JP5263503B2 - Light emitting diode lighting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光ダイオードを調光可能に点灯することができる発光ダイオード点灯装置に関する。 The present invention relates to a light emitting diode lighting device capable of lighting a light emitting diode in a dimmable manner.
発光ダイオードを調光可能に点灯する発光ダイオード点灯装置は既知である（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載された点灯回路は、交流の整流電圧を昇圧チョッパで昇圧し、平滑化して複数が直列接続された発光ダイオードに供給して、これを点灯し、昇圧チョッパを制御して調光できるようにするとともに、力率も改善できるようにしている。
A light-emitting diode lighting device that lights a light-emitting diode so as to be dimmable is known (for example, see Patent Document 1). In the lighting circuit described in
ところが、昇圧チョッパを主体とする力率改善回路を用いる場合、ある程度の範囲の負荷に対して適切な制御動作を行うので、調光可能であるが、深い調光になって負荷が極めて軽くなったときに、制御動作異常が発生して間欠発振が生じて出力が変動してしまう。昇圧チョッパの後段にさらに直流コンバータを備えている場合、当該直流コンバータが出力一定化制御を行うように動作させ得る状態であればよいが、その制御動作が電源変動すなわち力率改善回路の出力変動に追従できない場合には、発光ダイオードの光出力が変動してちらつきが発生してしまうという問題がある。 However, when a power factor correction circuit mainly composed of a boost chopper is used, appropriate control operation is performed for a certain range of loads, so dimming is possible, but deep dimming makes the load extremely light. When this occurs, an abnormal control operation occurs and intermittent oscillation occurs, resulting in fluctuations in output. When a DC converter is further provided after the boost chopper, the DC converter may be in a state where it can be operated so as to perform output stabilization control. However, the control operation is a power supply fluctuation, that is, an output fluctuation of the power factor improvement circuit. If it is impossible to follow the above, there is a problem that the light output of the light emitting diode fluctuates and flickering occurs.
本発明は、調光が深くなって負荷が極めて軽くなったときでも発光ダイオードの点灯にちらつきが発生しないように改良された発光ダイオード点灯装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an improved light emitting diode lighting device so that flickering does not occur in the lighting of the light emitting diode even when the light control becomes deep and the load becomes extremely light.
本発明の発光ダイオード点灯装置は、整流化直流電源と；昇圧チョッパを主体として構成され、入力端が整流化直流電源に接続した力率改善回路と；入力端が力率改善回路の出力端に接続した直流コンバータと；直流コンバータの出力端に接続して点灯する発光ダイオードと；調光信号出力手段と；調光信号出力手段から出力される調光信号に応じて直流コンバータおよび力率改善回路の少なくとも一方の出力を制御するとともに、発光ダイオードの光出力が連続して変化する調光特性を有し、発光ダイオードの光出力が所定レベルに低下するまで調光度が大きくなるにしたがって力率改善回路の出力電圧が低減していくように構成し、かつ発光ダイオードの光出力が所定レベルに低下したときに力率改善回路の動作を停止して整流化直流電源の出力が直接的に直流コンバータに供給されるように制御する制御手段と；を具備していることを特徴としている。 The light-emitting diode lighting device of the present invention includes a rectified DC power supply; a power factor correction circuit mainly composed of a boost chopper and having an input terminal connected to the rectified DC power supply; an input terminal connected to an output terminal of the power factor correction circuit A connected DC converter; a light emitting diode connected to the output terminal of the DC converter for lighting; a dimming signal output means; a DC converter and a power factor correction circuit according to the dimming signal output from the dimming signal output means Controls at least one of the outputs, and also has a dimming characteristic in which the light output of the light emitting diode continuously changes, and the power factor improves as the dimming degree increases until the light output of the light emitting diode drops to a predetermined level configured as output voltage of the circuit is gradually reduced and the light output of the light emitting diode to stop the operation of the power factor correction circuit when lowered to a predetermined level rectified direct current It is characterized in that it comprises a; output control means for controlling so as to be supplied directly to DC converter.
本発明は、以下の態様を許容する。 The present invention allows the following aspects.
整流化直流電源は、交流電源、例えば商用交流電源の交流電圧を整流して発光ダイオードを点灯するための電力を直流の態様で後述する力率改善回路および直流コンバータに供給する。整流の態様は、特段限定されないが、全波整流が好ましい。 The rectified DC power supply supplies power for rectifying the AC voltage of an AC power supply, for example, a commercial AC power supply, to turn on the light emitting diode to a power factor correction circuit and a DC converter, which will be described later, in a DC mode. The mode of rectification is not particularly limited, but full wave rectification is preferable.
また、直流電源は、直流出力電圧が平滑化されていてもよい。しかし、後段の力率改善回路が平滑化手段を備えているので、交流電圧を整流しただけの非平滑な直流電圧を出力する構成で差し支えない。 Further, the DC power supply may have a smoothed DC output voltage. However, since the subsequent power factor correction circuit includes the smoothing means, a configuration that outputs a non-smooth DC voltage obtained by rectifying the AC voltage may be used.
力率改善回路は、本発明において昇圧チョッパを主体として構成されていて、交流電源から供給される交流電流の力率を所望の程度に改善する。昇圧チョッパにおいては、そのスイッチング素子の高周波スイッチングのオン動作のときにインダクタに充電され、オフ動作のときにインダクタに蓄積された電磁エネルギーが放出されることによって出力端に配設された平滑コンデンサが充電される回路動作を行うため、整流化直流電源電圧波形に比例的な入力電流が同期して流れるので、昇圧動作を行いながら力率も改善される。 In the present invention, the power factor correction circuit is mainly composed of a step-up chopper, and improves the power factor of the AC current supplied from the AC power source to a desired level. In the step-up chopper, a smoothing capacitor disposed at the output end is obtained by charging the inductor when the high-frequency switching of the switching element is on and releasing the electromagnetic energy accumulated in the inductor during the off-operation. Since the circuit operation to be charged is performed, the input current proportional to the rectified DC power supply voltage waveform flows in synchronism, so that the power factor is improved while performing the boosting operation.
また、力率改善回路は、その出力電圧を単独で、または後述する直流コンバータと協調して、後述する調光信号に応じて変化させることができる。 In addition, the power factor correction circuit can change its output voltage independently or in cooperation with a DC converter described later according to a dimming signal described later.
さらに、昇圧チョッパは、インダクタとスイッチング素子が直列接続し、スイッチング素子と並列にフライホイールダイオードおよび平滑コンデンサの直列回路を接続した回路構成からなる一般的な回路構成であることが許容される。また、用いるスイッチング素子は、特段限定されないので、電流制御形のスイッチング素子および電圧制御形のスイッチング素子のいずれであってもよい。しかし、例えばＦＥＴ（電界効果形トランジスタ）およびＩＧＢＴなどのゲート電圧制御形の電圧制御形スイッチング素子であると、変換効率が高くなるので、特に好適である。 Further, the step-up chopper is allowed to have a general circuit configuration including a circuit configuration in which an inductor and a switching element are connected in series, and a series circuit of a flywheel diode and a smoothing capacitor is connected in parallel with the switching element. The switching element to be used is not particularly limited, and may be either a current control type switching element or a voltage control type switching element. However, a gate voltage control type voltage control type switching element such as an FET (field effect transistor) or IGBT is particularly preferable because the conversion efficiency is increased.
さらにまた、力率改善回路は、その昇圧チョッパのスイッチング素子をＯＦＦ状態に維持すれば、昇圧動作が停止して平滑コンデンサがインダクタを経由して平滑化直流電源の出力電圧によって直接的に充電されるので、平滑化直流電源の出力電圧に等しい電圧が出力されるようになる。 Furthermore, when the switching element of the boost chopper is maintained in the OFF state, the power factor correction circuit stops the boost operation and the smoothing capacitor is directly charged by the output voltage of the smoothing DC power source via the inductor. Therefore, a voltage equal to the output voltage of the smoothing DC power supply is output.
直流コンバータは、力率改善回路の昇圧された直流出力電圧を電圧変換して負荷に適合する所望の出力電圧を得る回路手段である。また、直流コンバータの出力電圧を後述する調光信号に応じて可変にして発光ダイオードを調光点灯するように構成することができる。 The DC converter is a circuit means for obtaining a desired output voltage suitable for a load by converting the boosted DC output voltage of the power factor correction circuit. Further, the light-emitting diode can be dimmed and lit by changing the output voltage of the DC converter in accordance with a dimming signal described later.
また、直流コンバータは、本発明においてその具体的な回路方式が特段限定されない。例えば、降圧チョッパ、逆極性形コンバータ、フライバックコンバータなどのスイッチングコンバータを適宜選択して採用することができる。なお、直流コンバータのスイッチング素子には、昇圧チョッパにおけるのと同様な理由で適宜選択することができる。 Further, the specific circuit system of the DC converter is not particularly limited in the present invention. For example, a switching converter such as a step-down chopper, a reverse polarity converter, or a flyback converter can be appropriately selected and employed. Note that the switching element of the DC converter can be appropriately selected for the same reason as in the step-up chopper.
発光ダイオードは、負荷として直流コンバータの出力端に接続し、その出力電流により付勢されて点灯する。直流コンバータの出力端に接続する発光ダイオードの数は特段限定されないので、１個および複数個のいずれであってもよい。また、発光ダイオードの発光特性およびパッケージ態様なども特段限定されないので、既知の各種発光特性、パッケージ態様および定格などを適宜選択して用いることができる。 The light emitting diode is connected to the output terminal of the DC converter as a load, and is lit by being energized by the output current. Since the number of light emitting diodes connected to the output terminal of the DC converter is not particularly limited, it may be one or more. In addition, since the light emitting characteristics, package mode, and the like of the light emitting diode are not particularly limited, various known light emitting characteristics, package modes, ratings, and the like can be appropriately selected and used.
調光信号出力手段は、調光信号を生成して出力する手段である。そして、その配設位置は、特段限定されない。すなわち、力率改善回路および直流コンバータを含む発光ダイオード点灯装置の主要部に近接した位置、例えば上記主要部と同一の配線基板に実装されている態様でもよい。また、上記主要部から離間した位置に配設されるのであってもよい。 The dimming signal output means is means for generating and outputting a dimming signal. And the arrangement | positioning position is not specifically limited. In other words, it may be mounted on a position close to the main part of the light-emitting diode lighting device including the power factor correction circuit and the DC converter, for example, on the same wiring board as the main part. Further, it may be arranged at a position separated from the main part.
また、調光信号出力手段は、出力する調光信号の形態が特段限定されない。例えば、調光度に応じてパルスのデューティが変化するデューティ信号、調光度をディジタル化したディジタル信号および調光度に応じて電圧値が変化する可変電圧信号などを選択的に適宜採用することができる。 Further, the dimming signal output means is not particularly limited in the form of the dimming signal to be output. For example, a duty signal whose pulse duty changes according to the dimming degree, a digital signal obtained by digitizing the dimming degree, a variable voltage signal whose voltage value changes according to the dimming degree, and the like can be selectively employed as appropriate.
制御手段は、調光信号出力手段から出力される調光信号に応じて直流コンバータおよび力率改善回路の少なくとも一方の出力を制御して発光ダイオードを調光点灯させるための調光制御動作を行う。また、発光ダイオードの光出力が所定レベルに低下したときに、力率改善回路の動作を停止させて整流化直流電源の出力が直接的に直流コンバータに供給されるように制御する力率改善回路の保護動作を行う。 The control means controls the output of at least one of the DC converter and the power factor correction circuit according to the dimming signal output from the dimming signal output means, and performs a dimming control operation for dimming the light emitting diode. . In addition, when the light output of the light emitting diode drops to a predetermined level, the power factor correction circuit controls the output of the rectified DC power supply to be directly supplied to the DC converter by stopping the operation of the power factor correction circuit. The protective action is performed.
調光制御動作のための直流コンバータおよび力率改善回路の少なくとも一方に対する出力制御は、制御手段内に設定した所定の調光特性および調光信号出力手段から出力される調光信号の相関に基づいて行われる。そして、調光特性は、予め発光ダイオードの光量と調光度とが連続的に変化するように設定しておくことができる。例えば、発光ダイオードの光量と調光度とが連続的、かつ直線的に変化してもよいし、発光ダイオードの光量と調光度とが連続的、かつ非直線的に変化してもよい。 The output control for at least one of the DC converter and the power factor correction circuit for the dimming control operation is based on a predetermined dimming characteristic set in the control means and a correlation of the dimming signal output from the dimming signal output means. Done. The dimming characteristics can be set in advance so that the light amount and the dimming degree of the light emitting diode continuously change . For example, the light amount and dimming degree of the light emitting diode may change continuously and linearly, or the light amount and dimming degree of the light emitting diode may change continuously and non-linearly .
力率改善回路の保護動作のために、発光ダイオードの光出力が所定レベルに低下したときに、制御手段は、力率改善回路の動作を停止させる。そして、直流コンバータの入力端に対して力率改善動作を行うことなしに直流電圧を印加する。なお、発光ダイオードの光出力の所定レベルとしては、非調光時すなわち全光時の光出力に対して例えば４０％以下の範囲の中から選択した値にするなど適宜のレベルとすることができ、しかもそのレベルを固定的に、または可変に設定することができる。 For the protection operation of the power factor correction circuit, the control means stops the operation of the power factor correction circuit when the light output of the light emitting diode drops to a predetermined level. Then, a DC voltage is applied to the input end of the DC converter without performing a power factor correction operation. The predetermined level of the light output of the light emitting diode can be an appropriate level such as a value selected from a range of 40% or less, for example, with respect to the light output during non-dimming, that is, all light. In addition, the level can be set to be fixed or variable.
また、制御手段は、発光ダイオードの光出力を直接検出するのに代えて、以上説明した発光ダイオード点灯回路の状態を電気的に検出することによって、発光ダイオードの光出力を間接的に検出して、力率改善回路の保護動作を行うように構成することができる。すなわち、制御手段は、直流コンバータの出力電圧、出力電流または出力電力を常時監視して、その電気信号が発光ダイオードの光出力が所定レベルに低下したときに対応する値になったときに、力率改善回路の動作を停止させることができる。または、これと別の構成として、調光信号を監視して、調光度が所定値に到達したときにこれを検出して力率改善回路の動作をさせることもできる。 In addition, instead of directly detecting the light output of the light emitting diode, the control means detects the light output of the light emitting diode indirectly by electrically detecting the state of the light emitting diode lighting circuit described above. The power factor correction circuit can be configured to perform a protection operation. That is, the control means constantly monitors the output voltage, output current, or output power of the DC converter, and when the electric signal becomes a value corresponding to when the light output of the light emitting diode falls to a predetermined level, The operation of the rate improvement circuit can be stopped. Alternatively, as another configuration, the dimming signal can be monitored, and when the dimming degree reaches a predetermined value, this can be detected to operate the power factor correction circuit.
さらに、制御手段は、発光ダイオードの光出力が所定レベルに低下するまで力率改善回路の出力電圧が、調光度が大きくなる（光出力が低下する）にしたがって低減していくように構成する。この態様において、調光可能範囲の全域にわたって力率改善回路の出力電圧が低減してもよいし、調光度がある程度大きい（光出力がある程度低下した）ときから力率改善回路の動作停止までの間においてのみ力率改善回路の出力電圧が低減するように構成することもできる。 Further, the control means, the output voltage of the power factor correction circuit to the light output of the light emitting diode is reduced to a predetermined level, the dimming degree is increased (light output is lowered) configured to go low Hesi accordance . In an embodiment of this may be reduced, the output voltage of the power factor correction circuit over the entire dimming range, since the dimming degree is large to some extent (the light output drops to some extent) to the stop of the operation of the power factor correction circuit The output voltage of the power factor correction circuit can be reduced only during the period.
本発明によれば、調光により発光ダイオードの光出力が所定レベル以下になったときに、昇圧チョッパを主体とする力率改善回路が動作を停止して、力率改善作用が行われないで直流電圧が直流コンバータに入力されるので、深い調光になって負荷が極めて軽くなったときには力率改善回路の昇圧チョッパが間欠動作をしなくなるから、発光ダイオードの点灯にちらつきが発生しないとともに、力率改善作用がなされないときは負荷が軽いために影響が小さいのに加えて、発光ダイオードの光出力が所定レベルに低下するまで調光度が大きくなる（光出力が低下する）にしたがって力率改善回路の出力電圧が低減していくことにより、力率改善動作が停止する際の前後において力率改善回路の出力電圧が急変しないから、直流コンバータの制御が安定するとともに、円滑な調光を行える発光ダイオード点灯装置を提供することができる。 According to the present invention, when the light output of the light emitting diode falls below a predetermined level due to dimming, the power factor correction circuit mainly composed of the boost chopper stops operating, and the power factor correction action is not performed. Since the DC voltage is input to the DC converter, when the load becomes very light due to deep dimming, the boost chopper of the power factor correction circuit does not operate intermittently, so there is no flickering in the lighting of the light emitting diode, When the power factor correction action is not performed, the load is light and the effect is small . In addition, the dimming degree increases (the light output decreases) until the light output of the light emitting diode decreases to a predetermined level. As the output voltage of the improvement circuit decreases, the output voltage of the power factor improvement circuit does not change suddenly before and after the power factor improvement operation stops. Together it is stabilized, it is possible to provide a light emitting diode lighting apparatus capable of smooth dimming.
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態および参考例を説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments and a reference example for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図１ないし図３は、本発明の第１の実施形態を示し、図１は発光ダイオード点灯装置の回路図、図２は調光信号波形図、ただし図３は調光特性と力率改善回路の出力電圧の関係を示す参考例としてのグラフである。 1 to 3 show a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a circuit diagram of light emitting diode lighting apparatus, FIG. 2 is dimming signal waveform diagram, except 3 dimming characteristics and power factor correction circuit It is a graph as a reference example which shows the relationship of output voltage.
本形態において、発光ダイオード点灯装置は、整流化直流電源ＲＤＣ、力率改善回路ＰＦＩ、直流コンバータＤＣＣ、発光ダイオードＬＥＤ、調光信号出力手段ＤＳＧおよび制御手段ＣＣを具備して構成されていて、商用交流電源ＡＣから給電される。 In this embodiment, the light-emitting diode lighting device includes a rectified DC power supply RDC, a power factor correction circuit PFI, a DC converter DCC, a light-emitting diode LED, a dimming signal output means DSG, and a control means CC. Power is supplied from an AC power supply AC.
整流化直流電源ＲＤＣは、その交流入力端が商用交流電源ＡＣに接続したブリッジ形全波整流回路Ｒｅｃからなり、非平滑直流電圧を出力する。 The rectified DC power supply RDC is composed of a bridge-type full-wave rectifier circuit Rec whose AC input terminal is connected to the commercial AC power supply AC, and outputs a non-smooth DC voltage.
力率改善回路ＰＦＩは、昇圧チョッパを主体として構成されている。すなわち、整流化直流電源ＲＤＣの直流出力端に接続したインダクタＬ１およびスイッチング素子Ｑ１の直列回路、スイッチング素子Ｑ１に並列接続したフライホイールダイオードＤ１および平滑コンデンサＣ１の直列回路、ならびに出力電圧検出回路ＶＤを備えていて、後述する制御手段ＣＣの制御によって力率改善動作を行う。なお、スイッチング素子Ｑ１は、ＭＯＳＦＥＴからなる。出力電圧検出回路ＶＤは、平滑コンデンサＣ１に並列接続した電圧分圧回路から分圧された出力電圧を取り出して、後述する制御手段ＣＣに制御入力する。上記電圧分圧回路は、抵抗器Ｒ１およびＲ２の直列回路で構成され、抵抗器Ｒ２の端子電圧が出力される。 The power factor correction circuit PFI is mainly composed of a boost chopper. That is, a series circuit of an inductor L1 and a switching element Q1 connected to the DC output terminal of the rectified DC power supply RDC, a series circuit of a flywheel diode D1 and a smoothing capacitor C1 connected in parallel to the switching element Q1, and an output voltage detection circuit VD The power factor improving operation is performed by the control of the control means CC described later. The switching element Q1 is made of a MOSFET. The output voltage detection circuit VD takes out the divided output voltage from a voltage dividing circuit connected in parallel to the smoothing capacitor C1, and inputs it to the control means CC described later. The voltage dividing circuit is constituted by a series circuit of resistors R1 and R2, and a terminal voltage of the resistor R2 is output.
直流コンバータＤＣＣは、降圧チョッパを主体として構成されている。すなわち、力率改善回路ＰＦＩの出力端である平滑コンデンサＣ１の両端間に接続したスイッチング素子Ｑ２およびフライホイールダイオードＤ２の直列回路、フライホイールダイオードＤ２に並列接続したインダクタＬ２および平滑コンデンサＣ２の直列回路、ならびに負荷電流検出回路ＩＤを備えていて、後述する制御手段ＣＣの制御によって直流電圧変換動作を行う。負荷電流検出回路ＩＤは、後述する発光ダイオードＬＥＤと直列に挿入された抵抗器Ｒ３からなる。なお、スイッチング素子Ｑ２は、ＭＯＳＦＥＴからなる。 The DC converter DCC is mainly composed of a step-down chopper. That is, a series circuit of a switching element Q2 and a flywheel diode D2 connected between both ends of a smoothing capacitor C1, which is an output terminal of the power factor correction circuit PFI, and a series circuit of an inductor L2 and a smoothing capacitor C2 connected in parallel to the flywheel diode D2. And a load current detection circuit ID, and performs a DC voltage conversion operation under the control of the control means CC described later. The load current detection circuit ID is composed of a resistor R3 inserted in series with a light emitting diode LED described later. The switching element Q2 is made of a MOSFET.
発光ダイオードＬＥＤは、その複数が直列接続し、負荷電流検出回路ＩＤを経由して直流コンバータＤＣＣの出力端である平滑コンデンサＣ２の両端に接続している。 A plurality of light emitting diodes LED are connected in series, and are connected to both ends of a smoothing capacitor C2 that is an output end of the DC converter DCC via a load current detection circuit ID.
調光信号出力手段ＤＳＧは、発光ダイオードＬＥＤを調光点灯するために調光信号を出力して、後述する制御手段ＣＣに制御入力する。本形態において、調光信号は、図２に波形を示すように調光割合に応じてデューティが変化する電圧パルス列からなる。なお、図中記号Ｔはパルスの周期、ｔはパルスのデューティ、をそれぞれ示す。そして、デューティレシオ：（ｔ／Ｔ）×１００％が調光点灯の設定信号となる。 The dimming signal output means DSG outputs a dimming signal for dimming and lighting the light emitting diode LED, and inputs the dimming signal to the control means CC described later. In the present embodiment, the dimming signal is composed of a voltage pulse train whose duty changes according to the dimming ratio as shown in the waveform of FIG. In the figure, symbol T represents a pulse period, and t represents a pulse duty. The duty ratio: (t / T) × 100% is the setting signal for dimming lighting.
制御手段ＣＣは、マイコンを主体として構成することができ、機能的には力率改善制御部ＣＰＦ、動作制御部ＣＰＡおよび直流コンバータ制御部ＣＤＣを備えている。力率改善制御部ＣＰＦは、動作制御部ＣＰＡおよび直流コンバータ制御部ＣＤＣとは別のマイコンにより昇圧チョッパと組み合わせて構成することができるが、昇圧チョッパからなる力率改善回路ＰＦＩのスイッチング素子Ｑ１にパルス電圧からなる駆動信号を供給する。また、昇圧チョッパの出力電圧検出回路ＶＤから制御入力される出力電圧が所定値になるように帰還制御して駆動信号のデューティを所定に制御する。 The control means CC can be composed mainly of a microcomputer, and functionally includes a power factor correction control unit CPF, an operation control unit CPA, and a DC converter control unit CDC. The power factor improvement control unit CPF can be configured in combination with a boost chopper by a microcomputer different from the operation control unit CPA and the DC converter control unit CDC. However, the power factor improvement control unit CPF is connected to the switching element Q1 of the power factor improvement circuit PFI including the boost chopper. A drive signal composed of a pulse voltage is supplied. Also, feedback control is performed so that the output voltage controlled and input from the output voltage detection circuit VD of the boost chopper becomes a predetermined value, thereby controlling the duty of the drive signal to a predetermined value.
動作制御部ＣＰＡは、本形態においては調光信号出力手段ＤＳＧから出力される調光信号を監視して、そのデューティが、したがってこれに対応する発光ダイオードの光出力が予め定めた所定レベルに低下するときの値である所定値に到達すると、力率改善制御部ＣＰＦを制御して、昇圧チョッパの駆動信号の供給を停止させる。これにより、昇圧チョッパのスイッチング素子Ｑ１がＯＦＦ状態に維持されるため、力率改善回路ＰＦＩが動作を停止するので、整流化直流電源ＲＤＣから供給される非平滑の直流電圧で平滑コンデンサＣ１が充電される。 In this embodiment, the operation control unit CPA monitors the dimming signal output from the dimming signal output means DSG, and the duty, and thus the light output of the corresponding light emitting diode, decreases to a predetermined level. When the predetermined value, which is the value at the time of reaching, is reached, the power factor correction control unit CPF is controlled to stop the supply of the drive signal for the boost chopper. As a result, the switching element Q1 of the step-up chopper is maintained in the OFF state, so that the power factor correction circuit PFI stops its operation, so that the smoothing capacitor C1 is charged with the non-smooth DC voltage supplied from the rectified DC power supply RDC. Is done.
直流コンバータ制御部ＣＤＣは、降圧チョッパのスイッチング素子Ｑ２にパルス電圧からなる駆動信号を供給する。また、直流コンバータＤＣＣの負荷電流検出回路ＩＤから制御入力される負荷電流が一定になるように帰還制御するとともに、調光信号に応じて駆動信号をＰＷＭ制御する。 The DC converter control unit CDC supplies a drive signal composed of a pulse voltage to the switching element Q2 of the step-down chopper. Further, feedback control is performed so that the load current controlled and input from the load current detection circuit ID of the DC converter DCC is constant, and the drive signal is PWM-controlled according to the dimming signal.
次に、本形態の発光ダイオード点灯装置の回路動作を説明する。すなわち、力率改善回路ＰＦＩの昇圧チョッパが動作することにより発光ダイオード点灯装置の力率が改善され、かつ商用交流電源ＡＣの電圧より高くなるように昇圧され、かつ出力電圧検出回路ＶＤから得た帰還電圧を用いて帰還制御された直流電圧が力率改善回路ＰＦＩから出力される。 Next, the circuit operation of the light emitting diode lighting device of this embodiment will be described. That is, by operating the boost chopper of the power factor correction circuit PFI, the power factor of the light emitting diode lighting device is improved and boosted to be higher than the voltage of the commercial AC power supply AC, and obtained from the output voltage detection circuit VD. A DC voltage feedback-controlled using the feedback voltage is output from the power factor correction circuit PFI.
力率改善回路ＰＦＩの出力電圧は、直流コンバータＤＣＣの入力端に印加される。これにより、直流コンバータＤＣＣは、降圧動作を行うので、負荷の発光ダイオードＬＥＤに対して所要値に調整された直流電圧がその出力端に現れる。その結果、直流コンバータＤＣＣの負荷として出力端に接続された発光ダイオードＬＥＤに負荷電流が流れるので、発光ダイオードＬＥＤが点灯する。このときの点灯は、直流コンバータＤＣＣの負荷電流検出回路ＩＤと制御手段ＣＣの協働によって定電流制御下で行われる。 The output voltage of the power factor correction circuit PFI is applied to the input terminal of the DC converter DCC. As a result, the DC converter DCC performs a step-down operation, so that a DC voltage adjusted to a required value appears at the output terminal of the light emitting diode LED of the load. As a result, a load current flows through the light emitting diode LED connected to the output terminal as a load of the DC converter DCC, so that the light emitting diode LED is turned on. The lighting at this time is performed under constant current control by the cooperation of the load current detection circuit ID of the DC converter DCC and the control means CC.
また、調光信号出力手段ＤＳＧから送出された調光信号が直流コンバータ制御部ＣＤＣに制御入力すると、直流コンバータ制御部ＣＤＣは調光信号に対応するＰＷＭ制御された駆動信号を生成して直流コンバータＤＣＣのスイッチング素子Ｑ２に供給する。その結果、負荷電流の定電流制御の基準値が調光信号に応じて変更されるため、発光ダイオードＬＥＤは、調光信号に対応する光出力の調光点灯を行う。 Further, when the dimming signal sent from the dimming signal output means DSG is control-inputted to the DC converter control unit CDC, the DC converter control unit CDC generates a PWM-controlled drive signal corresponding to the dimming signal to generate the DC converter. This is supplied to the DCC switching element Q2. As a result, since the reference value for constant current control of the load current is changed according to the dimming signal, the light emitting diode LED performs dimming lighting of the light output corresponding to the dimming signal.
一方、制御手段ＣＣの動作制御部ＣＰＡは、調光信号を監視していて、調光信号が予め設定されたデューティを超えたときに力率改善制御部ＣＰＦによる駆動信号のスイッチング素子Ｑ１に対する供給を停止する。このため、発光ダイオードＬＥＤの光出力が小さくなって負荷が軽くなったときに、力率改善回路ＰＦＩが間欠発振するのを回避することができる。 On the other hand, the operation control unit CPA of the control means CC monitors the dimming signal, and when the dimming signal exceeds a preset duty, supply of a drive signal to the switching element Q1 by the power factor correction control unit CPF. To stop. For this reason, it is possible to avoid intermittent oscillation of the power factor correction circuit PFI when the light output of the light emitting diode LED becomes small and the load becomes light.
本発明の第１の形態における参考例としての調光特性は、図３に示すように例えば２０％程度づつ段階的に光出力が低下するように設定されている。そして、光出力が約４０％を超えると動作制御部ＣＰＡによる制御が働いて力率改善動作が停止するので、昇圧作用がなくなるために、力率改善回路ＰＦＩの出力電圧が無昇圧の整流化直流電源ＲＤＣの出力電圧に等しくなって低下する。 The dimming characteristics as a reference example in the first embodiment of the present invention are set so that the light output gradually decreases by about 20%, for example, as shown in FIG. When the optical output exceeds about 40%, the control by the operation control unit CPA is activated and the power factor correction operation is stopped, so that the boosting action is eliminated, and the output voltage of the power factor correction circuit PFI is rectified without boosting. It becomes equal to the output voltage of the DC power supply RDC and decreases.
図４は、本発明の発光ダイオード点灯装置を実施するための第２の形態における調光特性と力率改善回路の出力電圧の関係を示すグラフである。 FIG. 4 is a graph showing the relationship between the dimming characteristics and the output voltage of the power factor correction circuit in the second embodiment for implementing the light emitting diode lighting device of the present invention.
本形態において、調光特性は、光出力が１００％から０％まで連続して直線的に変化する。また、力率改善回路ＰＦＩは、光出力が１００％から約７５％に低下するまでの間において昇圧作用が一定に維持される。光出力がさらに低下するにしたがい順次直線的に低下していき、光出力が約４０％を超えて保護動作制御部ＣＰＡによる制御が働くときの出力電圧が無昇圧の整流化直流電源ＲＤＣの出力電圧に等しくなる。 In this embodiment, the dimming characteristics change linearly continuously from 100% to 0%. In the power factor correction circuit PFI, the pressure increasing action is kept constant until the optical output decreases from 100% to about 75%. The output of the rectified DC power supply RDC with no output voltage when the optical output exceeds about 40% and the control by the protection operation control unit CPA is activated as the optical output further decreases linearly. Equal to the voltage.
そうして、第２の形態によれば、力率改善動作が停止する際の前後において力率改善回路ＰＦＩの出力電圧が急変しないから、直流コンバータＤＣＣの制御が安定するとともに、円滑な調光を行うことができる。したがって、本形態は、連続的な調光特性を設定する場合に好適である。 Thus, according to the second embodiment, since the output voltage of the power factor correction circuit PFI does not change suddenly before and after the power factor correction operation is stopped, the control of the DC converter DCC is stabilized and smooth dimming is performed. It can be performed. Therefore, this embodiment is suitable for setting continuous light control characteristics.
ＣＣ…制御手段、ＣＤＣ…直流コンバータ制御部、ＣＰＡ…動作制御部、ＣＰＦ…力率改善制御部、ＤＣＣ…直流コンバータ、ＤＳＧ…調光信号出力手段、ＩＤ…負荷電流検出回路、ＬＥＤ…発光ダイオード、ＰＦＩ…力率改善回路、ＲＤＣ…整流化直流電源、ＶＤ…出力電圧検出回路 CC: control means, CDC: DC converter control section, CPA: operation control section, CPF: power factor correction control section, DCC: DC converter, DSG: dimming signal output means, ID: load current detection circuit, LED: light emitting diode , PFI: Power factor correction circuit, RDC: Rectified DC power supply, VD: Output voltage detection circuit
Claims (1)
昇圧チョッパを主体として構成され、入力端が整流化直流電源に接続した力率改善回路と；
入力端が力率改善回路の出力端に接続した直流コンバータと；
直流コンバータの出力端に接続して点灯する発光ダイオードと；
調光信号出力手段と；
調光信号出力手段から出力される調光信号に応じて直流コンバータおよび力率改善回路の少なくとも一方の出力を制御するとともに、発光ダイオードの光出力が連続して変化する調光特性を有し、発光ダイオードの光出力が所定レベルに低下するまで調光度が大きくなるにしたがって力率改善回路の出力電圧が低減していくように構成し、かつ発光ダイオードの光出力が所定レベルに低下したときに力率改善回路の動作を停止して整流化直流電源の出力が直接的に直流コンバータに供給されるように制御する制御手段と；
を具備していることを特徴とする発光ダイオード点灯装置。 A rectified DC power supply;
A power factor correction circuit composed mainly of a step-up chopper and having an input terminal connected to a rectified DC power supply;
A DC converter whose input is connected to the output of the power factor correction circuit;
A light-emitting diode that is lit and connected to the output end of the DC converter;
Dimming signal output means;
Controlling the output of at least one of the DC converter and the power factor correction circuit according to the dimming signal output from the dimming signal output means , and having a dimming characteristic in which the light output of the light emitting diode continuously changes, It is configured so that the output voltage of the power factor correction circuit decreases as the dimming degree increases until the light output of the light emitting diode decreases to a predetermined level, and when the light output of the light emitting diode decreases to a predetermined level. Control means for stopping the operation of the power factor correction circuit and controlling the output of the rectified DC power supply to be directly supplied to the DC converter;
A light-emitting diode lighting device comprising:
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