JP6797533B2 - Led電源装置 - Google Patents
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Description
このため、LED照明110の内部で断線が生じると、LED電源装置101の出力端子は開放状態となり、出力端子間の電圧は、無負荷電圧Voとなり、LED照明が正常である場合にクランプされていた出力端子間の電圧(以下、クランプ電圧Vcという)よりも高くなる。
これは、電源電力によって充電された出力コンデンサに対してLED負荷を並列に接続する電源装置において、LED負荷に直列接続された電流制限抵抗と、この電流制限抵抗の両端を結ぶスイッチング素子と、LED負荷に流れる負荷電流値を検出する負荷電流検出用の抵抗と、電源装置からLED負荷が取り外された状態でスイッチング素子をオフ状態に維持し、LED負荷の接続直後に負荷電流を電流制限抵抗に流し、負荷電流が基準値まで減衰した後にスイッチング素子をオン状態にして電流制限抵抗の両端を短絡させるようにしたものである。
前記LED負荷に直列接続されて該LED負荷に流れる負荷電流を抑制する電流抑制回路と、
前記電流抑制回路をバイパスするバイパス経路に設けられたスイッチング素子と、
前記負荷電流の有無を検出する電流検出回路と、
前記バイパス経路上で前記スイッチング素子に対して直列に接続されて前記電流検出回路の検出動作を継続させる電流継続素子と、
前記電流検出回路の出力により前記スイッチング素子をオーバーシュート抑制回路を介してオン、オフさせるドライバと、
前記LED負荷を取り付ける端子間の電圧が所定電圧以下に低下したことを検出した場合に、前記スイッチング素子を強制的にオフ状態とする短絡検出回路と、を有し、
前記オーバーシュート抑制回路は、前記バイパス経路を流れる電流を漸増させるように前記スイッチング素子の制御信号を漸増させる機能を備え、
前記電流検出回路により前記負荷電流がないことを検出した場合に、前記スイッチング素子をオフ状態に維持し、
前記LED負荷が接続されて前記電流検出回路により前記負荷電流が流れ始めたことを検出した場合に、前記負荷電流を前記電流抑制回路に流した後に、前記機能が動作し、前記スイッチング素子をON状態として前記電流抑制回路の両端を前記スイッチング素子及び前記電流継続素子を介して短絡させることを特徴としている。
この状態においては、電源装置は開放状態となり、出力端子間の電圧は、正常なLED負荷がクランプされていた時の出力端子間の電圧よりも高くなる(無負荷電圧Voとなる)。
この際、電流抑制回路が短絡することで電圧変動が生じ得るが、電流検出回路によりLED負荷が接続されて負荷電流が流れ始めたことを検出した場合に、オーバーシュート抑制回路により、スイッチング素子を介してバイパス経路に流れる電流を漸増させるので、負荷電流が電流抑制回路を流れている状態からスイッチング素子を流れる状態に切り替えられた場合でも、負荷電流は、大きく突出することはなくなり、フリッカーを抑えることができる程度に小さく抑えることが可能となる。
スイッチグ素子は、電流抑制回路を短絡させるものであるので、スイッチング素子自体の抵抗は非常に小さい。そこで、負荷電流の検出を持続させてスイッチング素子のオン状態を継続させるためには、負荷電流がスイッチング素子を流れている場合でも的確に電流が流れていることを把握する必要がある。このため、電流検出に必要な最小限度の抵抗値を備えた電流継続素子(例えば、抵抗素子)をバイパス経路にスイッチング素子と直列に設けるようにしている。
この際、電流抑制回路をポジスタで構成することが好ましく、このような構成とすることで、過大な電流がポジスタに流れて発熱するとポジスタの抵抗値は増大するので、短絡電流を一層小さく抑えることが可能となる。
この際、電流抑制回路をポジスタで構成することで、電流抑制回路に過大な電流が流れて発熱すると抵抗値が増大するので、短絡電流を一層小さく抑えることができ、電源装置の各部品の発熱を抑えると共に、電源装置の出火の恐れを無くすことが可能となる。
さらに、バイパス経路に、電流検出回路の検出動作を継続させる電流継続素子をスイッチング素子に対して直列に設けたので、負荷電流がスイッチング素子を流れている場合でも的確に電流が流れていることを把握することができ、負荷電流の検出を持続させてスイッチング素子のオン状態を継続させることが可能となる。しかも、出力端子間で短絡が発生した場合には、電流抑制回路の短絡状態が解除されて負荷電流(短絡電流)を電流抑制回路に強制的に流すので、バイパス経路に設けられる電流継続素子に短絡電流が流れて出火させる不都合やスイッチング素子に過大な負荷を与える不都合がなくなり、耐久性や安全面において優れたLED電源装置を提供することが可能となる。
この出力コンデンサ3に対して、COB LEDのような複数個のLEDを直列または並列または直並列に接続したLEDモジュールからなるLED照明110が並列に接続されており、出力コンデンサ3を介して一定電流(例えば、0.5A)が流れるようになっている。
このオペアンプにより、LED照明が接続端子間に接続されている状態で電源がON/OFFされたことを、また、電源が投入されている状態で、LED照明が取り外されたことや、LED照明が取り付けられたことなどが検出される。
オーバーシュート抑制回路70は、コンパレータCMP1とコンデンサC2及び抵抗R3とから構成するようにしてもよい。
コンパレータCMP1は、出力端子がコンデンサC2を介してスイッチング素子40を構成するFET:Q1のゲート端子に接続され、+入力端子が基準電位に固定され、−入力端子が出力電圧検出回路60の抵抗R6とコンデンサC1との間に接続されている。R3は、ドライバ20の出力端子とQ1のゲート端子との間に接続され、コンデンサC2は、R3とQ1のゲート端子との間に接続されている。
CMP2は、+入力端子が基準電位に固定され、−入力端子が出力電圧検出回路60のR6とC1との間に接続されている。また、CMP2の出力端子はQ5のベース端子に接続されている。トランジスタQ5は、NPN型であり、コレクタ端子がQ1のゲート端子に接続され、エミッタ端子がGNDに接続されている。
図3において、電源装置にLED照明が接続されている通常の状態において、電源を投入した時の動作が示されている。
電源が投入されると、投入直後にR1に負荷電流が流れ、電流検出回路10のAMPで電流が流れたことを検出し、ドライバ20の出力をONにしてQ1をONさせる。
この際、電源の出力電圧Vfは、LED照明110が接続されているので、この接続されているLED照明によって決定されるクランプ電圧(例えば、Max80V)となる。出力電圧検出回路60において、ZDは、降伏電圧が30Vに設定されているので、電源のVoが出たことを検出してON状態となり、Q4をONにするが、R6とC1とで決まる時定数の遅れにより、電源起動時には、C2は、CMP1を介してすぐにはGNDに接続されない(オーバーシュート抑制回路70はすぐには機能しない)。
その後、CMP1の−入力端子の電位が高くなれば、C2は、Q1のゲート端子とGNDとの間に接続される。
図4において、電源が投入されている状態で、LED照明110を交換するために外した(又は、LED照明110が故障して接続端子間が開放状態となった)場合の動作が示されている。
電源が投入されている状態でLED照明110を外すと(又は、LED照明110が故障して接続端子間が開放状態になると)、R1を流れる電流が無くなり、電流検出回路10のAMPにより電流が無くなったことが検出され(AMPの出力が小さくなり)、ドライバ20の出力をOFFにしてQ1をOFFにし、R1の短絡状態が解除される。
出力電圧検出回路60は、この出力電圧Vo+が出ていることを検出しているので、ZDはON状態になっており、Q4はON状態に維持されて、オーバーシュート抑制回路70を有効にするため、C2は、Q1のゲートとGNDとの間に接続された状態となる。
図5において、電源が投入されている状態で、正常なLED照明110がLED電源装置に取り付けられた場合の動作が示されている。
LED照明110を接続する接続端子間が開放されている状態から接続端子間にLED照明110を接続すると、接続直後には、出力開放時での出力電圧(100V)とLED照明を接続した場合のクランプ電圧(例えば、60V)との電位差により突入電流がR1に流れる。この際、R1は大きな抵抗値に設定されているので、LED照明110に流れる突入電流を小さく抑えることが可能となる。
その後、電源を切るか、LED照明が取り外されるまでは、Q1のON状態が維持される。
図6において、電源が投入されている状態で、出力端子間が短絡した場合の動作が示されている。
電源が投入されてLED照明110が断線せずについている状態においては、Q1のON状態が維持されているため、LED照明の内部が短絡して出力端子間が短絡すると、短絡電流がQ1や抵抗値の小さいR2に流れ、Q1にダメージを与えたりR2が発熱して出火したりすることが懸念される。
5 バイパス経路
10 電流検出回路
30 突入電流抑制回路
40 スイッチング素子
50 電流継続素子
60 出力電圧検出回路
70 オーバーシュート抑制回路
80 短絡検出回路
101 LED電源装置
110 LED照明
Claims (1)
- 電源電力によって充電される出力コンデンサを備え、この出力コンデンサに対して並列に接続されるLED負荷に負荷電流を供給するLED電源装置であって、
前記LED負荷に直列接続されて該LED負荷に流れる負荷電流を抑制する電流抑制回路と、
前記電流抑制回路をバイパスするバイパス経路に設けられたスイッチング素子と、
前記負荷電流の有無を検出する電流検出回路と、
前記バイパス経路上で前記スイッチング素子に対して直列に接続されて前記電流検出回路の検出動作を継続させる電流継続素子と、
前記電流検出回路の出力により前記スイッチング素子をオーバーシュート抑制回路を介してオン、オフさせるドライバと、
前記LED負荷を取り付ける端子間の電圧が所定電圧以下に低下したことを検出した場合に、前記スイッチング素子を強制的にオフ状態とする短絡検出回路と、を有し、
前記オーバーシュート抑制回路は、前記バイパス経路を流れる電流を漸増させるように前記スイッチング素子の制御信号を漸増させる機能を備え、
前記電流検出回路により前記負荷電流がないことを検出した場合に、前記スイッチング素子をオフ状態に維持し、
前記LED負荷が接続されて前記電流検出回路により前記負荷電流が流れ始めたことを検出した場合に、前記負荷電流を前記電流抑制回路に流した後に、前記機能が動作し、前記スイッチング素子をON状態として前記電流抑制回路の両端を前記スイッチング素子及び前記電流継続素子を介して短絡させる
ことを特徴とするLED電源装置。
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