ｓ３ 駆動端子、Ｓ４ オン時間検出端子、Ｓ５ 遅延時間検出端子、Ｔ１ 一次巻線、Ｔ２ 二次巻線、Ｔ３ 補助巻線、ｔｄ 遅延時間、ＴＲ トランス 1 DC power supply circuit, 4 dimming signal conversion circuit, AC AC power supply, C1 capacitor, C10 capacitor, C21 capacitor, C40 capacitor, D1 diode, D10 diode, DB1 rectifier circuit, DB2 rectifier circuit, IC1 lighting control circuit, LA light emitting diode , OP1 comparator, PC photocoupler, Q1 MOSFET, R1 start resistance, R10 detection resistance, R2, R21, R41, R42 resistance, R20, R23 control resistance, S1 control power supply terminal, S2 zero cross detection terminal, S3 drive terminal, S4 ON time detection terminal, S5 delay time detection terminal, T1 primary winding, T2 secondary winding, T3 auxiliary winding, td delay time, TR transformer
Claims (7)
前記コンバータの出力側に接続される発光ダイオードに流れる電流を検出する検出抵抗と、
指定された調光率に応じて決まる目標値と前記検出抵抗の検出値との比較結果に応じて出力を切り替える比較器と、
前記インダクタ要素が蓄えた前記エネルギーの放出を検出したら前記目標値に応じて決まる遅延時間の経過後に前記スイッチング素子をオンとし、前記比較器の出力に応じたオン時間の経過後に前記スイッチング素子をオフとする制御回路と、
を備え、
前記目標値の上限値から下限値に渡って、前記目標値の変化に伴って前記遅延時間が連続的に変化することを特徴とする点灯装置。 A converter comprising an inductor element and a switching element, wherein the converter stores the energy stored in the inductor element when the switching element is on;
A detection resistor for detecting a current flowing in a light emitting diode connected to the output side of the converter;
A comparator that switches an output according to a comparison result between a target value determined according to a specified dimming rate and a detection value of the detection resistor;
When the release of the energy stored in the inductor element is detected, the switching element is turned on after a delay time determined according to the target value elapses, and the switching element is turned off after an on time elapses according to the output of the comparator. A control circuit and
Equipped with a,
The lighting device characterized in that the delay time continuously changes as the target value changes from an upper limit value to a lower limit value of the target value .
前記コンバータの出力側に接続される発光ダイオードに流れる電流を検出する検出抵抗と、 A detection resistor for detecting a current flowing in a light emitting diode connected to the output side of the converter;
指定された調光率に応じて決まる目標値と前記検出抵抗の検出値との比較結果に応じて出力を切り替える比較器と、 A comparator that switches an output according to a comparison result between a target value determined according to a specified dimming rate and a detection value of the detection resistor;
前記インダクタ要素が蓄えた前記エネルギーの放出を検出したら前記目標値に応じて決まる遅延時間の経過後に前記スイッチング素子をオンとし、前記比較器の出力に応じたオン時間の経過後に前記スイッチング素子をオフとする制御回路と、 When the release of the energy stored in the inductor element is detected, the switching element is turned on after a delay time determined according to the target value elapses, and the switching element is turned off after an on time elapses according to the output of the comparator. A control circuit and
を備え、 With
前記目標値の上限値を含む第一範囲において前記遅延時間がゼロよりも長い第一時間に設定され、前記第一範囲よりも前記目標値の下限値の側の第二範囲において前記遅延時間が前記第一時間よりも長い第二時間に設定され、 In the first range including the upper limit value of the target value, the delay time is set to a first time longer than zero, and the delay time is set in the second range closer to the lower limit value of the target value than the first range. Set to a second time longer than the first time,
少なくとも全光点灯時における前記遅延時間は、前記スイッチング素子のオフに応じた前記インダクタ要素からの前記エネルギーの放出が終わった後における前記インダクタ要素のインダクタンスと前記スイッチング素子に並列な容量成分とで生ずる共振中において前記遅延時間がゼロのときよりもスイッチング損失が少なくなるタイミングで前記スイッチング素子をターンオンさせる時間に定められたことを特徴とする点灯装置。The delay time at least when all the lights are lit is generated by the inductance of the inductor element and the capacitance component in parallel to the switching element after the release of the energy from the inductor element in response to the switching element being turned off. The lighting device according to claim 1, wherein the switching device is set to a time for turning on the switching element at a timing at which a switching loss is smaller than when the delay time is zero during resonance.
前記点灯装置により点灯される発光素子と、 A light emitting element that is turned on by the lighting device;
を備えることを特徴とする照明器具。 A lighting apparatus comprising:
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