JP6527741B2 - Led点灯装置 - Google Patents
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Description
図1は,実施例1におけるLED点灯装置のブロック図である。図1のLED点灯装置は,外部から入力される交流電源100の電圧を変換してLED負荷101に出力(給電)する。LED点灯装置は,交流電源100の電圧を整流するAC−DC回路102と,AC−DC回路102の出力電圧を平滑するコンデンサ103(第1コンデンサ)と,AC−DC回路102の出力端子間に接続されるLED負荷101と半導体素子104と電流検出手段105と,AC−DC回路102と半導体素子104を制御する制御回路106を備える。
図2は,実施例1の動作タイミングチャートである。具体的には,交流電源100の1周期における交流電源100の電圧,AC−DC回路102の出力電圧,LED電圧,半導体素子104の電圧,LED電流の動作波形を示した。半導体素子104の電圧とは,半導体素子104がMOSFETであればそのドレイン−ソース電圧,バイポーラトランジスタやIGBTであればコレクタ−エミッタ電圧である。また,図2には制御回路106の動作についても記載しており,制御回路106は(1)と記載された期間において上記の第1動作を,(2)と記載された期間において第2動作をそれぞれ行う。図2では,AC−DC回路102によって力率改善を行う,すなわちPFC回路として動作させることを想定した。そのため,図2のようにLED電流は脈動するが,後に説明するようにAC−DC回路102によってその平均値を所定の第1設定値(I1)に制御することを想定した。
図4では,図1に示したLED点灯装置について,AC−DC回路102及び制御回路106の構成をより具体的に示した。AC−DC回路102は,整流回路107と昇降圧チョッパ108を備える。これらの他に,ノイズフィルタやヒューズなどを備えていてもよい。図4では,電流検出手段105を抵抗116として構成した。抵抗116に発生する電圧が,LED電流及び半導体素子104に流れる電流を示す。
図2を用いて説明した動作を実現できれば,制御回路106の具体的な構成については問わない。ここでは,図4を用いてその一例について説明する。
図5は,AC−DC回路102としてフライバックコンバータ118を,半導体素子104としてバイポーラトランジスタを用いる構成である。フライバックコンバータ118は,トランス119を備え,その1次側にはスイッチング素子であるMOSFET120を,2次側にはダイオード121をそれぞれ備える。トランス119の1次巻線には,コンデンサ122,抵抗123,ダイオード124から成るスナバ回路が接続される。フライバックコンバータ118は,交流電源100とLED負荷101の間で絶縁が必要な場合に利用可能であり,昇降圧チョッパ108と同様に降圧も昇圧も可能であるため,幅広い入力電圧条件に対応できる。
101 LED負荷
102 AC−DC回路
103 コンデンサ(122,129も同様)
104 半導体素子
105 電流検出手段
106 制御回路
107 整流回路
108 Hブリッジ方式昇降圧チョッパ
109 MOSFET(110,120,126も同様)
111 ダイオード(112,121,124,127も同様)
113 チョークコイル(128も同様)
114 オペアンプ
115 直流電源
116 抵抗(117,123も同様)
118 フライバックコンバータ
119 トランス
125 昇圧チョッパ
Claims (10)
- 交流電源電圧を整流するAC−DC回路と,該AC−DC回路の出力電圧を平滑する第1コンデンサと,前記AC−DC回路の出力端子間に接続されるLED負荷と半導体素子と電流検出手段と,前記AC−DC回路と前記半導体素子を制御する制御回路を備え,
該制御回路は,前記半導体素子をドロッパ方式(リニアレギュレータ方式)定電流回路用の素子として利用する第1動作と,前記半導体素子をオン(スルー)状態として前記AC−DC回路によって出力を制御する第2動作の2通りの動作を行うことを特徴とするLED点灯装置。
- 請求項1に記載のLED点灯装置において,
前記AC−DC回路は,前記LED負荷に流れる電流の平均値を所定の第1設定値に制御し,前記制御回路は,前記第1動作における前記ドロッパ方式定電流回路の電流設定値を所定の第2設定値に設定し,該第2設定値は,前記第1設定値より大きいことを特徴とするLED点灯装置。
- 請求項1に記載のLED点灯装置において,
前記AC−DC回路は,前記LED負荷に流れる電流の最小値を所定の第3設定値に制御し,前記制御回路は,前記第1動作における前記ドロッパ方式定電流回路の電流設定値を所定の第2設定値に設定し,該第2設定値は,前記第3設定値より大きいことを特徴とするLED点灯装置。
- 請求項1乃至3の何れか1項に記載のLED点灯装置において,
前記制御回路は,前記交流電源の周期の一部期間において前記第1動作を行い,残りの期間において前記第2動作を行うことを特徴とするLED点灯装置。
- 請求項1乃至4の何れか1項に記載のLED点灯装置において,
前記制御回路は,前記LED負荷に流れる電流の平均値を可変する機能を備え,前記LED負荷に流れる電流の平均値を所定の閾値より小さく制御するとき,前記第1動作のみを行うとともに,前記AC−DC回路の出力電圧を所定の第4設定値に制御し,該第4設定値は,前記LED負荷の電圧より高いことを特徴とするLED点灯装置。
- 請求項5に記載のLED点灯装置において,
前記制御回路は,前記LED負荷に流れる電流の平均値を前記所定の閾値より大きく制御するとき,前記第2動作のみを行うことを特徴とするLED点灯装置。
- 請求項1乃至6の何れか1項に記載のLED点灯装置において,
前記AC−DC回路は,前記交流電源電圧を整流して整流電圧を生成する整流回路と,前記整流電圧を変換して前記LED負荷に給電する昇降圧チョッパを備え,前記制御回路は,前記昇降圧チョッパを力率改善(PFC)回路として動作させることを特徴とするLED点灯装置。
- 請求項1乃至6の何れか1項に記載のLED点灯装置において,
前記AC−DC回路は,前記交流電源電圧を整流して整流電圧を生成する整流回路と,前記整流電圧を変換して前記LED負荷に給電する昇圧チョッパを備え,前記制御回路は,前記昇圧チョッパを力率改善(PFC)回路として動作させ,前記LED負荷の電圧は,前記交流電源の電圧のピーク値より高く設定されることを特徴とするLED点灯装置。
- 請求項1乃至8の何れか1項に記載のLED点灯装置において,
前記LED負荷と並列に接続される第2コンデンサを備えることを特徴とするLED点灯装置。
- 請求項2又は3に記載のLED点灯装置において,
前記電流検出手段は,前記半導体素子に流れる電流を電圧に変換して検出する抵抗であり,
前記制御回路は,前記第1動作を行うためのオペアンプ(演算増幅器)を備え,該オペアンプのプラス入力端子には,前記第2設定値に相当する電圧が入力され,前記オペアンプのマイナス入力端子には,前記抵抗に発生する電圧が入力され,前記オペアンプの出力端子は,前記半導体素子の制御端子に接続され,前記オペアンプを動作させる直流電源の電圧は,前記半導体素子をオン状態にするのに十分な電圧に設定されることを特徴とするLED点灯装置。
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