JP2012155861A - 光源点灯装置及び照明装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電源回路100の電力変換回路120には、LED直列回路851が接続される。電力変換回路120は、制御演算回路112から駆動制御を受けて、LED直列回路851に定電流を供給する。電圧検出回路123は、LED直列回路851に印加される電圧を検出する。制御演算回路112は、電圧検出回路123が検出した電圧に基づいて、LED直列回路851が40灯数か20灯数かを判定する。制御演算回路112は、40灯数用の定電流値テーブル151と20灯数用の定電流値テーブル152とを保有しており、判定結果に応じて定電流値テーブル151,152のいずれかを選択し、選択した定電流値テーブルに基づき、電力変換回路120を定電流制御する。
【選択図】図1
Description
光源が接続され、駆動制御を受けることにより前記光源に前記駆動制御に応じた略一定の大きさの定電流を供給する定電流供給部と、
前記光源に印加される電圧を示す光源印加電圧を検出する光源印加電圧検出部と、
前記光源印加電圧検出部によって検出された前記光源印加電圧に基づいて前記定電流供給部に接続された前記光源の光源種別を判定し、前記光源に供給するべき定電流値に対応する定電流値情報が記載された駆動情報であって前記光源種別ごとに予め保有する駆動情報から、前記光源種別の判定結果の示す前記光源種別の前記駆動情報を選択し、選択された前記駆動情報に記載された前記定電流値情報に基づいて前記定電流供給部を駆動制御する制御部と
を備えたことを特徴とする。
図1〜図7を参照して、実施の形態1の電源回路100(光源点灯装置)を説明する。
図1は、電源回路100を備える照明装置800のブロック図である。照明装置800は、商用電源101から交流電力の供給を受けて、LEDや有機ELなどの発光素子を点灯する。照明装置800は、電源回路100、発光素子802(発光素子)を備える。
(1.発光素子の意味)
以下の実施の形態1で用いる「発光素子802」(光源)とは、後述する図1に発光素子802として示すように、複数のLEDが直列接続されたLED直列回路851からなるLEDモジュールを意味するものとする。例えば発光素子802は、40個のLEDが直列接続されたLED直列回路851そのものである。発光素子802は電力変換回路120に接続される。
(2.2種類の発光素子802)
電力変換回路120に接続可能は発光素子802は、少なくとも2つの種別(種類)があるものとする。発光素子802は、種別によってLED直列数が異なり、かつ駆動する定電流値が異なる。実施の形態1では、LEDを40灯直列接続したものと、20灯直列接続したものとの2種類を想定する。実施の形態1における種別(光源種別)とは、発光素子802が、40個のLED直列接続のLEDモジュールか、あるいは20個のLED直列接続のLEDモジュールかの区別を意味する。区別が必要な場合には、LED40灯の方をLED直列回路851(40)と表記し、LED20灯の方をLED直列回路851(20)と表記する。発光素子802(LED直列回路851)は、電源回路100と調光器103によって決まる目標電流値で定電流駆動されることにより、所望の明るさで点灯する。
電源回路100の特徴は以下の様である。電源回路100は、図1のように、力率改善回路110、電力変換回路120(定電流供給部)、電圧検出回路123(光源印加電圧検出部)、制御演算回路112(制御部)等を備える。図1において、電力変換回路120は、発光素子802が接続され、制御演算回路112から駆動制御を受けることにより、発光素子802に駆動制御に応じた略一定の大きさの定電流を供給する。電圧検出回路123は、発光素子802に印加される電圧(光源印加電圧)を検出する。制御演算回路112は、電力変換回路120に接続される発光素子802に対応する定電流値テーブル151,152(駆動情報)を発光素子802ごとに保有している。各定電流値テーブルには、発光素子802に供給するべき定電流の情報が記載されている。制御演算回路112は、電圧検出回路123によって検出された光源印加電圧に基づいて電力変換回路120に接続された発光素子802の光源種別を判定する。ここで光源種別とは、この実施の形態1では、後述するように、発光素子802が40個のLED直列回路851(40)か、あるいは20個のLED直列回路851(20)かの区別を意味するものとする。制御演算回路112は、光源種別の判定結果の示す光源種別の定電流値テーブル(図1の例ではテーブル151とテーブル152とのいずれか)を選択し、選択された定電流値テーブルに基づいて電力変換回路120を駆動制御する。以上の特徴により、電源回路100は、接続される発光素子802の種別に応じて、発光素子802を定電流制御で点灯できる。
力率改善回路110は、整流回路102、昇圧回路111を有する。整流回路102は、商用電源101から交流(例えば50Hz〜60Hzの単相交流、実効電圧85V〜265V)を入力し、入力した交流を整流して脈流を生成する。力率改善回路110は、整流回路102が生成した脈流を入力し、入力した脈流を昇圧して直流電圧を生成するとともに、入力した脈流の電圧に近似した波形となるよう、入力電流を制御して、入力の力率を高める。
電力変換回路120は、降圧回路121、電流検出回路122、積分回路130を有する。電力変換回路120は、力率改善回路110が生成した直流を入力し、入力した直流を降圧して、発光素子802に印加する直流を生成する。電力変換回路120は、発光素子802を流れる電流を電流検出回路122により検出し、検出した電流値が所定の目標電流値に一致するよう、生成する直流の電圧値を調整(フィードバック制御)する。これにより、電源回路100は、発光素子802を定電流駆動する。
図1に示すように、制御演算回路112は、少なくとも2種類以上の発光素子802を駆動するために必要な電流値の範囲を、定電流値テーブル151,152(駆動情報)というデータとして記憶している。
図2は、定電流値テーブル151の一例を示す概念図である。
図3は、定電流値テーブル152の一例を示す概念図である。
図2,3において、横軸は調光率を示し、縦軸はその調光率に対応する目標電流値である。説明の便宜のため、定電流値テーブル151、152は、調光率5%〜100%まで、0%を含めて5段階の場合を例示した。この定電流値テーブルとは、発光素子802(LED直列回路)毎に所望の発光出力を得るために必要な電流値を、100%〜0%まで段階に分けて設定したデジタル値である。定電流値テーブルは予め設定し、制御演算回路112の有するメモリ113に記憶させておく。定電流値テーブル151、152では、調光率に対して電流値(定電流値情報)が指定されているが、電流値に限らず、この電流値に対応する値(定電流値情報の別の例)が記憶されてもよい。
図2の定電流値テーブル151は、LED40灯のLED直列回路851(40)のテーブルである。LED直列回路851(40)の場合、100%出力に対応する電流値は300mAである。
図3の定電流値テーブル152は、LED20灯のLED直列回路851(20)のテーブルである。LED直列回路851(20)の場合、100%出力に対応する電流値は400mAである。
制御演算回路112は、調光器103からの調光信号を読み込み、調光信号のデューティの示す割合に応じて、定電流値テーブル(定電流値テーブル151,152のうち、選択された方のテーブル)のデジタル値を読み込み、そのデジタル値を目標電流値に相当するPWM信号に変換して、積分回路130へ送る。
積分回路130は、制御演算回路112からのPWM信号を直流電圧に変換して、その直流電圧を降圧回路121へ送る。降圧回路121は、電流検出回路122が検出する電圧と、積分回路130が出力する目標電流値に相当する電圧と同じになるようにLED直列回路851へ電流を流すために必要な負荷電圧を調整しながら生成する。
商用電源101を投入すると、商用電源101から電源回路100へ電力供給が開始され、力率改善回路110、電力変換回路120、制御演算回路112が動作し始める。商用電源投入後、一定期間、制御演算回路112からは、電力変換回路120に対して、予め定められた小さい値の定電流である「判定電流」を出力するべき信号が送られる。電圧検出回路123は、判定電流値で駆動している時のLED直列回路851の電圧を検出する。その電圧を制御演算回路112が読み込み、予め設定された値と比較し、接続された発光素子802のLED灯数が40灯か20灯かを判定する。その後は、制御演算回路112は、接続されたLED灯数に対応する、予め設定された定電流値テーブル(40灯用、20灯用のどちらか)を選択し、この選択したテーブルを使い、調光器103からの調光信号の割合(調光率)に応じた定電流値で、発光素子802を駆動する。
力率改善回路110は、例えば昇圧コンバータ回路(「PFC回路」とも呼ばれる。)であり、大きく、整流回路102と昇圧回路111により構成される。
(1)整流回路102は、例えばダイオードブリッジDB11、コンデンサC12を有する。ダイオードブリッジDB11は、4つの整流素子をブリッジ接続したものであり、商用電源101から入力した交流電圧を全波整流して脈流電圧を生成する。コンデンサC12は、比較的容量の小さいコンデンサであり、主に高周波ノイズをカットする目的で使用する。
(2)昇圧回路111は、例えばトランスT60、スイッチング素子Q71、ダイオードD12、平滑コンデンサC13、入力電圧側の分圧抵抗R12、R13、電流検出抵抗R14、出力電圧側の分圧抵抗R15、R16、制御IC41により構成される。トランスT60は、主巻線L61と、補助巻線L62を有する。制御IC41には、例えば力率改善回路(PFC)用の制御ICを使用する。この図4では、スイッチング素子Q71として電界効果トランジスタ(以下「FET」と呼ぶ。)の記号を用いているが、スイッチング素子Q71は、FETに限らず、バイポーラトランジスタなど他の電気的スイッチであってもよいし、機械式など他の機構によるスイッチであってもよい。制御IC41がスイッチング素子Q71を高周波(例えば数十kHz〜数百kHz)でオンオフすることにより、オン区間でトランスT60の主巻線L61にエネルギーを蓄積し、オフ区間で蓄積したエネルギーと整流回路102からの供給されるエネルギーを平滑コンデンサC13へ充電する。これにより、平滑コンデンサC13には、整流回路102より出力された脈流電圧(以下「入力電圧」と呼ぶ。)のピーク電圧よりも高い電圧が充電される。力率改善回路110は、平滑コンデンサC13に充電された電圧を、出力電圧として出力する。2つの分圧抵抗R12・R13は、入力電圧の電圧値を検出する。トランスT60の補助巻線L62は、トランスT60の主巻線L61の電流が流れ終わるタイミングを検出する。電流検出抵抗R14はスイッチング素子Q71に流れる電流値を検出する。
制御IC41は、これらの検出結果に基づいて、力率改善回路110へ流入する電流の波形が入力電圧の波形に近似した波形になるように、スイッチング素子Q71をオンオフするタイミングを調整する。これにより、力率改善が行われるので、電源回路100の力率が1に近づき、高調波規制にも対応できるようになる。また、制御IC41には、分圧抵抗R15、R16が分圧する出力電圧が入力し、設定された出力電圧になるようにスイッチング素子Q71のオンオフ割合を制御する。一般に力率改善回路の出力電圧は、入力電圧のピーク電圧よりも高く設定することが多く、例えば最大入力電圧がAC265Vであれば、DC400V以上に設定する。
制御演算回路112は、例えばマイクロコンピュータIC51(以下、マイコンIC51という)を備える。すなわち、制御演算回路112は、例えばマイコンIC51によって実現される。マイコンIC51は、調光器103から出力された調光信号のPWM信号のデューティを読み込み、予めソフトウェアのプログラムで設定された定電流値テーブルの中から、調光信号のデューティ割合に合わせた目標電流値に相当するPWM信号を、積分回路130へ送る。
(2)積分回路130は、PWM信号を受け取る場合は積分回路を構成してパルス幅から目標電流値に相当する直流電圧を生成する。積分回路130の出力する目標電流値に相当する直流電圧は、エラーアンプA45へ入力される。
調光器103は、例えば照明装置800の明るさを変化させるための調光信号をPWM信号(周波数は固定でパルス幅のデューティが100%〜5%まで変化)として出力する。調光器103で電流を変化させることができる範囲は、上述のように、
例えば、調光信号のデューティが100%〜5%の範囲において、
40灯の場合で300mA〜15mA、
20灯の場合で400mA〜15mA、
となる。
また、調光器103を接続しない場合、つまり、調光信号がマイコンIC51へ入力されない状態では、マイコンIC51は調光信号が存在しない状態を認識して、選択された定電流値テーブル(灯数判定で選択されたテーブル)の100%に相当する定電流値でLED直列回路851の定電流駆動をおこなう。つまり、LED直列回路851が、40灯の場合は300mA、20灯の場合は400mAで定電流駆動する。
(1)「定電流値テーブル」とは、予めマイコンIC51のメモリ113に書き込まれる情報であり、図2、図3に示すように、300mA用(40灯)の定電流値テーブル151と、400mA用(20灯)の定電流値テーブル152がある。各々は、100%〜0%に相当するデジタル値で分割されている。
(2)「調光信号」とは、調光器103が出力するPWM信号であり、パルス幅のデューティが100%〜5%(調光率)まで変化する。また、調光率は5%未満には下がらない。
(3)「目標電流値」とは、任意のLED直列回路851に流したい定電流値のことであり、調光信号によって決まる。つまり、最大電流値(100%)×調光率で決まる。図2に示すように、LED直列回路851(40)の場合は、100%が300mAであるので、5%は15mA、10%は30mA、50%は150mAである。図3の20灯のLED直列回路851(20)の場合も同様である。
(4)「灯数判定」とは、マイコンIC51(制御演算回路112)が行う処理である。マイコンIC51は、電源回路100に接続されているLED直列回路851が、LED40灯のLED直列回路851(40)か、LED20灯のLED直列回路851(20)かを判定する。これが灯数判定である。
(5)「灯数判定電圧」とは、LED直列回路851に「判定電流値(15mA)」を流した時に、電圧検出回路123によって検出される発光素子802(LED直列回路851)の電圧の比較対象となる基準電圧値である。但し、マイコンIC51にLED直列回路851に加わる電圧をそのまま入力することはできないので、電圧検出回路123が検出した電圧が入力される。電圧検出回路123は、図4の電圧検出回路123として示すように、例えば分圧抵抗である。電圧検出回路123は、LED直列回路851に加わる高電圧を分圧して、マイコンIC51に入力できる程度の小さい電圧にする。よって、比較する灯数判定電圧は、電圧検出回路123の分圧抵抗の比率を考慮して、予めマイコンIC51のメモリ113に記憶させておく。
(6)「灯数判定開始時間」とは、商用電源投入後からマイコンIC51のA/DポートにLED直列回路851の電圧を取り込むタイミングまでの時間を意味する。「灯数判定開始時間」は、予めマイコンIC51のメモリ113に記憶させておく。
電力変換回路120は、例えば降圧コンバータ回路(降圧型DC/DCコンバータ)であり、降圧回路121、電流検出回路122、積分回路130を有する。降圧回路121は、例えばスイッチング素子Q72、ダイオードD13、チョークコイルL65、コンデンサC14、パルストランスT61、制御IC42、エラーアンプA45、により構成される。電流検出回路122は、例えば電流検出抵抗R17である。スイッチング素子Q72は、スイッチング素子Q71と同様、FETに限らず、バイポーラトランジスタなどの電気的スイッチや他の機構によるスイッチであってもよい。
(2)積分回路130は、積分回路であり、マイコンIC51から送られるPWM信号を積分して直流電圧を生成する。
(3)パルストランスT61は、例えば絶縁トランスであり、力率改善回路110の出力電圧の高電位側に接続されるスイッチング素子Q72を、低電位側に接続される制御IC42から駆動する際の絶縁をおこなうために用いる。
(4)制御IC42は、パルストランスT61を介して、スイッチング素子Q72を高周波(例えば数十kHz〜数百kHz)でオンオフする。
(5)スイッチング素子Q72のオン区間では、力率改善回路110の出力電圧を電力変換回路120側へ伝達する。つまり平滑コンデンサC13からチョークコイルL65に電磁エネルギーを蓄えながら、コンデンサC14を充電する。
(6)スイッチング素子Q72のオフ区間では、チョークコイルL65に蓄えられた電磁エネルギーがダイオードD13を介して還流しながら、コンデンサC14を充電する。これを繰り返しながら、コンデンサC14を充電する。よって、コンデンサC14には、電力変換回路120へ入力された電圧(すなわち、力率改善回路110が生成した直流電圧)よりも低い電圧が充電される。
(7)電力変換回路120は、LED直列回路851へ目標電流値の電流を流すために必要な負過電圧をコンデンサC14に充電する。
(8)コンデンサC14に充電される負荷電圧は、LED直列回路851に目標電流値の電流を流すために必要な電圧と、電流検出抵抗R17における電圧降下とを合計した電圧である。但し、電流検出抵抗R17の電圧降下による発生する電圧は、LED直列回路851を目標電流値で駆動する電圧にくらべてかなり小さい。
エラーアンプA45は、例えばオペアンプであり、2つの入力端子に加わる電圧が等しくなるように、出力信号を変化させる。本実施の形態1では、エラーアンプA45には、積分回路130からの目標電流値に相当する直流電圧と、電流検出抵抗R17に発生する電圧が入力される。電流検出抵抗R17に発生する電圧は、LED直列回路851に流れる電流×R17に発生する電圧降下分である。
次にLED直列回路851について説明をおこなう。LED直列回路851は、例えば前述のように、少なくとも2つ以上のLEDを直列に接続した負荷回路である。本実施の形態1では、LED直列回路851としては、40灯のLEDを直列接続したLED直列回路851(40)と、20灯のLEDを直列接続したLED直列回路851(20)との、どちらかを一方を電力変換回路120に接続する。LEDは、ある程度の電圧が加わらないと電流が流れない特性がある。電流が流れ始めた後のLEDの順方向電圧は、流す電流値によって変化する。また、LEDの順方向電圧は、製造時にバラツキが発生するため、定格の電流を流した際に発生する電圧が、データシートなどに記載されている。照明用に使用するLEDにおいて、例えば製造時の順方向電圧のバラツキは、定格400mAを流した場合では、3.2V〜4.0V(温度+25℃の条件下)である。また、LEDの順方向電圧はダイオードと同様に、負の温度特性を持ち、温度が高くなると低くなり、温度が低くなると高くなる特性がある(温度−25℃〜+50℃など)。
よって、上記の順方向電圧より、LED直列回路851に15mA流したときの電圧は、40灯の場合で92V〜136Vの範囲、20灯の場合で46V〜68Vの範囲と推測できる。従って、40灯の最小電圧と20灯の最大電圧の間を想定した灯数判定電圧を選び、それよりも大きいと40灯、小さいと20灯と判別することができる。
本実施の形態1では、68Vと92Vの間の電圧、80Vを想定した灯数判定電圧を設定する。
次に接続されたLED灯数を判定する仕組みである、灯数判定の動作を説明する。
図6は、灯数判定の動作のフローチャートである。図6を参照して説明する。LED直列回路851は、LEDを40灯直列接続、または20灯直列接続したものの内、どちらか一方を使用する。この時点では、電源回路100には40灯直列か、20灯直列かは不明である。
40灯用300mA〜0mA、
20灯用400mA〜0mA、
の間で各々、数十から数百段階に分けて設定する。
調光信号のデューティ100%→300mAに相当するデジタル値(定電流値情報)、
調光信号のデューティ5%→15mAに相当するデジタル値(定電流値情報)、
が記載される。
図3に示す20灯用の定電流値テーブル152は、
調光信号のデューティ100%→400mAに相当するデジタル値(定電流値情報)、
調光信号のデューティ5%→20mAに相当するデジタル値(定電流値情報)、
が記載される。
調光信号が100%で設定されている場合、灯数判定が終了すると、マイコンIC51は、発光素子802(40灯とする)を100%出力で点灯させようとする。この場合、マイコンIC51は目標電流値を決めるPWM信号を15mA相当から突然100%に相当する300mA相当に切り換えるのではなく、一定の割合で徐々に目標電流値が増加するようにPWM信号のデューティを変化させる。すなわち、マイコンIC51は、15mA、17mA、19mA・・・300mAのように、15mA(第1の定電流)から300mA(第2の定電流)に向けて、徐々に電流値を変化させる。例えば、1%/5msecの割合で変化するようにマイコンIC51のソフトウェアで変化割合を設定しておくと、LED直列回路851へ流す目標電流値を、15mA→300mAまでを「約1.425秒」(所定の期間)の時間をかけて変化させることができる。こうすることで、LEDの発光出力が急に変化せずに、緩やかに変化するため、人に違和感や不快感を与えることがない。このようにマイコンIC51は、電力変換回路120に15mA(第1の定電流)を出力させている状態から300mA(第2の定電流)を出力させる状態に移行する場合には、15mAの出力から300mAの定電流の出力へ、「約1.425秒」の間(所定の期間内)に、徐々に変化させる。
また、電源投入時以外でも、マイコンIC51は、定電流値テーブルにしたがってLEDの発光出力を変更する場合、例えばLED直列回路851を所望の発光出力(第1の定電流)で点灯中に、調光器103の設定が変更され、調光信号のデューティが変化した場合でも、上記と同様に変更された目標電流値(第2の定電流)に向かって、徐々に、緩やかにPWM信号のデューティを変更させることができる。なお、マイコンIC51は、目標電流値が増加する場合だけでなく、減少する場合でも、緩やかにPWM信号のデューティを変化させる。
(1)例えば、40灯のLED直列回路851(40)を、調光信号のデューティが100%に相当する300mAで定電流駆動している時に、調光器103の設定を急激に変えて、調光信号のデューティを10%に変化させたとする。このときマイコンIC51は、目標電流値を流すためのPWM信号を300mA→30mAになるまで、1%/5msecの割合で徐々に減らしながらPWM信号を変化させる。
(2)例えば、40灯のLED直列回路851を調光信号のデューティが10%に相当する30mAで定電流駆動している時に、調光器103の設定を急激に変えて調光信号のデューティを70%にすると、マイコンIC51は、目標電流値を流すためのPWM信号を30mA→210mAになるまで、1%/5msecの割合で徐々に増やしながらPWM信号を変化させる。
(3)このように、マイコンIC51が調光信号の急激な変化に対して、一定の割合で目標電流値(第2の電流)に向かってPWM信号を変化させることにより、仮に調光器103の設定を急激に変化(例えば30%/5msecなど)させても、一定の割合(1%/5msec)でしか変化ないのでLEDの発光出力が急変して、人間にチラツキや不快感を与えることはない。
(4)また、調光信号を1%/5msecよりもさらに緩やかなに変化(例えば0.5%/5msec)させる場合は、マイコンIC51は、その変化(上記0.5%/5msec)に追従して目標電流値までPWM信号を変化させる。
本実施の形態1において、灯数判定電圧は80Vに設定する。図5のグラフより、LEDの順方向電圧における製造時のバラツキ、温度変化、電流−電圧特性を考慮し、40灯直列と20灯直列のLED直列回路851の電圧を見ると、
例えば、15mAでは、
40灯の場合、136V〜92V、
20灯の場合、68V〜46V、
となる。よって、マイコンIC51のA/D取り込みやその他回路定数の精度を鑑み、接続されたLED灯数を40灯か、20灯かを判定するための閾値(電圧検出回路123の分圧比を考慮した灯数判定電圧)として、上記の40灯の取り得る最小電圧と上記の20灯の取り得る最大電圧の間を設定する。本実施の形態1では、灯数判定電圧を92Vと68Vの中間を選んで例えば、80Vに相当する、2.0Vとする。
(1)時刻A:電源回路100に商用電源101から電力供給が始まり、力率改善回路110、電力変換回路120、制御演算回路112が動き始める。
(2)時刻B:力率改善回路110の出力電圧が平滑コンデンサC13に充電されたのち、遅れて電力変換回路120がコンデンサC14へ負荷電圧を充電し始める。この時、LEDはある程度の電圧が加わらないと電流が流れないため、急激に負荷電圧が上昇する。(3)時刻C:LED直列回路851(40)に加わる電圧が「ある程度の電圧×40灯分」に達し、電流が流れ始める。この時、電流は、マイコンIC51が電流変化の傾きを一定に制御するため、15mAに向かって緩やかに増加していく。
(4)時刻D:LED直列回路851(40)に流れる電流が15mAに到達する。
(5)時刻E:電源投入後から灯数判定開始時間が経過したので、マイコンIC51が分圧抵抗R18、R19が生成したLED直列回路851(40)の分圧電圧を取り込む。取り込んだ電圧は、LED直列回路851(40)が接続されているならば灯数判定電圧80Vに相当する電圧を超えているので、40灯と判定される。判定後は、調光信号のデューティ100%に相当する目標電流値に向かって、一定の割合で緩やかに電流が増加する。
(6)時刻F:目標電流値に電流が到達。それ以降は、調光信号の設定が変更しない限り、現在の目標電流値300mAで定電流駆動を続ける。
本実施の形態1では、商用電源投入直後、LED直列回路851が40灯か、20灯かを判定するために流す電流(判定電流)を、調光信号の状態に関わらす(調光信号のデューティの大小、調光信号自体がない場合も含んで)「15mA」としている。これは、接続するLED直列回路851に対応して用意する定電流値テーブル151,152において、調光信号のデューティ範囲の5%に対応する電流値が小さい方、すなわち、定電流値テーブル151(100%が300mA)の5%である15mAに合わせている。LED直列回路851に流す電流は、マイコンIC51の出力するPWM信号により積分回路130の生成した直流電圧で決まる。よって、電力変換回路120は、接続されているLED灯数が40灯、20灯どちらであっても「15mA」の定電流で発光素子802を駆動する。
仮に電源投入直後に40灯か20灯かを判定するために、「100mA」を流した時の電圧を測定したと仮定する。その時、40灯が接続され、調光信号が5%に設定されているとする。この場合、灯数判定が終了すると15mAを目標電流値として電力変換回路120が動作し始める。その結果、電源投入直後に、判定電流100mAで点灯し、その後、15mAに低下することになる。このため、目的とするLEDの発光出力に対して、一旦大きくなって小さくなる。このような点灯時の挙動は、不自然な点灯動作となり、人間には、チラツキがあるように見えて、不快感を与える。
電源投入直後の灯数判定の際にLED直列回路851に流す判定電流は、接続される可能性のある複数種類のLED直列回路851の中で、すなわちマイコンIC51が保有する複数の定電流値テーブルの中で、調光信号のデューティ5%に相当する電流が最も小さい電流値に判定電流を合わせる。こうすることで、灯数判定を行う電源回路においても、電源投入直後に、電流が目標電流値まで一定の割合で増加させることができる。よって、チラツキなどが発生せず、不快に思うことなく自然にLED直列回路851を点灯させることができる。
例えば、
40灯用の定電流値テーブル151に、
調光信号のデューティ4%→12mAに相当するデジタル値、
調光信号のデューティ1%→3mAに相当するデジタル値、
を設定する。
また20灯用の定電流値テーブル152に、
調光信号のデューティ4%→16mAに相当するデジタル値、
調光信号のデューティ1%→4mAに相当するデジタル値、
を設定する。
そして、通常、LED直列回路851を所望の明るさに変化させる範囲、つまり、調光信号で変化させることのできる範囲では、5%以下の定電流値テーブルのデジタル値を使用することはないとする。
本実施の形態1において、マイコンIC51は、40灯か20灯かどちらが接続されたLED直列回路851に15mA(灯数判定が確定していない段階では5%相当の電流が小さい方)を流す時には、積分回路130に出力するPWM信号のデューティを、1%/5msecの割合で、0%〜5%まで徐々に増加させてもよい。このように、0〜5%までを一定の割合で徐々に電流を増加させることにより、電源投入直後の灯数判定を行う電流値15mAに到達するまでにおいても、違和感なく自然にLED直列回路851を点灯させることができる。
マイコンIC51がLED直列回路851を所望の発光出力(調光信号で決まる目標電流値)で駆動させている状態から、調光器103から消灯を示す「消灯信号」を入力した場合、または商用電源101からの電源供給が停止した場合を想定する。この場合、マイコンIC51は、現在の目標電流値から一定の割合(1%/5msec)で、目標電流値0%(第2の電流)になるようにPWM信号のデューティを減少さてもよい。減少していくPWM信号を元に積分回路130で生成される電圧が、電力変換回路120に入力されるので、LED直列回路851は電流が減少して、やがて消灯する。このように、マイコンIC51は、LED直列回路851を消灯する際に、直前の目標電流値に相当するPWM信号から突然0%の電流に相当するPWM信号に変化せるのではなく、一定の割合(1%/5msec)でPWM信号を変化させて、徐々に0%へ向けて電流を削減させる。こうすることで、人間に不快感を与えずにLED直列回路851を消灯させることができる。
(2)20灯のLED直列回路851(20)の定電流値テーブル152の電流400mA〜0mA、
(3)電源投入直後の灯数判定を行う際の電流値15mA、
(4)灯数判定電圧80V、
(5)調光信号の範囲100%〜5%、
(6)灯数判定開始時間、
などの設定は一例であり、マイコンIC51のソフトウェアでこれらの値を変更することができる。また、調光信号などのPWM信号はデューティ割合を逆転させても同様の設定をすることができる(例えば、調光信号5%に対して、定電流値テーブルを300mAにする場合である)。
Claims (7)
- 光源が接続され、駆動制御を受けることにより前記光源に前記駆動制御に応じた略一定の大きさの定電流を供給する定電流供給部と、
前記光源に印加される電圧を示す光源印加電圧を検出する光源印加電圧検出部と、
前記光源印加電圧検出部によって検出された前記光源印加電圧に基づいて前記定電流供給部に接続された前記光源の光源種別を判定し、前記光源に供給するべき定電流値に対応する定電流値情報が記載された駆動情報であって前記光源種別ごとに予め保有する駆動情報から、前記光源種別の判定結果の示す前記光源種別の前記駆動情報を選択し、選択された前記駆動情報に記載された前記定電流値情報に基づいて前記定電流供給部を駆動制御する制御部と
を備えたことを特徴とする光源点灯装置。 - 前記定電流供給部は、
前記光源として、複数のLED(Light Emitting Diode)が直列接続されたLED光源が接続され、
前記制御部は、
前記光源の光源種別として前記LED光源のLEDの直列接続の個数を示すLED灯数を判定し、前記LED灯数ごとに予め保有する前記駆動情報から、前記LED灯数の判定結果の示す前記LED灯数の前記駆動情報を選択し、選択された前記駆動情報に記載された前記定電流値情報に基づいて前記定電流供給部を駆動制御することを特徴とする請求項1記載の光源点灯装置。 - 前記制御部が前記光源種別ごとに予め保有する前記駆動情報は、
調光率に応じた前記定電流値情報が記載され、
前記制御部は、
所定の調光率を指示する調光信号を送信する調光器から前記調光信号の入力が可能であると共に、前記駆動情報を選択した場合に前記調光器から前記調光信号を入力すると、入力した前記調光信号の示す前記調光率から、選択された前記駆動情報に記載された前記定電流値情報を特定し、特定された前記電流値情報に従って前記定電流供給部を駆動制御することを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の光源点灯装置。 - 前記光源点灯装置は、
商用電源によって動作すると共に前記商用電源が投入されると起動し、
前記制御部は、
前記商用電源が投入されると、前記定電流供給部に対して所定の大きさの定電流を示す判定電流を出力させる駆動制御を実行すると共に、前記光源印加電圧検出部によって前記判定電流を起因とする前記光源印加電圧が検出されると、検出された前記光源印加電圧に基づいて前記定電流供給部に接続された前記光源の光源種別を判定し、前記光源種別ごとに予め保有する駆動情報から、前記光源種別の判定結果の示す前記光源種別の前記駆動情報を選択し、選択された前記駆動情報に記載された前記定電流値情報に基づいて前記定電流供給部を駆動制御することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の光源点灯装置。 - 前記制御部は、
前記定電流供給部に第1の定電流を出力させている状態から第2の定電流を出力させる状態に移行する場合には、前記第1の定電流の出力から前記第2の定電流の出力へ、所定の期間内に徐々に変化させることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の光源点灯装置。 - 前記制御部は、
前記光源種別ごとに予め保有する駆動情報の中で、最も小さい定電流値に対応する前記電流値情報を用いて、前記判定電流を出力させる駆動制御を実行することを特徴とする請求項4記載の光源点灯装置。 - 請求項1〜6のいずれかに記載の前記光源点灯装置を備えたことを特徴とする照明装置。
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