JP6648264B2 - Ｌｅｄ用電源装置、および、半導体集積回路 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤ用電源装置、および、半導体集積回路に関する発明である。

従来、調光信号の入力に応じて、ＬＥＤランプＸの調光率を制御するＬＥＤ用電源装置１００Ａがある（図３）。

このようなＬＥＤ用電源装置１００Ａとして、ＬＥＤ素子Ｘａで構成されるＬＥＤランプＸを消灯する場合、ＬＥＤの電流値を定電流制御しているため、電流値を０Ａに制御するには、主電源Ｓ１を停止しなければならず、消灯制御するには、補助電源Ｓ２が必要であった。それを解決する手法が、特許文献１に示されている。ＬＥＤランプＸを消灯する場合は、基準値として予め設定されるＬＥＤ素子Ｘａの点灯開始電圧より低い電圧値と、ＬＥＤランプＸの電圧を検出する検出手段ＲＸａの検出信号との比較結果に基づいて、ＬＥＤ素子Ｘａに印加される電圧を点灯開始電圧よりも低い一定電圧にする。

これにより、主電源Ｓ１が交流電圧を出力する通電状態で、ＬＥＤ素子Ｘａを消灯状態にすることができる。

特表２００９−１８９１８４

しかし、既述の従来のＬＥＤ用電源装置１００Ａでは、ＬＥＤランプＸの点灯を制御する制御回路ＣＯＮにレギュレータＲＥＧを介して電力を供給するための補助電源Ｓ２が必要になり、装置の大型化や製造コストが増加する問題があった。

また、特許文献１の回路では、制御回路の電源電圧は、３．３Ｖ〜１５Ｖ程度である事が多い。しかし、ＬＥＤランプについては、ＬＥＤランプを直列に接続する数を増やして、輝度を確保するものが多く、５０Ｖ〜２５０Ｖ程度の電圧である事も多い。５０Ｖ〜２５０Ｖの出力から３．３Ｖ〜１５Ｖの電圧を得るにはレギュレータが必要であり、且つ非常に大きな電力損失、発熱が発生するという問題があった。

そこで、ＬＥＤランプの点灯を制御する制御回路に電源を供給するための補助電源や、レギュレータを削減して、装置の小型化や製造コストの低減を図ることが可能なＬＥＤ用電源装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る実施例に従ったＬＥＤ用電源装置は、
一次側コイルを有し、フィードバック信号に応じて前記一次側コイルに交流電圧を出力する一次側回路と、
前記一次側コイルとトランスを構成する第１の二次側コイルと、
前記一次側コイルと前記第１の二次側コイルとともに前記トランスを構成する第２の二次側コイルと、
前記第１の二次側コイルと接続される第１の整流平滑回路と、
前記第１の整流平滑回路と接続され、１つ又は直列に接続された複数のＬＥＤ素子を含むＬＥＤランプと、
前記第１の整流平滑回路内、又は、前記第１の整流平滑回路と前記ＬＥＤランプとの間に設けられた電流検出手段と、
前記第２の二次側コイルと接続された第２の整流平滑回路と、
前記第２の整流平滑回路と接続され、前記電流検出手段の検出信号、及び、第２の整流平滑回路の出力電圧に基づいて前記フィードバック信号を前記一次側回路に出力するフィードバック手段と、
前記第２の整流平滑回路から供給される電力により駆動し、外部の調光手段から出力される前記ＬＥＤランプの調光率を規定する調光信号、前記電流検出手段の検出信号、及び前記第２の整流平滑回路の出力電圧に応じて、前記フィードバック手段の制御端子に前記フィードバック信号を制御するための制御信号を出力する制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記調光信号がＬＥＤランプの点灯を示す場合には、前記調光信号が規定する調光率に応じたＬＥＤランプの電流になるように制御信号を前記フィードバック手段の制御端子に出力し、
一方、前記調光信号がＬＥＤランプの消灯を示す場合には、前記第２の整流平滑回路の出力電圧が、前記調光信号がＬＥＤランプ点灯を示す場合に前記第２の整流平滑回路から出力される出力電圧よりも低い予め設定された電圧になるように、前記制御信号を前記フィードバック手段の制御端子に出力する
ことを特徴とする。

前記ＬＥＤランプ点灯装置において、
前記制御回路は、
前記調光信号がＬＥＤランプの点灯を示す場合には、前記調光信号が規定する調光率に応じたＬＥＤランプ電流になるように制御信号を前記フィードバック手段の制御端子に出力し、
一方、前記調光信号がＬＥＤランプの消灯を示す場合には、前記第２の整流平滑回路の出力電圧が、前記調光信号がＬＥＤランプ点灯を示す場合に前記第２の整流平滑回路から出力される出力電圧よりも低い第１の電圧を上限値とし且つ前記第１の電圧より低い第２の電圧を下限値とするように、制御信号を前記フィードバック手段の制御端子に出力する
ことを特徴とする。

前記ＬＥＤ用電源装置において、
前記一次側回路は、
前記調光信号がＬＥＤランプの点灯を示す場合は、前記調光信号が規定する調光率に応じたＬＥＤランプ電流になるように前記フィードバック信号に応じて前記交流電圧を前記一次側コイルに出力し、
一方、前記調光信号がＬＥＤランプの消灯を示す場合には、前記ＬＥＤランプが消灯し且つ前記制御回路に駆動可能な電力が供給されるように前記フィードバック信号に応じて前記交流電圧を前記一次側コイルに出力する
ことを特徴とする。

前記ＬＥＤ用電源装置において、
前記制御回路は、
前記調光信号が規定する調光率に応じた直流電圧を出力する調光回路と、
非反転入力端子に前記直流電圧が入力され、反転入力端子が前記電流検出手段に接続され、前記直流電圧と前記検出信号とが等しくなるように制御信号を出力するオペアンプと、
前記第２の整流平滑回路の前記出力電圧を分圧した分圧電圧を出力する分圧回路と、
反転入力端子に前記分圧電圧が入力され、非反転入力端子に予め設定された基準電圧が入力され、前記分圧電圧と前記基準電圧を比較した結果に基づいた制御信号を出力し、ヒステリシス特性を有するコンパレータと、を備え、
前記制御回路は、
前記調光信号がＬＥＤランプの点灯を示す場合には、前記オペアンプが出力した制御信号を前記フィードバック手段の制御端子に出力し、
前記調光信号がＬＥＤランプの消灯を示す場合には、前記コンパレータが出力した制御信号を前記フィードバック手段の制御端子に出力する
ことを特徴とする。

前記ＬＥＤ用電源装置において、
前記制御回路は、
前記調光信号がＬＥＤランプの点灯を示す場合に、前記オペアンプの出力と前記フィードバック手段の制御端子とを導通させる第１の状態と、前記調光信号がＬＥＤランプの消灯を示す場合に、前記コンパレータの出力と前記フィードバック手段の制御端子とを導通する第２の状態とを切り換える切換回路をさらに備え、
前記調光回路は、前記切換回路の動作を制御することを特徴とする。

前記ＬＥＤ用電源装置において、
前記一次側回路は、
前記調光信号がＬＥＤランプの消灯を示す場合には、ＬＥＤ素子の順方向電圧と前記ＬＥＤランプのＬＥＤ素子の段数とを積算した電圧未満になるように、フィードバック信号に応じて、前記一次側コイルに出力する交流電圧を制御する
ことを特徴とする。

前記ＬＥＤ用電源装置において、
前記第２の二次側コイルの巻数は、前記第１の二次側コイルの巻数よりも、小さいことを特徴とする。

前記ＬＥＤ用電源装置において、
前記フィードバック手段は、前記検出電流に基づいて前記フィードバック信号を絶縁伝送する絶縁信号伝達素子である
ことを特徴とする。

前記ＬＥＤ用電源装置において、
前記フィードバック手段は、発光ダイオードであることを特徴とする。

前記ＬＥＤ用電源装置において、
前記一次側回路は、前記フィードバック信号を受信し、受信したフィードバック信号に応じた受信信号を出力する受動素子を有し、
前記一次側回路は、前記受信信号に応じて、前記一次側コイルに交流電圧を出力することを特徴とする。

前記ＬＥＤ用電源装置において、
前記受動素子は、フォトダイオード又はフォトトランジスタであることを特徴とする。

前記ＬＥＤ用電源装置において、
前記第１の整流平滑回路は、
一端が前記第１の二次側コイルの他端に接続され、他端が前記第１のＬＥＤ端子に接続され、前記第１の二次側コイルの他端から前記第１のＬＥＤ端子に向かう方向が順方向となる第１の整流素子と、
一端が前記第１のＬＥＤ端子に接続され、他端が前記第２のＬＥＤ端子に接続された第１の出力キャパシタと、
一端が前記第２のＬＥＤ端子に接続され、他端が前記第１の二次側コイルの一端に接続された前記電流検出手段である電流検出抵抗と、を有し、
前記第２の整流平滑回路は、
一端が前記第２の二次側コイルの他端に接続され、他端が電源端子に接続され、前記第２の二次側コイルの他端から前記電源端子に向かう方向が順方向となる第２の整流素子と、
一端が前記電源端子に接続され、他端が接地された第２の出力キャパシタと、を有する
ことを特徴とする。

本発明の一態様に係る実施例に従った半導体集積回路は、一次側コイルを有し、フィードバック信号に応じて前記一次側コイルに交流電圧を出力する一次側回路と、前記一次側コイルとトランスを構成する第１の二次側コイルと、前記一次側コイルと前記第１の二次側コイルとともに前記トランスを構成する第２の二次側コイルと、前記第１の二次側コイルと接続される第１の整流平滑回路と、前記第１の整流平滑回路と接続され、１つ又は直列に接続された複数のＬＥＤ素子を含むＬＥＤランプと、前記第１の整流平滑回路内、又は、前記第１の整流平滑回路と前記ＬＥＤランプとの間に設けられた電流検出手段と、前記第２の二次側コイルと接続された第２の整流平滑回路と、前記第２の整流平滑回路と接続され、前記電流検出手段の検出信号、及び、第２の整流平滑回路の出力電圧に基づいて前記フィードバック信号を前記一次側回路に出力するフィードバック手段と、を備えたＬＥＤ用電源装置に適用される半導体集積回路であって、
前記半導体集積回路は、
前記第２の整流平滑回路から供給される電力により駆動し、外部の調光手段から出力される前記ＬＥＤランプの調光率を規定する調光信号、前記電流検出手段の検出信号、及び前記第２の整流平滑回路の出力電圧に応じて、前記フィードバック手段の制御端子に前記フィードバック信号を制御するための制御信号を出力するものであり、
前記調光信号がＬＥＤランプの点灯を示す場合には、前記調光信号が規定する調光率に応じたＬＥＤランプの電流になるように制御信号を前記フィードバック手段の制御端子に出力し、
一方、前記調光信号がＬＥＤランプの消灯を示す場合には、前記第２の整流平滑回路の出力電圧が、前記調光信号がＬＥＤランプ点灯を示す場合に前記第２の整流平滑回路から出力される出力電圧よりも低い予め設定された電圧になるように、前記制御信号を前記フィードバック手段の制御端子に出力する
ことを特徴とする。

本発明の一態様に係るＬＥＤ用電源装置は、一次側コイルを有し、フィードバック信号に応じて一次側コイルに交流電圧を出力する一次側回路と、一次側コイルとトランスを構成する第１の二次側コイルと、一次側コイルと第１の二次側コイルとともにトランスを構成する第２の二次側コイルと、第１の二次側コイルと接続される第１の整流平滑回路と、第１の整流平滑回路と接続され、１つ又は直列に接続された複数のＬＥＤ素子を含むＬＥＤランプと、第１の整流平滑回路内、又は、第１の整流平滑回路とＬＥＤランプとの間に設けられた電流検出手段と、第２の二次側コイルと接続された第２の整流平滑回路と、第２の整流平滑回路と接続され、電流検出手段の検出信号、及び、第２の整流平滑回路の出力電圧に基づいてフィードバック信号を一次側回路に出力するフィードバック手段と、第２の整流平滑回路から供給される電力により駆動し、外部の調光手段から出力されるＬＥＤランプの調光率を規定する調光信号、電流検出手段の検出信号、及び第２の整流平滑回路の出力電圧に応じて、フィードバック手段の制御端子にフィードバック信号を制御するための制御信号を出力する制御回路と、を備える。

特に、制御回路は、調光信号がＬＥＤランプの点灯を示す場合には、調光信号が規定する調光率に応じたＬＥＤランプの電流になるように制御信号をフィードバック手段の制御端子に出力し、一方、調光信号がＬＥＤランプの消灯を示す場合には、第２の整流平滑回路の出力電圧が、調光信号がＬＥＤランプ点灯を示す場合に第２の整流平滑回路から出力される出力電圧よりも低い予め設定された電圧になるように、制御信号をフィードバック手段の制御端子に出力する。

これにより、調光信号がＬＥＤランプの点灯を示す場合には、一次側回路からＬＥＤランプが点灯するように第１の二次側コイルを介してＬＥＤランプに定電流が供給されるとともに、第２の二次側コイルを介して制御回路に駆動用の電源電圧が供給される。

一方、調光信号がＬＥＤランプの消灯を示す場合には、一次側回路からは、ＬＥＤランプが消灯し且つ駆動可能な電力が制御回路に供給される。

このように、本発明の一態様に係るに係るＬＥＤ用電源装置は、ＬＥＤランプの点灯を制御する制御回路に電源を供給するための補助電源を削減して、装置の小型化や製造コストの低減を図ることができる。

図１は、第１の実施形態に係るＬＥＤ用電源装置１００の構成の一例を示す図である。 図２は、図１に示すＬＥＤ用電源装置１００のＬＥＤ点灯とＬＥＤ消灯とを切り替える動作波形の一例を示す波形図である。 図３は、従来のＬＥＤ用電源装置１００Ａの構成の一例を示す図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面に基づいて説明する。

第１の実施形態

図１は、第１の実施形態に係るＬＥＤ用電源装置１００の構成の一例を示す図である。

図１に示すように、実施形態に係るＬＥＤ用電源装置１００は、例えば、一次側回路ＦＣ１と、ＬＥＤランプＸと、第１のＬＥＤ端子ＴＸ１と、第２のＬＥＤ端子ＴＸ２と、第１の二次側コイルＬ２ａと、第２の二次側コイルＬ２ｂと、第１の整流平滑回路Ａ１と、第２の整流平滑回路Ａ２と、電流検出手段ＲＸと、フィードバック手段ＹＡと、アンプ用キャパシタＣと、制御抵抗Ｒと、制御回路（半導体集積回路）ＣＯＮと、を備える。

第１のＬＥＤ端子ＴＸ１は、１つ又は直列に接続された複数のＬＥＤ素子ＸＡを含むＬＥＤランプＸのアノード側が接続されている。

また、第２のＬＥＤ端子ＴＸ２は、ＬＥＤランプＸのカソード側が接続されている。

また、第１の二次側コイルＬ２ａは、一次側コイルＬ１と第２の二次側コイルＬ２ｂとともにトランスＺを構成するようになっている。

また、ＬＥＤランプＸは、１つ又は直列に接続された複数のＬＥＤ素子ＸＡを含む。

また、一次側回路ＦＣ１は、一次側コイルＬ１と交流電源Ｓを有する。この一次側回路ＦＣ１は、フィードバック信号ＦＢＳに応じて、一次側コイルＬ１に交流電源Ｓから生成した交流電圧を出力するようになっている。

より具体的には、図１に示すように、この一次側回路ＦＣ１は、フィードバック信号ＦＢＳを受信し、受信したフィードバック信号ＦＢＳに応じた受信信号を出力する受動素子ＹＢを有する。この一次側回路ＦＣ１は、当該受信信号に応じて、一次側コイルＬ１に交流電圧を出力する。なお、上記受動素子ＹＢは、例えば、フォトダイオード又はフォトトランジスタである。

そして、例えば、一次側回路ＦＣ１は、フィードバック信号ＦＢＳがＬＥＤランプＸの点灯を示す場合には、ＬＥＤランプＸに点灯可能な定電流が流れるようにフィードバック信号ＦＢＳに応じて交流電圧を一次側コイルＬ１に出力するようになっている。

言い換えれば、一次側回路ＦＣ１は、調光信号ＡＳがＬＥＤランプＸの点灯を示す場合は、調光信号ＡＳが規定する調光率に応じたＬＥＤランプＸの電流になるようにフィードバック信号ＦＢＳに応じて交流電圧を一次側コイルＬ１に出力するようになっている。

一方、一次側回路ＦＣ１は、フィードバック信号ＦＢＳがＬＥＤランプＸの消灯を示す場合には、ＬＥＤランプＸが消灯し且つ制御回路ＣＯＮに駆動可能な電力が供給されるように、交流電圧を一次側コイルＬ１に出力するようになっている。

言い換えれば、一次側回路ＦＣ１は、調光信号ＡＳがＬＥＤランプＸの消灯を示す場合には、ＬＥＤランプＸが消灯し且つ制御回路ＣＯＮに駆動可能な電力が供給されるようにフィードバック信号ＦＢＳに応じて交流電圧を一次側コイルＬ１に出力するようになっている。

より具体的には、一次側回路ＦＣ１は、調光信号ＡＳがＬＥＤランプＸの消灯を示す場合には、ＬＥＤ素子ＸＡの順方向電圧とＬＥＤランプＸのＬＥＤ素子ＸＡの段数とを積算した電圧未満になるように、フィードバック信号ＦＢＳに応じて、一次側コイルＬ１に出力する交流電圧を制御する。

また、第１の整流平滑回路Ａ１は、例えば、図１に示すように、第１の二次側コイルＬ２ａと第１の整流平滑回路Ａ１と接続されている。この第１の整流平滑回路Ａ１は、第１の二次側コイルＬ２ａの誘導電圧を整流して、第１、第２のＬＥＤ端子ＴＸ１、ＴＸ２を介して、ＬＥＤランプＸに供給するようになっている。

この第１の整流平滑回路Ａ１は、例えば、図１に示すように、第１の整流素子（ダイオード）Ｄ１と、第１の出力キャパシタＣ１と、電流検出手段ＲＸと、を有する。

第１の整流素子Ｄ１は、例えば、図１に示すように、一端（アノード）が第１の二次側コイルＬ２ａの他端に接続され、他端（カソード）が第１のＬＥＤ端子ＴＸ１に接続され、第１の二次側コイルＬ２ａの他端から第１のＬＥＤ端子ＴＸ１に向かう方向が順方向となるダイオードである。

また、第１の出力キャパシタＣ１は、一端が第１のＬＥＤ端子ＴＸ１に接続され、他端が第２のＬＥＤ端子ＴＸ２に接続されている。

また、既述のように、第２の二次側コイルＬ２ｂは、一次側コイルＬ１と第１の二次側コイルＬ２ａとともにトランスＺを構成する。

この第２の二次側コイルＬ２ｂは、その誘導起電力が第１の二次側コイルＬ２ａの誘導起電力よりも小さくなるように設定されている。例えば、第２の二次側コイルＬ２ｂの巻数は、第１の二次側コイルＬ２ａの巻数よりも、小さくなるように設定されている。

なお、第２の二次側コイルＬ２ｂの巻数は、第１の二次側コイルＬ２ａの巻数よりも、小さくなるように設定されている。

また、電流検出手段ＲＸは、例えば、図１に示すように、一端が第２のＬＥＤ端子ＴＸ２に接続され、他端が第１の二次側コイルＬ２ａの一端に接続された電流検出抵抗である。この図１に示す例では、第１の整流平滑回路Ａ１内に設けられている。しかし、この電流検出手段ＲＸは、第１の整流平滑回路Ａ１の出力とＬＥＤランプＸとの間に設けられていてもよい。

この電流検出手段ＲＸは、一端に流れる電流に応じた検出信号ＳＲＸを出力するようになっている。

また、第２の整流平滑回路Ａ２は、第２の二次側コイルＬ２ｂと接続されている。この第２の整流平滑回路Ａ２は、第２の二次側コイルＬ２ｂの誘導電圧を整流した出力電圧ＶＣを、電源端子ＴＳを介して、制御回路ＣＯＮに供給するようになっている。

この第２の整流平滑回路Ａ２は、例えば、図１に示すように、第２の整流素子Ｄ２と、第２の出力キャパシタＣ２と、を有する。

第２の整流素子Ｄ２は、例えば、図１に示すように、一端（アノード）が第２の二次側コイルＬ２ｂの他端に接続され、他端（カソード）が電源端子ＴＳに接続され、第２の二次側コイルＬ２ｂの他端から電源端子ＴＳに向かう方向が順方向となるダイオードである。

また、第２の出力キャパシタＣ２は、例えば、図１に示すように、一端が電源端子ＴＳに接続され、他端が接地されている（接地端子ＴＧＮＤに接続されている）。

また、フィードバック手段ＹＡは、第２の整流平滑回路Ａ２の出力に接続されている。

より具体的には、フィードバック手段ＹＡは、例えば、図１に示すように、電源端子ＶＣ（第２の整流平滑回路Ａ２の出力）と信号端子ＴＯＵＴとの間に接続されている。このフィードバック手段ＹＡは、流れる電流に基づいてフィードバック信号ＦＢＳを一次側回路ＦＣ１に出力するようになっている。

すなわち、フィードバック手段ＹＡは、電流検出手段ＲＸの検出信号ＳＲＸ、及び、第２の整流平滑回路Ａ２の出力電圧ＶＣに基づいて（後述のように、制御回路ＣＯＮが信号端子ＴＯＵＴを介して出力する制御信号に基づいて）、フィードバック信号ＦＢＳを一次側回路ＦＣ１に出力するようになっている。

このフィードバック手段ＹＡは電流検出手段ＲＸの検出信号ＳＲＸ、及び、第２の整流平滑回路Ａ２の出力電圧ＶＣに基づいて、フィードバック信号ＦＢＳを絶縁伝送する絶縁信号伝達素子である。より具体的には、フィードバック手段ＹＡは、例えば、図１に示すように、アノードが電源端子ＴＳに接続され、カソードが信号端子ＴＯＵＴに（後述のアンプ用キャパシタＣ介して電流検出手段ＲＸの一端に）接続された発光ダイオードである。

この発光ダイオードのカソードが制御端子ＴＹＡに対応する。この制御端子ＴＹＡに制御信号ＳＣが供給されることにより、当該発光ダイオードに流れる電流が変化する。すなわち、後述のように、制御回路ＣＯＮが制御端子ＴＹＡに制御信号を供給することにより、フィードバック信号ＦＢＳが制御される。

なお、アンプ用キャパシタＣは、制御端子ＴＹＡ（信号端子ＴＯＵＴ）とオペアンプＯＰＡの反転入力端子（信号端子ＴＯＰ）との間に接続されている。

また、制御抵抗Ｒは、電源端子ＴＳ（第２の整流平滑回路Ａ２の出力）とフィードバック手段ＹＡ（発光ダイオードのアノード）との間に接続されている。

また、制御回路ＣＯＮは、第２の整流平滑回路Ａ２から電源端子ＴＳを介して供給される電力（出力電圧ＶＣ）により駆動するようになっている。

この制御回路ＣＯＮは、外部の調光手段（図示せず）から出力されるＬＥＤランプＸの調光率を規定する調光信号ＡＳが入力端子ＴＩＮを介して供給され、電流検出手段ＲＸの検出信号ＳＲＸが信号端子ＴＯＰを介して供給され、第２の整流平滑回路Ａ２の出力電圧（電源電圧）ＶＣが電源端子ＴＳを介して供給されるようになっている。

この制御回路ＣＯＮは、調光信号ＡＳ、検出信号ＳＲＸ、及び出力電圧ＶＣに応じて、信号端子ＴＯＵＴを介して、フィードバック手段ＹＡの制御端子ＴＹＡにフィードバック信号ＦＢＳを制御するための制御信号ＳＣを出力するようになっている。

例えば、制御回路ＣＯＮは、調光信号ＡＳがＬＥＤランプＸの点灯を示す場合には、調光信号ＡＳが規定する調光率に応じたＬＥＤランプＸの電流になるように制御信号をフィードバック手段ＹＡの制御端子（カソード）ＴＹＡに出力する。

そして、フィードバック手段ＹＡは、ＬＥＤランプＸの点灯を示すフィードバック信号ＦＢＳを一次側回路ＦＣ１に出力する。

これにより、調光信号ＡＳがＬＥＤランプＸの点灯を示す場合には、一次側回路ＦＣ１からＬＥＤランプＸが点灯するように第１の二次側コイルＬ２ａを介してＬＥＤランプＸに定電流が供給されるとともに、第２の二次側コイルＬ２ｂを介して制御回路ＣＯＮに駆動用の電源電圧が供給されることとなる。

一方、制御回路ＣＯＮは、調光信号ＡＳがＬＥＤランプＸの消灯を示す場合には、第２の整流平滑回路Ａ２の出力電圧ＶＣが、調光信号ＡＳがＬＥＤランプＸの点灯を示す場合に第２の整流平滑回路Ａ２から出力される出力電圧よりも低い予め設定された電圧になるように制御信号をフィードバック手段ＹＡに出力する。

より具体的には、制御回路ＣＯＮは、調光信号ＡＳがＬＥＤランプＸの消灯を示す場合には、第２の整流平滑回路Ａ２の出力電圧が、調光信号ＡＳがＬＥＤランプＸの点灯を示す場合に第２の整流平滑回路Ａ２から出力される出力電圧よりも低い第１の電圧Ｖｔｈ１を上限値とし且つ第１の電圧Ｖｔｈ１より低い第２の電圧Ｖｔｈ２を下限値になるように、制御信号をフィードバック手段ＹＡの制御端子ＴＹＡに出力する。

そして、フィードバック手段ＹＡは、ＬＥＤランプＸの消灯を示すフィードバック信号ＦＢＳを出力する。

そして、既述のように、一次側回路ＦＣ１は、このＬＥＤランプＸの消灯を示すフィードバック信号ＦＢＳに応じて、ＬＥＤ素子ＸＡの順方向電圧とＬＥＤランプＸのＬＥＤ素子ＸＡの段数とを積算した電圧未満になるように（消灯するように）、一次側コイルＬ１に出力する交流電圧を制御する。

さらに、ＬＥＤランプＸの消灯時に、第２の整流平滑回路Ａ２の出力電圧ＶＣが、調光信号ＡＳがＬＥＤランプＸの点灯を示す場合に第２の整流平滑回路Ａ２から出力される出力電圧ＶＣよりも低い第１の電圧Ｖｔｈ１を上限値とし且つ第１の電圧Ｖｔｈ１より低い第２の電圧Ｖｔｈ２を下限値とするように制御（電圧リップル制御）される。

したがって、ＬＥＤランプＸの消灯時において、第１の電圧Ｖｔｈ１と第２の電圧Ｖｔｈ２との間に制御された出力電圧ＶＣが制御回路ＣＯＮに供給されることとなる。すなわち、調光信号ＡＳがＬＥＤランプＸの消灯を示す場合には、一次側回路ＦＣ１からは、ＬＥＤランプＸが消灯し且つ駆動可能な電力が制御回路ＣＯＮに供給される。

このように、ＬＥＤランプＸの点灯を制御する制御回路ＣＯＮに電源を供給するための補助電源が不要となる。

ここで、制御回路ＣＯＮは、例えば、図１に示すように、調光回路ＡＣと、オペアンプＯＰＡと、コンパレータＣＯＭＰと、分圧回路ＲＤと、切換回路ＳＷと、内部電源ＳＸと、を備える。

調光回路ＡＣは、調光信号ＡＳが規定する調光率に応じた直流電圧を出力するようになっている。

また、オペアンプＯＰＡは、非反転入力端子に直流電圧が入力され、反転入力端子が電流検出手段ＲＸの一端に接続され、検出信号ＳＲＸが入力されるようになっている。このオペアンプＯＰＡは、該直流電圧ＶＡと検出信号ＳＲＸの平均値とが等しくなるように、切換回路ＳＷおよび信号端子ＴＯＵＴを介して制御端子ＴＹＡに制御信号を出力するようになっている。

また、分圧回路ＲＤは、第２の整流平滑回路Ａ２が出力する出力電圧（電源電圧）ＶＣを分圧した分圧電圧ＶＤを出力するようになっている。この分圧回路ＲＤは、例えば、図１に示すように、一端が電源端子ＴＳに接続され、他端が接地され（接地端子ＴＧＮＤに接続され）、出力電圧ＶＣを分圧した分圧電圧を出力するようになっている。

この分圧回路ＲＤは、例えば、図１に示すように、一端が電源端子ＴＳを介して第２の整流平滑回路Ａ２の出力に接続された第１の分圧抵抗ＲＤ１と、一端が第１の分圧抵抗ＲＤ１の他端に接続され、他端が接地端子ＴＧＮＤに接続された第２の分圧抵抗ＲＤ２と、を備える。

この分圧抵抗ＲＤは、第１の分圧抵抗ＲＤ１の他端と第２の分圧抵抗ＲＤ２の一端との間の電圧を分圧電圧ＶＤとして出力する。

コンパレータＣＯＭＰは、反転入力端子に分圧電圧ＶＤが入力され、非反転入力端子に予め設定された基準電圧ＶＢが入力され、分圧電圧ＶＤと基準電圧ＶＢを比較した結果に基づいた制御信号（電圧）を出力するようになっている。このコンパレータＣＯＭＰは、ヒステリシス特性を有する。

なお、例えば、図１に示すように、基準電圧ＶＢは、基準電源Ｂから出力される。

また、切換回路ＳＷは、調光信号ＡＳがＬＥＤランプＸの点灯を示す場合に、オペアンプの出力とフィードバック手段ＹＡの制御端子ＴＹＡ（信号端子ＴＯＵＴ）とを導通させる第１の状態と、調光信号ＡＳがＬＥＤランプＸの消灯を示す場合に、コンパレータの出力とフィードバック手段ＹＡの制御端子ＴＹＡ（信号端子ＴＯＵＴ）とを導通する第２の状態とを切り換えるようになっている。

なお、調光回路ＡＣは、調光信号ＡＳに応じて、この切換回路ＳＷの動作（第１の状態と第２の状態との切り替え）を制御するようになっている。

すなわち、制御回路ＣＯＮは、既述の切換回路ＳＷの第１の状態では、オペアンプＯＰＡが出力した制御信号を制御端子ＴＹＡに出力することとなる。

このように、制御回路ＣＯＮは、調光信号ＡＳがＬＥＤランプＸの点灯を示す場合には、オペアンプＯＰＡが出力した制御信号を、信号端子ＴＯＵＴを介してフィードバック手段ＹＡの制御端子ＴＹＡに出力する。

すなわち、制御回路ＣＯＮは、調光信号ＡＳが規定する調光率に応じたＬＥＤランプＸの電流になるように制御信号ＳＣをフィードバック手段ＹＡの制御端子（カソード）ＴＹＡに出力する。

一方、制御回路ＣＯＮは、既述の切換回路ＳＷの第２の状態では、コンパレータＣＯＰＭが出力した電圧を制御端子ＴＹＡに出力することとなる。

このように、制御回路ＣＯＮは、調光信号ＡＳがＬＥＤランプＸの消灯を示す場合には、コンパレータＣＯＭＰが出力した電圧を、フィードバック手段ＹＡの制御端子ＴＹＡに出力する。

すなわち、制御回路ＣＯＮは、ＬＥＤ素子ＸＡの順方向電圧とＬＥＤランプＸのＬＥＤ素子ＸＡの段数とを積算した電圧未満になる（消灯する）とともに、制御回路ＣＯＮに供給される出力電圧ＶＣが第１の電圧Ｖｔｈ１を上限値なり且つ第２の電圧Ｖｔｈ２を下限値となるように、制御信号ＳＣをフィードバック手段ＹＡの制御端子（カソード）ＴＹＡに出力する。

なお、内部電源ＳＸは、電源端子ＴＳに供給される出力電圧ＶＣに基づいた電圧を、制御回路ＣＯＮの各構成に供給するようになっている。

次に、以上のような構成を有するＬＥＤ用電源装置１００の動作の一例について、図２を用いて説明する。

図２は、図１に示すＬＥＤ用電源装置１００のＬＥＤ点灯とＬＥＤ消灯とを切り替える動作波形の一例を示す波形図である。

図２に示すように、例えば、モードがＬＥＤ点灯（調光）である場合おいて、制御回路ＣＯＮが、調光信号ＡＳのオンデューティ（調光回路ＡＣが出力する直流電圧ＶＡ）に応じて、切換回路ＳＷを第１の状態として、オペアンプＯＰＡが出力した制御信号を制御端子ＴＹＡに出力する。

そして、フィードバック手段ＹＡは、ＬＥＤランプＸの点灯を示すフィードバック信号ＦＢＳを一次側回路ＦＣ１に出力する。

そして、一次側回路ＦＣ１は、フィードバック信号ＦＢＳに応じてＬＥＤランプＸに点灯可能な定電流が流れるように交流電圧を一次側コイルＬ１に出力する。

これにより、調光信号ＡＳのオンデューティ、すなわち、調光信号ＡＳが規定する調光率に応じたＬＥＤランプＸの電流ＩＬＥＤが流れる。これにより、調光信号ＡＳが規定する調光率に応じたＬＥＤランプＸのＬＥＤ電圧ＶＬＥＤになる。

このとき、第２の整流平滑回路Ａ２が出力する出力電圧ＶＣは、ＬＥＤ電圧ＶＬＥＤと相関するように変化する。

一方、モードがＬＥＤ消灯である場合おいて、調光信号ＡＳのオンデューティがゼロになり、 制御回路ＣＯＮが、切換回路ＳＷを第２の状態として、このコンパレータＣＯＭＰが出力した制御信号を制御端子ＴＹＡに出力する。

そして、フィードバック手段ＹＡは、ＬＥＤランプＸの消灯を示すフィードバック信号ＦＢＳを出力する。

そして、一次側回路ＦＣ１は、このＬＥＤランプＸの消灯を示すフィードバック信号ＦＢＳに応じて、ＬＥＤ素子ＸＡの順方向電圧とＬＥＤランプＸのＬＥＤ素子ＸＡの段数とを積算した電圧未満になるように（消灯するように）、一次側コイルＬ１に出力する交流電圧を制御する。

さらに、ＬＥＤランプＸの消灯時に、第２の整流平滑回路Ａ２の出力電圧ＶＣが、調光信号ＡＳがＬＥＤランプＸの点灯を示す場合に第２の整流平滑回路Ａ２から出力される出力電圧ＶＣよりも低い第１の電圧Ｖｔｈ１を上限値とし且つ第１の電圧Ｖｔｈ１より低い第２の電圧Ｖｔｈ２を下限値とするように制御（電圧リップル制御）される。

上述のような動作により、ＬＥＤ用電源装置１００は、ＬＥＤランプＸの点灯を制御する制御回路ＣＯＮに電源を供給するための補助電源が不要となる。

以上のように、本発明の一態様に係るＬＥＤ用電源装置において、一次側コイルＬ１を有し、フィードバック信号ＦＢＳに応じて一次側コイルＬ１に交流電圧を出力する一次側回路ＦＣ１と、一次側コイルＬ１とトランスＺを構成する第１の二次側コイルＬ２ａと、その誘導起電力が第１の二次側コイルＬ２ａの誘導起電力よりも小さい第２の二次側コイルＬ２ｂと、第１の二次側コイルＬ２ａと接続される第１の整流平滑回路Ａ１と、第１の整流平滑回路Ａ１と接続され、１つ又は直列に接続された複数のＬＥＤ素子ＸＡを含むＬＥＤランプＸと、第１の整流平滑回路Ａ１内、又は、第１の整流平滑回路Ａ１とＬＥＤランプＸとの間に有する電流検出手段ＲＸと、第２の二次側コイルＬ２ｂと接続される第２の整流平滑回路Ａ２と、第２の整流平滑回路Ａ２と接続され、電流検出手段ＲＸの検出信号、及び、第２の整流平滑回路Ａ２の出力電圧に基づいてフィードバック信号ＦＢＳを一次側回路ＦＣ１に出力するフィードバック手段ＹＡと、第２の整流平滑回路Ａ２から供給される電力により駆動し、ＬＥＤランプＸの調光率を規定する調光信号ＡＳ、電流検出手段ＲＸの検出信号、及び第２の整流平滑回路Ａ２の出力電圧に応じて、フィードバック手段ＹＡに信号を出力する制御回路ＣＯＮと、を備える。

特に、制御回路ＣＯＮは、調光信号ＡＳがＬＥＤランプＸの点灯を示す場合には、調光信号ＡＳが規定する調光率に応じたＬＥＤランプＸの電流になるように制御信号をフィードバック手段ＹＡの制御端子ＴＹＡに出力し、一方、調光信号ＡＳがＬＥＤランプＸの消灯を示す場合には、第２の整流平滑回路Ａ２の出力電圧が予め設定された電圧になるように制御信号をフィードバック手段ＹＡの制御端子ＴＹＡに出力する（リップル制御）。

これにより、調光信号ＡＳがＬＥＤランプＸの点灯を示す場合には、一次側回路ＦＣ１からＬＥＤランプＸが点灯するように第１の二次側コイルＬ２ａを介してＬＥＤランプＸに定電流が供給されるとともに、第２の二次側コイルＬ２ｂを介して制御回路ＣＯＮに駆動用の電源電圧が供給される。

一方、調光信号ＡＳがＬＥＤランプＸの消灯を示す場合には、一次側回路ＦＣ１からは、ＬＥＤランプＸが消灯し且つ駆動可能な電力が制御回路ＣＯＮに供給される。

このように、本発明の一態様に係るに係るＬＥＤ用電源装置は、ＬＥＤランプＸの点灯を制御する制御回路ＣＯＮに電源を供給するための補助電源を削減して、装置の小型化や製造コストの低減を図ることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１００ ＬＥＤ用電源装置
ＦＣ１ 一次側回路
Ｘ ＬＥＤランプ
ＴＸ１ 第１のＬＥＤ端子
ＴＸ２ 第２のＬＥＤ端子
Ｌ２ａ 第１の二次側コイル
Ｌ２ｂ 第２の二次側コイル
Ａ１ 第１の整流平滑回路
Ａ２ 第２の整流平滑回路
ＲＸ 電流検出手段
ＹＡ フィードバック手段
Ｃ アンプ用キャパシタ
Ｒ 制御抵抗
ＣＯＮ 制御回路（半導体集積回路）
ＡＣ 調光回路
ＯＰＡ オペアンプ
ＣＯＭＰ コンパレータ
ＲＤ 分圧回路
ＳＷ 切換回路
ＳＸ 内部電源

Claims (12)

1. 一次側コイルを有し、フィードバック信号に応じて前記一次側コイルに交流電圧を出力する一次側回路と、
   前記一次側コイルとトランスを構成する第１の二次側コイルと、
   前記一次側コイルと前記第１の二次側コイルとともに前記トランスを構成する第２の二次側コイルと、
   前記第１の二次側コイルと接続される第１の整流平滑回路と、
   前記第１の整流平滑回路と接続され、１つ又は直列に接続された複数のＬＥＤ素子を含むＬＥＤランプと、
   前記第１の整流平滑回路内、又は、前記第１の整流平滑回路と前記ＬＥＤランプとの間に設けられた電流検出手段と、
   前記第２の二次側コイルと接続された第２の整流平滑回路と、
   前記第２の整流平滑回路と接続され、前記電流検出手段の検出信号、及び、第２の整流平滑回路の出力電圧に基づいて前記フィードバック信号を前記一次側回路に出力するフィードバック手段と、
   前記第２の整流平滑回路から供給される電力により駆動し、外部の調光手段から出力される前記ＬＥＤランプの調光率を規定する調光信号、前記電流検出手段の検出信号、及び前記第２の整流平滑回路の出力電圧に応じて、前記フィードバック手段の制御端子に前記フィードバック信号を制御するための制御信号を出力する制御回路と、を備え、
   前記制御回路は、
   前記調光信号がＬＥＤランプの点灯を示す場合には、前記調光信号が規定する調光率に応じたＬＥＤランプの電流になるように制御信号を前記フィードバック手段の制御端子に出力し、
   一方、前記調光信号がＬＥＤランプの消灯を示す場合には、前記第２の整流平滑回路の出力電圧が、前記調光信号がＬＥＤランプ点灯を示す場合に前記第２の整流平滑回路から出力される出力電圧よりも低い予め設定された電圧になるように、前記制御信号を前記フィードバック手段の制御端子に出力するものであり、
   前記制御回路は、
   前記調光信号が規定する調光率に応じた直流電圧を出力する調光回路と、
   非反転入力端子に前記直流電圧が入力され、反転入力端子が前記電流検出手段に接続され、前記直流電圧と前記検出信号とが等しくなるように制御信号を出力するオペアンプと、
   前記第２の整流平滑回路の前記出力電圧を分圧した分圧電圧を出力する分圧回路と、 反転入力端子に前記分圧電圧が入力され、非反転入力端子に予め設定された基準電圧が入力され、前記分圧電圧と前記基準電圧を比較した結果に基づいた制御信号を出力し、ヒステリシス特性を有するコンパレータと、を備え、
   前記制御回路は、
   前記調光信号がＬＥＤランプの点灯を示す場合には、前記オペアンプが出力した制御信号を前記フィードバック手段の制御端子に出力し、
   前記調光信号がＬＥＤランプの消灯を示す場合には、前記コンパレータが出力した制御信号を前記フィードバック手段の制御端子に出力する
   ことを特徴とするＬＥＤ用電源装置。
2. 前記制御回路は、
   前記調光信号がＬＥＤランプの点灯を示す場合には、前記調光信号が規定する調光率に応じたＬＥＤランプ電流になるように制御信号を前記フィードバック手段の制御端子に出力し、
   一方、前記調光信号がＬＥＤランプの消灯を示す場合には、前記第２の整流平滑回路の出力電圧が、前記調光信号がＬＥＤランプ点灯を示す場合に前記第２の整流平滑回路から出力される出力電圧よりも低い第１の電圧を上限値とし且つ前記第１の電圧より低い第２の電圧を下限値とするように、制御信号を前記フィードバック手段の制御端子に出力する ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ用電源装置。
3. 前記一次側回路は、
   前記調光信号がＬＥＤランプの点灯を示す場合は、前記調光信号が規定する調光率に応じたＬＥＤランプ電流になるように前記フィードバック信号に応じて前記交流電圧を前記一次側コイルに出力し、
   一方、前記調光信号がＬＥＤランプの消灯を示す場合には、前記ＬＥＤランプが消灯し且つ前記制御回路に駆動可能な電力が供給されるように前記フィードバック信号に応じて前記交流電圧を前記一次側コイルに出力する
   ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ用電源装置。
4. 前記制御回路は、
   前記調光信号がＬＥＤランプの点灯を示す場合に、前記オペアンプの出力と前記フィードバック手段の制御端子とを導通させる第１の状態と、前記調光信号がＬＥＤランプの消灯を示す場合に、前記コンパレータの出力と前記フィードバック手段の制御端子とを導通する第２の状態とを切り換える切換回路をさらに備え、
   前記調光回路は、前記切換回路の動作を制御することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のＬＥＤ用電源装置。
5. 前記一次側回路は、
   前記調光信号がＬＥＤランプの消灯を示す場合には、ＬＥＤ素子の順方向電圧と前記ＬＥＤランプのＬＥＤ素子の段数とを積算した電圧未満になるように、フィードバック信号に応じて、前記一次側コイルに出力する交流電圧を制御する
   ことを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤ用電源装置。
6. 前記第２の二次側コイルの巻数は、前記第１の二次側コイルの巻数よりも、小さいことを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ用電源装置。
7. 前記フィードバック手段は、前記制御信号に基づいて前記フィードバック信号を絶縁伝送する絶縁信号伝達素子である
   ことを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ用電源装置。
8. 前記フィードバック手段は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項７に記載のＬＥＤ用電源装置。
9. 前記一次側回路は、前記フィードバック信号を受信し、受信したフィードバック信号に応じた受信信号を出力する受動素子を有し、
   前記一次側回路は、前記受信信号に応じて、前記一次側コイルに交流電圧を出力することを特徴とする請求項８に記載のＬＥＤ用電源装置。
10. 前記受動素子は、フォトダイオード又はフォトトランジスタであることを特徴とする請求項９に記載のＬＥＤ用電源装置。
11. 前記第１の整流平滑回路は、
    一端が前記第１の二次側コイルの他端に接続され、他端が第１のＬＥＤ端子に接続され、前記第１の二次側コイルの他端から前記第１のＬＥＤ端子に向かう方向が順方向となる第１の整流素子と、
    一端が前記第１のＬＥＤ端子に接続され、他端が第２のＬＥＤ端子に接続された第１の出力キャパシタと、
    一端が前記第２のＬＥＤ端子に接続され、他端が前記第１の二次側コイルの一端に接続された前記電流検出手段である電流検出抵抗と、を有し、
    前記第２の整流平滑回路は、
    一端が前記第２の二次側コイルの他端に接続され、他端が電源端子に接続され、前記第２の二次側コイルの他端から前記電源端子に向かう方向が順方向となる第２の整流素子と、
    一端が前記電源端子に接続され、他端が接地された第２の出力キャパシタと、を有する ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ用電源装置。
12. 一次側コイルを有し、フィードバック信号に応じて前記一次側コイルに交流電圧を出力する一次側回路と、前記一次側コイルとトランスを構成する第１の二次側コイルと、前記一次側コイルと前記第１の二次側コイルとともに前記トランスを構成する第２の二次側コイルと、前記第１の二次側コイルと接続される第１の整流平滑回路と、前記第１の整流平滑回路と接続され、１つ又は直列に接続された複数のＬＥＤ素子を含むＬＥＤランプと、前記第１の整流平滑回路内、又は、前記第１の整流平滑回路と前記ＬＥＤランプとの間に設けられた電流検出手段と、前記第２の二次側コイルと接続された第２の整流平滑回路と、前記第２の整流平滑回路と接続され、前記電流検出手段の検出信号、及び、第２の整流平滑回路の出力電圧に基づいて前記フィードバック信号を前記一次側回路に出力するフィードバック手段と、を備えたＬＥＤ用電源装置に適用される半導体集積回路であって、
    前記半導体集積回路は、
    前記第２の整流平滑回路から供給される電力により駆動し、外部の調光手段から出力される前記ＬＥＤランプの調光率を規定する調光信号、前記電流検出手段の検出信号、及び前記第２の整流平滑回路の出力電圧に応じて、前記フィードバック手段の制御端子に前記フィードバック信号を制御するための制御信号を出力するものであり、
    前記調光信号がＬＥＤランプの点灯を示す場合には、前記調光信号が規定する調光率に応じたＬＥＤランプの電流になるように制御信号を前記フィードバック手段の制御端子に出力し、
    一方、前記調光信号がＬＥＤランプの消灯を示す場合には、前記第２の整流平滑回路の出力電圧が、前記調光信号がＬＥＤランプ点灯を示す場合に前記第２の整流平滑回路から出力される出力電圧よりも低い予め設定された電圧になるように、前記制御信号を前記フィードバック手段の制御端子に出力するものであり、
    前記半導体集積回路は、
    前記調光信号が規定する調光率に応じた直流電圧を出力する調光回路と、
    非反転入力端子に前記直流電圧が入力され、反転入力端子が前記電流検出手段に接続され、前記直流電圧と前記検出信号とが等しくなるように制御信号を出力するオペアンプと、
    前記第２の整流平滑回路の前記出力電圧を分圧した分圧電圧を出力する分圧回路と、 反転入力端子に前記分圧電圧が入力され、非反転入力端子に予め設定された基準電圧が入力され、前記分圧電圧と前記基準電圧を比較した結果に基づいた制御信号を出力し、ヒステリシス特性を有するコンパレータと、を備え、
    前記半導体集積回路は、
    前記調光信号がＬＥＤランプの点灯を示す場合には、前記オペアンプが出力した制御信号を前記フィードバック手段の制御端子に出力し、
    前記調光信号がＬＥＤランプの消灯を示す場合には、前記コンパレータが出力した制御信号を前記フィードバック手段の制御端子に出力する
    ことを特徴とする半導体集積回路。

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