KR20120111963A

KR20120111963A - 조명용 전원 장치

Info

Publication number: KR20120111963A
Application number: KR1020120003961A
Authority: KR
Inventors: 타카시 오쿠보; 유지 야마나카
Original assignee: 미쓰미덴기가부시기가이샤
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2012-01-12
Publication date: 2012-10-11
Also published as: US20120249001A1; CN102740551A; JP2012212548A; US9271346B2

Abstract

위상 제어식의 조광기를 구비한 조명 시스템을 구성하는 조명용 전원 장치에 있어서, 조광기의 특성이나 실현하고 싶은 조광 특성에 따른 제어 동작의 설정을 행할 수 있도록 한다.
램프에 흐르게 하는 구동 전류를 제어하는 트랜지스터의 제어 회로를 구비하고, 위상 제어식 조광기에 의해 위상 제어된 교류를 정류하는 정류 회로에 의해 교류로부터 변환된 맥류를 받고, 램프에 공급하는 직류 전압?전류를 생성하여 출력하는 조명용 전원 장치에 있어서, 제어 회로에 정류 회로에서 변환된 맥류에 따른 전압의 위상에 의해 결정되는 시간을 전압으로 변환하는 시간-전압 변환 회로와, 임의의 용량값의 컨덴서를 접속 가능한 단자를 설치하고, 시간-전압 변환 회로는 컨덴서에 맥류의 위상에 따른 충전 전압을 발생시키고, 샘플 홀드 회로는 전압 비교 회로의 출력의 변화에 따른 소정의 타이밍으로 컨덴서의 충전 전압을 받아들여 다음 타이밍까지 그 전압을 유지하여 출력하도록 구성했다.

Description

조명용 전원 장치{A POWER SUPPLY FOR LIGHTING}

본 발명은 위상 제어식의 조광기에 의해 조광을 행하는 조명용 전원 장치에 관한 것으로, 특히 LED(발광 다이오드)를 사용한 조명 장치의 조광을 제어 가능한 LED 조명용 전원 장치에 관한 것이다.

최근, 이산화탄소의 배출량을 저감하기 위하여, 소비전력이 큰 백열등을 대신하여 소비전력이 적은 LED를 사용한 조명 기구(이하, LED 램프라고 칭함)가 보급되고 있다. 종래, LED 램프의 전원 장치에 있어서, 위상 제어식의 조광기에 의해 조광을 제어하는 기술이 제안되어 있다(특허문헌 1). 또한 백열등의 전원 장치에서도, 위상 제어식의 조광기에 의한 조광 제어가 행해지고 있다.

특허문헌 1에도 기재되어 있는 바와 같이, 위상 제어식의 조광기를 구비한 LED 램프의 전원 장치에서는, 상용 교류 전원으로부터의 교류 전원 전압을, 스위칭 소자로서의 사이리스터나 트라이액, 및 이 스위칭 소자를 온, 오프 제어하는 제어부를 구비한 위상 제어식 조광기와, 교류를 직류로 변환하는 정류 회로와, 원하는 전력을 LED 램프에 공급하는 AC-DC 컨버터를 갖는 조명용 전원 회로 등으로 구성되어 있다. 위상 제어식 조광기에서는, 조광 조절 수단으로서의 가변 저항의 저항값 등에 따라 스위칭 소자의 온 위상각을 제어부에 의해 제어함으로써 교류 전원 전압의 듀티비를 변화시켜, 조명용 전원 회로에 접속된 LED의 조광를 행하도록 하고 있다.

일본 특개 2007-227155호 공보

(발명의 개요)

(발명이 해결하고자 하는 과제)

위상 제어식 조광기를 사용한 LED 조명용 전원 장치에서는, 위상 제어된 도 8(A)와 같은 입력 신호에 기초하여 LED 램프의 밝기를 제어할 필요가 있다. 그 때문에 이러한 LED 조명용 전원 장치의 제어 회로에는, 도 8(A)와 같은 입력 신호로부터 위상에 따른 펄스폭을 갖는 도 8(B)와 같은 직사각형 파형의 시간-전압 변환 신호를 생성하고, 이 변환 신호의 펄스폭을 전압으로 변환하는 시간-전압 변환 회로를 설치하고, 시간-전압 변환된 전압에 기초하여 LED 구동 전류를 제어하는 것이 바람직하다.

시간-전압 변환 회로로서는, 예를 들면, 도 9에 도시하는 바와 같은 회로를 생각할 수 있다. 도 9의 회로는, 도 8(A)의 입력 신호로부터 위상에 따른 펄스폭을 갖는 도 8(B)와 같은 펄스 신호를 생성하는 컴퍼레이터(CMP)와, 컴퍼레이터(CMP)의 후단에 설치되고 펄스폭에 따른 직류 전압을 생성하는 CR 필터(FLT)와, 생성된 전압을 임피던스 변환하여 전달하는 볼티지 폴로워(VF)로 구성한 것이다.

그러나, 현재 시장에 제공되고 있는 조광기에는, 조정용의 손잡이(조작 다이얼)의 변동 범위(변동 각도)가 상이한 복수의 것이 존재하고 있지만, 도 9에 도시하는 시간-전압 변환 회로는 CR 필터의 시정수가 고정되어 있기 때문에 펄스폭에 따라 일의적으로 결정되는 직류 전압밖에 생성할 수 없다. 그 때문에 도 9와 같은 시간-전압 변환 회로를 사용한 조명 시스템에서는, 조정용의 손잡이의 변동 범위에 대응한 조광 제어밖에 행할 수 없다고 하는 과제가 있다. 또한 도 9에 도시하는 시간-전압 변환 회로는 CR 필터를 사용하고 있기 때문에 입력 신호의 위상 변화에 대한 응답이 느리다고 하는 과제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 과제에 주목하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 위상 제어식의 조광기를 구비한 조명 시스템을 구성하는 조명용 전원 장치에 있어서, 사용하는 조광기의 종류나 실현하고 싶은 조광 제어 특성에 따른 제어 동작의 설정을 행할 수 있음과 아울러, 입력 신호의 위상 변화에 대한 응답을 향상시키는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은,

램프에 점등용의 전류를 흐르게 하는 트랜지스터와, 상기 램프의 전류에 따른 전압을 입력으로 하여 상기 트랜지스터를 제어하는 제어 회로를 구비하고, 위상 제어식 조광기에 의해 위상 제어된 교류를 정류하는 정류 회로에 의해 교류로부터 변환된 맥류를 받고, 상기 램프에 공급하는 직류 전압?전류를 생성하여 출력하는 조명용 전원 장치로서,

상기 제어 회로는, 상기 정류 회로에서 변환된 맥류의 위상에 의해 결정되는 시간을 전압으로 변환하는 시간-전압 변환 회로와, 임의의 용량값의 컨덴서를 접속 가능한 단자를 구비하고,

상기 시간-전압 변환 회로는,

소정의 전류에서 상기 컨덴서를 충전 혹은 방전 가능한 전류원과,

상기 컨덴서를 방전 혹은 충전 가능한 스위치 수단과,

상기 컨덴서의 충전 전압을 샘플링 가능한 샘플 홀드 회로와,

상기 맥류에 따른 전압과 소정의 참조 전압을 비교하는 전압 비교 회로

를 구비하고, 상기 컨덴서에 상기 맥류의 위상에 따른 충전 전압을 발생시키고, 상기 샘플 홀드 회로는 상기 전압 비교 회로의 출력의 변화에 따른 소정의 타이밍으로 상기 충전 전압을 받아들이고 다음 타이밍까지 그 받아들인 전압을 유지하고 출력하도록 구성한 것이다.

상기한 바와 같은 수단에 의하면, 시간-전압 변환 회로를 구성하는 컨덴서의 용량값을 변경함으로써 입력 신호로서의 맥류의 위상에 따라 생성되는 전압값을 변경할 수 있고, 이것에 의해 사용하는 조광기의 종류나 실현하고 싶은 조광 제어 특성에 따른 제어 동작의 설정을 행할 수 있다. 또한 CR 필터를 사용하지 않고 시간을 전압으로 변환할 수 있기 때문에, 입력 신호의 위상 변화에 대한 응답성을 향상시킬 수 있다.

또한 바람직하게는, 상기 제어 회로는 반도체 집적 회로로서 구성되고,

상기 단자는 상기 반도체 집적 회로의 외부 단자로서 설치되고,

상기 컨덴서는 상기 외부 단자에 외장형 소자로서 접속되도록 구성한다.

이것에 의해, 시간-전압 변환 회로를 구성하는 컨덴서의 용량값을 용이하게 변경할 수 있게 된다. 또한 컨덴서를 접속하는 외부 단자에 외부로부터 제어 전압을 입력함으로써 조광을 제어할 수도 있다.

또한 바람직하게는, 상기 전압 비교 회로의 출력에 기초하여 상기 스위치 수단을 온, 오프 동작시키는 타이밍 신호 및 상기 샘플 홀드 회로를 동작시키는 타이밍 신호를 생성하는 타이밍 생성 회로를 구비하도록 구성한다.

이것에 의해, 스위치 수단이나 샘플 홀드 회로를 동작시키는 타이밍 신호를 외부로부터 입력할 필요가 없이, 시스템 설계자의 부담을 경감할 수 있다.

더욱, 바람직하게는, 상기 외부 단자와 상기 샘플 홀드 회로 사이에, 상기 컨덴서의 충전 전압을 임피던스 변환하여 전달하는 전압 버퍼를 설치하도록 한다.

이것에 의해, 샘플 홀드 회로를 동작시킴으로써 컨덴서의 충전 전압이 변화되어버리는 것을 회피할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 위상 제어식의 조광기를 구비한 LED 조명 시스템을 구성하는 조명용 전원 장치에 있어서, 사용하는 조광기의 종류나 실현하고 싶은 조광 제어 특성에 따른 제어 동작의 설정을 행할 수 있다. 또한 입력 신호의 위상 변화에 대한 응답을 향상시킬 수 있다고 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명을 적용하여 유효한 위상 제어식의 LED 조명용 전원 장치 및 그것을 사용한 LED 조명 시스템의 개략 구성을 나타내는 블록도.
도 2는 실시형태의 조명 시스템을 구성하는 LED 조명용 전원 장치의 제어용 IC의 구성예를 나타내는 블록도.
도 3은 제어용 IC 내의 시간-전압 변환 회로의 1 실시예를 나타내는 회로 구성도.
도 4는 제어용 IC 내의 시간-전압 변환 회로에 입력되는 신호와 내부에서 생성되는 타이밍 신호 및 샘플 홀드 회로의 출력 전압의 변화의 모습을 나타내는 타이밍 차트.
도 5는 실시예의 시간-전압 변환 회로에 있어서의 시간(입력 신호의 위상)과 샘플 홀드 회로의 출력 전압과의 관계를 나타내는 시간-전압 특성도.
도 6은 시간-전압 변환 회로를 이용한 제어용 IC의 다른 구성예를 도시하는 도면.
도 7은 시간-전압 변환 회로를 이용한 제어용 IC의 또 다른 구성예 및 그것을 사용한 LED 조명 시스템의 구성예를 도시하는 도면.
도 8은 위상 제어식 조광기를 사용한 LED 조명용 전원 장치에 있어서의, 위상 제어된 입력 신호와, 이 입력 신호로부터 생성되는 시간-전압 변환 신호의 변화의 모습을 나타내는 타이밍 차트.
도 9는 본 발명에 앞서 검토한 일반적인 시간-전압 변환 회로의 구체예를 도시하는 회로 구성도.

(발명을 실시하기 위한 형태)

이하, 본 발명의 적합한 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다.

도 1은 본 발명을 적용하여 유효한 위상 제어식의 LED 조명용 전원 장치 및 그것을 사용한 LED 조명 시스템의 개략 구성을 도시한다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 위상 제어식 LED 조명 시스템은 상용 교류 전원으로부터의 교류 전원 전압(AC)을 입력으로 하고, 스위칭 소자의 온 위상각을 제어함으로써 교류 전원 전압의 듀티비를 변화시켜 출력하는 위상 제어식 조광기(10)와, 입력된 교류를 전파 정류하여 직류로 변환하는 다이오드 브리지 등으로 이루어지는 정류 회로(21)와, 정류 회로(21)에 의해 변환된 직류 전압?전류에 기초하여 원하는 전력을 부하로하여 LED 램프(22)에 공급하는 AC-DC 컨버터(직류 전압 변환 회로)로 이루어지는 LED 조명용 전원 회로(23), 이 LED 조명용 전원 회로(23)의 제어 회로(30)의 동작에 필요한 전원 전압을 생성하는 레귤레이터(24) 등으로 구성되어 있다.

위상 제어식 조광기(10)는, 사이리스터(다이액) 혹은 트라이액 등의 스위칭 소자(11)와, 이 스위칭 소자(11)를 위상 제어로 온/오프하는 제어부(12)와, 가변 저항 등으로 이루어지는 조광 조절 수단(13)을 구비하고, 제어부(12)가 조광 조절 수단(13)의 저항값 등의 상태에 따라 스위칭 소자(11)의 온 위상각을 제어함으로써 교류 전원 전압의 듀티비를 변화시켜서 출력한다. 또한, 도 1의 LED 조명 시스템에서는, LED 램프(22)가 접속되는 출력 단자(OUT1-OUT2) 사이에 접속된 용량(C0)은 출력 전압을 평활하게 하기 위한 평활 컨덴서이다.

본 실시형태의 LED 조명용 전원 회로(23)는, LED 램프(22)가 접속되는 출력 단자(OUT2)와 접지점과의 사이에 직렬로 접속된 인덕터(L0)와 스위칭 트랜지스터(Q0) 및 전류 검출용의 센스 저항(Rs)과, 인덕터(L0)와 스위칭 트랜지스터(Q0)의 접속 노드(N1)와 출력 단자(OUT1) 사이에 접속된 정류용 다이오드(D0)와, 스위칭 트랜지스터(Q0)를 온/오프 제어하는 스위칭 제어용 반도체 집적 회로(제어용 IC)(30)를 구비하고, 소위 스위칭 레귤레이터로서 구성되어 있다.

또한 센스 저항(Rs)으로 전류-전압 변환된 접속 노드(N2)의 전위가 제어용 IC(30)에 피드백 전압(FB)으로서 입력되어 있다. 제어용 IC(30)는 피드백 전압(FB) 에 따라 스위칭 트랜지스터(Q0)를 온/오프 제어하는 신호를 출력하고, 센스 저항(Rs)에 흐르는 전류를 일정하게 하는 제어를 행하도록 구성되어 있다.

더욱이, LED 조명용 전원 회로(23)는 정류 회로(21)에 의한 정류 후의 맥류를 분압하는 직렬의 저항(R1, R2)을 구비하고, 저항(R1, R2)에 의해 분압된 전압이 제어용 IC(30)의 입력 단자(VIN)에 감시 전압(Vin)으로서 입력되어 있다. 제어용 IC(30)에는, 외장형의 컨덴서(C1)를 접속하기 위한 외부 단자(P1)가 설치되어 있다. 이 컨덴서(C1)의 기능에 대해서는 뒤에 상세하게 설명한다.

제어용 IC(30)는, 트랜지스터(Q0)와 센스 저항(Rs)의 접속 노드(N2)의 전위가 내려가면, 트랜지스터(Q0)를 온시키는 제어 신호를 Q0의 게이트 단자에 출력한다. 이것에 의해 Q0를 통과하여 접지점에 전류가 흐르게 되는데, 정류용 다이오드(D0)가 역방향 접속되어 있기 때문에, 정류 회로(21)로부터 LED 조명용 전원 회로(23)에 흘러들어온 전류는 LED 램프(22)-인덕터(L0)-트랜지스터(Q0)-저항(Rs)을 경유하여 접지점에 흐른다. 그리고, LED 램프(22)는 이 전류에 의해 점등됨과 아울러, 이 사이에 인덕터(L0)에 에너지가 축적된다.

센스 저항(Rs)에 전류가 흐르면, 접속 노드(N2)의 전위가 높아지고, 제어용 IC(30)는 노드(N2)의 전위와 내부의 기준전압을 비교함으로써 기준전압보다도 높아지면 트랜지스터(Q0)를 오프시키는 제어 신호를 Q0의 게이트 단자에 출력한다. 그리고, Q0가 오프되면, 인덕터(L0)에 축적되어 있던 에너지가 방출되어, 인덕터(L0)로부터 다이오드(D0)를 통하여 출력 단자(OUT1)로 향하는 전류가 흐르고, LED 램프(22)는 이 전류에 의해 점등된다. 상기와 같은 동작을 반복함으로써 LED 램프(22)가 연속해서 점등된다. 또한 조광기(10)에 의해 교류 입력의 위상이 제어됨으로써 LED 램프(22)의 밝기가 조절된다. 제어용 IC(30)에 의한 트랜지스터(Q0)의 스위칭 주파수는 교류 입력 전압(AC)의 주파수보다도 높은 주파수가 되도록 설정된다.

도 2에는, 상기 LED 조명용 전원 회로(23)를 구성하는 제어용 IC(30)의 실시예가 도시되어 있다.

도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 이 실시예의 제어용 IC(30)는 저항(R1, R2)에 의해 분압된 전압(Vin)이 인가되는 입력 단자(VIN)에 접속되고 위상 제어된 맥류의 유효부분(도 3의 T1)의 시간의 길이에 따른 전압을 생성하는 시간-전압 변환 회로(31)와, 이 시간-전압 변환 회로(31)의 출력 전압과 상기 피드백 전압(FB)을 비교하여 트랜지스터(Q0)를 오프시키는 타이밍을 주는 신호를 생성하는 전압 비교 회로(컴퍼레이터)(32)를 구비한다.

또한 제어용 IC(30)는 이 컴퍼레이터(32)의 출력 신호에 의해 리셋되는 플립플롭(33)과, 이 플립플롭(33)의 출력(Q)에 따라 트랜지스터(Q0)의 온?오프 구동 신호를 출력하는 드라이버(34)와, 타이머 혹은 지연 회로로 이루어지고 플립플롭(33)의 반전 출력/Q에 기초하여 상기 트랜지스터(Q0)를 소정의 시간(고정)만큼 오프시키는 신호를 생성하여 플립플롭(33)의 세트 단자에 공급하는 오프시간 제어 회로(35) 등을 구비한다.

다음에 도 3을 사용하여, 본 발명의 요지인 시간-전압 변환 회로(31)의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 본 실시예에 있어서의 시간-전압 변환 회로(31)는 입력 단자(VIN)에 입력되는 전압(Vin)과 소정의 참조전압(Vref)을 비교하는 전압 비교 회로(컴퍼레이터)(41)와, 이 컴퍼레이터(41)의 출력 신호에 기초하여 소정의 타이밍의 신호(φs, φc, φd)를 생성하는 타이밍 생성 회로(42)를 구비한다.

타이밍 생성 회로(42)는 컴퍼레이터(41)의 출력 신호를 그대로 타이밍 신호(φc)로서 출력하도록 해도 된다. 또한 타이밍 신호(φd)는 컴퍼레이터(41)의 출력 신호 또는 신호(φc)를 입력으로 하는 인버터에 의해 구성할 수 있다. 타이밍 신호(φs)는 컴퍼레이터(41)의 출력 신호 또는 신호(φc)를 입력으로 하고, 신호의 하강 엣지에 동기한 원샷 펄스를 생성하는 원샷 펄스 생성 회로에 의해 생성할 수 있다.

또한 시간-전압 변환 회로(31)는 타이밍 생성 회로(42)에 의해 생성된 타이밍 신호(φc)에 의해 온, 오프되어 외부 단자(P1)에 접속되어 있는 컨덴서(C1)를 충전하기 위한 정전류원(CS1)과, 컨덴서(C1)를 방전하기 위한 스위치 트랜지스터(SW1)와, 외부 단자(P1)의 전위를 임피던스 변환하여 전달하기 위한 버퍼(볼티지 폴로워)(43)와, 이 버퍼(43)의 출력 전압을 샘플링하는 샘플 홀드 회로(44)를 구비한다. 상기 스위치 트랜지스터(SW1)는 타이밍의 신호(φd)에 의해 온, 오프되고, 샘플 홀드 회로(44)는 타이밍의 신호(φs)에 의해 샘플링을 행한다.

다음에, 상기 시간-전압 변환 회로(31)의 기능 및 동작을, 도 4를 참조하면서 설명한다.

시간-전압 변환 회로(31)의 입력 단자(VIN)에는 도 4(A)에 도시하는 바와 같은 위상 제어된 전압(Vin)(맥류)이 입력된다. 참조전압(Vref)은 비교적 낮은 전위로 설정되어 있고, 컴퍼레이터(41)는 입력 전압(Vin)과 참조전압(Vref)을 비교함으로써 입력 전압(Vin)의 유효기간(T1)에 가까운 시간만큼 하이레벨로 되는 도 4(B)에 도시하는 바와 같은 파형 신호(시간-전압 변환 신호)를 출력한다.

타이밍 생성 회로(42)에 의해 생성되는 타이밍 신호(φc)는, 도 4(B)에 도시하는 시간-전압 변환 신호와 거의 동일한 파형이며, φc가 하이레벨인 동안은 정전류원(CS1)이 전류를 흘리고, 이 전류에 의해 컨덴서(C1)가 충전된다. 그 때문에 외부 단자(P1)의 전위는 도 4(C)에 도시하는 바와 같이, 거의 일정한 속도로 높아지도록 변화된다.

타이밍 생성 회로(42)에 의해 생성되는 타이밍 신호(φs)는, 도 4(D)에 도시하는 바와 같이, 도 4(B)에 도시하는 시간-전압 변환 신호의 하강에 동기한 원샷 펄스이며, 이 펄스 φs에 의해, 외부 단자(P1)의 전위(C1의 충전 전압)와 동일 전위인 버퍼(43)의 출력 전압을 샘플 홀드 회로(44)가 샘플링하여 유지한다. 도 4(F)에 샘플 홀드 회로(44)에 의해 홀딩된 출력 전압을 나타낸다.

상기 타이밍 신호(φd)는, 도 4(E)에 도시하는 바와 같이, 도 4(B)에 도시하는 시간-전압 변환 신호와 거의 역상의 신호이며, 샘플 홀드 회로(44)에 의한 샘플링이 종료하는 타이밍에 φd에 의해 스위치 트랜지스터(SW1)가 온되어, 컨덴서(C1)의 전하를 방전하고, 그것에 의해 외부 단자(P1)의 전위는 신속하게 접지전위까지 하강하게 된다.

본 실시예의 시간-전압 변환 회로(31)에서는, 도 9에 도시하는 회로와는 달리 RC 필터를 설치하지 않고, 대신에 샘플 홀드 회로(44)를 설치하고 있기 때문에, 입력 전압(Vin)의 위상이 변화되었을 때에 신속하게 출력 전압을 응답하게 할 수 있다고 하는 이점이 있다.

또한 본 실시예의 시간-전압 변환 회로(31)에서는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 컨덴서(C1)의 용량값을 바꾸면, 샘플 홀드 회로(44)의 출력 전압의 시간특성을 바꿀수 있다. 즉, 용량값이 큰 컨덴서(C1)를 외부 단자(P1)에 접속해 두면, 소정 시간 후에 도달할 컨덴서(C1)의 충전 전압을 낮게 할 수 있고, 용량값이 작은 컨덴서(C1)를 외부 단자(P1)에 접속해 두면, 소정 시간 후에 도달할 컨덴서(C1)의 충전 전압을 높게 할 수 있다.

현재 시장에 제공되고 있는 조광기에는, 조정용의 손잡이의 변동범위(변동각도나 변동거리)가 상이한 복수의 것이 존재하고 있고, 손잡이의 변동량에 대하여 밝기를 어떻게 설정할지도 메이커에 따라 사고방식(설계사상)이 상이하다. 그러나, 상기 실시예의 시간-전압 변환 회로(31)는 컨덴서(C1)의 용량값을 바꿈으로써 입력 전압(Vin)의 동일 위상의 신호에 대하여 상이한 전압을 생성하여 출력할 수 있다.

그 결과, 실시예와 같은 시간-전압 변환 회로(31)를 내장한 제어용 IC를 사용한 도 1의 LED 조명 시스템에서는, 조광기(10)의 조정용 손잡이의 변동량에 대하여 자유도가 높은 조광 제어를 행할 수 있게 된다고 하는 이점이 있다. 즉, 컨덴서(C1)의 용량값을 바꿈으로써 조광기에 있어서의 조정량에 대한 조광 제어 커브(손잡이의 감도)를 자유롭게 설정할 수 있다.

또한 본 실시예의 시간-전압 변환 회로(31)에서는, 샘플 홀드 회로(44)의 샘플링 대상이 되는 전위를 부여하는 노드가 외부 단자(P1)에 접속되어 있기 때문에, 도 3과 같이 외부 단자(P1)에 컨덴서(C1)를 접속해 두는 대신에, 단자(P1)에 외부로부터 제어 전압을 입력함으로써 조광을 제어할 수 있다. 그 때문에 전압 제어 방식으로 조광을 행하는 시스템을 IC의 핀수나 소자수를 증가시키지 않고 즉 비용 상승을 초래하지 않고 용이하게 실현할 수 있다. 또한 이 단자를 사용하여 IC의 검사를 행할 수 있다고 하는 이점도 있다.

이상, 조광기(10)가 교류파형의 위상의 전방 가장자리부(상승부)를 제어하는 타입인 경우에 대하여 설명했지만, 도 2의 제어용 IC(30)의 시간-전압 변환 회로(31)는, 조광기(10)가 교류파형의 위상의 후방 가장자리부(하강부)를 제어하는 타입인 경우에도 전술한 것과 동일한 원리로, 위상 제어된 입력 신호에 따른 전압을 신속하게 출력할 수 있다.

도 6 및 도 7에는, 상기 실시예의 시간-전압 변환 회로를 이용한 제어용 IC의 다른 구성예 및 그것을 사용한 LED 조명 시스템의 구성예를 도시한다.

이 중, 도 6은, LED 램프(22)에 전류를 흐르게 하는 트랜지스터(Q0)를 PWM(펄스폭 변조) 방식으로 제어하는 제어용 IC(30)에, 상기 실시예의 시간-전압 변환 회로(31)를 이용하도록 한 것이다. 이 실시예에서는, 피드백 전압(FB)이 입력되는 컴퍼레이터(32)의 반전 입력 단자측에, 시간-전압 변환 회로(31)의 출력 전압이 아니고, 소정의 기준전압(Vref0)을 인가함과 아울러, 시간-전압 변환 회로(31)의 출력 전압과 소정의 주파수의 신호(φ0)로부터 입력 전압(Vin)의 위상에 따른 펄스폭을 갖는 PWM 제어 펄스를 생성하는 PWM 펄스 생성 회로(36)와, 소정의 주파수의 클록 신호(CK)를 생성하는 발진 회로(37)를 설치하고 있다.

그리고, 상기 컴퍼레이터(32)의 출력 신호를 플립플롭(33)의 리셋 단자에 입력하고, 발진 회로(37)로부터 출력되는 클록 신호(CK)를 플립플롭(33)의 세트 단자에 입력하도록 구성되어 있다. 또한 플립플롭(33)과 드라이버(34) 사이에는, PWM 펄스 생성 회로(36)로부터 출력되는 PWM 제어 펄스와 플립플롭(33)의 출력 신호와의 논리곱을 취하는 AND 게이트(38)가 설치되고 있다. 이 실시예의 제어용 IC(30)에서도, 시간-전압 변환 회로(31)는 도 3에 도시하는 바와 같은 구성을 구비하도록 구성함으로써, 이 제어용 IC(30)를 사용한 LED 조명 시스템에서는, 상기 실시예에서 설명한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

도 7은, LED 램프(22)에 전류를 흐르게 하는 트랜지스터(Q0)를 시리즈?레귤레이터 방식으로 제어하는 제어용 IC(30)에, 상기 실시예의 시간-전압 변환 회로(31)를 이용하도록 한 것이다. 이 실시예에서는, 피드백 전압(FB)과 시간-전압 변환 회로(31)의 출력 전압의 전위차에 따른 전압을 출력하는 오차 앰프(오차 증폭 회로)(39)를 설치하고, 이 오차 앰프(39)의 출력 전압을 트랜지스터(Q0)의 게이트 단자에 인가하여 전류를 제어하도록 구성되어 있다.

이 실시예의 제어용 IC(30)에서도, 시간-전압 변환 회로(31)는 도 3에 도시하는 바와 같은 구성을 구비하도록 구성함으로써, 이 제어용 IC(30)를 사용한 LED 조명 시스템에서는, 상기 실시예에서 설명한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

이상 본 발명자에 의해 행해진 발명을 실시예에 기초하여 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 실시예의 시간-전압 변환 회로(도 3)에서는, 정전류원(CS1)은 타이밍 신호(φc)에 의해 온, 오프된다고 설명했지만, 정전류원(CS1)을 직접 온, 오프 하는 대신에, 정전류원(CS1)과 외부 단자(P1) 사이에, 온/오프 스위치 혹은 전환 스위치를 설치하고, 정전류원(CS1)으로부터의 전류를, φc에 의해 온, 오프 혹은 전환하여, 컨덴서(C1)를 φc의 하이레벨 기간만큼 충전시키도록 구성해도 된다.

또한 상기 실시예의 시간-전압 변환 회로에서는, 외장형의 컨덴서(C1)를 정전류원(CS1)으로 충전하고 스위치 트랜지스터(SW1)로 방전하는 방식의 것을 나타냈지만, 스위치 트랜지스터에서 컨덴서를 충전한 후에 정전류원으로 방전하는 방식의 회로로서 구성하는 것도 가능하다.

또한 상기 실시형태에서는, AC-DC 컨버터(31)로서, 스위칭 트랜지스터(Q0)와 다이오드(D0)와 인덕터(L0)를 갖는 것을 나타냈지만, 다이오드(D0) 대신에 트랜지스터를 사용하고, 이 트랜지스터를 제어용 IC(30)에 의해 스위칭 트랜지스터(Q0)와 상보적으로 온/오프 제어하는 소위 동기 정류형의 스위칭 레귤레이터로서 구성하는 것도 가능하다.

이상, 본 발명을 그 배경이 된 이용분야인 LED 조명 시스템에 적용한 것을 설명했지만, 본 발명은 그것에 한정되지 않고, LED 램프 이외의 조명 기구를 사용하여 위상 제어식으로 조광를 행하는 조명 시스템에도 이용할 수 있다.

10; 위상 제어식 조광기 11; 스위칭 소자(사이리스터, 트라이액)
12; 위상 제어부 13; 조광 조절 수단(가변 저항)
21; 정류 회로(다이오드 브리지) 22; LED 램프(조명 기구)
23; LED 조명용 전원 회로(조명용 전원 장치)
24; 레귤레이터 30; 제어용 IC(제어 회로)
31; 시간-전압 변환 회로 32; 전압 비교 회로(컴퍼레이터)
34; 드라이버 39; 오차 앰프

Claims

램프에 점등용의 전류를 흐르게 하는 트랜지스터와, 상기 램프의 전류에 따른 전압을 입력으로 하고 상기 트랜지스터를 제어하는 제어 회로를 구비하고, 위상 제어식 조광기에 의해 위상 제어된 교류를 정류하는 정류 회로에 의해 교류로부터 변환된 맥류를 받고, 상기 램프에 공급하는 직류 전압?전류를 생성하여 출력하는 조명용 전원 장치로서,
상기 제어 회로는, 상기 정류 회로에서 변환된 맥류의 위상에 의해 결정되는 시간을 전압으로 변환하는 시간-전압 변환 회로와, 임의의 용량값의 컨덴서를 접속 가능한 단자를 구비하고,
상기 시간-전압 변환 회로는,
소정의 전류로 상기 컨덴서를 충전 혹은 방전 가능한 전류원과,
상기 컨덴서를 방전 혹은 충전 가능한 스위치 수단과,
상기 컨덴서의 충전 전압을 샘플링 가능한 샘플 홀드 회로와,
상기 맥류에 따른 전압과 소정의 참조전압을 비교하는 전압 비교 회로,
를 구비하고,
상기 컨덴서에 상기 맥류의 위상에 따른 충전 전압을 발생시키고, 상기 샘플 홀드 회로는 상기 전압 비교 회로의 출력의 변화에 따른 소정의 타이밍으로 상기 충전 전압을 받아들여 다음 타이밍까지 그 받아들인 전압을 유지하고 출력하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 조명용 전원 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어 회로는 반도체 집적 회로로서 구성되고,
상기 단자는 상기 반도체 집적 회로의 외부 단자로서 설치되고,
상기 컨덴서는 상기 외부 단자에 외장형 소자로서 접속되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 조명용 전원 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 전압 비교 회로의 출력에 기초하여 상기 스위치 수단을 온, 오프 동작시키는 타이밍 신호 및 상기 샘플 홀드 회로를 동작시키는 타이밍 신호를 생성하는 타이밍 생성 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 조명용 전원 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 외부 단자와 상기 샘플 홀드 회로 사이에, 상기 컨덴서의 충전 전압을 임피던스 변환하여 전달하는 전압 버퍼가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 조명용 전원 장치.