JP2013219995A - Power supply unit and lighting apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電源装置及びそれを使った照明器具に関する。 The present invention relates to a power supply device and a lighting fixture using the same.
ランプなどの負荷回路を流れる電流が所定の目標値になるよう動作する定電流駆動の電源装置がある。負荷回路が接続されていない状態で、定電流駆動しようとすると、電流が流れないため、電源装置の出力電圧が高くなり、無駄な電力損失が発生し、また、電源装置の故障の原因となる場合がある。また、この状態で負荷回路を接続すると、負荷回路に過大な電圧が印加されて、負荷回路の故障の原因となる場合がある。
これを防ぐため、負荷回路が接続されているか否かを判定する判定部を設け、負荷回路が接続されていないと判定した場合に、出力を停止する技術がある。
There is a constant current drive power supply device that operates so that a current flowing through a load circuit such as a lamp becomes a predetermined target value. If a constant current drive is attempted without a load circuit connected, current does not flow, so the output voltage of the power supply device increases, wasteful power loss occurs, and the power supply device fails. There is a case. If the load circuit is connected in this state, an excessive voltage may be applied to the load circuit, which may cause a failure of the load circuit.
In order to prevent this, there is a technology for determining whether or not the load circuit is connected, and stopping the output when it is determined that the load circuit is not connected.
負荷回路が接続されていない状態で電源装置が動作を開始したのちに、負荷回路が接続される場合がある。このため、判定部は、負荷回路が接続されていないと判定したのちも、動作を続けて負荷回路の接続を監視する必要があり、電力を消費する。
この発明は、例えば、負荷回路が接続されていない場合に動作を停止して過電圧の発生を防ぐとともに、負荷回路の接続を監視するために消費される電力を抑えることを目的とする。
In some cases, the load circuit is connected after the power supply device starts operating in a state where the load circuit is not connected. For this reason, after determining that the load circuit is not connected, the determination unit needs to continue the operation and monitor the connection of the load circuit, and consumes power.
An object of the present invention is, for example, to stop the operation when a load circuit is not connected to prevent the occurrence of an overvoltage and to suppress the power consumed to monitor the connection of the load circuit.
この発明にかかる電源装置は、負荷回路を着脱自在に接続する接続部と、上記接続部に接続した負荷回路に対して電力を供給する電源回路と、上記電源回路を動作させる制御回路と、上記制御回路を動作させる電力である制御電力を上記制御回路に対して供給する制御電源回路とを有し、上記制御電源回路は、上記制御回路が動作していないとき、上記接続部に接続した負荷回路を流れる電流から、上記制御電力を生成することを特徴とする。 A power supply device according to the present invention includes a connection unit that detachably connects a load circuit, a power supply circuit that supplies power to the load circuit connected to the connection unit, a control circuit that operates the power supply circuit, and A control power supply circuit that supplies control power, which is power for operating the control circuit, to the control circuit, and the control power supply circuit is connected to the connection portion when the control circuit is not operating. The control power is generated from a current flowing through the circuit.
制御電源回路が、負荷回路を流れる電流から制御電力を生成するので、負荷回路が接続されていない場合は、制御電力を生成しない。したがって、制御回路が動作せず、電源回路も動作しない。負荷回路が接続されると、制御電源回路が制御電力を生成し、制御回路が動作し、電源回路も動作する。これにより、負荷回路が接続されていない場合に過電圧が発生するのを防ぐとともに、負荷回路の接続を監視するために消費される電力を抑えることができる。 Since the control power supply circuit generates the control power from the current flowing through the load circuit, the control power is not generated when the load circuit is not connected. Therefore, the control circuit does not operate and the power supply circuit does not operate. When the load circuit is connected, the control power supply circuit generates control power, the control circuit operates, and the power supply circuit also operates. Thereby, it is possible to prevent an overvoltage from occurring when the load circuit is not connected, and to suppress the power consumed to monitor the connection of the load circuit.
実施の形態1.
実施の形態1について、図1〜図5を用いて説明する。
Embodiment 1 FIG.
The first embodiment will be described with reference to FIGS.
図1は、この実施の形態における照明器具10の外観を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an external appearance of a
照明器具10(照明装置)は、ランプ20を取り付けて使用される。照明器具10は、例えば、器具本体11と、ソケット12とを有する。ソケット12(固定部)は、ランプ20を着脱自在に固定する。器具本体11は、ランプ20に対して電力を供給する光源点灯装置などを内蔵している。
ランプ20は、例えば、直管形状である。ランプ20は、両端にソケット12と係合する口金部を有する。ランプ20は、例えばLEDや有機ELなどの光源を有する。光源は、例えばプリント配線板(基板)に実装されて、光源モジュールを構成している。光源モジュールは、例えば半透明あるいは透明の直管カバーの内側に配置されている。光源は、照明器具10から供給された電力により点灯する。ランプ20は、一対の入力端子を有する。入力端子は、例えば、口金部などに設けられている。入力端子は、照明器具10の出力端子と接触して電気的に接続し、照明器具10から、光源を点灯する電力を入力する。
The lighting fixture 10 (lighting device) is used with a
The
図2は、この実施の形態における照明器具10の構成の概略を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an outline of the configuration of the
照明器具10(電源装置、直流電源装置)は、例えば、入力回路13と、電源回路14と、制御回路15と、制御電源回路16と、接続部17とを有する。
入力回路13は、例えば商用電源などの外部電源80から電力を入力する。
電源回路14(直流電源部)は、入力回路13が入力した電力を、ランプ20に対して供給する電力に変換する。
制御回路15は、電源回路14を制御して動作させる。
制御電源回路16は、制御回路15を動作させるための電力(制御電力)を生成して、制御回路15に対して供給する。
接続部17(コネクタ)は、ソケット12に固定されたランプ20と着脱自在に電気接続する。接続部17は、接続したランプ20に対して、電源回路14が変換した電力を供給する。
The luminaire 10 (power supply device, DC power supply device) includes, for example, an
The
The power supply circuit 14 (DC power supply unit) converts the power input by the
The
The control
The connecting portion 17 (connector) is detachably electrically connected to the
ランプ20(LEDASSY)は、例えば、光源回路21を有する。光源回路21(発光部)は、照明器具10から供給される電力を光源に対して供給し、光源を点灯するための回路である。
The lamp 20 (LEDASSY) has a
入力回路13から見ると、接続部17と制御電源回路16とは、直列に電気接続している。接続部17と制御電源回路16との直列回路は、電源回路14と並列に電気接続している。このため、電源回路14が動作していなくても、接続部17及び制御電源回路16に対して、入力回路13を介して外部電源80からの電力が供給される。
特に、接続部17に光源回路21が電気接続されている場合、光源回路21を流れる電流が、制御電源回路16を流れる。制御電源回路16は、この電流から、制御回路15を動作開始させるための電力を生成する。制御回路15が動作を開始すると、電源回路14が動作して、光源回路21に対して供給する電力を生成する。
接続部17に光源回路21が電気接続されていない場合、光源回路21を介して流れる電流が存在しないので、制御電源回路16は、制御回路15を動作開始されるための電力を生成しない。したがって、制御回路15は動作せず、このため、電源回路14も動作しない。
すなわち、光源回路21が接続しているか否かを制御回路15が判断して電源回路14の動作を制御するのではなく、光源回路21が接続していない場合は、そもそも制御回路15が動作しない。これにより、無負荷状態での待機電力を抑えることができる。
When viewed from the
In particular, when the
When the
That is, the
図3は、この実施の形態における照明器具10及び光源回路21の回路構成を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing circuit configurations of the
光源回路21(負荷回路)は、例えば、複数の光源素子22と、抵抗23とを有する。光源素子22は、例えばLEDである。複数の光源素子22は、例えば互いに直列に電気接続している。抵抗23は、複数の光源素子22と並列に電気接続している。
The light source circuit 21 (load circuit) includes, for example, a plurality of
出力端子71,72(接続端子)は、接続部17である。出力端子71は、電源回路14の高電位側出力に電気接続している。出力端子72は、電源回路14の低電位側出力に電気接続している。
The
入力回路13は、例えば、整流回路31と、平滑コンデンサ32とを有する。整流回路31は、例えば4つの整流ダイオードがブリッジ接続した全波整流回路である。整流回路31は、外部電源80から入力した交流電力の電圧波形を脈流にする。平滑コンデンサ32は、整流回路31の出力側に電気接続している。平滑コンデンサ32は、例えば電解コンデンサなどであり、比較的大きな静電容量を有する。
The
電源回路14は、例えばスイッチング電源である。電源回路14は、入力回路13が出力した脈流を、光源回路21に対して供給する安定した直流に変換する。電源回路14は、例えば、スイッチング素子41と、整流ダイオード42と、チョークコイル43と、平滑コンデンサ44とを有するバックコンバータ回路(降圧チョッパ回路)である。スイッチング素子41は、例えば、エンハンスメント型nMOSFETである。チョークコイル43(コイル、インダクタ)は、後述するトランス61の一次巻線である。平滑コンデンサ44(第一のコンデンサ)は、後述するように、比較的小さい静電容量を有する。なお、スイッチング素子41やチョークコイル43は、低電位側に設けられている。このため、入力回路13の高電位側出力は、そのまま、出力端子71に電気接続している。
The
電流検出抵抗51は、入力回路13から見て電源回路14と直列に電気接続している。電流検出抵抗51は、電源回路14の入力電流を検出する。電流検出抵抗51の両端には、電源回路14の入力電流に比例する電圧が発生する。
The
制御回路15は、スイッチング素子41を高周波でオンオフさせる信号を生成することにより、電源回路14を動作させる。制御回路15は、電流検出抵抗51が検出した電源回路14の入力電流に基づいて、光源回路21を流れている電流を算出する。制御回路15は、算出した電流に基づいて、光源素子22を流れる電流が所定の目標値に一致するよう、電源回路14を制御する。例えば、光源素子22を流れている電流が目標値より大きい場合、制御回路15は、スイッチング素子41のオンデューティを小さくするなどして、電源回路14の出力電圧を小さくする。逆に、光源素子22を流れている電流が目標値より小さい場合、制御回路15は、スイッチング素子41のオンデューティを大きくするなどして、電源回路14の出力電圧を大きくする。
制御回路15が生成した信号は、電流制限抵抗52を介して、スイッチング素子41に伝達される。
制御回路15は、制御電源回路16が生成した電力を電源として動作する。制御回路15が動作していない場合、スイッチング素子41は、継続してオフになる。このため、電源回路14も動作しない。
The
A signal generated by the
The
制御電源回路16は、例えば、二次巻線62と、整流ダイオード63,66と、抵抗64,65と、平滑コンデンサ67と、定電圧素子68とを有する。このうち、二次巻線62及び整流ダイオード63は、電源回路14が動作しているときに、制御電力を生成するための構成である。抵抗64,65及び整流ダイオード66は、電源回路14が動作していないときに、制御電力を生成するための構成である。平滑コンデンサ67及び定電圧素子68は、電源回路14が動作しているときにも動作していないときにも共通して用いられる構成である。
The control
二次巻線62は、トランス61の一部であり、チョークコイル43と電磁結合している。二次巻線62の両端には、チョークコイル43の両端電圧に比例する電圧が発生する。二次巻線62の両端電圧と、チョークコイル43の両端電圧との比は、巻数比によって定まる。
二次巻線62及び整流ダイオード63は、スイッチング素子41がオンからオフになったとき、二次巻線62の両端に発生する電圧を平滑コンデンサ67に印加して、平滑コンデンサ67を充電する。
The secondary winding 62 is a part of the
When the switching
抵抗64(第一の抵抗)は、2つの出力端子71,72の間に電気接続している。
抵抗65(第二の抵抗)と整流ダイオード66とは、直列に電気接続している。抵抗65と整流ダイオード66との直列回路は、一方の端が、チョークコイル43と整流ダイオード42とスイッチング素子41との接続点に電気接続し、もう一方の端が、平滑コンデンサ67の高電位側に電気接続している。スイッチング素子41がオフのとき、抵抗23や抵抗64を流れる電流は、チョークコイル43、抵抗65及び整流ダイオード66を流れて、平滑コンデンサ67を充電する。この電流の経路にチョークコイル43があるので、電源投入時に、平滑コンデンサ44や平滑コンデンサ67が充電されていない状態であっても、突入電流が流れるのを防ぐことができる。抵抗65の値は、例えば抵抗64と同程度である。これにより、ランプ20が接続されていないとき、平滑コンデンサ44の両端電圧の上昇を抑えることができる。
定電圧素子68は、例えばツェナーダイオードなどであり、両端電圧が所定の閾値電圧に達するとオンになる。定電圧素子68は、平滑コンデンサ67と並列に電気接続されている。定電圧素子68は、平滑コンデンサ67の両端電圧が閾値電圧を超えるのを防ぐ。
平滑コンデンサ67(第二のコンデンサ)は、制御回路15の電源入力端子に電気接続している。平滑コンデンサ67は、比較的大きな静電容量を有する。平滑コンデンサ67の静電容量は、平滑コンデンサ44と比べて十分大きく、例えば数十倍程度である。
The resistor 64 (first resistor) is electrically connected between the two
The resistor 65 (second resistor) and the
The
The smoothing capacitor 67 (second capacitor) is electrically connected to the power input terminal of the
図4は、この実施の形態における照明器具10の動作の一例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the operation of the
横軸は、時刻を示す。縦軸は、電位及び状態を示す。なお、基準電位は、照明器具10内のグランド配線の電位である。左側のグラフは、ランプ20が接続されている場合を表わす。右側のグラフは、ランプ20が接続されていない場合を表わす。
実線81は、出力端子71の電位を表わす。破線82は、出力端子72の電位を表わす。破線83は、制御電源回路16が制御電力を出力する端子の電位を表わす。
実線84は、スイッチング素子41の状態を表わす。実線84が横軸の上にあるとき、スイッチング素子41がオンであることを表わし、実線84が横軸の下にあるとき、スイッチング素子41がオフであることを表わす。
ピーク電圧91は、照明器具10が外部電源80から入力する交流電力のピーク−ゼロ電圧を表わす。例えば、外部電源80の実効電圧が100Vならば、ピーク電圧91は、141Vである。
点灯電圧97は、光源回路21の光源素子22が点灯する電圧を表わす。点灯電圧97は、例えば、直列に電気接続した光源素子22の順方向降下電圧の合計であり、直列に電気接続した光源素子22の数によって異なる。電源回路14が降圧型である場合、点灯電圧97は、ピーク電圧91より小さい。点灯電圧97は、例えば80Vである。
動作開始電圧95は、制御回路15が動作する最小電源電圧である。動作開始電圧95は、例えば3Vである。
閾値電圧96は、定電圧素子68の閾値電圧である。閾値電圧96は、制御回路15の最大電源電圧より小さく、最小電源電圧より大きい。閾値電圧96は、例えば5Vである。
The horizontal axis indicates time. The vertical axis represents the potential and state. The reference potential is the potential of the ground wiring in the
A
A
The
The
The operation start
The
直流的に考えると、平滑コンデンサ44,67やチョークコイル43は無視できるので、出力端子71とグランド配線との間の電位差は、抵抗64(または抵抗64と光源回路21との合成抵抗)と、抵抗65(及び整流ダイオード66)と、制御回路15の電源入力インピーダンスとの3つに分圧される。分圧電圧92は、ピーク電圧91を分圧した電圧のうち、抵抗64(または抵抗64と光源回路21との合成抵抗)による電圧を表わす。分圧電圧93は、ピーク電圧91を分圧した電圧のうち、抵抗65(及び整流ダイオード66)による電圧を表わす。分圧電圧94は、ピーク電圧91を分圧した電圧のうち、制御回路15の動作開始前における電源入力インピーダンスによる電圧を表わす。抵抗64(または抵抗64と光源回路21との合成抵抗)の値をR1、抵抗65(及び整流ダイオード66)の抵抗値をR2、制御回路15の動作開始前における電源入力インピーダンスをR3とすると、分圧電圧92は、ピーク電圧91のR1/(R1+R2+R3)倍である。分圧電圧93は、ピーク電圧91のR2/(R1+R2+R3)倍である。分圧電圧94は、ピーク電圧91のR3/(R1+R2+R3)倍である。
制御回路15に供給される電源電圧が動作開始電圧95より小さい場合、制御回路15は動作しないが、多少の電源電流は流れる。したがって、動作開始前において、制御回路15は、比較的大きな電源入力インピーダンスを有する。これに対し、制御回路15に供給される電源電圧が動作開始電圧95を超えると、制御回路15が動作し、電源電流が大きくなる。したがって、制御回路15の電源入力インピーダンスは、小さくなる。
When considered in terms of direct current, the smoothing
When the power supply voltage supplied to the
まず、ランプ20が接続されている場合(左)について説明する。
First, the case where the
電源投入時刻86において、外部電源80から電力の供給が開始する。この時点で、平滑コンデンサ32,44,67の両端電圧は、すべて0であるものとする。
まず、平滑コンデンサ32が充電され、出力端子71の電位がピーク電圧91になる。
これに対し、平滑コンデンサ44,67は、チョークコイル43及び抵抗65が電流を制限するので、すぐには充電されず、徐々に充電されていく。平滑コンデンサ44の両端電圧は、分圧電圧92に近づいていき、平滑コンデンサ67の両端電圧は、分圧電圧94に近づいていく。
この時点で、光源回路21の入力電圧は、点灯電圧97よりも小さいから、光源素子22には電流がほとんど流れない。したがって、光源回路21の等価抵抗値は、抵抗23の値とほぼ等しい。したがって、R1は、並列に電気接続された2つの抵抗23,64の合成抵抗値になる。
この時点における分圧電圧94が動作開始電圧95より大きくなるよう、抵抗23,64,65の値を設定する。
At the power-on
First, the smoothing
On the other hand, the smoothing
At this time, since the input voltage of the
The values of the
動作開始時刻87において、平滑コンデンサ67の両端電圧が動作開始電圧95に達すると、制御回路15が動作を開始する。制御回路15は、スイッチング素子41を制御する信号を生成し、これにしたがって、スイッチング素子41が高周波でオンオフする。
スイッチング素子41がオンになると、チョークコイル43の両端に電圧が印加され、平滑コンデンサ44を充電する電流が流れる。整流ダイオード66はオフになるので、平滑コンデンサ67を充電する電流はなくなり、制御回路15を流れる電流で、平滑コンデンサ67は放電する。
スイッチング素子41がオフになると、チョークコイル43の両端には逆電圧が発生し、整流ダイオード42がオンになる。整流ダイオード63もオンになり、二次巻線62を流れる電流により、平滑コンデンサ67が充電される。
When the voltage across the smoothing
When the switching
When the switching
平滑コンデンサ44の両端電圧が点灯電圧97に達すると、光源素子22を電流が流れる。制御回路15は、光源素子22を流れる電流が目標値に一致するように、スイッチング素子41を制御するので、平滑コンデンサ44の両端電圧は、点灯電圧97にほぼ一致する。
また、平滑コンデンサ67を充電する電流は、制御回路15が動作を開始する前よりも大きくなる。平滑コンデンサ67の両端電圧が閾値電圧96に達すると、定電圧素子68がオンになり、平滑コンデンサ67の両端電圧は、閾値電圧96にほぼ一致する。
When the voltage across the smoothing capacitor 44 reaches the
Further, the current for charging the smoothing
次に、ランプ20が接続されていない場合(右)について説明する。
Next, the case where the
ランプ20が接続されていない場合、抵抗64の値がR1になる。これは、抵抗64と抵抗23との合成抵抗値より大きいから、その分、分圧電圧92が大きくなる。分圧電圧93と分圧電圧94との比は変わらないが、分圧電圧92が大きくなった分、分圧電圧93,94は小さくなる。
そこで、このときの分圧電圧94が動作開始電圧95より小さくなるよう、抵抗64,65の値を設定する。
外部電源80からの電力供給が開始したのち、平滑コンデンサ67の両端電圧は、分圧電圧94に近づいていく。しかし、分圧電圧94が動作開始電圧95より小さいので、平滑コンデンサ67の両端電圧は、動作開始電圧95に達しない。したがって、制御回路15は、動作を開始しない。
なお、平滑コンデンサ67の静電容量が平滑コンデンサ44と比べて十分大きくないと、平滑コンデンサ67の両端電圧が過渡的に動作開始電圧95を超える可能性があるので、平滑コンデンサ67の静電容量は、平滑コンデンサ44と比べて十分大きな値に設定する。具体的には、制御回路15の動作開始前における電源入力インピーダンス(R3)に対する抵抗64の値の比を平滑コンデンサ44の静電容量に乗じた値よりも、平滑コンデンサ67の静電容量を大きく設定する。
If the
Therefore, the values of the
After the power supply from the
If the capacitance of the smoothing
また、平滑コンデンサ44の両端電圧は、分圧電圧92に近づいていく。制御回路15が動作しないので、平滑コンデンサ44の両端電圧は、最終的に分圧電圧92になる。そこで、分圧電圧92が点灯電圧97よりも小さくなるよう、抵抗64,65の値を設定する。これにより、電源投入後にランプ20を接続した場合でも、光源回路21に過電圧が加わるのを防ぐことができる。
Further, the voltage across the smoothing capacitor 44 approaches the divided
抵抗23,64,65の値を決定するための条件を整理すると、次のようになる。
The conditions for determining the values of the
(1)ランプ20が接続されているときに、制御回路15が起動するための条件
R3/[(Ra・Rb)/(Ra+Rb)+R2+R3]≧Vmin/Vp
ただし、R3は、制御回路15の動作開始前における電源入力インピーダンスを表わす。Raは、抵抗64の値を表わす。Rbは、抵抗23の値を表わす。R2は、抵抗65の値を表わす。Vminは、動作開始電圧95を表わす。Vpは、ピーク電圧91を表わす。
(1) Conditions for starting the
R 3 represents the power supply input impedance before the operation of the
(2)ランプ20が接続されていないときに、制御回路15が起動しないための条件
R3/[Ra+R2+R3]<Vmin/Vp
(2) Conditions for preventing the
(3)電源投入後にランプ20を接続したときに過電圧が加わらないための条件
Ra/[Ra+R2+R3]<VL/Vp
ただし、VLは、点灯電圧97を表わす。
(3) Conditions for preventing overvoltage from being applied when the
However, V L represents the
図5は、この実施の形態における抵抗値の関係を示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing the relationship of resistance values in this embodiment.
縦軸は、抵抗64の値Raを示す。横軸は、抵抗65の値R2及び抵抗23の値Rbを示す。
直線101は、R2=(Vp−Vmin)/Vmin・R3を表わす。抵抗値はすべて正の値なので、条件(1)を満たすためには、R2<(Vp−Vmin)/Vmin・R3であることが必要である。
直線102は、R2+Ra=(Vp−Vmin)/Vmin・R3を表わす。条件(2)を満たすためには、R2+Ra>(Vp−Vmin)/Vmin・R3であることが必要である。
直線103は、(Vp−VL)/VL・Ra=R2+R3を表わす。条件(3)を満たすためには、(Vp−VL)/VL・Ra<R2+R3であることが必要である。
以上より、R2とRaとの組が、直線101〜103に囲まれた領域106のなかに位置することが必要である。
The vertical axis represents a value R a of the resistor 64. The horizontal axis indicates the value R b value R 2 and the
The
The
The
Thus, a set of R 2 and R a is required to be located within the
いま、R2を、破線111 で示した値に設定したとすると、Raは、破線112で示した値より大きく、破線113で示した値より小さい値に設定する。
Now, assuming that R 2 is set to the value indicated by the
双曲線104は、(Ra・Rb)/(Ra+Rb)=(Vp−Vmin)/Vmin・R3−R2を表わす。双曲線104の漸近線は、破線112及び破線114である。条件(1)を満たすためには、(Ra・Rb)/(Ra+Rb)≦(Vp−Vmin)/Vmin・R3−R2であることが必要である。
以上より、RaとRbとの組が、破線112,113と双曲線104とに囲まれた領域107のなかに位置することが必要である。
The
From the above, it is necessary that the pair of R a and R b is located in the
以上を満たすR2、Ra及びRbの組のなかから、電力損失がなるべく少なくなるよう、R2、Ra及びRbを決定する。 R 2 , R a, and R b are determined from the set of R 2 , R a, and R b satisfying the above so that the power loss is minimized.
以上のように、制御回路15が動作を開始する前において、光源回路21を流れる電流から、制御回路15を動作させる電力を生成する。光源回路21が接続されていない場合、制御回路15を動作させる電力を生成できないので、制御回路15が動作せず、したがって、電源回路14も動作しない。
As described above, before the
電源回路14が、光源回路21に所定の電流を流そうとする定電流動作をする場合、光源回路21が接続されていないときに電源回路14が動作すると、電流が流そうとして、出力電圧が異常に高くなる場合がある。
この実施の形態における照明器具10(電源装置)は、光源回路21(負荷回路)が接続されていない場合に、電源回路14が動作しないので、出力電圧が異常に高くなるのを防ぐことができる。これにより、あとから、光源回路21を接続した場合でも、光源回路21に過電圧が印加されるのを防ぐことができる。
When the
The lighting fixture 10 (power supply device) in this embodiment can prevent the output voltage from becoming abnormally high because the
また、制御回路15が、光源回路21の非接続や過電圧を検出して電源回路14の動作を停止する方式と異なり、そもそも制御回路15が動作しないので、光源回路21が接続されていないことによる待機中の電力損失を抑えることができる。
Further, unlike the method in which the
実施の形態2.
実施の形態2について、図6〜図7を用いて説明する。
なお、実施の形態1と共通する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
Embodiment 2. FIG.
The second embodiment will be described with reference to FIGS.
In addition, about the part which is common in Embodiment 1, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
図6は、この実施の形態における照明器具10及び光源回路21の回路構成を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a circuit configuration of the
照明器具10は、実施の形態1で説明した構成に加えて、更に、電源回路141と、制御回路151とを有する。
入力回路13は、平滑コンデンサ32に代えて、ノイズ除去コンデンサ33を有する。ノイズ除去コンデンサ33は、平滑コンデンサ32と比べて静電容量が小さい。ノイズ除去コンデンサ33は、高周波ノイズを除去する。
The
The
電源回路141は、例えば、スイッチング電源である。電源回路141は、入力回路13が出力した脈流を、安定した直流に変換する。電源回路141は、例えば、チョークコイル45と、スイッチング素子46と、整流ダイオード47と、平滑コンデンサ48とを有するブーストコンバータ回路(昇圧チョッパ回路)である。スイッチング素子46は、例えばエンハンスメント型nMOSFETである。平滑コンデンサ48は、例えば電解コンデンサである。電源回路141は、ピーク電圧91よりも高い電圧を生成する。これにより、点灯電圧97がピーク電圧91より高い場合でも、光源素子22を点灯することができる。
また、電源回路141には、照明器具10が入力する電力の力率を改善する働きもある。
The
The
制御回路151は、スイッチング素子46を高周波でオンオフさせる信号を生成することにより、電源回路141を動作させる。スイッチング素子46は、制御回路151が生成した信号にしたがってオンオフする。
制御回路151は、制御電源回路16が生成した電力を電源として動作する。制御回路151が動作していない場合、スイッチング素子46は、継続してオフになる。このため、電源回路141は、昇圧動作をしない。この場合、電源回路141の出力電圧は、ピーク電圧91と同じになる。
The
The
制御電源回路16は、実施の形態1で説明した構成に加えて、更に、整流ダイオード73と、平滑コンデンサ77とを有する。整流ダイオード73及び平滑コンデンサ77は、制御回路151を動作させる電力を生成するための構成である。
整流ダイオード73は、整流ダイオード63と同様、スイッチング素子41がオンからオフになったときにオンになり、平滑コンデンサ77を充電する。
平滑コンデンサ77は、制御回路151の電源入力端子に電気接続している。平滑コンデンサ77は、整流ダイオード73を流れる電流により充電される。
The
Like the
The smoothing capacitor 77 is electrically connected to the power input terminal of the
このように、制御電源回路16は、制御回路15を動作させる電力を生成するための構成とは別に、制御回路151を動作させる電力を生成するための構成を有する。制御回路151を動作させる電力を生成するための構成には、電源回路14が動作していないとき用の構成はなく、電源回路14が動作しているとき用の構成だけが存在する。
As described above, the control
図7は、この実施の形態における照明器具10の動作の一例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the operation of the
横軸は、時刻を示す。縦軸は、電位及び状態を示す。左側のグラフは、ランプ20が接続されている場合を表わす。右側のグラフは、ランプ20が接続されていない場合を表わす。
出力電圧98は、電源回路141が動作しているときに出力する電圧である。出力電圧98は、ピーク電圧91よりも大きい。また、点灯電圧97は、ピーク電圧91より大きいが、出力電圧98よりは小さい。
The horizontal axis indicates time. The vertical axis represents the potential and state. The graph on the left represents the case where the
The
ランプ20が接続されている場合において、電源投入時刻86に、外部電源80からの電力供給が開始する。電源回路141が動作していないので、平滑コンデンサ48は、ピーク電圧91まで充電される。
平滑コンデンサ67が徐々に充電され、平滑コンデンサ67の両端電圧は、分圧電圧94に近づく。なお、電源回路14が動作していないので、平滑コンデンサ77は充電されない。
分圧電圧94は、実施の形態1と同様、動作開始電圧95よりも大きい。
動作開始時刻87において、平滑コンデンサ67の両端電圧が動作開始電圧95に達し、制御回路15が動作を開始する。制御回路15は、スイッチング素子41を制御する信号を生成し、これにしたがって、スイッチング素子41が高周波でオンオフする。
二次巻線62を流れる電流により、平滑コンデンサ67及び平滑コンデンサ77が充電される。平滑コンデンサ77の両端電圧が制御回路151の動作開始電圧に達すると、制御回路151が動作を開始する。制御回路151は、スイッチング素子46を制御する信号を生成し、これにしたがって、スイッチング素子46が高周波でオンオフする。
これにより、平滑コンデンサ48が充電され、平滑コンデンサ48の両端電圧が出力電圧98に達する。これに伴って、平滑コンデンサ44の両端電圧も上昇していく。平滑コンデンサ44の両端電圧が点灯電圧97に達すると、光源素子22が点灯する。
When the
The smoothing
The divided
At the operation start
The smoothing
As a result, the smoothing
ランプ20が接続されていない場合、分圧電圧94が動作開始電圧95より小さいので、平滑コンデンサ67の両端電圧は、動作開始電圧95に達しない。このため、制御回路15は、動作を開始しない。電源回路14が動作しないので、平滑コンデンサ77は充電されず、したがって、制御回路151も動作しない。
When the
このように、ランプ20が接続されていない場合、制御回路15だけでなく、制御回路151も動作しないので、待機中の電力損失を抑えることができる。
In this way, when the
また、点灯電圧97がピーク電圧91より大きいので、実施の形態1で説明した条件(3)にかかかわらず、分圧電圧92は、点灯電圧97より小さい。このため、回路定数の選択の自由度が高くなる。
In addition, since the
実施の形態3.
実施の形態3について、図8〜図9を用いて説明する。
なお、実施の形態1または実施の形態2と共通する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
Embodiment 3 FIG.
A third embodiment will be described with reference to FIGS.
Note that portions common to Embodiment 1 or Embodiment 2 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図8は、この実施の形態における照明器具10及び光源回路21の回路構成を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing circuit configurations of the
制御電源回路16は、実施の形態2で説明した構成に加えて、更に、整流ダイオード76を有する。整流ダイオード76は、電源回路14が動作していないときに、制御回路151を動作させる電力を生成するための構成である。
整流ダイオード76は、抵抗65と整流ダイオード66との接続点と、整流ダイオード73と平滑コンデンサ77との接続点との間に接続している。
抵抗65を流れる電流は、一部が整流ダイオード66を流れて平滑コンデンサ67を充電し、一部が整流ダイオード76を流れて平滑コンデンサ77を充電する。
The control
The rectifier diode 76 is connected between a connection point between the
A part of the current flowing through the
図9は、この実施の形態における照明器具10の動作の一例を示す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the operation of the
横軸は、時刻を示す。縦軸は、電位及び状態を示す。左側のグラフは、ランプ20が接続されている場合を表わす。右側のグラフは、ランプ20が接続されていない場合を表わす。
The horizontal axis indicates time. The vertical axis represents the potential and state. The graph on the left represents the case where the
動作開始電圧99は、制御回路151が動作する最小電源電圧である。動作開始電圧99は、動作開始電圧95より小さく、例えば2Vである。
The operation start
ランプ20が接続されている場合において、電源投入時刻86に、外部電源80からの電力供給が開始する。電源回路141が動作していないので、平滑コンデンサ48は、ピーク電圧91まで充電される。
平滑コンデンサ67が徐々に充電され、平滑コンデンサ67,77の両端電圧は、ピーク電圧91を分圧した分圧電圧94に近づく。ピーク電圧91を分圧した分圧電圧94は、動作開始電圧99よりも大きい。しかし、ピーク電圧91を分圧した分圧電圧94は、必ずしも、動作開始電圧95より大きくなくてもよい。
動作開始時刻88において、平滑コンデンサ77の両端電圧が動作開始電圧99に達し、制御回路151が動作を開始する。制御回路151は、スイッチング素子46を制御する信号を生成し、これにしたがって、スイッチング素子46が高周波でオンオフする。
これにより、平滑コンデンサ48が充電され、平滑コンデンサ48の両端電圧が出力電圧98に達する。分圧電圧92〜94の比率は変わらないが、元の電圧が高くなる分、分圧電圧92〜94も高くなる。
電源回路14はまだ動作していないので、平滑コンデンサ67,77の両端電圧は、出力電圧98を分圧した分圧電圧94に近づく。出力電圧98を分圧した分圧電圧94は、動作開始電圧95より大きい。
動作開始時刻87において、平滑コンデンサ67の両端電圧が動作開始電圧95に達し、制御回路15が動作を開始する。制御回路15は、スイッチング素子41を制御する信号を生成し、これにしたがって、スイッチング素子41が高周波でオンオフする。
これにより、平滑コンデンサ44が充電され、平滑コンデンサ44の両端電圧が点灯電圧97に達すると、光源素子22が点灯する。
When the
The smoothing
At the operation start
As a result, the smoothing
Since the
At the operation start
Thereby, when the smoothing capacitor 44 is charged and the voltage across the smoothing capacitor 44 reaches the
ランプ20が接続されていない場合において、ピーク電圧91を分圧した分圧電圧94は、動作開始電圧99より小さい。したがって、平滑コンデンサ77の両端電圧は、動作開始電圧99に達しないし、平滑コンデンサ67の両端電圧は、動作開始電圧95に達しない。このため、制御回路15も制御回路151も、動作を開始しない。
When the
このように、ランプ20が接続されている場合、制御回路15が先に動作を開始するのではなく、制御回路151が先に動作を開始するように構成してもよい。
Thus, when the
制御回路151よりも先に制御回路15が動作を開始すると、ソケット12を流れる電流が小さいので、制御回路15は、光源回路21に印加する電圧を高くしようとする。そのあとで、制御回路151が動作を開始すると、平滑コンデンサ48の両端電圧が急激に大きくなるので、平滑コンデンサ44の両端電圧も急速に大きくなる。制御回路15によるフィードバックループの時定数が大きい場合、この変化に制御回路15が追随できず、光源回路21を流れる電流が一時的に目標値よりも大きくなって、光源素子22がフラッシュのように一瞬だけ明るく点灯する場合がある。
When the
制御回路15よりも先に制御回路151を動作させることにより、このような現象の発生を防ぐことができる。
By operating the
実施の形態4.
実施の形態4について、図10を用いて説明する。
なお、実施の形態1〜実施の形態3と共通する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
Embodiment 4 FIG.
The fourth embodiment will be described with reference to FIG.
In addition, about the part which is common in Embodiment 1- Embodiment 3, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
図10は、この実施の形態における照明器具10及び光源回路21の回路構成を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a circuit configuration of the
照明器具10は、実施の形態1で説明した構成に加えて、更に、過電圧検出回路18を有する。制御電源回路16は、実施の形態1で説明した構成に加えて、更に、整流ダイオード69と、電流制限抵抗70とを有する。
整流ダイオード69は、整流ダイオード63と直列に電気接続している。整流ダイオード69は、スイッチング素子41がオンのとき二次巻線62に発生する逆電圧が、過電圧検出回路18に加わるのを防ぐ。したがって、過電圧検出回路18が逆電圧に耐えられる構成である場合、整流ダイオード69はなくてもよい。
電流制限抵抗70は、整流ダイオード63と直列に電気接続している。電流制限抵抗70は、整流ダイオード63を流れる電流を制限する。
過電圧検出回路18は、スイッチング素子41がオフのとき二次巻線62に発生する電圧を検出する。過電圧検出回路18は、検出した電圧が所定の電圧より高い場合に、過電圧が発生したと判定する。過電圧検出回路18は、判定結果を表わす信号を出力する。
The
The
The current limiting
The
制御回路15は、過電圧検出回路18が出力した信号を入力する。過電圧が発生したと過電圧検出回路18が判定した場合、制御回路15は、電源回路14の動作を停止させる。すなわち、制御回路15は、スイッチング素子41を継続してオフにする信号を生成する。これにしたがって、スイッチング素子41は、継続してオフになる。
The
例えば、ランプ20の点灯中にランプ20が外れた場合、光源回路21を流れる電流が急激に小さくなる。制御回路15は、これを補おうとして、電源回路14の出力電圧を高くする。電源回路14の出力電圧が高くなると、スイッチング素子41がオフのときに二次巻線62に発生する電圧も高くなるので、過電圧検出回路18は、過電圧が発生したと判定する。
For example, when the
制御回路15が電源回路14の動作を停止することにより、制御回路15が動作を開始する前の状態に戻る。
二次巻線62を流れる電流がなくなるので、平滑コンデンサ67を充電する電流は、抵抗65及び整流ダイオード66を介して流れる電流だけになる。
制御回路15が動作を続けていると、制御回路15の動作電流によって平滑コンデンサ67が放電する。ランプ20が外れている場合、分圧電圧94が動作開始電圧95より小さくなるので、平滑コンデンサ67の両端電圧は、やがて動作開始電圧95より小さくなり、制御回路15は、動作を停止する。また、平滑コンデンサ44は、抵抗64を介して放電され、平滑コンデンサ44の両端電圧は、分圧電圧92まで下がる。
その後、再びランプ20を接続すると、分圧電圧94が動作開始電圧95より大きくなるので、平滑コンデンサ67の両端電圧が動作開始電圧95に達し、制御回路15は、動作を再開する。制御回路15は、スイッチング素子41を制御する信号を生成し、これにしたがって、スイッチング素子41が高周波でオンオフする。平滑コンデンサ44が充電され、平滑コンデンサ44の両端電圧が点灯電圧97に達すると、光源素子22が点灯する。
When the
Since there is no current flowing through the secondary winding 62, the current that charges the smoothing
When the
Thereafter, when the
このように、動作中に光源回路21が外された場合は、制御回路15がそのことを検出して、電源回路14の動作を停止させる。これにより、電源投入直後の状態に戻るので、光源回路21が接続されていなければ、制御回路15が動作せず、電源回路14も動作しない。
また、光源回路21が再接続されれば、制御回路15は、自動的に動作を再開する。
As described above, when the
If the
なお、制御回路15が動作を停止する前に、光源回路21が再接続される場合に備えて、電源回路14の動作を停止してから所定の時間が経過しても、制御回路15が動作を停止しない場合、制御回路15は、スイッチング素子41を高周波でオンオフする信号を生成して、電源回路14の動作を再開させる構成としてもよい。
Note that the
以上、各実施の形態で説明した構成は、一例であり、他の構成であってもよい。例えば、異なる実施の形態で説明した構成を組み合わせた構成であってもよいし、本質的でない部分の構成を、他の構成で置き換えた構成であってもよい。 As described above, the configuration described in each embodiment is an example, and another configuration may be used. For example, the structure which combined the structure demonstrated in different embodiment may be sufficient, and the structure which replaced the structure of the non-essential part with the other structure may be sufficient.
10 照明器具、11 器具本体、12 ソケット、13 入力回路、14,141 電源回路、15,151 制御回路、16 制御電源回路、17 接続部、18 過電圧検出回路、20 ランプ、21 光源回路、22 光源素子、23,64,65 抵抗、31 整流回路、32,44,48,67,77 平滑コンデンサ、33 ノイズ除去コンデンサ、41,46 スイッチング素子、42,47,63,66,69,73,76 整流ダイオード、43,45 チョークコイル、51 電流検出抵抗、52,70 電流制限抵抗、61 トランス、62 二次巻線、68 定電圧素子、71,72 出力端子、80 外部電源、81,84 実線、82,83,112〜114 破線、86 電源投入時刻、87,88 動作開始時刻、91 ピーク電圧、92〜94 分圧電圧、95,99 動作開始電圧、96 閾値電圧、97 点灯電圧、98 出力電圧、101〜103 直線、104 双曲線、106,107 領域。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
上記接続部に接続した負荷回路に対して電力を供給する電源回路と、
上記電源回路を動作させる制御回路と、
上記制御回路を動作させる電力である制御電力を上記制御回路に対して供給する制御電源回路とを有し、
上記制御電源回路は、上記制御回路が動作していないとき、上記接続部に接続した負荷回路を流れる電流から、上記制御電力を生成する
ことを特徴とする電源装置。 A connection part for detachably connecting the load circuit;
A power supply circuit for supplying power to the load circuit connected to the connection section;
A control circuit for operating the power supply circuit;
A control power supply circuit that supplies control power, which is power for operating the control circuit, to the control circuit;
The control power supply circuit generates the control power from a current flowing through a load circuit connected to the connection portion when the control circuit is not operating.
上記制御回路が動作を開始する前における消費電力である動作開始前消費電力よりも小さい電力を第一の制御電力として上記制御回路に対して供給し、
上記接続部に接続した負荷回路を流れる電流から、上記動作開始前消費電力と上記第一の制御電力との差よりも大きい電力を生成して、第二の制御電力として、上記第一の制御電力とともに上記制御回路に対して供給する
ことを特徴とする請求項1に記載の電源装置。 The control power circuit is
Supplying to the control circuit, as the first control power, power smaller than the power consumption before starting operation, which is power consumption before the control circuit starts operation,
From the current flowing through the load circuit connected to the connection unit, power greater than the difference between the power consumption before the start of operation and the first control power is generated, and the first control is used as the second control power. The power supply device according to claim 1, wherein the power supply device is supplied to the control circuit together with electric power.
上記電源回路は、
上記一対の出力端子の間に電気接続した第一のコンデンサと、
低電位側に配置され、上記制御回路からの指示にしたがってオンオフし、上記制御回路が動作していない場合にオフになるスイッチング素子と
を有し、
上記制御電源回路は、
上記制御回路の電源入力に電気接続した第二のコンデンサと、
上記一対の出力端子の間に上記第一のコンデンサと並列に電気接続した第一の抵抗と、
上記スイッチング素子と上記第二のコンデンサとの間に電気接続した第二の抵抗と
を有する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電源装置。 The connecting portion has a pair of output terminals,
The power circuit is
A first capacitor electrically connected between the pair of output terminals;
A switching element that is arranged on the low potential side, is turned on / off according to an instruction from the control circuit, and is turned off when the control circuit is not operating,
The control power circuit is
A second capacitor electrically connected to the power input of the control circuit;
A first resistor electrically connected in parallel with the first capacitor between the pair of output terminals;
The power supply device according to claim 1, further comprising: a second resistor electrically connected between the switching element and the second capacitor.
R3/[Ra+R2+R3]<Vmin/Vp
ただし、Vminは、上記制御回路が動作する最低電源電圧、Vpは、上記電源装置が入力する交流電力のピーク電圧である。 The resistance value R a of the first resistor, and the resistance value R 2 of the second resistor, between the equivalent resistance R 3 operation start before the power supply input of the control circuit, a relationship of the following The power supply device according to claim 3.
R 3 / [R a + R 2 + R 3 ] <V min / V p
However, V min is the minimum supply voltage the control circuit operates, V p is the peak voltage of the AC power the power supply inputs.
R3/[Ra・Rb/(Ra+Rb)+R2+R3]>Vmin/Vp
ただし、Vminは、上記制御回路が動作する最低電源電圧、Vpは、上記電源装置が入力する交流電力のピーク電圧である。 The resistance value R a of the first resistor, and the resistance value R 2 of the second resistor, the equivalent resistance R 3 of the power input in the operation before the start of the control circuit, and the equivalent resistance R b of the load circuit 5. The power supply device according to claim 3, wherein:
R 3 / [R a · R b / (R a + R b ) + R 2 + R 3 ]> V min / V p
However, V min is the minimum supply voltage the control circuit operates, V p is the peak voltage of the AC power the power supply inputs.
Ra/[Ra+R2+R3]<VL/Vp
ただし、VLは、上記負荷回路の動作時における両端電圧、Vpは、上記電源装置が入力する交流電力のピーク電圧である。 The resistance value R a of the first resistor, and the resistance value R 2 of the second resistor, between the equivalent resistance R 3 operation start before the power supply input of the control circuit, a relationship of the following The power supply device according to any one of claims 3 to 5, wherein the power supply device is provided.
R a / [R a + R 2 + R 3 ] <V L / V p
However, VL is a voltage between both ends during the operation of the load circuit, and Vp is a peak voltage of AC power input by the power supply device.
上記負荷回路を有するランプを着脱自在に固定するソケットと
を有することを特徴とする照明器具。 A power supply device according to any one of claims 1 to 6,
A lighting fixture comprising: a socket for detachably fixing a lamp having the load circuit.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015191840A (en) * | 2014-03-28 | 2015-11-02 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Led power supply device |
JP2020048342A (en) * | 2018-09-20 | 2020-03-26 | 株式会社明電舎 | Switching element gate drive circuit |
-
2012
- 2012-04-12 JP JP2012090950A patent/JP2013219995A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2020048342A (en) * | 2018-09-20 | 2020-03-26 | 株式会社明電舎 | Switching element gate drive circuit |
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