JP6648502B2 - 点灯装置および照明器具 - Google Patents
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Description
ここで、LED光源の点灯制御を行うドライブ回路16及びマイコンCPU15を動作させる制御電源である電圧Vcc2について考えてみる。電圧Vcc2はフライバック回路12から制御電源を得ている。この制御電源電圧はバックコンバータ回路14が動作しなくとも得られるので、例えば、外部機器の操作によって、光源モジュール20を消灯すべき消灯モード指令がマイコンCPU15に与えられたときに、バックコンバータ回路14が停止された状態でもフライバック回路12が自己動作することで制御電源を得ることができる。このため、フライバック回路12の動作が継続されて、二次巻線T2の中点からダイオードD3で電圧を整流し、コンデンサC5が充電される。このコンデンサC5に充電される電圧が制御電源としてドライブ回路16に供給されるとともに、降圧回路17を経由してマイコンCPU15にも制御電源として供給される。このようにマイコンCPU15がフライバック回路12から確実に制御電源を得ることができるので、外部機器からの消灯モード指令があったときにバックコンバータ回路14を動作させることが求められない。つまり、例えば光源モジュール20は点灯させないもののマイコンCPU15の電源を得る程度にバックコンバータ回路14を低出力駆動させるなどの、特別な制御が不要となる。実施の形態ではバックコンバータ回路14を完全に停止すればよいので光源モジュール20を確実に消灯させることができ、消灯モードにおける制御内容も簡単になる。
フライバック回路12は、トランスTにより平滑電圧Vdcを生成するので、商用電源AC入力時に発生する突入電流を抑制する必要がない。この点についてフライバック回路12の優位性を下記に説明する。商用電源AC入力時に流れる電流ループは次の2つがある。
(1)抵抗R1→コンデンサC2
(2)コンデンサC1
まず、(2)の電流ループついて電流を考える。前述したようにフライバック回路12は高力率に制御するものであるから、コンデンサC1はフライバック回路12が高周波(例えば40kHz〜200kHz)で動作するための電源となる程度の静電容量(例えば0.1μF〜1μF)が必要である。また、コンデンサC1は、整流回路DBから出力される電圧を平滑するほどに大きな静電容量までは必要ない。よって、コンデンサC1を充電する電流は、突入電流と定義されるほどの電流になることはない。次に(1)の電流ループについて考える。抵抗R1で抑制された電流が発生するが、抵抗R1は起動抵抗であるため比較的大きい抵抗値(例えば100kΩ)を有しており、この大きな抵抗値を有する抵抗R1を介してコンデンサC2に電荷が充電される。これも(2)の電流ループと同じく、突入電流と定義されるほどの電流が流れることはない。
フライバック回路12には、MOSFETQ1やダイオードD1の部品が大型化しない最適な出力電圧がある。トランスTの一次巻線T1と二次巻線T2の巻き数比は、一般的に一次巻線T1に印加される電圧と二次巻線T2から出力する電圧の比となるように設計するのがよいとされる。一次巻線T1には、前述したように商用電源ACを整流した電圧が印加される。また、照明器具の一般的な要求仕様として、商用電源ACのワイド対応、即ち、AC100V〜242Vに対応できることが求められる。このことから、フライバック回路12は、整流回路DBが出力する広範囲(ワイド)な電圧を、一定の平滑電圧Vdcに変換する必要がある。例えばAC100Vのピーク電圧である141V以下に平滑電圧Vdcを降圧するフライバック回路12であれば上記したように部品の大型化をすることはない。逆に、平滑電圧Vdcを200Vにしようとすると、AC200V〜242Vのときは、フライバック回路12が降圧で動作することができるが、AC100Vのときには昇圧で動作することになる。これでは、MOSFETQ1にはターンオフ時に発生する所謂フライバック電圧によって高電圧が印加されるため、部品を大型化することが必要であると考えられる。このような観点から、部品の大型化を防ぐために、MOSFETQ1およびダイオードD1としてフライバック回路12の降圧動作のみに必要と認められる程度の耐圧性能を有する部品を選定して、フライバック回路12を降圧専用に設計することもできる。
図2は、本発明の実施の形態にかかる点灯装置10の動作を示すタイミングチャート図である。「出力側コンバータ回路」に相当するバックコンバータ回路14について説明する。前述したようにバックコンバータ回路14はフライバック回路12が出力する平滑電圧Vdcにより、LED光源である光源モジュール20が点灯する電圧を生成する。このとき、LED光源が点灯する出力電圧Voは、平滑電圧Vdcより低くなければならない。さらに出力電圧Voは、バックコンバータ回路14を一般的な電流不連続モードで使用するとき、平滑電圧Vdcの1/2以下に設定されることが望ましい。以下に、図2を用いてその理由を具体的に説明する。
Vp−p=2×Vo
V‘=Vdc−Vo
Claims (5)
- 交流電圧を整流して直流電圧を出力する整流回路と、
一次巻線および二次巻線を備え前記一次巻線の一端に前記直流電圧が印加されるフライバックトランスと、前記一次巻線を流れる電流を制御する第1スイッチング素子と、前記交流電圧の高調波を抑制する力率改善動作を行うように前記第1スイッチング素子を制御する第1制御回路と、を備え、前記二次巻線から前記直流電圧を変換して平滑した電圧である平滑電圧を出力するフライバック回路と、
第2スイッチング素子および前記第2スイッチング素子を制御する第2制御回路を備え、前記第2スイッチング素子を用いて前記平滑電圧を降圧することで得た出力電圧により光源モジュールを点灯させる出力側コンバータ回路と、
を備え、
前記一次巻線の補助巻線から取得した電圧を前記第1制御回路に第一制御電源として供給し、
前記二次巻線の中点から取り出した電圧を前記第2制御回路に第二制御電源として供給する点灯装置。 - 前記光源モジュールを消灯させる消灯モード指令信号が与えられているときには、前記第1制御回路が前記第1スイッチング素子のスイッチングを継続し、前記第2制御回路が前記第2スイッチング素子のスイッチングを停止する請求項1に記載の点灯装置。
- 前記出力側コンバータ回路が、バックコンバータ回路である請求項1または2に記載の点灯装置。
- 交流電圧を整流する整流回路と、
一次巻線および二次巻線を備え前記一次巻線の一端に前記整流回路の出力した直流電圧が印加されるフライバックトランスと、前記一次巻線の他端に接続し前記一次巻線を流れる電流を制御する第1スイッチング素子と、前記交流電圧の高調波を抑制する力率改善動作を行うように前記第1スイッチング素子を制御する第1制御回路と、を含み、昇圧動作と降圧動作のうち降圧動作のみを行うことで前記直流電圧を前記交流電圧のピーク電圧より低く降圧して平滑した電圧である平滑電圧を出力するフライバック回路と、
半導体発光素子を含む光源モジュールが接続され、第2スイッチング素子および前記第2スイッチング素子を制御する第2制御回路を備え、前記第2スイッチング素子を電流不連続モードで駆動することで前記平滑電圧を降圧した出力電圧を出力し、前記出力電圧で前記光源モジュールを点灯させるバックコンバータ回路と、
を備え、
前記一次巻線の補助巻線から取得した電圧を前記第1制御回路に第一制御電源として供給し、
前記二次巻線の中点から取り出した電圧を前記第2制御回路に第二制御電源として供給し、
前記出力電圧を前記平滑電圧の1/2倍以下の範囲内で設定する点灯装置。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の点灯装置を備える照明器具。
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