JP5800661B2 - Led電源回路 - Google Patents
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Description
少なくともインダクタとスイッチング素子との直列接続を含み、該スイッチング素子のオンオフ駆動に連動する前記インダクタの磁場エネルギーの蓄積・放出によって、直流電源を所望の大きさの直流電流に変換し出力する変換手段と、
指定された調光度に基づいて前記スイッチング素子の駆動を制御する制御手段と、
を備える。
前記制御手段は、
前記調光度が基準値以上の範囲で変化する場合、前記スイッチング素子のオン幅を前記調光度に応じて定めてターン・オフし、ターン・オフ後に前記インダクタを流れる電流がほぼ零になるタイミングで前記スイッチング素子をターン・オンし、
また、前記調光度が前記基準値以下の範囲で変化する場合、前記スイッチング素子の前記オン幅を前記調光度に応じて定めてターン・オフし、ターン・オフ後に前記オン幅とオフ幅の合計である駆動周期を一定にして前記スイッチング素子をターン・オンする。
本発明によれば、インダクタとスイッチング素子の直列接続を含む高周波スイッチング回路を用いて、そのスイッチング素子のオン幅および駆動周期を調整するように構成したので、LED素子列への駆動電流の大きさを制御することができる。その結果、LEDの駆動電流を断続させることなく、所望の調光度に応じたLEDの調光制御を実行することができる。従って、周辺環境に与えるノイズレベルが小さく、人の目に優しく疲労感を生じさせにくいLED電源回路を提供することができる。
さらに、本発明によれば、調光度が小さくなった場合に駆動周期を固定して、オン幅の増減だけで駆動電流の大きさを制御するように構成した。駆動周期を固定するため、スイッチングの駆動周波数が上昇し過ぎることがなく回路効率の低下を避けることができる。つまり、調光度が低い状態において回路効率を低下させることなく調光制御を実行することができる。幸いなことに調光度が低い状態では、スイッチングロスは小さくて済み、かつ、駆動周期の調整(ソフトスイッチング制御)をしなくても、力率にはほとんど影響が出ない。このため、ゼロ・パーセントからの調光制御であっても効率良く調光できる。
前記調光度が基準値以下の範囲から基準値以上の範囲へ移行する場合に、前記基準値として増加用基準値を使用し、
前記増加用基準値は、前記減少用基準値よりも大きい値に設定されている。
以下、図面に基づき本発明の好適な実施形態について説明する。
図1は第1実施形態に係るLED照明器具の全体構成図である。LED照明器具は、LED素子列2と、このLED素子列に直流電源を供給するLED電源回路4とを有して構成されている。なお、LED電源回路には交流電源ACが供給される。
LED電源回路4は、入力部6、変換部8、電圧検出部(R2、R3)、電流検出部(R5,OA)、および、スイッチング周期終了検出部16を備える。入力部は、ノイズ除去回路(C1,T1,C2)と全波整流回路DBとバイパスコンデンサC3とを有する。
まず、調光度が設定値Hiより大きい範囲(図2で調光度を最大設定値から徐々に減少させていく過程)で変化する場合について説明する。
オン幅決定部24は、指定された調光度に対応する駆動電流値をデータテーブルから読み取り、駆動電流の検出値がデータテーブルの駆動電流値に近づくようにスイッチング素子Q1のスイッチングのオン幅を調整する。
また、駆動周期決定部22は、スイッチング周期終了検出部16からの電位差の検出値に基づいて、スイッチング駆動周期の終了タイミングを取得し、この終了タイミングでターン・オンする。これによって、スイッチングの駆動周波数は検出値に応じて変化し、ソフトスイッチング制御が実行される。
図2で、調光度が設定値Loより小さくなった場合について説明する。
オン幅決定部24は、指定された調光度に対応する駆動電流値をデータテーブルから読み取り、駆動電流の検出値がデータテーブルの駆動電流値に近づくようにスイッチング素子Q1のスイッチングのオン幅を制御する。
次に、本発明のスイッチング駆動制御におけるヒステリシス特性について説明する。
図2に示すように、調光度が減少する場合は、設定値Hiを減少用基準値として用いる。また、調光度が増加する場合は、設定値Hiよりも低く設定された設定値Loを増加用基準値として用いる。すなわち、ソフトスイッチング制御から周波数固定制御へ移行する場合の減少用基準値と、周波数固定制御からソフトスイッチング制御へ移行する場合の増加用基準値とに差を設けて、増加用基準値が減少用基準値よりも大きい値にした。
さらに、本実施形態によれば、調光度が小さくなった場合に駆動周期を固定して、オン幅の増減だけで駆動電流の大きさを制御するように構成したので、回路効率を低下させることなく調光制御を実行することができる。このため、ゼロ・パーセントからの調光制御を効率良く実行できる。
図5は第2実施形態に係るLED照明器具の全体構成図である。LED照明器具は、LED素子列102と、このLED素子列に直流電源を供給するLED電源回路104とを有して構成されている。なお、LED電源回路には交流電源ACが供給される。
交流電源ACの代わりに直流電源DCを用いたLED照明器具に対しても、本発明のLED電源回路を適用できる。この場合、ダイオードブリッジDBを省略してバイパスコンデンサC1のみとすればよい。
4,104 LED電源回路
6,106 入力部
8,108 変換部(変換手段)
14,114 制御回路(制御手段)
16,116 スイッチング周期終了検出部
20 調光度判断部
22 駆動周期決定部
24 オン幅決定部
L1 インダクタ
Q1 スイッチング素子
R2、R3 電圧検出部の抵抗
R5 電流検出部の抵抗
T2a 一次側巻線(インダクタ)
Claims (2)
- LED負荷へ連続する直流電流を供給し、かつ、該直流電流の大きさを制御することで前記LED負荷の調光を行なうLED電源回路であって、
少なくともインダクタとスイッチング素子との直列接続を含み、該スイッチング素子のオンオフ駆動に連動する前記インダクタの磁場エネルギーの蓄積・放出によって、直流電源を所望の大きさの直流電流に変換し出力する変換手段と、
指定された調光度に基づいて前記スイッチング素子の駆動を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記調光度が基準値以上の範囲で変化する場合、前記スイッチング素子のオン幅を前記調光度に応じて定めてターン・オフし、ターン・オフ後に前記インダクタを流れる電流がほぼ零になるタイミングで前記スイッチング素子をターン・オンし、
また、前記調光度が基準値以上の範囲から基準値以下の範囲へ移行する場合、移行直前の前記駆動周期の2倍〜10倍の範囲で前記駆動周期を固定し、
前記スイッチング素子の前記オン幅を前記調光度に応じて定めてターン・オフし、ターン・オフ後に前記オン幅とオフ幅の合計である駆動周期を一定にして前記スイッチング素子をターン・オンすることを特徴とするLED電源回路。 - 請求項1に記載のLED電源回路において、
前記制御手段は、前記調光度が基準値以上の範囲から基準値以下の範囲へ移行する場合に、前記基準値として減少用基準値を使用し、
前記調光度が基準値以下の範囲から基準値以上の範囲へ移行する場合に、前記基準値として増加用基準値を使用し、
前記増加用基準値は、前記減少用基準値よりも大きい値に設定されていることを特徴とするLED駆動回路。
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