JP6551779B2 - Lighting device and lighting apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、点灯装置及び照明器具に関し、特に、固体発光素子に電流を出力する点灯装置及びその点灯装置を備える照明器具に関する。 The present invention relates to a lighting device and a lighting fixture, and more particularly, to a lighting device that outputs a current to a solid-state light emitting element and a lighting fixture including the lighting device.
LED(Light Emitting Diode)等の固体発光素子に電流を供給する点灯装置として、様々な点灯装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Various lighting devices have been proposed as lighting devices for supplying current to solid light emitting elements such as LEDs (Light Emitting Diodes) (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1には、SEPIC(Single Ended Primary Inductance Converter)型のDC/DCコンバータを有する点灯装置が開示されている。SEPIC型のDC/DCコンバータによれば、昇降圧(昇圧及び降圧)動作が可能である。さらに、SEPIC型のDC/DCコンバータによれば、商用交流電源に対してインダクタが接続された状態となり、商用交流電源の全周期においてスイッチング素子によるスイッチングによって電流が流れ、入力電流の力率が改善される。
ところで、DC/DCコンバータが有するスイッチング素子のスイッチング制御として、スイッチング素子を一定周期でオンさせることで、制御回路が簡素化されるというメリットがある。 By the way, as switching control of the switching element of the DC / DC converter, turning on the switching element in a constant cycle has an advantage that the control circuit is simplified.
しかしながら、上記特許文献1の点灯装置では、スイッチング素子を一定周期でオンさせた場合には、商用交流電源の電源電圧が急変した時に、動作が不安定になってしまうという問題がある。つまり、商用交流電源の電源電圧が急変した時に、DC/DCコンバータが有するインダクタとコンデンサとによるLC共振が起こって電流振動が生じ、スイッチング素子に流れる電流が徐々に増加し、スイッチング素子が破壊してしまう可能性がある。
However, in the lighting device of
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、DC/DCコンバータを備える点灯装置であって、DC/DCコンバータに入力される電圧が急変した場合でも、DC/DCコンバータ内に含まれるスイッチング素子に過大な電流が流れることを抑制できる点灯装置及びそれを用いた照明器具を提供する。 The present invention has been made to solve such a problem, and is a lighting device including a DC / DC converter, and even when a voltage input to the DC / DC converter is suddenly changed, the DC / DC converter is provided. Provided are a lighting device capable of suppressing excessive current flow in switching elements included therein, and a lighting apparatus using the same.
上記課題を解決するために、本発明に係る点灯装置の一態様は、固体発光素子に電流を出力する点灯装置であって、DC/DCコンバータと、DC/DCコンバータの出力を検出する出力検出部とを備える。DC/DCコンバータは、スイッチング素子と、スイッチング素子のオンオフを制御する制御装置と、スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出部とを備える。制御装置は、電流検出部が検出した電流値が予め定められた閾値より小さい場合に、出力検出部が検出した出力値に基づいて定められたオンデューティでスイッチング素子を制御する。一方、制御装置は、電流値が閾値より大きい場合に、オンデューティより小さいオンデューティでスイッチング素子を制御する。 In order to solve the above-mentioned subject, one mode of the lighting device concerning the present invention is a lighting device which outputs an electric current to a solid light emitting element, and the output detection which detects the output of DC / DC converter and DC / DC converter And a unit. The DC / DC converter includes a switching element, a control device that controls on / off of the switching element, and a current detection unit that detects a current flowing through the switching element. The control device controls the switching element at an on-duty determined based on the output value detected by the output detection unit when the current value detected by the current detection unit is smaller than a predetermined threshold. On the other hand, the control device controls the switching element with an on-duty smaller than the on-duty when the current value is larger than the threshold value.
本発明は、DC/DCコンバータを備える点灯装置であって、DC/DCコンバータに入力される電圧が急変した場合でも、DC/DCコンバータ内に含まれるスイッチング素子に過大な電流が流れることを抑制できる点灯装置及びそれを用いた照明器具を提供できる。 The present invention is a lighting device including a DC / DC converter, and suppresses an excessive current from flowing through a switching element included in the DC / DC converter even when a voltage input to the DC / DC converter suddenly changes. It is possible to provide a lighting device and a lighting apparatus using the same.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Each of the embodiments described below shows a preferable specific example of the present invention. Therefore, numerical values, shapes, materials, components, arrangement positions and connection forms of the components, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present invention. Therefore, among the components in the following embodiments, components that are not described in the independent claims indicating the highest concept of the present invention are described as optional components.
なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。 Each figure is a schematic diagram and is not necessarily illustrated strictly. Further, in the drawings, substantially the same configurations are given the same reference numerals, and overlapping descriptions will be omitted or simplified.
(実施の形態1)
[1−1.構成]
まず、実施の形態1に係る点灯装置の構成について、図面を用いて説明する。
[1-1. Constitution]
First, the structure of the lighting device according to
図1は、本実施の形態に係る点灯装置1の構成を示す回路図である。なお、図1には、点灯装置1に合わせて、交流電源3、フィルタ回路4、整流回路5及びLED2も示されている。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a
交流電源3は、交流電圧を出力する電源である。交流電源3は、交流電圧を出力する電源であれば特に限定されない。交流電源3は、例えば、商用電源などの系統電源である。
The
フィルタ回路4は、点灯装置1から発生するスイッチング動作による高周波ノイズが交流電源3に漏出することを抑制するためにフィルタである。本実施の形態では、フィルタ回路4は、交流電源3の両出力端の間に接続されるコンデンサ43と、交流電源3の各出力端に接続されるインダクタ41及び42とを備える。
The
整流回路5は、入力された交流電圧を直流電圧に変換して出力する回路である。本実施の形態では、整流回路5は、交流電源3からフィルタ回路4を介して入力された交流電圧を直流電圧に変換し、当該直流電圧を点灯装置1に出力する。また、本実施の形態では、整流回路5は、ダイオードブリッジで構成されるが、整流回路5は、交流電圧を直流電圧に変換する回路であれば特に限定されない。
The
点灯装置1は、固体発光素子に電流を出力する装置である。本実施の形態では、固体発光素子としてLED2が用いられる。図1に示されるように、点灯装置1は、DC/DCコンバータ10と出力検出部13とを備える。以下、点灯装置1の各構成要素について説明する。
The
出力検出部13は、DC/DCコンバータ10の出力を検出する検出部である。本実施の形態では、出力検出部13は、抵抗131を備え、DC/DCコンバータ10の出力電流を検出する。出力検出部13は、抵抗131に印加される電圧をDC/DCコンバータ10の制御装置11に入力する。抵抗131には、DC/DCコンバータ10の出力電流が流れるため、抵抗131に印加される電圧が、DC/DCコンバータ10の出力値(出力される電流値)に対応する信号として利用できる。すなわち、抵抗131は、DC/DCコンバータ10の出力電流を検出するためのセンス抵抗として利用される。
The
DC/DCコンバータ10は、整流回路5から入力された直流電圧を電圧変換して出力する回路であり、スイッチング素子16と、制御装置11と、電流検出部12とを備える。本実施の形態では、DC/DCコンバータ10は、さらに、コンデンサ14及び17、インダクタ15及び18、ダイオード19、並びに、電解コンデンサ20を備える。DC/DCコンバータ10は、点灯装置1の負荷であるLED2の特性に基づいて、入力電圧を昇圧又は降圧して出力する昇降圧型コンバータの一種であるSEPIC型コンバータである。コンデンサ14は、整流回路5の二つの出力端子間に接続される。インダクタ15は、一方の端子が整流回路5の高電位側の出力端子に接続され、他方の端子が、スイッチング素子16のドレイン電極に接続される。コンデンサ17は、一方の端子がスイッチング素子16のドレイン電極に接続され、他方の端子がインダクタ18の一方の端子に接続される。インダクタ18は、一方の端子がコンデンサ17の上記他方の端子に接続され、他方の端子が接地される。ダイオード19は、アノード電極がインダクタ18の上記一方の端子に接続され、カソード電極が点灯装置1の上電位側の出力端子に接続される。電解コンデンサ20の正電極は、点灯装置1の上電位側の出力端子に接続され、負電極は接地される。
The DC /
スイッチング素子16は、制御装置11から出力される信号に基づいてスイッチングする(すなわちオン及びオフを繰り返す)素子である。本実施の形態ではスイッチング素子16は、nチャネル型のMOSFET(Metal−Oxide Semiconductor Field−Effect Transistor)で構成される。
The switching
制御装置11は、スイッチング素子16のオンオフを制御する装置である。制御装置11は、電流検出部12が検出した電流値が予め定められた閾値Ithより小さい場合に出力検出部13が検出した出力値に基づいて定められたオンデューティでスイッチング素子16を制御する。一方、電流値が閾値Ithより大きい場合に、当該オンデューティより小さいオンデューティでスイッチング素子16を制御する。閾値Ithは、スイッチング素子16の絶対最大定格電流以下であることが好ましい。これにより、スイッチング素子16に絶対最大定格より大きい電流が流れることが抑制される。また、閾値Ithは、点灯装置1の定格電圧が点灯装置1に定常的に入力される場合にスイッチング素子に流れる電流のピーク値以上であることが好ましい。これにより、定常動作時には、固定周波数かつ、オン時間一定でスイッチング素子16が制御されるため、点灯装置1の力率改善効果を高めることができる。制御装置11は、スイッチング素子16のゲート電極に制御信号を出力することによって、スイッチング素子16のオンオフを制御する。本実施の形態では、制御装置11は、帰還回路110、過電流抑制回路111及び駆動回路112を備える。
The control device 11 is a device that controls on / off of the switching
駆動回路112は、スイッチング素子16を駆動する回路である。駆動回路112の入力端子は抵抗113及び114の各一方の端子とトランジスタ115のコレクタ電極とに接続され、出力端子はスイッチング素子16のゲート電極に接続される。駆動回路112は、入力された信号を増幅して、制御信号としてスイッチング素子16のゲート電極に出力する。これにより、駆動回路112は、スイッチング素子16を駆動する。
The
帰還回路110は、DC/DCコンバータ10の出力電流(すなわち、点灯装置1の出力電流)を所定の大きさに帰還制御する回路である。本実施の形態では、帰還回路110は、出力検出部13からの信号が入力される端子FBと、スイッチング素子16のオンオフを制御するための信号を出力する端子OUTとを有する。帰還回路110は、スイッチング素子16のオンオフを制御するための信号を端子OUTから駆動回路112に出力することにより、出力検出部13が検出した出力値に基づいて定められたオンデューティでスイッチング素子16のオンオフを制御する。以下、帰還回路110の構成について、図2を用いて説明する。
The
図2は、本実施の形態に係る帰還回路110の構成を示す回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of the
図2に示されるように、帰還回路110は、三角波発生回路211、エラーアンプ212、コンデンサ213及びコンパレータ214を備える。
As shown in FIG. 2, the
三角波発生回路211は、三角波状の信号を出力する(すなわち、ランプ信号を所定の周期で繰り返し出力する)回路である。当該三角波状の信号の周期が、スイッチング素子16のスイッチング周期に相当する。三角波発生回路211の出力信号は、コンパレータ214の反転入力端子に入力される。
The triangular
エラーアンプ212は、端子FBに入力される出力検出部13からの信号の電圧と、参照電圧Vrefとの誤差を増幅して出力する回路である。エラーアンプ212の反転入力端子には、端子FBに入力される出力検出部13からの信号が入力され、非反転入力端子には、参照電圧Vrefが入力される。参照電圧Vrefは、DC/DCコンバータ10の出力電流(すなわち点灯装置1の出力電流)の目標値に対応する電圧である。エラーアンプ212は、当該参照電圧と、DC/DCコンバータ10の出力電流に対応する出力検出部13からの信号の電圧との誤差を増幅してコンパレータ214の非反転入力端子に出力する。エラーアンプ212は、端子FBから入力された信号の電圧が、参照電圧Vrefより小さい場合には、出力電圧を増加させる。一方、端子FBから入力された信号の電圧が、参照電圧Vrefより大きい場合には、出力電圧を減少させる。
The
コンデンサ213は、エラーアンプ212の出力電圧を平滑化するための素子である。本実施の形態では、コンデンサ213の一方の端子はエラーアンプ212の出力端子及びコンパレータ214の非反転入力端子に接続され、他方の端子は接地される。コンデンサ213は、エラーアンプ212の出力信号に含まれるノイズ成分などを抑制するとともに、帰還回路110における制御ループの位相補償を行う。なお、コンデンサ213に代えて、コンデンサと抵抗とを組み合わせたインピーダンス回路などを用いてもよい。
The
コンパレータ214は、三角波発生回路211の出力信号と、エラーアンプ212の出力信号とを比較して、PWM(Pulse Width Modulation)信号を出力する回路である。コンパレータ214の反転入力端子には、三角波発生回路211の出力信号が入力され、非反転入力端子には、エラーアンプ212の出力信号が入力される。コンパレータ214の出力信号は、帰還回路110の端子OUTに出力される。
The
なお、以上のような構成を有する帰還回路110は、IC(Integrated Circuit)で構成されてもよい。
The
過電流抑制回路111は、スイッチング素子16に過大な電流が流れることを抑制する回路である。図1に示されるように、過電流抑制回路111は、抵抗113、114、117及び118、トランジスタ115並びにコンデンサ116を備える。
The
抵抗117、118及びコンデンサ116は、RCフィルタ回路を構成する素子である。電流検出部12からの信号が当該RCフィルタ回路を経由してトランジスタ115のベース電極に入力される。
The
抵抗113は、帰還回路110の端子OUTから過大な電流が流れることを抑制するための素子である。抵抗113の一方の端子は、帰還回路110の端子OUTに接続され、他方の端子は、駆動回路112の入力端子及び抵抗114の一方の端子に接続される。これにより、トランジスタ115がオンされる場合に、帰還回路110の端子OUTが直接接地されず、抵抗113を介して接地される。このため、帰還回路110の端子OUTが直接接地されることによって、帰還回路110の端子OUTから過大な電流が流れることが抑制される。
The
抵抗114は、抵抗113とともに、帰還回路110の端子OUTからの出力信号の電圧を分圧する素子である。抵抗113は、一方の端子が、抵抗114の上記他方の端子及び駆動回路112の入力端子に接続され、他方の端子が接地される。抵抗113及び114によって、端子OUTからの出力信号の電圧を分圧することができるため、駆動回路112に所望の電圧を入力することができる。
The
トランジスタ115は、駆動回路112に接続される素子であり、電流検出部12からの信号に基づいて制御される。本実施の形態ではトランジスタ115は、npn型のバイポーラトランジスタで構成される。トランジスタ115のベース電極には、電流検出部12からの信号が入力され、コレクタ電極は駆動回路112の入力端子に接続され、エミッタ電極は接地される。トランジスタ115は、スイッチング素子16に流れる電流が予め定められた閾値Ithより大きい場合に、すなわち、電流検出部12からの信号の電圧が閾値Ithに対応する電圧より大きい場合にオンされる。この場合、駆動回路112の入力端子が接地されるため、駆動回路112の入力信号の電圧がゼロとなり、駆動回路112の出力信号もゼロとなる。これにより、スイッチング素子16のゲート電極に入力される電圧がゼロとなるため、スイッチング素子16がオフされる。したがって、スイッチング素子16に流れる電流もゼロとなる。
The
[1−2.動作]
続いて、本実施の形態に係る点灯装置1の動作について図面を用いて説明する。
[1-2. Operation]
Subsequently, the operation of the
図3は、本実施の形態に係る点灯装置1の動作の概要を示すタイミングチャートである。図3のグラフ(a)は、点灯装置1のコンデンサ14に印加される電圧VC1の波形を示す。図3のグラフ(b)は、帰還回路110の端子OUTからの出力信号(OUT)の波形を示す。図3のグラフ(c)は、スイッチング素子16に流れる電流ISWの波形を示す。図3のグラフ(d)は、トランジスタ115の状態の波形を示す。図3のグラフ(e)は、スイッチング素子16の状態の波形を示す。
FIG. 3 is a timing chart showing an outline of the operation of the
図3のグラフ(a)に示されるように、点灯装置1においては、定常動作の他に、異常動作が発生し得る。定常動作においては、交流電源3が正常に動作し、電圧VC1が略一定である(図3の時間t14までを参照)。一方、異常動作においては、交流電源3の異常などに起因して、電圧VC1が異常に上昇する(図3の時間t15以降を参照)。
As shown in the graph (a) of FIG. 3, in the
異常動作は、交流電源3の出力電圧の急変、点灯装置1の電源スイッチのオンオフ切替え動作、電源スイッチの接点不良などによって点灯装置1への入力電圧が不安定となることに起因する。点灯装置1への入力電圧が不安定となる場合、点灯装置1内のLC回路における共振よって、入力電圧より高い電圧がDC/DCコンバータ10内に発生する。当該共振は、ダイオード19が導通しているときは、インダクタ15と、コンデンサ14、17及び20とから構成されるLC回路において発生し、ダイオード19が導通していないときは、インダクタ15及び18とコンデンサ14及び17とから構成されるLC回路において発生する。特に、コンデンサ14において入力電圧より高い電圧が発生する場合、スイッチング素子16に流れる電流ISWの波形の傾きが大きくなるため、定常動作時より大きい電流がスイッチング素子16に流れる。また、定常動作時より大きい電流がインダクタ15及び18に流れることによって、インダクタ15及び18のコアが飽和状態となり、さらに電流が増加することもある。上述のような過大な電流がスイッチング素子16に流れることにより、スイッチング素子16はストレスを受ける。また、当該過大な電流の値がスイッチング素子16の絶対最大定格を超える場合には、スイッチング素子16が破壊され得る。
The abnormal operation is caused by the input voltage to the
定常動作の状態において、帰還回路110の三角波発生回路211で定められる周期と、出力検出部13が検出した出力値に基づいて帰還回路110で定められるデューティとを有する信号が帰還回路110の端子OUTから出力される(図3のグラフ(b)参照)。
In the steady operation state, a signal having a cycle determined by the triangular
帰還回路110の端子OUTから出力された信号は、駆動回路112で増幅されてスイッチング素子16のゲート電極に入力される。スイッチング素子16は、端子OUTからの出力信号が高レベルである期間において、オン状態に維持される(図3のグラフ(e)参照)。図3に示される例では、スイッチング素子16のスイッチング周期Tは、例えば、時刻t11から時刻t13までの期間である。また、スイッチング素子16のオン期間Tonは、例えば、時刻t11から時刻t12までの期間である。したがって、定常動作時におけるスイッチング素子16のオンデューティは、Ton/Tで表される。
The signal output from the terminal OUT of the
スイッチング素子16が時間tに亘ってオン状態である場合に、スイッチング素子16に流れる電流は、インダクタ15のインダクタンスをL1とすると、下記式1で表される。
ISW=VC1×t/L1 (式1)
When the switching
ISW = VC1 × t / L1 (Equation 1)
上記式1より、スイッチング素子16のオン期間をTonとすると、スイッチング素子16に流れる電流のピーク値ISW_pは、VC1×Ton/L1で表される。定常動作時においては、コンデンサ14に印加される電圧VC1、すなわち、点灯装置1に入力される電圧は、点灯装置1の定格電圧以下であるため、当該最大値ISW_pは、閾値Ithを超えない。したがって、過電流抑制回路111のトランジスタ115は、オフ状態に維持される(図3のグラフ(d)参照)。
From the
異常動作の状態では、図3のグラフ(a)に示されるように、電圧VC1は、異常に上昇する。このため、図3のグラフ(c)に示されるように、スイッチング素子16のオン期間(図3の時刻t15からt16まで、及び、時刻t17からt18まで)におけるスイッチング素子16に流れる電流ISWの傾きが、定常動作時より大きくなる。したがって、電流ISWのピーク値ISW_pも定常動作時より大きくなる。さらに、電圧VC1が、点灯装置1の定格電圧より大きくなる場合、電流ISWは、閾値Ithを超え得る。図3のグラフ(c)に示す例では、時刻t18において、電流ISWが閾値Ithを超える。これにより、過電流抑制回路111のトランジスタ115がオンされるため(図3のグラフ(d)参照)、駆動回路112の入力端子が接地され、駆動回路112の出力信号の電圧がゼロとなる。したがって、スイッチング素子16がオフされる(図3のグラフ(e)参照)。これにより、スイッチング素子16に流れる電流がゼロとなる。すなわち、スイッチング素子16のオン期間が、定常動作時のオン期間Tonから、時刻t17から時刻t18までのオン期間Ton’に短縮される。これにより、スイッチング素子16のオンデューティは、Ton’/Tとなり、定常動作時のオンデューティより小さくなる。以上のような動作を行うことにより、点灯装置1ではスイッチング素子16に過大な電流が流れることを抑制できる。
In the abnormal operation state, the voltage VC1 rises abnormally as shown in the graph (a) of FIG. Therefore, as shown in the graph (c) of FIG. 3, the slope of the current ISW flowing through the switching
[1−3.比較例]
続いて、本実施の形態に係る点灯装置1における効果の理解のために、本実施の形態に係る電流検出部12及び過電流抑制回路111を備えない点灯装置の構成及び動作について図面を用いて説明する。
[1-3. Comparative example]
Subsequently, in order to understand the effect of the
図4は、比較例の点灯装置500の構成を示す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of a
図4に示されるように、比較例の点灯装置500は、DC/DCコンバータ90と出力検出部13とを備える。また、DC/DCコンバータ90は、制御装置91を備える。点灯装置500は、DC/DCコンバータ90が電流検出部12及び過電流抑制回路111を備えない点において、本実施の形態に係る点灯装置1と相違し、その他の点において一致する。これにより、点灯装置500では、常に、帰還回路110によって定められたスイッチング周期及びオンデューティで、スイッチング素子16が制御される。
As shown in FIG. 4, the
続いて、点灯装置500の動作について図5を用いて説明する。
Next, the operation of the
図5は、比較例の点灯装置500の動作の概要を示すタイミングチャートである。図5のグラフ(a)は、点灯装置500のコンデンサ14に印加される電圧VC1の波形を示す。図5のグラフ(b)は、帰還回路110の端子OUTからの出力信号(OUT)の波形を示す。図5のグラフ(c)は、スイッチング素子16に流れる電流ISWの波形を示す。図5のグラフ(d)は、ダイオード19に流れる電流IDの波形を示す。
FIG. 5 is a timing chart showing an outline of the operation of the
図5のグラフ(a)及び(b)に示されるように、比較例の電圧VC1及び端子OUTからの信号の波形は、本実施の形態と同様である。一方、電流ISWは、本実施の形態と異なる。点灯装置500は、過電流抑制回路111を備えないため、図5のグラフ(a)及び(c)に示されるように、異常動作時に、電圧VC1の上昇に伴って電流ISWが上昇し、電流ISWが制限されない。また、図5に示される例では、電流ISWの上昇に伴って、電流IDも上昇し、時刻t24以降において、スイッチング素子16のオフ期間に電流IDがゼロとならない。すなわち、時刻t24以降において、点灯装置500は連続モード(CCM:Continuous Current Mode)で動作している。これにより、スイッチング素子16のオン期間の開始時(例えば、図5の時刻t25、t27及びt29)において、電流ISWがゼロでないため、電流ISWのピーク値がさらに大きくなる。以上のように、比較例の点灯装置500では、電流検出部12及び過電流抑制回路111を備えないため、異常動作時において、スイッチング素子16に過大な電流が流れ得る。一方、本実施の形態に係る点灯装置1では、電流検出部12及び過電流抑制回路111を備えるため、図3に示されるように、スイッチング素子16に過大な電流が流れることを抑制できる。
As shown in graphs (a) and (b) of FIG. 5, the waveforms of the voltage VC1 of the comparative example and the signal from the terminal OUT are the same as those of the present embodiment. On the other hand, the current ISW is different from that of the present embodiment. Since the
[1−4.効果など]
以上のように、本実施の形態に係る点灯装置1は、DC/DCコンバータ10と、DC/DCコンバータ10の出力を検出する出力検出部13とを備える。DC/DCコンバータ10は、スイッチング素子16と、スイッチング素子16のオンオフを制御する制御装置11と、スイッチング素子16に流れる電流を検出する電流検出部12とを備える。制御装置11は、電流検出部12が検出した電流値が予め定められた閾値より小さい場合に、出力検出部13が検出した出力値に基づいて定められたオンデューティでスイッチング素子16を制御する。一方、制御装置11は、電流値が閾値より大きい場合に、オンデューティより小さいオンデューティでスイッチング素子16を制御する。
[1-4. Effect etc.]
As described above, the
これにより、点灯装置1のDC/DCコンバータ10に入力される電圧が急変した場合でも、DC/DCコンバータ10内に含まれるスイッチング素子16に過大な電流が流れることを抑制できる。
Thereby, even when the voltage input to the DC /
また、本実施の形態に係る点灯装置1において、DC/DCコンバータ10は、LED2の特性に基づいて、入力される電圧を昇圧又は降圧して出力する。
Moreover, in the
これにより、点灯装置1は昇圧及び降圧が可能となるため、出力電圧のダイナミックレンジが広くなる。したがって、点灯装置1を幅広い順方向電圧のLED2に適用することができる。また、点灯装置1の力率を改善することができる。
Thereby, since the
また、本実施の形態に係る点灯装置1において、DC/DCコンバータ10は、SEPIC型であってもよい。
Moreover, in the
また、本実施の形態に係る点灯装置1において、閾値は、スイッチング素子16の絶対最大定格電流以下であり、点灯装置1の定格電圧が点灯装置1に定常的に入力される場合にスイッチング素子16に流れる電流以上である。
Moreover, in the
これにより、スイッチング素子16に絶対最大定格電流を超える電流が流れることを抑制することができる。したがって、スイッチング素子16が過大な電流によって破壊されることを抑制できる。また、定常動作時には、固定周波数かつ、オン時間一定でスイッチング素子16が制御されるため、点灯装置1の力率改善効果を高めることができる。
Thereby, it is possible to suppress the current exceeding the absolute maximum rated current from flowing through the switching
また、本実施の形態に係る点灯装置1において、制御装置11は、電流値が閾値より大きい場合に、電流値が閾値より小さい場合よりスイッチング素子16のオン期間を短縮してもよい。
Moreover, in the
また、本実施の形態に係る点灯装置1において、制御装置11は、電流値が閾値より大きい場合に、スイッチング素子16をオフさせてもよい。
Moreover, in the
また、本実施の形態に係る点灯装置1において、制御装置11は、スイッチング素子16を駆動する駆動回路112と、駆動回路112に接続されるトランジスタ115とを有し、トランジスタ115をオンさせることによってスイッチング素子16をオフさせてもよい。
In the
(実施の形態1の変形例1)
続いて、上記実施の形態1の変形例1に係る点灯装置について説明する。上記実施の形態1に係る点灯装置1では、スイッチング素子16に過大な電流が流れる場合に受けるダメージを抑制するために、スイッチング素子16に流れる電流ISWが閾値Ithを超えた場合に、速やかにスイッチング素子16がオフされることが好ましい。そのため、上記実施の形態1に係る点灯装置1の過電流抑制回路111において、コンデンサ116、抵抗117及び118から構成されるRCフィルタの時定数は小さい方がよい。ただし、RCフィルタの時定数が比較的小さい場合、電流ISWが閾値Ithを超えて、スイッチング素子16がオフされた後、比較的短時間で、トランジスタ115のベース電極に印加される電圧が低下する。トランジスタ115のベース電極に印加される電圧が低下することにより、トランジスタ115は再びオフされる。トランジスタ115が再びオフされた時に、帰還回路110の端子OUTから、高レベルの信号が出力されている場合には、スイッチング素子16は、再びオンされる。このように、端子OUTから期間Tonに亘って高レベルの信号が出力されている間に、スイッチング素子16がオンオフを繰り返すことが起こり得る。そこで、本変形例として、スイッチング素子16を一定時間オフ状態に維持することにより、上記の現象が発生することを抑制することができる過電流抑制回路を有する点灯装置について説明する。なお、本変形例に係る点灯装置は、過電流抑制回路の構成において、上記実施の形態1に係る点灯装置1と相違し、その他の点において一致するため、ここでは、本変形例に係る点灯装置の過電流抑制回路を中心に説明する。
(
Then, the lighting device which concerns on the
図6は、本変形例に係る過電流抑制回路111aの構成を示す回路図である。図6では、過電流抑制回路111aに加えて、スイッチング素子16などの周辺の素子も示されている。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of an
図6に示されるように、過電流抑制回路111aは、RCフィルタの構成において、上記実施の形態1に係る過電流抑制回路111と相違し、その他の点において一致する。すなわち、本変形例に係る過電流抑制回路111aでは、RCフィルタは、コンデンサ116、抵抗117、118a及び118b、並びに、ダイオード119から構成される。
As shown in FIG. 6, the
以上のように、過電流抑制回路111aのRCフィルタが構成されることにより、スイッチング素子16に流れる電流ISWが閾値Ithを超える場合には、ダイオード119のアノード電極がカソード電極より高電位になることによって、ダイオード119は導通状態となる。この場合、スイッチング素子16と抵抗121との接続点から、並列接続された抵抗118a及び118bを経由してコンデンサ116に電荷が蓄積される。そして、コンデンサ116の高電位側の端子、すなわち、トランジスタ115のベース電極の電位が、所定の電位以上となった場合に、トランジスタ115がオンされる。
As described above, by configuring the RC filter of the
一方、トランジスタ115がオンされることにより、スイッチング素子16がオフされた場合、抵抗121に流れる電流がゼロとなり、スイッチング素子16と抵抗121との接続点の電位、すなわち、ダイオード119のアノード電極の電位がゼロとなる。また、この場合、ダイオード119のカソード電極の電位は、コンデンサ116などで決定される時定数で低下する。そして、ダイオード119のアノード電極がカソード電極より低電位となることによって、ダイオード119は非導通状態となる。ここで、抵抗121の抵抗値は抵抗118aの抵抗値に比べて無視できる程度に小さい。したがって、コンデンサ116に蓄積された電荷は、並列接続された抵抗118a及び抵抗117を経由してアースに流れるとみなすことができる。ここで、抵抗117の抵抗値を抵抗118bの抵抗値より大きくすることにより、並列接続された抵抗118a及び抵抗117の合成抵抗値を、抵抗118a及び抵抗118bの合成抵抗値より大きくすることができる。これにより、コンデンサ116に電荷が蓄積される場合のRCフィルタの時定数より、コンデンサ116から電荷が放出される場合のRCフィルタの時定数を大きくすることができる。したがって、電流ISWが閾値Ithを超えてからトランジスタ115がオンされるまでの時間よりも、電流ISWが閾値Ithより小さくなってからトランジスタ115がオフされるまでの時間の方が長い過電流抑制回路111aを実現することができる。以上のように、本変形例に係る過電流抑制回路111aでは、電流ISWが閾値Ithを超えてから一定時間、スイッチング素子16をオフ状態に維持することができる。
On the other hand, when the switching
(実施の形態1の変形例2)
続いて、実施の形態1の変形例2に係る点灯装置について説明する。上記実施の形態1に係る点灯装置1では、スイッチング素子16に流れる電流ISWの閾値Ithをトランジスタ115がオンされるベース電圧に対応する値としたが、閾値Ithは、当該ベース電圧に対応する値としなくてもよい。本変形例では、閾値Ithをトランジスタ115の特性に依存しない任意の値とすることができる点灯装置について説明する。なお、本変形例に係る点灯装置は、過電流抑制回路の構成において、上記実施の形態1に係る点灯装置1と相違し、その他の点において一致するため、ここでは、本変形例に係る点灯装置の過電流抑制回路を中心に説明する。
(Modification 2 of Embodiment 1)
Then, the lighting device which concerns on the modification 2 of
図7は、本変形例に係る過電流抑制回路111bの構成を示す回路図である。図7では、過電流抑制回路111bに加えて、スイッチング素子16などの周辺の素子も示されている。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of the
図7に示されるように、過電流抑制回路111bは、コンパレータ120を備える点において、上記実施の形態1に係る過電流抑制回路111と相違し、その他の点において一致する。過電流抑制回路111bでは、コンデンサ116の高電位側の端子がコンパレータ120の非反転入力端子に接続される。そして、コンデンサ116の高電位側の端子の電圧と、コンパレータ120の反転入力端子に入力された参照電圧Vref1とがコンパレータ120において比較され、コンパレータ120の出力がトランジスタ115のベース電極に入力される。
As shown in FIG. 7, the
以上のような構成により、過電流抑制回路111bでは、スイッチング素子16に流れる電流に対応する電圧が、参照電圧Vref1より大きい場合に、トランジスタ115をオンさせることによって、スイッチング素子16をオフさせる。つまり、過電流抑制回路111bでは、閾値Ithを、トランジスタ115の特性に依存しない参照電圧Vref1に対応する値とすることができる。さらに、過電流抑制回路111bは、以上の構成を有することにより、トランジスタ115の特性の温度依存性、個体差などに起因する閾値Ithのばらつきを抑制することができる。
With the above configuration, in the
なお、本変形例では、閾値としてトランジスタ115がオンされるベース電圧以外の値を用いる構成の一例として、コンパレータを用いる構成を示したが、過電流抑制回路の構成はこれに限定されない。例えば、閾値として、MOSFETの閾値電圧を用いてもよい。
In this modification, a configuration using a comparator is shown as an example of the configuration using a value other than the base voltage at which the
(実施の形態1の変形例3)
続いて、実施の形態1の変形例3に係る点灯装置について説明する。本変形例においては、上記実施の形態1に係る点灯装置1のDC/DCコンバータ10の後段に定電流回路を設けることによって、DC/DCコンバータ10の出力電流をより安定化できる点灯装置について説明する。
(
Then, the lighting device which concerns on the
図8は、本変形例に係る点灯装置1aの構成を示す回路図である。 FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of a lighting device 1a according to the present modification.
図9は、本変形例に係る定電流回路6の構成を示す回路図である。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of a constant
図8に示されるように、本変形例に係る点灯装置1aでは、上記実施の形態1に係る点灯装置1の抵抗131で構成される出力検出部13に代えて、定電流回路6で構成される出力検出部13aを備える。すなわち、帰還回路110の端子FBには、定電流回路6の両端の電位差が入力される。定電流回路6は、図9に示されるように、コンパレータ61、抵抗62及び64、スイッチング素子63並びにコンデンサ65を備える。コンパレータ61の非反転入力端子には、参照電圧Vref2が入力され、反転入力端子には、抵抗64に印加される電圧が入力される。ここで、抵抗64は、DC/DCコンバータ10の出力電流を検出するためのセンス抵抗である。また、コンパレータ61の出力端子は、MOSFETで構成されるスイッチング素子63のゲート電極に接続される。さらに、コンパレータ61の出力端子と、反転入力端子とは、抵抗62を介して接続される。また、定電流回路6の入出力端子間にコンデンサ65が接続されることにより、定電流回路6に印加される電圧、すなわち、抵抗64に流れる電流が平滑化される。定電流回路6が以上のような構成を有することにより、抵抗64に印加される電圧が参照電圧Vref2と等しくなるように、スイッチング素子63が制御される。したがって、定電流回路6により、DC/DCコンバータ10の出力電流、すなわち、点灯装置1の出力電流がより安定化される。具体的には、定電流回路6は、点灯装置1に入力される直流電圧に含まれる、交流電源3の周波数の2倍の周波数を有するリップルを抑制することができる。
As shown in FIG. 8, a lighting device 1 a according to the present modification includes a constant
(実施の形態1の変形例4)
続いて、実施の形態1の変形例4に係る点灯装置について説明する。本変形例においては、上記実施の形態1に係る点灯装置1のDC/DCコンバータ10の後段に、さらに他のDC/DCコンバータを設けることによって、DC/DCコンバータ10の出力電流をより安定化できる点灯装置について説明する。
(
Then, the lighting device which concerns on the
図10は、本変形例に係る点灯装置1bの構成を示す回路図である。
FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of a
図10に示されるように、本変形例に係る点灯装置1bでは、DC/DCコンバータ10の後段にさらに他のDC/DCコンバータ7が接続されている。また、点灯装置1bでは、DC/DCコンバータ7への入力電圧を安定化させるために、出力検出部13bにおいて、DC/DCコンバータ7への入力電圧、すなわち、DC/DCコンバータ10の出力電圧を検出している。
As shown in FIG. 10, in the
出力検出部13bは、抵抗132及び133を備え、DC/DCコンバータ10の出力電圧を抵抗132及び133によって分圧して、分圧された電圧を検出値として帰還回路110の端子FBに出力する。
The
DC/DCコンバータ7は、DC/DCコンバータ10の出力電圧が入力され、固体発光素子に電流を出力する回路である。DC/DCコンバータ7としては、用途に応じて任意のDC/DCコンバータが用いられてよい。例えば、バックコンバータなどが用いられてもよい。
The DC / DC converter 7 is a circuit which receives the output voltage of the DC /
以上のように、本変形例に係る点灯装置1bは、DC/DCコンバータ10の後段にさらに他のDC/DCコンバータ7が接続される。これにより、瞬時停電時などにより一時的にDC/DCコンバータ10の出力電圧が低下する場合でも、後段のDC/DCコンバータ7によって、固体発光素子への出力電流の低下が抑制される。したがって、点灯装置1bは、固体発光素子への出力電流をより一層安定化することができる。
As described above, in the
また、点灯装置1bでは、DC/DCコンバータ7として任意のDC/DCコンバータを用いて、DC/DCコンバータ7及び10を個別に制御できる。これにより、点灯装置1bの制御の自由度を高めることができる。
In the
(実施の形態2)
続いて、実施の形態2に係る点灯装置について説明する。上記実施の形態1に係る点灯装置1では、スイッチング素子16に過大な電流が流れる場合に、帰還回路110の端子OUTから出力される信号が駆動回路112に入力されることを過電流抑制回路111によって抑制する構成を備えた。本実施の形態では、当該構成に代えて、スイッチング素子16に過大な電流が流れる場合に、帰還回路110の端子OUTから出力される信号を低下させる構成を備える。すなわち、スイッチング素子16に過大な電流が流れる場合に、帰還回路110によって定められるスイッチング素子16のオン期間自体を短縮する構成を有する。本実施の形態に係る点灯装置は、過電流抑制回路及び帰還回路の構成において、上記実施の形態1に係る点灯装置1と相違し、その他の点において一致するため、以下では、本実施の形態に係る点灯装置の過電流抑制回路及び帰還回路を中心に説明する。
Second Embodiment
Subsequently, a lighting device according to Embodiment 2 will be described. In the
[2−1.構成]
まず、本実施の形態に係る点灯装置の構成について図面を用いて説明する。
[2-1. Constitution]
First, the structure of the lighting device according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.
図11は、本実施の形態に係る点灯装置1cの構成を示す回路図である。
FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration of a
図12は、本実施の形態に係る帰還回路110cの構成を示す回路図である。
FIG. 12 is a circuit diagram showing a configuration of a
図11に示されるように、本実施の形態に係るDC/DCコンバータ10cは、制御装置11c内に帰還回路110cを備える。また、図12に示されるように、本実施の形態では、過電流抑制回路111cが、帰還回路110cの内部に備えられる。
As shown in FIG. 11, the DC /
帰還回路110cは、端子FB及びOUTに加えて、端子CSを備える。端子CSには、電流検出部12で検出されたスイッチング素子16に流れる電流ISWに対応する電圧が入力される。端子CSに入力された電圧は、過電流抑制回路111cに入力される。
The
過電流抑制回路111cは、図12に示されるように、抵抗117、118及び215、コンデンサ116並びにトランジスタ115を備える。
As shown in FIG. 12, the
抵抗215は、トランジスタ115がオンされたときに、エラーアンプ212の出力端子から流れる電流が過大となることを抑制するための素子である。
The
[2−2.動作]
以上のように点灯装置1cが構成されることにより、スイッチング素子16に流れる電流ISWが閾値Ithを超える場合に、コンデンサ213に蓄積された電荷が抵抗215及びトランジスタ115を通る経路を介してアースに流れる。このため、エラーアンプ212の出力電圧、すなわち、コンパレータ214の非反転入力端子への入力電圧が一時的に低下する。したがって、帰還回路110の端子OUTから出力される信号が高電圧である期間が短くなるため、スイッチング素子16のオン期間Tonが短縮される。これにより、電流ISWが閾値Ithを超える場合に、スイッチング素子16のオン期間Tonが短縮されるため、電流ISWのピーク値ISW_pが抑制され、スイッチング素子16が受けるダメージを抑制することができる。
[2-2. Operation]
By configuring the
[2−3.効果など]
以上のように、本実施の形態に係る点灯装置1cにおいて、制御装置11cは、電流値が閾値より大きい場合に、電流値が閾値より小さい場合よりスイッチング素子16のオン期間を短縮する。
[2-3. Effect etc.]
As described above, in the
これにより、点灯装置1cのDC/DCコンバータ10cに入力される電圧が急変した場合でも、DC/DCコンバータ10c内に含まれるスイッチング素子16に過大な電流が流れることを抑制できる。
As a result, even when the voltage input to the DC /
(実施の形態3)
続いて、実施の形態3に係る点灯装置について説明する。上記各実施の形態では、スイッチング素子16に流れる電流ISWが閾値Ithを超えた場合に、スイッチング素子16のオン期間Tonを短縮したが、本実施の形態では、オン期間Tonを変更せずに、スイッチング周期を大きくする(すなわち、スイッチング周波数を小さくする)。本実施の形態に係る点灯装置は、帰還回路の構成において、上記実施の形態2に係る点灯装置1cと相違し、その他の点において一致するため、以下では、本実施の形態に係る点灯装置の帰還回路の構成及び動作を中心に説明する。
Third Embodiment
Subsequently, a lighting device according to
[3−1.構成]
まず、本実施の形態に係る点灯装置の構成について図面を用いて説明する。
[3-1. Constitution]
First, the structure of the lighting device according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.
図13は、本実施の形態に係る点灯装置1dの構成を示す回路図である。
FIG. 13 is a circuit diagram showing a configuration of
図14は、本実施の形態に係る帰還回路110dの構成を示す回路図である。
FIG. 14 is a circuit diagram showing a configuration of a
図13に示されるように、本実施の形態に係るDC/DCコンバータ10dは、制御装置11d内に帰還回路110dを備える。
As shown in FIG. 13, the DC /
帰還回路110dは、図14に示されるように、過電流抑制回路を備えない。帰還回路110dは、三角波発生回路211dを備え、端子CSから入力された信号が、三角波発生回路211dに入力される。
The
三角波発生回路211dは、端子CSから入力された信号によって、スイッチング素子16に流れる電流ISWが閾値Ithを超えたことを検出する。この場合に、三角波発生回路211dは、出力する信号の周期を大きくすることにより、スイッチング素子16のスイッチング周期を大きくする。また、三角波発生回路211dは、電流ISWが閾値Ithを超えない場合のスイッチング素子16のオン期間Tonと、電流ISWが閾値Ithを超えた場合のオン期間Tonとが略同一となるように、出力信号の傾きを調整する。三角波発生回路211dが以上のような構成を有するため、帰還回路110cは、電流ISWが閾値Ithより大きい場合に、電流ISWが閾値Ithより小さい場合より、スイッチング素子16のオンデューティを小さくすることができる。これにより、スイッチング素子16に過大な電流が流れることを抑制することができる。
The triangular
[3−2.動作]
続いて、本実施の形態に係る点灯装置1dの動作について、図面を用いて説明する。
[3-2. Operation]
Subsequently, the operation of
図15は、本実施の形態に係る点灯装置1dの動作の概要を示すタイミングチャートである。図15のグラフ(a)は、点灯装置1dのコンデンサ14に印加される電圧VC1の波形を示す。図15のグラフ(b)は、帰還回路110dの端子OUTからの出力信号(OUT)の波形を示す。図15のグラフ(c)は、スイッチング素子16に流れる電流ISWの波形を示す。図15のグラフ(d)は、ダイオード19に流れる電流IDの波形を示す。図15のグラフ(e)は、スイッチング素子16の状態の波形を示す。
FIG. 15 is a timing chart showing an outline of the operation of
図15のグラフ(a)に示されるように、上記実施の形態1と同様に、点灯装置1dにおいて異常動作が発生して、電圧VC1が異常に上昇することによって、スイッチング素子16に流れる電流ISWが閾値Ithを超える場合がある(図15の時刻t36参照)。この場合、電流ISWに対応する電圧が、帰還回路110dの端子CSに入力される。端子CSに入力された電圧は、三角波発生回路211dに入力される。三角波発生回路211dは、図15に示される時刻t36において、入力された電圧により、電流ISWが閾値Ithを超えたことを検出すると、出力する信号の周期を所定期間に亘って大きくする。これにより、スイッチング素子16のスイッチング周期が大きくなる。また、三角波発生回路211dは、出力信号の周期を大きくする。さらに、三角波発生回路211dは、電流ISWが閾値Ithを超えない場合のスイッチング素子16のオン期間Tonと、電流ISWが閾値Ithを超えた場合のオン期間Tonとが略同一となるように、出力信号の傾きを調整する。これにより、図15のグラフ(e)に示されるように、電流ISWが閾値Ithを超える場合に、スイッチング素子16のオン期間Tonは変化させず、かつ、スイッチング周期を大きくすること(すなわち、スイッチング周波数を小さくすること)ができる。このため、電流ISWが閾値Ithを超える場合に、電流ISWが閾値Ithを超えない場合より、オンデューティを小さくすることによって、スイッチング素子16に流れる過大な電流を抑制できる点灯装置1dを実現できる(図15のグラフ(c)参照)。なお、三角波発生回路211dが周期の大きい信号を出力することを維持する期間は、点灯装置1dの特性、当該周期などに応じて適宜決定することができる。例えば、当該期間は、三角波発生回路211dが出力信号の数周期分程度の期間であってもよい。
As shown in the graph (a) of FIG. 15, as in the first embodiment, the abnormal operation occurs in the
[3−3.効果など]
以上のように、本実施の形態に係る点灯装置1dにおいて、制御装置11dは、電流値が閾値より大きい場合に、電流値が閾値より小さい場合よりスイッチング素子16のスイッチング周波数を小さくする。
[3-3. Effect etc.]
As described above, in the
これにより、点灯装置1dのDC/DCコンバータ10dに入力される電圧が急変した場合でも、DC/DCコンバータ10d内に含まれるスイッチング素子16に過大な電流が流れることを抑制できる。
As a result, even when the voltage input to the DC /
(実施の形態4)
続いて、実施の形態4に係る点灯装置1eについて説明する。本実施の形態でも、上記各実施の形態と同様に、スイッチング素子16に流れる電流ISWが閾値Ithを超える場合に、電流ISWが閾値Ithを超えない場合より、スイッチング素子16のオンデューティを小さくする。ただし、本実施の形態では、電流ISWが閾値Ithを超える場合に、スイッチング素子16の次のオン期間において、スイッチング素子16をオンさせない構成を有する。本実施の形態に係る点灯装置は、過電流抑制回路の構成において、上記実施の形態1に係る点灯装置1と相違し、その他の点において一致するため、以下では、本実施の形態に係る点灯装置の過電流抑制回路の構成及び動作を中心に説明する。
Next, the lighting device 1e according to
[4−1.構成]
まず、本実施の形態に係る点灯装置の構成について図面を用いて説明する。
[4-1. Constitution]
First, the structure of the lighting device according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.
図16は、本実施の形態に係る点灯装置1eの構成を示す回路図である。 FIG. 16 is a circuit diagram showing a configuration of lighting device 1e according to the present embodiment.
図17は、本実施の形態に係る過電流抑制回路111eの構成を示す回路図である。
FIG. 17 is a circuit diagram showing a configuration of the
図16に示されるように、本実施の形態に係るDC/DCコンバータ10eは、制御装置11e内に過電流抑制回路111eを備える。
As shown in FIG. 16, the DC /
図17に示されるように、過電流抑制回路111eは、端子PIN、POUT、CS及びGND、抵抗311、313、315、316、318、319、322及び323、コンデンサ312及び320、並びに、トランジスタ314、317及び321を備える。
As shown in FIG. 17, the
端子PINは、帰還回路110の端子OUTからスイッチング素子16のオンオフを制御するための信号が入力される端子である。
The terminal PIN is a terminal to which a signal for controlling on / off of the switching
端子POUTは、過電流抑制回路111eで生成された信号を駆動回路112に出力する端子である。過電流抑制回路111eで生成された信号は、スイッチング素子16に過大な電流が流れることを抑制するように、スイッチング素子16を制御する信号である。
The terminal POUT is a terminal for outputting the signal generated by the
端子CSは、スイッチング素子16に流れる電流ISWに対応する電圧を有する信号が入力される端子である。
The terminal CS is a terminal to which a signal having a voltage corresponding to the current ISW flowing to the switching
端子GNDは、接地される端子である。 The terminal GND is a terminal to be grounded.
抵抗311及び313並びにコンデンサ312は、RCフィルタを構成する素子である。電流検出部12からの信号が当該RCフィルタを経由してトランジスタ314のベース電極に入力される。
The
トランジスタ314は、電流検出部12からの出力信号に基づいて制御される素子である。本実施の形態ではトランジスタ314は、npn型のバイポーラトランジスタで構成される。トランジスタ314のベース電極は、RCフィルタを介して端子CSに接続され、コレクタ電極はトランジスタ317のベース電極に接続され、エミッタ電極は接地される。トランジスタ314はスイッチング素子16に流れる電流ISWが閾値Ithを超える場合にオンされる。
The
抵抗315及び316は、電圧V0を分圧するための素子である。抵抗315の一方の端子には電圧V0が印加され、他方の端子には、抵抗316の一方の端子及びトランジスタ314のコレクタ電極が接続される。また、抵抗316の他方の端子は接地される。抵抗315及び316の接続部は、トランジスタ317のベース電極に接続される。これにより、トランジスタ314がオフ状態の場合には、トランジスタ317のベース電極には、電圧V0を抵抗315及び316で分圧した電圧が印加される。
The
トランジスタ317は、トランジスタ314の状態に応じてオンオフが制御される素子である。本実施の形態ではトランジスタ317は、npn型のバイポーラトランジスタで構成される。トランジスタ317のベース電極は、トランジスタ314のコレクタ電極と、抵抗315及び316の接続部とに接続され、コレクタ電極は、トランジスタ321のベース電極に接続され、エミッタ電極は接地される。トランジスタ317は、トランジスタ314がオフ状態である場合に、すなわち、スイッチング素子16に流れる電流ISWが閾値Ithを超えない場合にオンされ、電流ISWが閾値Ithを超える場合にオフされる。
The
抵抗318及び319は、電圧V0を分圧するための素子である。抵抗318の一方の端子には電圧V0が印加され、他方の端子には、抵抗319の一方の端子及びトランジスタ317のコレクタ電極が接続される。また、抵抗319の他方の端子は接地される。抵抗318及び319の接続部は、コンデンサ320の一方の端子及びトランジスタ321のベース電極に接続される。これにより、トランジスタ314がオフ状態の場合には、トランジスタ317のベース電極には、電圧V0を抵抗315及び316で分圧した電圧が印加される。
The
コンデンサ320は、抵抗318及び319とともにRCフィルタを構成する素子である。コンデンサ320の一方の端子は抵抗318及び319の接続部に接続され、他方の端子は接地される。
The
トランジスタ321は、トランジスタ317の状態に応じてオンオフが制御される素子である。本実施の形態ではトランジスタ321は、npn型のバイポーラトランジスタで構成される。トランジスタ321のベース電極は、トランジスタ317のコレクタ電極と、抵抗318及び319の接続部と、コンデンサ320の一方の端子とに接続され、コレクタ電極は端子POUTに接続され、エミッタ電極は接地される。トランジスタ321は、トランジスタ317がオフ状態である場合に、すなわち、スイッチング素子16に流れる電流ISWが閾値Ithを超える場合にオンされ、電流ISWが閾値Ithを超えない場合にオフされる。
The
抵抗322及び323は、端子PINから入力された電圧を分圧して端子POUTに出力するための素子である。抵抗322は、一方の端子は端子PINに接続され、他方の端子が、抵抗323の一方の端子に接続される。抵抗323の他方の端子は接地される。抵抗322及び323の接続部は、トランジスタ321のコレクタ電極及び端子POUTに接続される。また、抵抗322は、トランジスタ321がオンされた場合に、帰還回路110の端子OUTから過大な電流が流れることを抑制するための素子としても機能する。
The
[4−2.動作]
続いて、本実施の形態に係る点灯装置1eの動作について図面を用いて説明する。
[4-2. Operation]
Subsequently, the operation of the lighting device 1e according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.
図18は、本実施の形態に係る点灯装置1eの動作の概要を示すタイミングチャートである。図18のグラフ(a)は、点灯装置1eのコンデンサ14に印加される電圧VC1の波形を示す。図18のグラフ(b)は、帰還回路110の端子OUTからの出力信号(OUT)の波形を示す。図18のグラフ(c)は、スイッチング素子16に流れる電流ISWの波形を示す。図18のグラフ(d)は、ダイオード19に流れる電流IDの波形を示す。図18のグラフ(e)は、トランジスタ321の状態の波形を示す。図18のグラフ(f)は、スイッチング素子16の状態の波形を示す。
FIG. 18 is a timing chart showing an outline of the operation of lighting device 1 e according to the present embodiment. The graph (a) of FIG. 18 shows the waveform of the voltage VC1 applied to the
図18のグラフ(a)に示されるように、上記実施の形態1と同様に、点灯装置1eが定常動作状態である場合と、点灯装置1eが異常動作状態であって、電圧VC1が異常に上昇する場合とがある(図18の時刻t43以降参照)。 As shown in the graph (a) of FIG. 18, the lighting device 1e is in the steady operation state, the lighting device 1e is in the abnormal operation state, and the voltage VC1 is abnormal as in the first embodiment. There is a case of rising (see after time t43 in FIG. 18).
上記いずれの場合においても、電流ISWに対応する電圧が、過電流抑制回路111eの端子CSに入力される。端子CSに入力された電圧は、抵抗311及び313、並びに、コンデンサ312から構成されるRCフィルタを経由して、トランジスタ314に入力される。
In any of the above cases, a voltage corresponding to the current ISW is input to the terminal CS of the
定常動作状態である場合には、電流ISWは閾値Ithを超えず、トランジスタ314及び321はオフ状態に維持され、トランジスタ317はオン状態に維持される。これにより、端子PINから入力された信号は、抵抗322及び323によって分圧されて、POUTに出力される。したがって、スイッチング素子16は、帰還回路110の端子OUTから出力される信号に基づいて制御される。
In the steady operation state, the current ISW does not exceed the threshold value Ith, the
一方、異常動作が発生して、電流ISWが閾値Ithを超える場合、RCフィルタの時定数に応じた時間の後、トランジスタ314がオンされる。これに伴い、トランジスタ317のベース電極が接地されるため、トランジスタ317がオフされる。これにより、トランジスタ321のベース電極に、電圧V0の抵抗318及び319による分圧が印加される。当該分圧が、トランジスタ321がオン状態となるための閾値電圧以上に設定されている。このため、トランジスタ321は、コンデンサ320などから構成されるRCフィルタの時定数に応じた時間の後、オンされる。したがって、端子POUTは、接地されるため、駆動回路112への入力電圧がゼロとなる。これにより、スイッチング素子16はオフされる。
On the other hand, when an abnormal operation occurs and the current ISW exceeds the threshold value Ith, the
スイッチング素子16がオフされることにより、端子CSに入力される信号の電圧がゼロまで低下する。この場合、電流ISWが閾値Ithを超える場合と逆に、コンデンサ312などから構成されるRCフィルタの時定数に応じた時間の後、トランジスタ314がオフされ、トランジスタ317がオンされる。トランジスタ317がオンされてから、コンデンサ320などから構成されるRCフィルタの時定数に応じた時間の後、トランジスタ321がオフされる。これにより、スイッチング素子16は、電流ISWが閾値Ithを超えてオフされてから、過電流抑制回路111eが備えるRCフィルタの時定数に応じた所定の時間に亘って、オフ状態に維持される。本実施の形態では、当該所定の時間が、スイッチング周期以上の時間となるようなRCフィルタが用いられる。これにより、本実施の形態に係る点灯装置1eでは、電流ISWが閾値Ithを超えた場合、少なくともスイッチング素子16のスイッチング周期に亘って、スイッチング素子16はオンされない。したがって、電流ISWが閾値Ithを超えた場合、次のオン期間において、スイッチング素子16がオンされない。このため、スイッチング素子16のオンデューティが小さくなるため、スイッチング素子16に過大な電流が流れることが抑制される。
When the switching
[4−3.効果など]
以上のように、本実施の形態に係る点灯装置1eは、制御装置11eは、電流値が閾値より大きい場合に、スイッチング素子16のスイッチング周期に亘って、スイッチング素子16をオンさせない。
[4-3. Effect etc.]
As described above, in the lighting device 1e according to the present embodiment, the control device 11e does not turn on the switching
これにより、点灯装置1eのDC/DCコンバータ10eに入力される電圧が急変した場合でも、DC/DCコンバータ10e内に含まれるスイッチング素子16に過大な電流が流れることを抑制できる。
Thereby, even when the voltage input to DC /
(実施の形態5)
次に、実施の形態5として、上記各実施の形態に係る点灯装置を備える照明器具について、図19〜21を用いて説明する。
Fifth Embodiment
Next, as
図19〜21は、本実施の形態に係る照明器具の外観図である。ここでは、照明器具の例として、ダウンライト100a(図19)、スポットライト100b(図20)及び100c(図21)が示される。ダウンライト100a、スポットライト100b及び100cは、それぞれ回路ボックス101a、101b及び101cを備える。回路ボックス101a、101b及び101cは上記各実施の形態に係る点灯装置の少なくとも一つの回路が収納された筐体である。また、ダウンライト100a、スポットライト100b及び100cは、それぞれ灯体102a、102b及び102cを備える。灯体102a、102b及び102cはLED2を装着した灯体である。また、ダウンライト100a及びスポットライト100bは、それぞれ、回路ボックス101a及び101bと灯体102a及び102bのLED2とを電気的に接続する配線103a及び103bを備える。
19-21 is an external view of the lighting fixture which concerns on this Embodiment. Here, a
本実施の形態においても、上記各実施の形態と同様の効果が得られる。 Also in this embodiment, the same effects as those in the above embodiments can be obtained.
(変形例など)
以上、本発明に係る点灯装置について、上記各実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。
(Modification etc.)
As mentioned above, although the lighting device concerning the present invention was explained based on each above-mentioned embodiment, the present invention is not limited to these embodiments.
例えば、上記LED2は、回路図上では、一つのLEDとして図示されているが、LED2は一つの素子に限定されない。例えば、複数のLEDチップを直並列に接続した構成、複数のLED素子をモジュール化した構成、複数のモジュールを組み合わせた構成などを用いてもよい。 For example, the LED 2 is illustrated as one LED on the circuit diagram, but the LED 2 is not limited to one element. For example, a configuration in which a plurality of LED chips are connected in series and parallel, a configuration in which a plurality of LED elements are modularized, a configuration in which a plurality of modules are combined, or the like may be used.
また、上記各実施の形態においては、固体発光素子として、LEDを用いたが、点灯装置の負荷である固体発光素子は、LEDに限定されない。例えば、点灯装置の負荷として有機EL素子など他の固体発光素子を用いてもよい。 Moreover, in each said embodiment, although LED was used as a solid light emitting element, the solid light emitting element which is a load of a lighting device is not limited to LED. For example, you may use other solid light emitting elements, such as an organic EL element, as a load of a lighting device.
また、帰還回路は、IC(Integrated Circuit)で構成されてもよい。また、帰還回路は、マイコンなどを用いてデジタル制御する構成としてもよい。 Further, the feedback circuit may be configured by an IC (Integrated Circuit). The feedback circuit may be configured to be digitally controlled using a microcomputer or the like.
また、上記各実施の形態では、電流検出部は、スイッチング素子16に流れる電流を直接検出したが、他の素子に流れる電流を検出することによって、間接的にスイッチング素子16に流れる電流を検出してもよい。
Further, in each of the above embodiments, the current detection unit directly detects the current flowing through the switching
また、上記実施の形態1では、過電流抑制回路111を駆動回路112の入力側に設けているが、出力側に設けてもよい。
In the first embodiment, the
また、上記各実施の形態において、電流検出部12及び出力検出部13において、抵抗を用いて電流又は電圧を検出しているが、抵抗以外の素子などを用いて検出してもよい。
Further, in each of the above embodiments, the
また、上記各実施の形態において使用されるインダクタ18は、一次巻線と二次巻線とを備えるトランス構造を有していてもよい。インダクタ18がトランス構造を有する場合、インダクタ18の各巻線は以下のように他の素子と接続される。すなわち、上記各実施の形態に係る各点灯装置において、コンデンサ17の出力側の端子に一次巻線の一方の端子が接続され、一次巻線の他方の端子が接地される。また、二次巻線の一方の端子がダイオード19のアノード電極に接続され、二次巻線の他方の端子が接地される。また、コンデンサ17とダイオード19とは、トランス構造を有するインダクタ18によって、絶縁される。この場合、各点灯装置の出力検出部は、各点灯装置の出力電流そのものを出力として検出してもよいし、一次巻線側にセンス抵抗を接続して、一次巻線に流れる電流を出力として検出してもよい。
In addition, the
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、又は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。 In addition, the embodiments can be realized by various combinations that each person skilled in the art may think of for each embodiment, or by combining components and functions in each embodiment without departing from the scope of the present invention. The embodiments of the present invention are also included in the present invention.
例えば、上記実施の形態1と上記実施の形態2とを組み合わせることで、電流ISWが閾値Ithを超えたときに、即座にスイッチング素子16をオフできる、かつ、次のオン時間も短くできるため、過大な電流を抑制する効果をより高めることができる。
For example, by combining the first embodiment and the second embodiment, when the current ISW exceeds the threshold value Ith, the switching
1、1a、1b、1c、1d、1e 点灯装置
2 LED(固体発光素子)
7、10、10c、10d、10e DC/DCコンバータ
11、11c、11d、11e 制御装置
12 電流検出部
13、13a、13b 出力検出部
16 スイッチング素子
112 駆動回路
115、314、317、321 トランジスタ
1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e Lighting device 2 LED (solid light emitting element)
7, 10, 10c, 10d, 10e DC /
Claims (5)
DC/DCコンバータと、
前記DC/DCコンバータの出力を検出する出力検出部とを備え、
前記DC/DCコンバータは、スイッチング素子と、前記スイッチング素子のオンオフを制御する制御装置と、前記スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出部とを備え、
前記制御装置は、前記電流検出部が検出した電流値が予め定められた閾値より小さい場合に、前記出力検出部が検出した出力値に基づいて定められたオンデューティで前記スイッチング素子を制御し、前記電流値が前記閾値より大きい場合に、前記オンデューティより小さいオンデューティで前記スイッチング素子を制御し、
前記制御装置は、前記電流値が前記閾値より大きい場合に、前記電流値が前記閾値より大きくなった後、前記スイッチング素子の1スイッチング周期に亘って、前記スイッチング素子をオンさせず、当該1スイッチング周期に続く前記スイッチング素子のスイッチング周期において、前記スイッチング素子をオンさせる
点灯装置。 A lighting device that outputs a current to a solid light emitting element, and
DC / DC converter,
And an output detection unit that detects an output of the DC / DC converter,
The DC / DC converter includes a switching element, a control device that controls on / off of the switching element, and a current detection unit that detects a current flowing through the switching element,
When the current value detected by the current detection unit is smaller than a predetermined threshold, the control device controls the switching element with an on-duty determined based on the output value detected by the output detection unit, When the current value is larger than the threshold value, the switching element is controlled with an on duty smaller than the on duty;
When the current value is larger than the threshold value, the control device does not turn on the switching element for one switching period of the switching element after the current value becomes larger than the threshold value. A lighting device that turns on the switching element in a switching period of the switching element following the period.
請求項1に記載の点灯装置。 The lighting device according to claim 1, wherein the DC / DC converter boosts or steps down an input voltage based on characteristics of the solid state light emitting device.
請求項1又は2に記載の点灯装置。 The lighting device according to claim 1, wherein the DC / DC converter is a SEPIC type.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の点灯装置。 The threshold value is equal to or lower than an absolute maximum rated current of the switching element, and is equal to or higher than a current flowing through the switching element when a rated voltage of the lighting device is constantly input to the lighting device. The lighting device according to item 1.
照明器具。 A lighting fixture comprising the lighting device according to claim 1.
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