JP2012064430A - 半導体発光素子の点灯装置およびそれを用いた照明器具 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】交流電源を整流する整流回路DBの出力電圧を高周波でオンオフされるスイッチング素子Q1により電力変換して半導体発光素子4に直流電流を供給する電力変換回路3と、半導体発光素子4に流れる電流を調光信号に応じて調整するようにスイッチング素子Q1のオンオフ動作を制御する制御回路5と、スイッチング素子Q1のオンオフ動作により電力変換回路3から帰還される電流により充電されて制御回路5に電源供給する電源コンデンサC3と、整流回路DBの出力から電源コンデンサC3を充電する充電抵抗とを備え、充電抵抗の抵抗値は、調光信号による調光下限付近でも電源コンデンサC3の充電電圧が制御回路5の動作可能電圧以上となるように調整される。
【選択図】図1
Description
図1は本発明の実施形態1の点灯装置の回路図である。この点灯装置は、電源コネクタCON1と出力コネクタCON2を備えている。電源コネクタCON1には商用交流電源(100V、50/60Hz)が接続される。出力コネクタCON2には、図3に示すように、発光ダイオード(LED)のような半導体発光素子4が接続される。半導体発光素子4は複数個のLEDを直列または並列または直並列接続したLEDモジュールであっても良い。
出力コンデンサC2にはコンデンサC0の出力電圧を降圧した直流電圧が得られる。この直流電圧は出力コネクタCON2を介して半導体発光素子4に供給される。半導体発光素子4として発光ダイオード(LED)を用いた場合、LEDの順電圧をVf、直列個数をn個とすると、出力コンデンサC2の電圧Vc2は略n×Vfにクランプされる。
ここで、制御電源回路10の構成について説明する。本実施形態では、コンデンサC3とその電圧を規制するツェナーダイオードZD1を備えており、コンデンサC0の正極から充電抵抗R31〜R34を介してコンデンサC3の正極に充電電流を供給する構成であり、より効率の良い電源供給手段として、定常時にインダクタL1の2次巻線n2からコンデンサC3を充電する構成を併用している。
本実施形態の構成によれば、負荷が異なる場合であってもチョッパ電流の平均値は殆ど変化しない。したがって、チョッパ電流の脈動成分を出力コンデンサC2により平滑化して負荷に供給される出力電流の実効値は、負荷に関わらず略一定となる。
しかしながら、PWM信号がHighレベルの期間が長くなり過ぎると、チョッパ動作の停止期間が長くなり過ぎて、インダクタL1の2次巻線n2から供給される制御用電源電圧Vccが不足することになる。そこで、本実施形態では、PWM信号がHighレベルのときには、充電抵抗R31〜R34の抵抗値を低減させて、チョッパ動作の停止期間が長くなるにつれて、充電抵抗R31〜R34を介する充電電流が増加するように制御している。
次に、負荷異常検出回路6について説明する。負荷異常検出回路6は、無負荷検出回路6aと二次短絡検出回路6bよりなる。無負荷検出回路6aは、ツェナーダイオードZD6と抵抗R61、R62、トランジスタQ61よりなる。ツェナーダイオードZD6は、図1では1素子として図示されているが、複数個のツェナーダイオードの直列回路であっても良い。ツェナーダイオードZD6と抵抗R61、R62の直列回路は、出力コンデンサC2の両端に並列接続されている。出力コンデンサC2の電圧がツェナーダイオードZD6のツェナー電圧よりも高くなると、ツェナーダイオードZD6が導通し、抵抗R61,R62を介して電流が流れる。このとき、抵抗R62に生じる電圧によりトランジスタQ61がオンとなる。
最後に、電源断検出回路2dについて説明する。突入電流防止回路2cのダイオードD11,D12は、電源断検出回路2dの整流器としても兼用されている。電源断検出回路2dは、抵抗R51,R52,R53の直列回路と、抵抗R53に並列接続されたコンデンサC53と、コンデンサC53の電圧により順バイアスされるトランジスタQ13よりなる。抵抗R51〜R53の直列回路を、ダイオードD11,D12のカソードと平滑コンデンサC0の負極の間に接続しておく。交流電源が通電されていれば、抵抗R51〜R53の直列回路に電流が流れて、コンデンサC53が充電され、トランジスタQ13がオンとなる。交流電源が遮断されると、抵抗R51〜R53の直列回路を介する電流は直ちに遮断される。すると、コンデンサC53の電荷は抵抗R53を介して放電されて、トランジスタQ13の順バイアスが無くなるから、トランジスタQ13はオフとなる。
上述の実施形態1では、降圧チョッパ回路3のスイッチング素子Q1が低電位側に配置されている回路例について説明したが、図4(a)に示すように、降圧チョッパ回路3aのスイッチング素子Q1が高電位側に配置されている場合であっても本発明を適用できることは言うまでもない。
図5は本発明の実施形態3の回路図である。本実施形態では、降圧チョッパ回路3の前段に力率改善用の昇圧チョッパ回路7を配置し、その昇圧チョッパ回路7の動作により制御用電源電圧Vccを確保している。昇圧チョッパ回路7のスイッチング素子Q3を制御するPFC制御回路8には電源コンデンサC3が接続されている。
図6は本発明のLED点灯装置を用いた電源別置型LED照明器具の概略構成を示している。この電源別置型LED照明器具では、LEDモジュール40の筐体42とは別のケースに電源ユニットとしての調光点灯装置1を内蔵している。こうすることによってLEDモジュール40は薄型化することが可能となり、別置型の電源ユニットとしての調光点灯装置1は場所によらず設置可能となる。
Q1 スイッチング素子
3 降圧チョッパ回路
4 半導体発光素子
5 制御回路
C3 電源コンデンサ
R31〜R34 充電抵抗
Claims (5)
- 交流電源を整流する整流回路と、
前記整流回路の出力電圧を高周波でオンオフされるスイッチング素子により電力変換して半導体発光素子に直流電流を供給する電力変換回路と、
前記半導体発光素子に流れる電流を調光信号に応じて調整するように前記スイッチング素子のオンオフ動作を制御する制御回路と、
前記スイッチング素子のオンオフ動作により前記電力変換回路から帰還される電流により充電されて前記制御回路に電源供給する電源コンデンサと、
前記整流回路の出力から前記電源コンデンサを充電する充電抵抗とを備え、
前記充電抵抗の抵抗値は、前記調光信号による調光下限付近でも前記電源コンデンサの充電電圧が前記制御回路の動作可能電圧以上となるように調整されることを特徴とする半導体発光素子の点灯装置。 - 交流電源を整流する整流回路と、
前記整流回路の出力を昇圧して直流電圧を生成する昇圧チョッパ回路と、
前記昇圧チョッパ回路の出力電圧を高周波でオンオフされるスイッチング素子により電力変換して半導体発光素子に直流電流を供給する電力変換回路と、
前記半導体発光素子に流れる電流を調光信号に応じて調整するように前記スイッチング素子のオンオフ動作を制御する制御回路と、
前記昇圧チョッパ回路の動作により前記昇圧チョッパ回路から帰還される電流により充電されて前記制御回路に電源供給する電源コンデンサと、
前記整流回路または前記昇圧チョッパ回路の出力から前記電源コンデンサを充電する充電抵抗とを備え、
前記充電抵抗の抵抗値は、前記調光信号による調光下限付近でも前記電源コンデンサの充電電圧が前記制御回路の動作可能電圧以上となるように調整されることを特徴とする半導体発光素子の点灯装置。 - 前記調光信号は、前記スイッチング素子のオンオフ周波数に比べて十分に低い周波数の矩形波信号であり、前記充電抵抗の抵抗値は、前記矩形波信号のパルス幅に応じて調光下限付近では低く調整されることを特徴とする請求項1または2記載の半導体発光素子の点灯装置。
- 前記制御回路は、前記矩形波信号のパルス幅に応じて、前記スイッチング素子のオンオフ動作を間欠的に休止させることを特徴とする請求項3記載の半導体発光素子の点灯装置。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の半導体発光素子の点灯装置と、この点灯装置から電流を供給される半導体発光素子を具備する照明器具。
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