JP5495675B2 - 発光ダイオード点灯装置及び照明器具及び照明システム - Google Patents
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Description
を備えたことを特徴とする。
図1は、高周波インバータで発光ダイオード(LEDともいう)を点灯させる発光ダイオード点灯装置110の回路を示す。
(1)電源整流回路1は、ノイズフィルタ(図示しない)とダイオードブリッジで構成され、商用交流電源40をもとに、電源電圧の整流及びノイズの除去を行う回路である。
(2)アクティブフィルタ回路2は、電源電圧波形に沿ってスイッチングを行うことにより、電源電圧を所定の直流電圧に昇圧すると共に入力電流波形を整形して力率および高調波を改善する回路である。電源整流回路1とアクティブフィルタ回路2とはインバータ回路3に直流電圧を供給する直流電源回路を構成する。
(3)インバータ回路3は、アクティブフィルタ回路2で昇圧された直流電圧を、インバータ制御回路5から出力される逆極性の電圧で、スイッチング素子のFET(Q1)8、及びFET(Q2)9を交互にスイッチングすることにより、高周波電圧を発生させる回路である。
(4)負荷回路4(共振回路ともいう)は、周波数によりインダクタ10と共振コンデンサ12の共振を変化させることにより直列に接続された発光ダイオード素子7に流れる電を調整するものである。コンデンサ11は結合コンデンサである。
(5)整流回路6は、直列に接続された発光ダイオード素子7に直流電流を流すものである。
(6)コンデンサ17は、発光ダイオード素子7に流す電流のリップルを取り除くための平滑コンデンサである。
(7)インバータ制御回路5は、インバータ回路3の動作周波数を制御するものである。
(8)電流検出回路30(検出回路)は、電流検出抵抗18、ダイオード21、抵抗22、コンデンサ23、基準電圧19、比較器20により構成され、発光ダイオード素子7に流れる電流を検出するものである。発光ダイオード素子7に流れる電流を電流検出抵抗18により電圧(対応信号)に変換し、その電圧の正方向をダイオード21により取り出し、抵抗22、コンデンサ23により平均化し、比較器20に入力する。比較器20は前記電圧と基準電圧19とを比較して、基準電圧以上である場合に、インバータ回路3を動作させ、基準電圧以下である場合にはインバータ回路3を停止させる。
図3は、発光ダイオード点灯装置110の動作を示すフローチャートである。図3を参照して具体的に説明する。
(2)S02において、電流検出回路30が、発光ダイオード素子7に流れる電流を電流検出抵抗18により電圧に変換して検出する。
(3)S03において、電流検出回路30の比較器20は、抵抗22とコンデンサ23により平均化された電流検出抵抗18の検出電圧と基準電圧19とを比較し、比較結果をインバータ制御回路5に出力する。
(4)S04において、インバータ制御回路5は、比較結果において平均化された検出電圧が基準電圧19以上である場合にはLED接続と判別して、インバータ回路3を継続して駆動させると共に、インバータ回路3を起動周波数から点灯周波数に移行し(S06)、S02からS04を繰り返すことにより、比較器20の比較結果を監視する。また、S04において、比較結果が基準電圧19以下である場合には、インバータ制御回路5はインバータ回路3を停止させる(S05)。すなわちS02からS04のループでは、インバータ制御回路5は、発光ダイオードを点灯させるデューティ比の定格点灯周波数でインバータ回路3のスイッチング素子であるFET(Q1)8、FET(Q2)9をスイッチングしており、電流検出回路30が比較した比較結果に基づいてインバータ回路3のスイッチング素子のスイッチングを継続するかどうかを判別する。インバータ回路3を継続駆動すると判別するときはスイッチング素子のスイッチングを継続し(S04のYES)、継続駆動しないと判別するときはスイッチング素子のスイッチングを停止する(S04のNO)。このようにインバータ制御回路5は、電流検出回路30によって検出された対応信号の値に基づいて、インバータ回路3を継続駆動するかどうかを判別する。
なお比較器20に入力される基準電圧19は、インバータ回路3が電圧Vf以上かつ所定の耐圧以下となるような起動周波数で駆動するときに、LED接続時に電流検出抵抗18に発生する検出電圧に対応して設定されている。
次に実施の形態2を説明する。実施の形態2ではインバータ回路3の起動周波数を定格の点灯周波数で駆動する場合を説明する。図2に示すように、インバータ回路を定格の点灯周波数(定格点灯のデューティ比)で駆動すると、LED非接続時(図2ではLED不点灯時)の場合は、部品の耐圧を超える電圧が発生してしまう。そこで実施の形態2では、起動周波数を点灯周波数に一致させた場合においても、起動時にはインバータ回路3の出力電圧が小さくなるように、インバータ制御回路5は、インバータ回路3の点灯周波数におけるデューティのHレベルが短くなるように制御する。なおインバータ制御回路5は、LEDが接続されていると判別したときは、デューティ比を定格点灯のデューティ比に移行する。
次に図4、図5を参照して実施の形態3を説明する。実施の形態3は、インバータ制御回路5が実施の形態1あるいは実施の形態2の方式でインバータ回路3を起動する場合に、FET(Q2)9に接続された抵抗28から電圧を検出し、この検出電圧に従ってLEDが接続されているかどうかを判別する実施形態である。すなわちインバータ制御回路5は、抵抗28から電流検出回路30によって検出された対応信号の値に基づいて、インバータ回路3を継続駆動するかどうかを判別する。
次に図6、図7を参照して実施の形態3の発光ダイオード点灯装置140を説明する。図6は実施の形態4の発光ダイオード点灯装置140の回路図である。図5と共通な回路には共通な番号を付し、説明を省略する。
発光ダイオード点灯装置140が図5の回路と異なる部分は、共振コンデンサ12をなくすと共に、電流検出回路30が位相検出回路41(検出回路)に変化したことである。インバータ制御回路5は、抵抗28から位相検出回路41によって検出された負荷電流の位相(対応信号)の値に基づいて、インバータ回路3を継続駆動するかどうかを判別する。
Claims (6)
- インダクタを備え、接続される発光ダイオードに電圧を印加する共振回路と、
上記共振回路に電流を流すインバータ回路と、
上記インバータ回路に直流電圧を供給する直流電源回路と、
上記発光ダイオードに流れる電流に対応する対応信号を検出する検出回路と、
上記インバータ回路の起動時に、上記共振回路が出力する電圧が上記発光ダイオードがオンとなるオン電圧以上かつ上記発光ダイオードが点灯しない場合は上記共振回路を構成する部品の耐電圧に従って決定された所定の電圧以下となる起動周波数で上記インバータ回路を発振させて起動し、このときに上記検出回路が検出した上記対応信号の値に基づいて、上記インバータ回路を継続駆動するかどうかを判別するインバータ制御回路と
を備え、
上記インバータ回路は、
第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子とが直列接続されて構成されると共に上記第1のスイッチング素子が上記直流電源回路の正極側に接続され、上記第2のスイッチング素子を流れる電流が通過する抵抗を介して上記第2のスイッチング素子が上記直流電源回路の負極側に接続され、
上記検出回路は、
上記対応信号として、上記第2のスイッチング素子を流れる電流が通過する上記抵抗に発生する電圧を検出し、
上記共振回路は、
上記インバータ制御回路が上記インバータ回路を発振させる周波数で、上記インバータ回路の発振に伴って発振し、
上記インバータ制御回路は、
上記対応信号の値に基づき上記インバータ回路を継続駆動すると判別した場合には、上記起動周波数よりも低い定格点灯周波数で上記インバータ回路を継続して発振させると共に、上記対応信号の値に基づき上記インバータ回路を継続駆動しないと判別した場合には、上記インバータ回路の発振を停止し、
上記共振回路は、
発光ダイオードが点灯しない場合は、上記起動周波数から上記定格点灯周波数に向かって周波数が低くなるに従って出力電圧が高くなる特性を有する
ことを特徴とする発光ダイオード点灯装置。 - 上記検出回路は、
上記第2のスイッチング素子を流れる電流が通過する上記抵抗の電圧を検出し、検出した電圧から上記共振回路に流れる負荷電流の位相を上記対応信号として検出することを特徴とする請求項1記載の発光ダイオード点灯装置。 - インダクタを備え、接続される発光ダイオードに電圧を印加する共振回路と、
上記共振回路に電流を流すインバータ回路と、
上記インバータ回路に直流電圧を供給する直流電源回路と、
上記発光ダイオードに流れる電流に対応する対応信号を検出する検出回路と、
上記インバータ回路の起動時に、上記共振回路が出力する電圧が上記発光ダイオードがオンとなるオン電圧以上かつ上記発光ダイオードが点灯しない場合は上記共振回路を構成する部品の耐電圧に従って決定された所定の電圧以下となる起動周波数で上記インバータ回路を発振させて起動し、このときに上記検出回路が検出した上記対応信号の値に基づいて、上記インバータ回路を継続駆動するかどうかを判別するインバータ制御回路と
を備え、
上記共振回路は、
上記インバータ制御回路が上記インバータ回路を発振させる周波数で、上記インバータ回路の発振に伴って発振し、
上記インバータ制御回路は、
上記対応信号の値に基づき上記インバータ回路を継続駆動すると判別した場合には、上記起動周波数よりも低い定格点灯周波数で上記インバータ回路を継続して発振させると共に、上記対応信号の値に基づき上記インバータ回路を継続駆動しないと判別した場合には、上記インバータ回路の発振を停止し、
上記共振回路は、
発光ダイオードが点灯しない場合は、上記起動周波数から上記定格点灯周波数に向かって周波数が低くなるに従って出力電圧が高くなる特性を有する
ことを特徴とする発光ダイオード点灯装置。 - 上記インバータ制御回路は、
上記発光ダイオードを点灯させるデューティ比の定格点灯周波数で上記インバータ回路を駆動しているときには、上記検出回路が検出した上記対応信号の値に基づいて、上記インバータ回路を継続駆動するかどうかを判別することを特徴とする請求項3記載の発光ダイオード点灯装置。 - 請求項1から4のいずれかに記載の発光ダイオード点灯装置を備えた照明器具。
- 請求項5の照明器具を複数備えた照明システム。
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