JP6099895B2 - Power supply for lighting - Google Patents
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Description
本発明は、発光ダイオード(LED)素子などの照明負荷を点灯制御するための照明用電源装置に関し、特に外部電源が切断された直後に再接続された場合のLED素子の発光開始からフル発光までの立ち上がり特性の改良技術に関する。 The present invention relates to a lighting power supply device for controlling lighting of a lighting load such as a light emitting diode (LED) element, and in particular, from the start of light emission of an LED element to full light emission when the external power supply is reconnected immediately after being disconnected. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
一般的に印加電圧に対するLED素子の光出力の応答性は、マイクロ秒オーダーである。放電灯などの照明器具に比べてその応答性は非常に高速である。そのため電源投入の際にLED素子が瞬時に光を出力すると、人にフラッシュランプ(閃光)のような不快感を与えてしまう。最近では、電源投入の際にLED素子への負荷電流を徐々に増加させて光出力を緩やかに増加させる点灯制御によって不快感を与えないようにすることができるLED電源回路が高級機種向けを中心に販売されるようになってきた。 In general, the response of the light output of the LED element to the applied voltage is on the order of microseconds. The responsiveness is very high compared to a lighting fixture such as a discharge lamp. For this reason, when the LED element instantaneously outputs light when the power is turned on, a person feels uncomfortable feeling like a flash lamp. Recently, LED power supply circuits that can gradually increase the load current to the LED element when the power is turned on to gently increase the light output so as not to cause discomfort are mainly used for high-end models. Has come to be sold.
特許文献1の図5に記載のLED電源装置は、全波整流回路と昇圧チョッパ回路と降圧チョッパ回路を組合せたものであり、外部電源の投入時に負荷電流を徐々に増加させることによってLED素子の閃光を抑制する制御を有している。具体的には、LED素子の検出電流値と目標電流値とを比較するオペアンプを備えており、目標電流値が検出電流値よりも高い場合にオペアンプの出力端子電圧が時間経過とともに上昇するようになっている。降圧チョッパ回路用の制御ICはオペアンプの出力端子電圧の上昇に応じてスイッチング素子のオン比率を増大させるので、この結果LED素子の負荷電流が徐々に増加する。目標電流値はマイクロコンピュータからのPWM信号に基づいて生成されるが、PWM信号をオペアンプに印加する直流電圧(目標電流値)に変換するためにPWM信号平滑回路が設けられている。
The LED power supply device shown in FIG. 5 of
しかし、特許文献1の電源装置では、制御ICとオペアンプの起動開始時間が必ずしも一致しないために、電源投入時に制御ICよりも早くオペアンプが起動することもある。そうすると、制御ICの起動時点で既にオペアンプの出力端子電圧が高い値に達してしまい、LED素子に瞬間的な過大電流が流れて閃光が発生するおそれがある。これを防止するために特許文献1の電源装置では、オペアンプの反転入力端子にオフセット信号印加回路を設けている。また、電源投入後から制御ICの起動までの期間はオペアンプの出力端子電圧が減少するように、マイクロコンピュータにPWM信号のオン比率を演算させる必要があった。
However, in the power supply device of
このように特許文献1の電源装置は、電源投入時の閃光の発生を抑制するためにオペアンプやPWM信号平滑回路を要するだけでなく、様々な状況において閃光の発生を回避するためのオフセット信号印加回路や特別なプログラムも必要とするため、その制御回路の構成が複雑になっていた。
As described above, the power supply apparatus of
そこで、発明者らは、特許文献1と同等の変換回路(全波整流回路、昇圧チョッパ回路、降圧チョッパ回路の組合せ)を有する電源装置において、よりシンプルな構成の制御回路によって電源投入時の閃光発生を回避できる電源装置の開発を目指した。その結果、図4(A)のように電源投入により点灯開始してから所定の増光期間をかけてLED素子の光出力を増加させることができる電源装置を製造した。図4(A)〜(C)はマイクロコンピュータがPWM制御回路に対して出力する電流シーケンス指令値を示す。この電源装置では外部電源を切断してから一定時間が経過すれば、電源を再投入した場合においても同様の立ち上がり特性が得られた。
In view of this, the inventors of the power supply device having a conversion circuit (a combination of a full-wave rectifier circuit, a step-up chopper circuit, and a step-down chopper circuit) equivalent to
しかしながら、図4(B)のように電源切断から短時間で電源再投入した場合には、LED素子の光出力が瞬時に上昇してしまい閃光が発生してしまった。同様のことは図4(C)のように電源再投入を電源切断から間髪入れずに実行した場合にも起きてしまった。このように電源切断の直後に再投入される場合には、LED素子の閃光を回避できないという課題があった。 However, when the power is turned on again in a short time after the power is turned off as shown in FIG. 4B, the light output of the LED element rises instantaneously and a flash is generated. The same thing happens when the power is turned on again after turning off the power as shown in FIG. 4C. Thus, when the power is turned on again immediately after the power is turned off, there is a problem that the flash of the LED element cannot be avoided.
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、外部電源が切断された直後に再投入される場合であっても照明負荷の閃光の発生を回避できる照明用電源装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides an illumination power supply device that can avoid the occurrence of flashing of an illumination load even when the external power supply is turned on again immediately after being turned off. Objective.
発明者らは、複数段階で増加する電流指令値を演算するマイクロコンピュータを用いて、電源投入後にスイッチング用の制御IC(PWM制御回路)が立ち上がった場合は、マイクロコンピュータからの電流指令値によって制御ICを駆動させることにより、負荷電流を徐々に増加させるようにした。しかし電源切断後であっても制御IC用への電源供給が失われない期間が存在し、その期間に再投入が実行される可能性があった。これまでのマイクロコンピュータは電源が切断されたことを直接認識できるようにはなっていなかったので、制御IC用への電源供給が失われていない期間に再投入が実行されてもマイクロコンピュータが必要な電流指令値を出力しなかったという点に着目した。 The inventors use a microcomputer that calculates a current command value that increases in a plurality of stages, and when a switching control IC (PWM control circuit) is started up after the power is turned on, control is performed using the current command value from the microcomputer. The load current was gradually increased by driving the IC. However, there is a period in which the power supply to the control IC is not lost even after the power is turned off, and there is a possibility that the power is turned on again during that period. Microcomputers up to now have not been able to recognize directly that the power has been cut off, so a microcomputer is required even if power is turned on again while power supply to the control IC is not lost. We paid attention to the fact that no current command value was output.
すなわち、本発明に係る照明用電源装置は、
入力電流を断続することによって力率を改善する力率改善回路と、
前記力率改善回路からの直流電力を蓄積する力率改善用コンデンサと、
降圧用スイッチング素子を用いて前記力率改善用コンデンサからの直流電流を断続することによって降圧する降圧回路と、
降圧された直流電力を蓄積する降圧コンデンサと、
前記力率改善用コンデンサに蓄積された電荷を利用する補助電源回路と、
前記補助電源回路からの電源供給を受けて前記降圧用スイッチング素子のオンオフ駆動を制御する制御回路と、を備え、前記降圧コンデンサの端子間に接続された照明負荷に負荷電流を供給する。
さらに、前記力率改善回路の入力側において入力電圧の有無を監視する監視手段と、
前記監視手段からの監視信号に基づいて電源切断から所定時間の経過後に電源の再投入があったことを認識した場合に、複数段階で増加する電流指令値を前記制御回路に出力するコンピュータと、を備える。
そして、前記制御回路は、前記電流指令値に基づいて前記降圧用スイッチング素子のオンオフ駆動を制御することを特徴とする。
That is, the illumination power supply device according to the present invention is
A power factor correction circuit that improves the power factor by interrupting the input current;
A power factor improving capacitor for accumulating DC power from the power factor improving circuit;
A step-down circuit that steps down a voltage by intermittently connecting a direct current from the power factor improving capacitor using a step-down switching element;
A step-down capacitor for storing stepped-down DC power;
An auxiliary power circuit that uses the electric charge accumulated in the power factor improving capacitor;
And a control circuit that controls the on / off drive of the step-down switching element in response to power supply from the auxiliary power circuit, and supplies a load current to a lighting load connected between the terminals of the step-down capacitor.
And monitoring means for monitoring the presence or absence of an input voltage on the input side of the power factor correction circuit;
A computer that outputs to the control circuit a current command value that increases in a plurality of steps when recognizing that there has been a power re-on after elapse of a predetermined time based on a monitoring signal from the monitoring means; Is provided.
The control circuit controls on / off driving of the step-down switching element based on the current command value.
前記コンピュータは、前記電源切断からの所定時間として30ミリ秒以上、500ミリ秒以内の時間を記憶していることが好ましい。
前記コンピュータは、ゼロからフルに達するまでの前記電流指令値の出力時間が0.5秒以上、5秒以内になるように前記電流指令値を出力することが好ましい。
It is preferable that the computer stores a time of not less than 30 milliseconds and not more than 500 milliseconds as a predetermined time from the power-off.
It is preferable that the computer outputs the current command value so that an output time of the current command value from zero to full is 0.5 seconds or more and 5 seconds or less.
本発明の構成によれば、コンピュータは補助電源が存続している限り、監視信号に基づいて電源の有無を認識することができる。そのため、電源の再投入を認識した場合は、補助電源存続期間内であっても電流指令値を演算して出力することができる。ただし、電源切断から短時間は負荷照明が減光することなく点灯を維持するため、その点灯維持期間は電流指令値を出力する必要がない。そこで、コンピュータは監視信号に基づいて前回電源が切断されたことを認識した時は、適当なカウンタを使って電源切断からの経過時間の計時を開始する。そして点灯維持期間に相当する所定時間を経過してから電源の再投入が実行されたことを認識した場合に、コンピュータは電流指令値を出力することにした。コンピュータが予め記憶する所定時間は、30ミリ秒以上、500ミリ秒以内になるように設定する。 According to the configuration of the present invention, the computer can recognize the presence or absence of the power source based on the monitoring signal as long as the auxiliary power source exists. For this reason, when reapplying power is recognized, the current command value can be calculated and output even within the auxiliary power source lifetime. However, since the load illumination is kept on without being dimmed for a short time after the power is turned off, it is not necessary to output a current command value during the lighting maintenance period. Therefore, when the computer recognizes that the power has been turned off last time based on the monitoring signal, it starts counting the elapsed time since the power is turned off using an appropriate counter. When the computer recognizes that the power has been turned on again after a predetermined time corresponding to the lighting maintenance period, the computer outputs a current command value. The predetermined time stored in advance by the computer is set to be not less than 30 milliseconds and not more than 500 milliseconds.
このようにコンピュータが交流電源の入力の有無を常に監視できるようにして、制御用の補助電源が維持されている期間内であっても電源の再投入を認識した際には必要な電流指令値が出力されるようになった。また、電源切断後の一定期間は点灯が維持されることから、コンピュータは点灯維持期間中に再投入を認識しても電流指令値を出力しないようにした。この結果、コンピュータからの適切な電流指令値によって制御回路のオンオフ制御を制限することができるようになり、外部電源が切断された直後に再投入される場合であっても閃光の発生を回避することができる。 In this way, the computer can always monitor the presence or absence of input of AC power, and the necessary current command value when re-powering is recognized even during the period when the auxiliary power supply for control is maintained. Is now output. In addition, since the lighting is maintained for a certain period after the power is turned off, the computer does not output the current command value even if the computer recognizes the reactivation during the lighting maintenance period. As a result, the on / off control of the control circuit can be limited by an appropriate current command value from the computer, and even if the external power supply is turned on again immediately after it is turned off, the occurrence of flashing is avoided. be able to.
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に本実施形態に係るLED照明器具の全体構成を示す。LED照明器具は、外部の交流電源ACからの交流電力を直流電力に変化するLED電源装置10と、この直流電力によって点灯するLED素子列12とを有する。なお、通常は交流電源ACとLED電源装置10の間にスイッチあって、電源投入と電源切断との切り換えが行なわれる。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the overall configuration of an LED lighting apparatus according to this embodiment. The LED lighting apparatus includes an LED
<LED電源装置の全体構成>
本発明の照明用電源装置は、少なくとも力率改善回路と降圧回路を備えたものを前提としている。その一例として図1に力率改善回路20と降圧チョッパ回路(降圧回路に相当)30の組合せであるLED電源装置10を示した。
図1のLED電源装置10は、交流電源ACからの入力電力P1を変換してLED素子列12の点灯に必要な駆動電力P2を生成するために、全波整流回路DBと、バイパスコンデンサC1と、力率改善回路20と、力率改善用コンデンサC2と、降圧チョッパ回路30と、出力コンデンサC3とを有する。また、検出機能のために電圧検出手段(R1、R2)と電流検出手段(R3)を備える。さらに、制御機能のためにマイクロコンピュータ40(以降でマイコンと呼ぶ)とPWM制御回路50と、FETドライバ60と、補助電源回路70を備える。
<Overall configuration of LED power supply>
The illumination power supply device of the present invention is premised on at least a power factor correction circuit and a step-down circuit. As an example, FIG. 1 shows an LED
全波整流回路DBはダイオードブリッジなどで構成され交流電源ACからの交流電力を整流する。バイパスコンデンサC1は全波整流回路DBの出力端同士を結び、全波整流回路DBからの整流電流を部分平滑するため、および、力率改善回路20のスイッチング素子のオンオフ駆動により断続された電流の影響が交流電源側に及ぶことを防止するために、高周波成分通流用フィルタとして設けられている。バイパスコンデンサC1の端子間は、抵抗R1、R2の直列回路で結ばれている。
The full-wave rectifier circuit DB is configured by a diode bridge or the like and rectifies AC power from the AC power supply AC. Bypass capacitor C 1 has signed an output terminal ends of the full-wave rectifying circuit DB, to partial smoothing the rectified current from the full-wave rectifying circuit DB, and was intermittently by off driving the switching elements of the power
力率改善回路20は、全波整流回路DBの後段に接続され、全波整流回路DBに入力される交流電流を歪みのない正弦波に整形し、振幅一定の安定化した直流電流を高効率で生成する。また、力率改善回路20の出力端子間に接続された力率改善用コンデンサC2には直流電圧によって静電エネルギーが蓄積される。図1では力率改善回路20の具体的な構成を省略するが、例えば昇圧チョッパ回路で構成する場合を簡単に説明する。昇圧チョッパ回路は、バイパスコンデンサC1の正極端子に一端部が接続されたインダクタと、このインダクタの他端部とバイパスコンデンサC1の負極端子との間に接続されたスイッチング素子と、前記インダクタとスイッチング素子間の接続点にアノードが接続されたダイオードとを備えている。力率改善用コンデンサC2は、ダイオードのカソードとバイパスコンデンサC1の負極端子とを結ぶようにして設けられている。昇圧チョッパ回路のスイッチング素子が整流電流を断続することによってこれを昇圧し、LED素子列12に必要な負荷電圧を超える直流電圧を生成する。そして力率改善用コンデンサC2は昇圧された直流電圧によって充電される。
The power
降圧チョッパ回路30は、力率改善用コンデンサC2の端子間に接続されて直流電流を受けてLED素子列12に必要な負荷電流を生成する。この際にコンデンサC2の端子間電圧は必要な負荷電圧まで降圧される。降圧チョッパ回路30は、スイッチング素子(MOSFET)Q1とインダクタL1とダイオードD1から成り、次のように接続されている。まず、コンデンサC2の正極端子にスイッチング素子Q1とインダクタL1が直列に接続されている。この直列接続の他端は、後段の出力コンデンサC3の正極端子に結ばれている。また、スイッチング素子Q1とインダクタL1との接続点には、ダイオードD1のカソードが接続されている。ダイオードD1のアノードは、力率改善用コンデンサC2の負極端子(グラウンドライン)に結ばれている。また、ダイオードD1のアノード側と後段の出力コンデンサC3の負極側端子も結ばれている。ただし、ダイオードD1のアノードと出力コンデンサC3の負極端子との間には抵抗R3が設けられている。
LED素子列12は出力コンデンサC3の端子間に並列に接続されている。
The step-down
スイッチング素子Q1は、数十kHzの高い周波数でオンオフして力率改善用コンデンサC2からの直流電流を断続する。スイッチング素子Q1がオン状態である期間に、このスイッチング素子Q1を流れる直流電流によってインダクタL1に磁気エネルギーが蓄積される。そして、スイッチング素子Q1がオンからオフに切り替わった際に、インダクタL1の磁気エネルギーの放出によってインダクタL1には電流が連続して流れようとする。すなわち、インダクタL1とLED素子列12とダイオードD1の閉ループを電流が流れる。
The switching element Q 1 is, turns on and off at a high tens kHz frequency intermittently the direct current from the power factor improving capacitor C 2. The switching element Q 1 is the period in the ON state, the magnetic energy in the inductor L 1 is accumulated by the DC current flowing through the switching element Q 1. Then, when the switching element Q 1 is switched from ON to OFF, the inductor L 1 by the release of magnetic energy of the inductor L 1 tends to flow current is continuous. That is, current flows through the closed loop of the inductor L 1 and the
このように降圧チョッパ回路30では、高周波で切り替わるスイッチング素子Q1がオンになると、力率改善用コンデンサC2の正極端子からの直流電流が、スイッチング素子Q1→インダクタL1→LED素子列12の順番でコンデンサC2の負極端子に流れて、インダクタL1に磁気エネルギーが蓄積される。また、スイッチング素子Q1がオフになると、直流電流の供給が遮断され、スイッチング素子Q1とインダクタL1の接続点における電圧が略零になる。そして、インダクタL1の磁気エネルギーが電流となって放出され、LED素子列12→ダイオードD1の順番でインダクタL1に戻るようになっている。出力コンデンサC3は電解コンデンサによって構成され、降圧チョッパ回路30で降圧された直流電圧によって充電される。この出力コンデンサC3に蓄えられたエネルギーを用いて、LED素子列12に安定した駆動電力P2が供給される。なお、降圧回路としては降圧チョッパ回路30に限らず、フライバック変換回路を採用してもよい。
In this way the step-down
電圧検出手段は、抵抗R1、R2の直列接続回路である。この直列接続は、全波整流回路DBの出力端子同士を結んでいる。抵抗R1の端子間電圧を駆動電圧の分圧V3として検出してマイコン40に与える。分圧V3の検出値からノイズを除去するためのノイズ除去回路42が設けられている。このノイズ除去回路42により力率改善回路20のスイッチング動作に伴うパルスや、全波整流回路DBを通過して侵入する外部ノイズなどが除去される。アナログ量のV3値はA/Dを介してデジタル化されてマイコン40に入力される。マイコン40はV3値に基づいて力率改善回路20への入力電圧の有無を認識するから、電圧検出手段(R1、R2)は本発明の監視手段に相当する。
The voltage detection means is a series connection circuit of resistors R 1 and R 2 . This series connection connects the output terminals of the full-wave rectifier circuit DB. The terminal voltage of the resistor R 1 is detected as a divided voltage V 3 of the drive voltage applied to the
電流検出手段は抵抗R3を有し、出力コンデンサC3の負極側端子と降圧チョッパ回路30のグラウンドラインとを結んでいる。抵抗R3の端子間電圧V4を検出してPWM制御回路50に与える。電流検出手段(R3)とPWM制御回路50の間には端子間電圧V4の検出値からノイズを除去するためのノイズ除去回路52が設けられている。なお後述するPWM制御回路50において、抵抗R3での電圧降下に基づいて降圧チョッパ回路30の供給電流I2が算出される。
The current detection means has a resistor R 3 and connects the negative terminal of the output capacitor C 3 and the ground line of the step-down
制御機能を確保するために本実施形態では、V3値を受け取るマイコン40、マイコン40で生成される電流シーケンス指令値を電圧信号に変換するD/A変換部、電流指令値およびV4値を受け取るPWM制御回路50及びPWM制御回路50からのPWM制御信号を受け取るFETドライバ60からなる構成を採用している。
In order to secure the control function, in this embodiment, the
補助電源回路70は力率改善用コンデンサC2に蓄積された電荷エネルギーを利用して制御用電源を供給する。PWM制御回路50、FETドライバ60及びマイコン40の駆動用電源は補助電源回路70から供給される。補助電源回路70は、例えば専用のDC−DC変換回路を用いてコンデンサC2に蓄積された電荷を必要な補助電源に変換する。
Auxiliary
通常点灯時の動作(定電流制御)
PWM制御回路50はスイッチング制御ICなどで構成され、通常点灯時(点灯開始および再点灯開始を除く)においては、降圧チョッパ回路30の供給電流I2が目標電流値(マイコン40からの指令値。後述する本発明に係るマイコン40からの電流シーケンス指令値とは区別される。)になるように、供給電流I2の検出値との差分に応じたPWM制御信号を演算して出力する。このPWM制御回路50は本発明のスイッチング制御回路に相当する。FETドライバ60は、補助電源回路70からの動作電圧を用いてPWM制御回路50からのPWM制御信号に基づいた駆動電圧を出力してスイッチング素子Q1をオンオフ駆動させる。
Normal lighting operation (constant current control)
点灯開始および再点灯開始時の動作(スイッチング動作の制限)
マイコン40は、電源投入時(点灯開始および再点灯開始の両方を含む)にPWM制御回路50によるスイッチング素子Q1のオンオフ駆動を制限するための電流シーケンス指令値を出力する。まず、前回電源が切断された際のマイコン40の動作から説明する。マイコン40は、監視信号であるV3値に基づいて交流電源が切断されたことを認識したら経過時間のカウントを開始する。このカウントはマイコン40への電源供給が継続する限り実行される。この経過時間が所定時間を経過する前に電源の再投入を認識した場合は、マイコン40は電流シーケンス指令値を出力しない。所定時間の詳細は後述する。この場合、PWM制御回路50は通常点灯時と同じように定電流制御を再開する。
Operation at the start of lighting and relighting (restriction of switching operation)
The
一方、電源切断からの経過時間が所定時間を経過してから電源の再投入を認識した場合は、マイコン40は電流シーケンス指令値を演算してPWM制御回路50に出力する。この場合の点灯シーケンス図を図2(A)〜(C)に示す。電流シーケンス指令値は複数段階で増加する目標電流値に相当する。例えば図2(A)のように電源切断から所定時間を経過した後に電源再投入が実行される場合は、マイコン40は、ゼロからフルに達するまでの目標電流値の出力時間が0.5秒以上、5秒以内になるように、複数段階で増加する電流シーケンス指令値を出力する。この出力時間は図2(A)に示す増光期間に相当する。特に出力時間を2秒に設定するのが好ましい。
On the other hand, when it is recognized that the power is turned on again after a predetermined time has elapsed since the power is turned off, the
本実施形態ではLED素子列12に流す負荷電流値と光出力はほぼ比例関係にあるという前提で、負荷電流値によって光出力が制御される。電流シーケンス指令値はデジタル量であるため、D/Aによりアナログ化されて電圧信号として出力される。通常点灯時には指令値の入力が無い為、上述したようにPWM制御回路50は供給電流I2の検出値と目標電流値の差分に応じたPWM制御信号を演算して出力する。しかし、マイコン40からの電流シーケンス指令値の入力が有る場合は、PWM制御回路50はその指令値に基づくPWM制御信号を演算して出力する。
In the present embodiment, the light output is controlled by the load current value on the assumption that the load current value flowing through the
ここで本発明の理解を容易にするため、図3を使って力率改善用コンデンサC2の残留電荷の大まかな変化を説明する。電源切断まで残留電荷はコンデンサ容量の上限付近になっている。電源切断後の点灯下限まで低下するまでは減光することなく点灯が維持される。この点灯維持期間は30〜500ミリ秒間である。点灯下限で光出力がゼロになった後、残留電荷はゆっくりと減少して補助電源の下限に達する。本発明では電源切断から補助電源下限に達するまでの期間を補助電源存続期間と呼ぶ。この存続期間は電源装置に応じて差があり、中には10秒程度存続するものもある。再び電源が接続されれば力率改善回路20の動作によって力率改善用コンデンサC2が充電され、残留電荷はすぐに上限付近に回復する。
Here To facilitate understanding of the present invention, using FIG. 3 illustrating a general change in the remaining charge of the power factor improving capacitor C 2. Until the power is turned off, the residual charge is near the upper limit of the capacitor capacity. The lighting is maintained without being dimmed until the lighting lowers to the lower lighting limit after the power is turned off. This lighting maintenance period is 30 to 500 milliseconds. After the light output reaches zero at the lower limit of lighting, the residual charge slowly decreases and reaches the lower limit of the auxiliary power source. In the present invention, a period from when the power is turned off until the auxiliary power supply lower limit is reached is called an auxiliary power supply lifetime. This duration varies depending on the power supply device, and some of them last for about 10 seconds. Again power is the power factor improving capacitor C 2 is charged by the operation of it if the power
発明者らは上記の力率改善用コンデンサC2の特性に着目することによって、従来の電源装置がマイコンを搭載してスイッチング制限機能を備えているにも関わらず電源切断の直後に電源の再投入が実行されるとスイッチング制限機能が働かない原因を突き止めた。電源切断によって光出力がゼロになった後も補助電源存続期間中は、マイコン40やPWM制御回路50の電源が生きている。従来のマイコンはV3値に基づく交流電源の有無を監視していないため、電源切断によって光出力が低下またはゼロになっていることを認識することができなかった。言い換えると従来のマイコンは補助電源が存続している限り、光出力の低下は無いと判断してしまい、補助電源存続期間中に電源の再投入が実行されてもPWM制御回路50に電流シーケンス指令値を出せなかった。
We by paying attention to the characteristics of the power factor improving capacitor C 2, re power immediately after the conventional power supply despite the power cut has a switching restriction function equipped with a microcomputer The reason why the switching restriction function does not work when the injection is executed was found. The power of the
これに対して、本発明の電源装置においては、マイコン40は、補助電源が存続している限り、V3値(監視信号)に基づいて電源が接続されたことを認識することができる。接続を認識した場合は、補助電源存続期間内であっても電流シーケンス指令値を演算して出力することができる。ただし、図3に示すように、電源切断から短時間は減光することなく点灯を維持する。そのため、点灯維持期間は電流シーケンス指令値を出力する必要がない。
In contrast, in the power supply device of the present invention, the
マイコン40は、V3値に基づいて電源切断を認識したら適当なカウンタなどを使って、電源切断からの経過時間の計時を開始する。マイコン40に予め記憶させておいた所定時間は、力率改善用コンデンサC2の残留電荷が点灯維持の下限に達するまでの時間に相当し、30ミリ秒以上、500ミリ秒以内になるように設定するのがよい。
The
このようにマイコン40が交流電源の入力の有無を常に監視するようにして、電源の再投入を認識できるようにしたので、制御用の補助電源が維持されているかいないかに関わらず、必要な電流シーケンス信号を出力できるようになった。よって、図2(B)に示すように補助電源が存続している期間に交流電源が再投入されたとしても、光出力が一気に増加することなく増光期間をかけて徐々に明るくなるような制御が可能になった。また、図2(C)に示すように、交流電源の切断後にLED素子列12の減光が始まった直後に、再投入されるような場合であっても、図2(B)と同様にPWM制御回路50のオンオフ制御を制限することができるので、LED素子列12の閃光の発生を回避することができるようになった。なお、図2(B)、(C)に示した補助電源の存続期間は、電源切断後に電源再投入が行なわれなかった場合の存続期間を示しており、図2(B)、(C)のように再投入が行なわれた場合は図示した存続期間に関わらず補助電源は存続し続ける。
As described above, since the
なお、本実施形態では制御機能をマイコン40、PWM制御回路50、FETドライバ60の組合せで実行する場合を説明したが、例えばPWMユニットおよび積分回路を内蔵するマイコンを用いて、マイコンに電流値の指令値を直流電圧として出力させるようにしてもよい。この構成ではマイコンはPWMユニットの出力値を積分回路に通して直流電圧にしてから出力し、PWM制御回路はマイコンからの直流電圧に基づいてPWM制御信号を生成する。
In the present embodiment, the case where the control function is executed by the combination of the
また、外部電源が交流電源ACであり、全波整流回路DBと力率改善回路20との間の電圧を検出する電圧検出回路(R1,R2)が本発明の監視手段であるとする説明を行なった。しかし、これに限らず、例えば外部電源が直流バッテリーなどの直流電源DCであり、力率改善回路20に代えて昇圧チョッパ回路を設けて、昇圧用コンデンサ(C2に相当)に蓄えられた直流電力が降圧チョッパ回路30に供給されるという構成の照明用電源装置であってもよい。この場合、昇圧チョッパ回路の入力電圧を検出する検出回路が本発明の監視手段に相当する。このような照明用電源装置も本発明に含まれる。
The external power supply is an AC power supply AC, and voltage detection circuits (R 1 , R 2 ) that detect a voltage between the full-wave rectification circuit DB and the power
10 LED電源装置(照明用電源装置)
12 LED素子列(照明負荷)
20 力率改善回路
30 降圧チョッパ回路(降圧回路)
40 マイクロコンピュータ(コンピュータ)
50 PWM制御回路(制御回路)
C2 力率改善用コンデンサ
C3 出力コンデンサ(降圧コンデンサ)
R1,R2 電圧検出回路(監視手段)
10 LED power supply (lighting power supply)
12 LED element array (lighting load)
20 Power
40 Microcomputer (computer)
50 PWM control circuit (control circuit)
C 2 Power factor improving capacitor C 3 Output capacitor (Step-down capacitor)
R 1 and R 2 voltage detection circuit (monitoring means)
Claims (3)
前記力率改善回路からの直流電力を蓄積する力率改善用コンデンサと、
降圧用スイッチング素子を用いて前記力率改善用コンデンサからの直流電流を断続することによって降圧する降圧回路と、
降圧された直流電力を蓄積する降圧コンデンサと、
前記力率改善用コンデンサに蓄積された電荷を利用する補助電源回路と、
前記補助電源回路からの電源供給を受けて前記降圧用スイッチング素子のオンオフ駆動を制御する制御回路と、を備え、前記降圧コンデンサの端子間に接続された照明負荷に負荷電流を供給する照明用電源装置であって、
前記力率改善回路の入力側において入力電圧の有無により前記外部電源からの電圧の有無を監視する監視手段と、
前記監視手段からの監視信号に基づいて、当該照明用電源装置へ電力供給を行う前記外部電源の切断から前記力率改善用コンデンサの残留電荷が前記照明負荷の点灯維持の下限に達するまでの所定時間の経過前に前記外部電源の再投入があったことを認識した場合は前記照明負荷への目標電流値を維持するための定電流制御指令を前記制御回路へ出力し、前記外部電源の切断から前記所定時間の経過後に前記外部電源の再投入があったことを認識した場合に、目標電流値にするため複数段階で増加する電流指令値を前記制御回路に出力するコンピュータと、を備え、
前記制御回路は、前記定電流制御指令または電流指令値に基づいて前記降圧用スイッチング素子のオンオフ駆動を制御することを特徴とする照明用電源装置。 A power factor correction circuit that improves the power factor by intermittently rectifying the input current from the external power supply ,
A power factor improving capacitor for accumulating DC power from the power factor improving circuit;
A step-down circuit that steps down a voltage by intermittently connecting a direct current from the power factor improving capacitor using a step-down switching element;
A step-down capacitor for storing stepped-down DC power;
An auxiliary power circuit that uses the electric charge accumulated in the power factor improving capacitor;
A control circuit that controls the on / off drive of the step-down switching element in response to power supply from the auxiliary power supply circuit, and that supplies a load current to the lighting load connected between the terminals of the step-down capacitor A device,
Monitoring means for monitoring the presence or absence of a voltage from the external power source according to the presence or absence of an input voltage on the input side of the power factor correction circuit;
Based on a monitoring signal from the monitoring means , a predetermined time from when the external power supply for supplying power to the lighting power supply device is cut until the residual charge of the power factor correction capacitor reaches the lower limit for maintaining lighting of the lighting load. If it is recognized that the external power supply has been turned on again before the passage of time, a constant current control command for maintaining a target current value for the lighting load is output to the control circuit, and the external power supply is turned off. wherein when recognizing the after a predetermined time that the was cycled external power source, and a computer for outputting a current command value that increases in stages to the control circuit to the target current value from the,
The illumination power supply apparatus, wherein the control circuit controls on / off driving of the step-down switching element based on the constant current control command or a current command value.
前記コンピュータは、前記外部電源の切断からの所定時間として30ミリ秒以上、500ミリ秒以内の時間を記憶していることを特徴とする照明用電源装置。 The illumination power supply device according to claim 1,
The lighting power supply apparatus according to claim 1, wherein the computer stores a time of not less than 30 milliseconds and not more than 500 milliseconds as a predetermined time from the disconnection of the external power supply.
前記コンピュータは、ゼロからフルに達するまでの前記電流指令値の出力時間が0.5秒以上、5秒以内になるように、前記電流指令値を出力することを特徴とする照明用電源装置。 The illumination power supply device according to claim 1 or 2,
The lighting power supply device, wherein the computer outputs the current command value so that an output time of the current command value from zero to full is 0.5 seconds or more and 5 seconds or less.
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