JP6293178B2 - Lighting device and lighting apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、交流電力を直流電力に変換して光源に供給する点灯装置および照明器具に関する。 The present invention relates to a lighting device and a lighting fixture that convert alternating current power into direct current power and supply it to a light source.
ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を光源とした照明器具は点灯装置を備える。一般的な点灯装置は、交流電源から直流の電力を得る整流回路と、交流電源から入力される電流の力率を改善する力率改善回路であるＰＦＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）回路と、光源に出力する電流を制御する電流制御回路を備える。 The lighting fixture which used LED (Light Emitting Diode) as a light source is equipped with a lighting device. A general lighting device includes a rectifier circuit that obtains DC power from an AC power source, a PFC (Power Factor Correction) circuit that is a power factor correction circuit that improves the power factor of current input from the AC power source, and an output to a light source. A current control circuit for controlling a current to be generated.
上記の点灯装置は、出力電流の制御を行うため、マイコンを使用した制御回路と、スイッチング素子を駆動するための駆動回路とが必要である。 The lighting device described above requires a control circuit using a microcomputer and a drive circuit for driving the switching element in order to control the output current.
従って、制御回路と駆動回路を動作させるためには、５Ｖまたは１５Ｖといった制御電源が必要である。 Therefore, in order to operate the control circuit and the drive circuit, a control power source of 5V or 15V is required.
特許文献１には、電流制御回路のコイルに二次巻線を施し、二次巻線に誘導される電圧を制御電源として利用する方法が開示される。ただし、コイルの二次巻線電圧を用いる方法は、点灯装置が点灯動作している場合には制御電源を得ることはできるが、点灯装置が消灯している場合には制御電源が得られない課題がある。またこの方法では、軽負荷時には制御電源電圧が低下する課題がある。
特許文献１は、いわゆるフライバック型の回路を有し、光源の点灯時および消灯時によらずに制御電源を供給して消灯制御する手段が開示される。特許文献１によれば、光源の点灯時において、フライバックトランスの二次巻線に生じる交流電圧を整流して制御電源を得る方法は従来例と同様である。しかし特許文献１によれば、光源の消灯時において、光源が点灯しない程度の電圧を出力するとともに、電圧の出力部に接続されるコンデンサの放電回路を設けて、コンデンサを放電させることでフライバック回路を動作させることにより、光源の点灯時および消灯時によらずに制御電源を得る点に特徴がある。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-133620 discloses a means for controlling turning off by supplying a control power regardless of whether the light source is turned on or off, including a so-called flyback type circuit. According to
特許文献２では、フライバック型の回路を用いた点灯装置に関して、フライバックトランスの二次巻線に生じる交流電圧を整流して制御電源を得る方法と、軽負荷時には整流回路の出力電圧から定電流回路を介して制御電源供給を補助する方法が開示されている。これによって、軽負荷時にコイル二次巻線電圧から得られる制御電源電圧が低下することを抑制している。
In
特許文献３では、降圧チョッパ回路を用いて整流回路の出力電圧から直接制御電源を得る方法が開示されている。
しかし特許文献１では、放電回路が必要であり、部品数が増加し、コンデンサの放電による待機電力が増加する。
However, in
特許文献２では、定電流回路を使用するため、電源電圧に対して、出力する制御電源の電圧が小さいほど定電流回路で大きな損失が発生する。そのため軽負荷時の消費電力が大きくなる。
In
特許文献３では、降圧チョッパ回路を用いて整流回路の出力電圧から直接制御電源を得るため、回路が複雑化するといった問題があり、また制御電源回路においてコイル部品を使うため、銅損および鉄損による損失が発生し、効率が低下する。
In
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、部品数の増加を抑制しながら消費電力を抑制できる点灯装置を得ることを目的とする。 This invention is made | formed in view of the above, Comprising: It aims at obtaining the lighting device which can suppress power consumption, suppressing the increase in the number of parts.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の点灯装置は、交流電力を直流電力に変換して光源に供給する点灯装置であって、交流電力を整流する整流回路と、整流回路から出力される電力を制御して光源に供給する電力制御回路と、電力制御回路を制御する制御回路と、制御電源回路部とを備える。制御電源回路部は、平滑コンデンサと、平滑コンデンサに並列される第１の制御電源回路と、平滑コンデンサに並列される第２の制御電源回路とを有し、制御回路に制御電源電圧を出力し、第２の制御電源回路は、整流回路の出力と平滑コンデンサとの間に配置されるスイッチング素子を有し、スイッチング素子は、平滑コンデンサの正極に直接接続され、整流回路の出力電圧が制御電源電圧以下の場合にはオンし、整流回路の出力電圧が制御電源電圧より大きい場合にはオフする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a lighting device of the present invention is a lighting device that converts alternating current power into direct current power and supplies the same to a light source, and includes a rectifier circuit that rectifies alternating current power, A power control circuit that controls power output from the circuit and supplies the light source to the light source, a control circuit that controls the power control circuit, and a control power supply circuit unit. The control power circuit unit includes a smoothing capacitor, a first control power circuit parallel to the smoothing capacitor, and a second control power circuit parallel to the smoothing capacitor, and outputs a control power voltage to the control circuit. The second control power supply circuit has a switching element disposed between the output of the rectifier circuit and the smoothing capacitor. The switching element is directly connected to the positive electrode of the smoothing capacitor, and the output voltage of the rectifier circuit is controlled by the control power supply. It turns on when the voltage is lower than the voltage, and turns off when the output voltage of the rectifier circuit is larger than the control power supply voltage .
本発明によれば、部品数の増加を抑制しながら消費電力を抑制できるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to suppress power consumption while suppressing an increase in the number of components.
以下に、本発明の実施の形態に係る点灯装置および照明器具を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Below, the lighting device and lighting fixture which concern on embodiment of this invention are demonstrated in detail based on drawing. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る点灯装置の回路図である。
1 is a circuit diagram of a lighting device according to
点灯装置１００ａは、入力フィルタ１０と、交流電力を整流する整流回路２０と、交流電源１から入力される電流の力率を改善する力率改善回路であるＰＦＣ回路３０ａと、ＰＦＣ回路３０ａの出力電圧を平滑する平滑コンデンサ２とを備える。
The
また点灯装置１００ａは、ＬＥＤ４に出力する電流の大きさを制御する電流制御回路４０と、電流制御回路４０の出力電圧を平滑する平滑コンデンサ３と、光源であるＬＥＤ４に流れる電流検出素子６とを備える。
The
また点灯装置１００ａは、ＰＦＣ回路３０ａおよび電流制御回路４０を制御するための制御回路５０と、第１の制御電源回路６０ａと、第２の制御電源回路７０ａと、平滑コンデンサ５とを有する。
The
平滑コンデンサ５には、第１の制御電源回路６０ａおよび第２の制御電源回路７０ａのそれぞれが並列接続される。平滑コンデンサ５は、第１の制御電源回路６０ａおよび第２の制御電源回路７０ａから出力される制御電源電圧を平滑する。
The
電力制御回路９０ａは、整流回路２０から出力される電力を制御してＬＥＤ４に供給する機能である。
The
電力制御回路９０ａは、ＰＦＣ回路３０ａ、平滑コンデンサ２、電流制御回路４０、および平滑コンデンサ３により構成される。
The
制御電源回路部８０ａは制御回路５０を動作させるため、制御回路５０に制御電源電圧を出力する機能である。
The control power
制御電源回路部８０ａは、第１の制御電源回路６０ａ、第２の制御電源回路７０ａおよび平滑コンデンサ５により構成される。
The control power
点灯装置１００ａでは、第１の制御電源回路６０ａおよび第２の制御電源回路７０ａのそれぞれが平滑コンデンサ５に並列接続されている点に特徴がある。
The
交流電源１と整流回路２０との間に配置される入力フィルタ１０は、交流電源１から出力される電流に重畳する高周波ノイズを低減する機能を有する。
The
入力フィルタ１０は、コンデンサ１１、コンデンサ１２、およびコイル１３を有する。
The
コンデンサ１１は、交流電源１に並列接続される。コンデンサ１２の一端はコンデンサ１１の一端に接続され、コンデンサ１２の他端はコイル１３に接続される。
The
コイル１３は、コンデンサ１１とコンデンサ１２との間に配置される。コイル１３の一端はコンデンサ１１の一端に接続され、コイル１３の他端はコンデンサ１２の一端に接続される。
The
整流回路２０は、交流電源１から供給される交流電力を直流電力に変換する機能を有する。整流回路２０は、入力フィルタ１０とＰＦＣ回路３０ａとの間に配置される。
The
整流回路２０が４つのダイオードを組み合わせたダイオードブリッジで構成されている。なお整流回路２０の構成はこれに限定されるものではなく、単方向導通素子であるＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ−Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を組み合わせて構成してもよい。
The
ＰＦＣ回路３０ａは、整流回路２０と電流制御回路４０との間に配置される。
The
ＰＦＣ回路３０ａは、コンデンサ３１ａと、コイル３２ａと、スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ３３ａと、ダイオード３４ａとを有する。
The
図１の例ではＰＦＣ回路３０ａが昇圧チョッパ回路である。ＰＦＣ回路３０ａでは、交流電源１の商用周波数よりも高く、かつ、可聴域の周波数より高い周波数に対応する周期でＭＯＳＦＥＴ３３ａがスイッチング制御される。可聴域の周波数の一例としては２０〜２０ｋＨｚである。
In the example of FIG. 1, the
これによりＰＦＣ回路３０ａは、交流電源１から出力された電流に重畳される周波数高調波を低減し、力率を改善するとともに、平滑コンデンサ２を用いて脈動を低減した直流電圧を出力する。
As a result, the
コンデンサ３１ａは整流回路２０の出力端に並列接続される。ＭＯＳＦＥＴ３３ａの一端はコンデンサ３１ａの一端に接続され、ＭＯＳＦＥＴ３３ａの他端はコイル３２ａに接続される。
The
コンデンサ３１ａの一端は直流母線の正極側に接続され、コンデンサ３１ａの他端は直流母線の負極側に接続される。
One end of the
ＭＯＳＦＥＴ３３ａのドレインは、直流母線の正極側において、コイル３２ａとダイオード３４ａとに接続される。
The drain of the
ＭＯＳＦＥＴ３３ａのソースは、直流母線の負極側において、コンデンサ３１ａと平滑コンデンサ２とに接続される。
The source of the
ＭＯＳＦＥＴ３３ａのゲートは、制御回路５０に接続される。ＭＯＳＦＥＴ３３ａのゲートには、制御回路５０から出力される制御信号が入力される。
The gate of the
コイル３２ａは、直流母線の正極側において、コンデンサ３１ａとＭＯＳＦＥＴ３３ａとの間に配置される。
コイル３２ａの一端はコンデンサ３１ａの一端に接続され、コイル３２ａの他端はＭＯＳＦＥＴ３３ａとダイオード３４ａとに接続される。
One end of the
ダイオード３４ａは、直流母線の正極側において、ＭＯＳＦＥＴ３３ａと平滑コンデンサ５との間に配置される。
The
ダイオード３４ａのアノードはコイル３２ａとＭＯＳＦＥＴ３３ａに接続され、ダイオード３４ａのカソードは平滑コンデンサ２とＭＯＳＦＥＴ４１とに接続される。
The anode of the
平滑コンデンサ２は、直流母線において、ＰＦＣ回路３０ａと電流制御回路４０との間に配置される。
平滑コンデンサ２の一端は直流母線の正極側に接続され、平滑コンデンサ２の他端は直流母線の負極側に接続される。
One end of the smoothing
電流制御回路４０は、ＰＦＣ回路３０ａとＬＥＤ４との間に配置される。電流制御回路４０は、スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ４１と、ダイオード４２と、コイル４３ａとを有する。
The
電流制御回路４０は、ＰＦＣ回路３０ａから出力された直流電圧を、ＬＥＤ４に入力可能な直流電流に変換する機能を有する。図１の例では電流制御回路４０は降圧チョッパ回路である。
The
実施の形態１の電流制御回路４０では、図示しないコアに、コイル４３ａが一次巻線として巻かれている。さらにこのコアには第１の制御電源回路６０ａを構成する二次巻線４３ｂが巻かれているものとする。
In the
そして、平滑コンデンサ２および平滑コンデンサ３のそれぞれの両端電圧と、コイル４３ａと二次巻線４３ｂとの巻数比ｎに応じた電圧値が、二次巻線４３ｂに発生する。
Then, a voltage value corresponding to the voltage between both ends of the smoothing
ＭＯＳＦＥＴ４１は、直流母線の正極側に配置される。ＭＯＳＦＥＴ４１のドレインは、ダイオード３４ａと平滑コンデンサ２とに接続される。ＭＯＳＦＥＴ４１のソースは、ダイオード４２とコイル４３ａとに接続される。
ＭＯＳＦＥＴ４１のゲートは、制御回路５０に接続される。ＭＯＳＦＥＴ４１のゲートには、制御回路５０から出力される制御信号が入力される。
The gate of the
ダイオード４２のカソードは、ＭＯＳＦＥＴ４１とコイル４３ａとに接続される。ダイオード４２のアノードは、平滑コンデンサ２と平滑コンデンサ３とに接続される。
The cathode of the
平滑コンデンサ３は、電流制御回路４０とＬＥＤ４との間の直流母線に配置される。平滑コンデンサ３の一端は、直流母線の正極側において、コイル４３ａとＬＥＤ４の一端とに接続される。平滑コンデンサ３の他端は、直流母線の負極側において、ダイオード４２とＬＥＤ４の他端とに接続される。
The smoothing
ＬＥＤ４は、複数のＬＥＤを直接に接続したＬＥＤ群で構成される。ＬＥＤ群の一端は直流母線の正極側に接続され、ＬＥＤ群の他端は直流母線の負極側に接続される。
The
電流検出素子６は、平滑コンデンサ３とＬＥＤ４との間の直流母線に配置される。電流検出素子６は、直流母線に流れる直流電流の値を検出する。電流検出素子６は一例としてカレントトランスまたはシャント抵抗が用いられる。
The
平滑コンデンサ５は、一端が制御回路５０に接続され、他端が接地される。
The smoothing
第１の制御電源回路６０ａは、ダイオード６１ａおよび二次巻線４３ｂを有する。
The first
ダイオード６１ａのアノードは、二次巻線４３ｂの一端に接続される。ダイオード６１ａのカソードは、平滑コンデンサ５の一端に接続される。二次巻線４３ｂの他端は、平滑コンデンサ５の他端に接続される。
The anode of the
第２の制御電源回路７０ａは、スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ７１ａを有する。
The second control
ＭＯＳＦＥＴ７１ａのドレインは、直流母線の正極側において、整流回路２０の出力端とコンデンサ３１ａとに接続される。
The drain of
ＭＯＳＦＥＴ７１ａのソースは、平滑コンデンサ５の一端に接続される。
The source of the
ＭＯＳＦＥＴ７１ａのゲートは、制御回路５０に接続される。ＭＯＳＦＥＴ７１ａのゲートには、制御回路５０から出力される制御信号が入力される。
The gate of the
制御回路５０には、制御電源回路部８０ａから供給される制御電源電圧Ｖｃｃが印加される。制御回路５０には、調光器７から出力された調光信号と、電流検出素子６で検出された直流電流検出値とが入力される。
The control power supply voltage Vcc supplied from the control power
制御回路５０で生成された制御信号は、ＭＯＳＦＥＴ７１ａ、ＭＯＳＦＥＴ３３ａ、およびＭＯＳＦＥＴ４１のそれぞれに入力される。
The control signal generated by the
図２は図１に示すＰＦＣ回路の動作を説明するための図である。 FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the PFC circuit shown in FIG.
図２には、ＰＦＣ回路３０ａのスイッチング制御について電流臨界制御とした場合の例を示す。図２には上から順に、電源周波数半周期における整流回路２０の出力電圧の波形と、電源周波数半周期におけるＭＯＳＦＥＴ３３ａの制御信号の波形と、電源周波数半周期にコイル３２ａに流れる電流波形とを示す。
FIG. 2 shows an example in which the current critical control is used for the switching control of the
図２ではＭＯＳＦＥＴ３３ａのオンオフ時間は実際の動作よりも大きく図示している。
In FIG. 2, the on / off time of the
ＭＯＳＦＥＴ３３ａがオンするとコイル３２ａに流れる電流が増加し、ＭＯＳＦＥＴ３３ａがオフするとコイル３２ａに流れる電流は減少する。
When the
このとき制御回路５０は、コイル３２ａ電流検出手段（図示せず）で検出された電流検出値を基にコイル３２ａに流れる電流をモニタしており、コイル３２ａに流れる電流がゼロになると、ＭＯＳＦＥＴ３３ａを再びオン制御する。
At this time, the
さらに制御回路５０は、ＭＯＳＦＥＴ３３ａのオン時間Ｔｏｎが一定となる制御信号を生成する。
Further, the
ＭＯＳＦＥＴ３３ａがオンされたとき、交流電源１、整流回路２０、コイル３２ａ、およびＭＯＳＦＥＴ３３ａにより閉回路が形成され、交流電源１がコイル３２ａを介して短絡される。そのため閉回路に電源電流が流れ、コイル３２ａにはエネルギが蓄積される。
When the
蓄積されたエネルギは、ＭＯＳＦＥＴ３３ａがオフされると同時に放出され、平滑コンデンサ２に充電される。
The stored energy is released at the same time as the
この一連の動作により、コイル３２ａに流れる電流波形は、三角波状の波形となり、その頂点は点線で示すような正弦波の包絡線になる。
By this series of operations, the waveform of the current flowing through the
このとき、交流電源からは、入力フィルタ１０があるため、三角波の成分が減衰した正弦波状の電流が入力される。このように交流電源電流の通電角を広げ、波形を正弦波に近づけることで力率を改善できる。
At this time, since there is the
なおＰＦＣ回路３０ａの構成は図１の例に限定されず図３のように構成してもよい。
The configuration of the
図３は図１に示す点灯装置の第１の変形例を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing a first modification of the lighting device shown in FIG.
図１に示す点灯装置１００ａと図３に示す点灯装置１００ｂとの相違点は、ＰＦＣ回路３０ａの代わりに、昇降圧チョッパ型回路であるＰＦＣ回路３０ｂが用いられることである。
The difference between the
電力制御回路９０ｂは、ＰＦＣ回路３０ｂ、平滑コンデンサ２、電流制御回路４０、および平滑コンデンサ３により構成される。
The
ＰＦＣ回路３０ｂは、コンデンサ３１ｂと、スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ３３ｂと、コイル３２ｂと、ダイオード３４ｂとを有する。
The
コンデンサ３１ｂは整流回路２０の出力端に並列接続される。コイル３２ｂの一端はコンデンサ３１ｂの一端に接続され、コイル３２ｂの他端はＭＯＳＦＥＴ３３ｂに接続される。
The
コンデンサ３１ｂの一端は、直流母線の正極側に接続される。コンデンサ３１ｂの他端は、直流母線の負極側に接続される。
One end of the
ＭＯＳＦＥＴ３３ｂのドレインは、直流母線の正極側において、整流回路２０とコンデンサ３１ｂとに接続される。
The drain of the
ＭＯＳＦＥＴ３３ｂのソースは、直流母線の正極側において、コイル３２ｂと平滑コンデンサ２とに接続される。
The source of the
ＭＯＳＦＥＴ３３ｂのゲートは、制御回路５０に接続される。ＭＯＳＦＥＴ３３ｂのゲートには、制御回路５０から出力される制御信号が入力される。
The gate of the
コイル３２ｂは、ＭＯＳＦＥＴ３３ｂと平滑コンデンサ２との間に配置される。コイル３２ｂの一端は、直流母線の正極側に接続される。コイル３２ｂの他端は、直流母線の負極側に接続される。
The
ダイオード３４ｂは、直流母線の負極側において、コイル３２ｂと平滑コンデンサ２との間に配置される。
The
ダイオード３４ｂのアノードは、コンデンサ３１ｂとコイル３２ｂとに接続される。ダイオード３４ｂのカソードは、平滑コンデンサ２とダイオード４２とに接続される。
The anode of the
図４は図１に示す点灯装置の第２の変形例を示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing a second modification of the lighting device shown in FIG.
図１に示す点灯装置１００ａと図４に示す点灯装置１００ｃとの相違点は、ＰＦＣ回路３０ａの代わりに、フライバック型回路であるＰＦＣ回路３０ｃが用いられることである。
The difference between the
電力制御回路９０ｃは、ＰＦＣ回路３０ｃ、平滑コンデンサ２、電流制御回路４０、および平滑コンデンサ３により構成される。
The
ＰＦＣ回路３０ｃは、コンデンサ３１ｃと、スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ３３ｃと、抵抗３５ｃと、コンデンサ３６ｃと、ダイオード３７ｃと、コイル３２ｃと、二次巻線３２ｄと、ダイオード３４ｃとを有する。
The
コンデンサ３１ｃは直流母線に並列接続される。コンデンサ３１ｃの一端は、直流母線の正極側に接続される。コンデンサ３１ｃの他端は、直流母線の負極側に接続される。
ＭＯＳＦＥＴ３３ｃは、直流母線の負極側において、コンデンサ３１ｃとコイル３２ｃとの間に配置される。
ＭＯＳＦＥＴ３３ｃのソースは、整流回路２０とコンデンサ３１ｃとに接続される。
The source of the
ＭＯＳＦＥＴ３３ｃのドレインは、ダイオード３７ｃとコイル３２ｃとに接続される。
The drain of the
ＭＯＳＦＥＴ３３ｃのゲートは、制御回路５０に接続される。ＭＯＳＦＥＴ３３ｃのゲートには、制御回路５０から出力される制御信号が入力される。
The gate of the
ダイオード３７ｃ、抵抗３５ｃ、およびコンデンサ３６ｃは、ＭＯＳＦＥＴ３３ｃとコイル３２ｃとの間に配置される。
The
ダイオード３７ｃのアノードは、直流母線の負極側に接続される。ダイオード３７ｃのカソードは、抵抗３５ｃの一端とコンデンサ３６ｃの一端とに接続される。
The anode of the
抵抗３５ｃの他端とコンデンサ３６ｃの他端とは、直流母線の正極側に接続される。
The other end of the
コイル３２ｃは、ＭＯＳＦＥＴ３３ｃと二次巻線３２ｄとの間に配置される。コイル３２ｃの一端は、直流母線の正極側に接続される。コイル３２ｃの他端は、直流母線の負極側に接続される。
The
ＰＦＣ回路３０ｃでは、図示しないコアに、コイル３２ｃと二次巻線３２ｄとが巻かれている。そしてコイル３２ｃと二次巻線３２ｄとの巻数比に応じた電圧が二次巻線３２ｄに発生する。
In the
ダイオード３４ｃは、直流母線の正極側において、二次巻線３２ｄと平滑コンデンサ２との間に配置される。
The
ダイオード３４ｃのアノードは、二次巻線３２ｄに接続される。ダイオード３４ｃのカソードは、平滑コンデンサ２に接続される。
The anode of the
なお図１、図３、および図４に示すＰＦＣ回路の構成は図示例に限定されず、ＰＦＣ回路は、フライフォワード型回路、ＳＥＰＩＣ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｅｎｄｅｄ Ｐｒｉｍａｒｙ Ｉｎｄｕｃｔｏｒ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）、Ｚｅｔａコンバータ、またはＣｕｋコンバータでもよい。 The configuration of the PFC circuit shown in FIGS. 1, 3 and 4 is not limited to the illustrated example. The PFC circuit may be a fly-forward circuit, a SEPIC (Single Ended Primary Inverter), a Zeta converter, or a Cuk converter. .
図５は図１に示す電流制御回路を制御する制御信号の波形を示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing waveforms of control signals for controlling the current control circuit shown in FIG.
図１に示す制御回路５０は、ＭＯＳＦＥＴ４１のスイッチング周波数を一定とし、オン時間Ｔｏｎを出力電流の目標値によって可変する制御を行う。
The
ＭＯＳＦＥＴ４１のオン時間Ｔｏｎでは、電流制御回路４０の入力側に接続される平滑コンデンサ２に蓄えられた電力が平滑コンデンサ３に供給されると共に、この電力によりコイル４３ａが充電される。
During the on-time Ton of the
一方、ＭＯＳＦＥＴ４１のオフ時間Ｔｏｆｆでは、コイル４３ａに充電された電力が平滑コンデンサ３に供給される。
On the other hand, the power charged in the
電流制御回路４０では、ＭＯＳＦＥＴ４１のオン時間Ｔｏｎを調整することにより所望の出力を得る制御方式が用いられる。スイッチング周期Ｔｓｗに対するオン時間Ｔｏｎの割合をデューティーと呼ぶことから、本制御方式はデューティー制御と呼ばれる。
In the
図６は図１に示す制御回路の構成図である。 FIG. 6 is a block diagram of the control circuit shown in FIG.
制御回路５０は、演算部５１、駆動回路５２、調光部５３、電流検出部５４、制御電源電圧判定部５５、定電圧回路５６、および起動回路５７を有する。
The
駆動回路５２は、演算部５１から入力された信号を増幅し、図１に示すＭＯＳＦＥＴ７１ａ、ＭＯＳＦＥＴ３３ａ、およびＭＯＳＦＥＴ４１をそれぞれオンオフ動作させる制御信号を出力する。
The
調光部５３は、調光器７から出力された調光信号を入力し、調光部５３に入力された調光信号を判定して判定結果を演算部５１に送信する。調光部５３の判定動作の詳細は後述する。
The dimmer 53 receives the dimming signal output from the
電流検出部５４は、電流検出素子６で検出された直流電流検出値を電流情報として演算部５１に送信する。
The
制御電源電圧判定部５５は、制御電源電圧Ｖｃｃの値を判定し、判定結果を演算部５１に送信する。
Control power supply voltage determination unit 55 determines the value of control power supply voltage Vcc, and transmits the determination result to
定電圧回路５６は、制御電源電圧Ｖｃｃを、演算部５１、調光部５３、電流検出部５４、および制御電源電圧判定部５５のそれぞれを動作可能な値の電圧に降圧して出力する。
The
起動回路５７は、図１に示す点灯装置１００ａに交流電源１が接続されたとき、整流回路２０から出力される電圧により、制御回路５０を起動させるための電圧を出力する。
The
演算部５１は、マイクロコンピュータ、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、マイクロプロセッサ、プロセッサ、またはＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）で構成される。
The
演算部５１は、制御電源電圧判定部５５から送信される判定結果と、電流検出部５４から送信される電流情報とに基き、ＬＥＤ４を流れる電流が所定値になるようにＭＯＳＦＥＴ３３ａ、ＭＯＳＦＥＴ４１のスイッチング制御を行う。
Based on the determination result transmitted from the control power supply voltage determination unit 55 and the current information transmitted from the
図７は図１に示す第１の制御電源回路の動作を説明するための図である。 FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the first control power supply circuit shown in FIG.
図７には上から順に、二次巻線４３ｂに印加される電圧の波形と、第１の制御電源回路６０ａの出力電圧の波形とを示す。
FIG. 7 shows, in order from the top, the waveform of the voltage applied to the secondary winding 43b and the waveform of the output voltage of the first control
図１に示すＬＥＤ４が点灯時においては電流制御回路４０が動作しているため、第１の制御電源回路６０ａの二次巻線４３ｂには、交流電圧が発生する。
Since the
二次巻線４３ｂに発生する交流電圧は、ダイオード６１ａにより半波整流され、平滑コンデンサ５は、ダイオード６１ａで整流された電圧で充電される。
The AC voltage generated in the secondary winding 43b is half-wave rectified by the
図７では、二次巻線４３ｂに発生する交流電圧の内、正側の電圧をＶｐａとし、負側の電圧をＶｎａとしている。 In FIG. 7, among the AC voltages generated in the secondary winding 43b, the positive voltage is Vpa and the negative voltage is Vna.
ここで図１に示すダイオード６１ａの順方向電圧をＶｆ６１ａとしたとき、制御電源電圧Ｖｃｃは、Ｖｐａ−Ｖｆ６１ａの電圧値となる。
Here, when the forward voltage of the
二次巻線４３ｂに発生する電圧Ｖｐａ，Ｖｎａは、平滑コンデンサ２および平滑コンデンサ３のそれぞれの両端電圧と、コイル４３ａと二次巻線４３ｂとの巻数比ｎに応じた値となる。巻数比ｎは、所望の制御電源電圧Ｖｃｃが得られるように設定される。
The voltages Vpa and Vna generated in the secondary winding 43b have values corresponding to the respective voltage across the smoothing
なお図１に示す第１の制御電源回路６０ａの構成例は図１の例に限定されず、以下のように構成してもよい。
The configuration example of the first control
図８は図１に示す第１の制御電源回路の第１の変形例を示す図である。図１に示す点灯装置１００ａと図８に示す点灯装置１００ｄとの相違点は以下の通りである。
（１）第１の制御電源回路６０ａの代わりに第１の制御電源回路６０ｂが用いられていること。
（２）制御電源回路部８０ａの代わりに制御電源回路部８０ｂが用いられていること。
FIG. 8 is a diagram showing a first modification of the first control power supply circuit shown in FIG. Differences between the
(1) The first control
(2) The control power
制御電源回路部８０ｂは、第１の制御電源回路６０ｂ、第２の制御電源回路７０ａおよび平滑コンデンサ５により構成される。第１の制御電源回路６０ｂは、整流回路を倍電圧回路として構成したものである。
The control power
第１の制御電源回路６０ｂは、ダイオード６１ｂ、ダイオード６２ｂ、コンデンサ６３ｂ、および二次巻線４３ｂを有する。
The first control
ダイオード６１ｂのカソードは、平滑コンデンサ５の一端に接続され、ダイオード６１ｂのアノードはダイオード６２ｂとコンデンサ６３ｂとに接続される。
The cathode of the
ダイオード６２ｂのカソードは、ダイオード６１ｂとコンデンサ６３ｂとに接続され、ダイオード６２ｂのアノードは、平滑コンデンサ５の他端と二次巻線４３ｂとに接続される。
The cathode of the
二次巻線４３ｂの一端は、コンデンサ６３ｂに接続され、二次巻線４３ｂの他端は、ダイオード６２ｂと平滑コンデンサ５とに接続される。
One end of the secondary winding 43b is connected to the
倍電圧回路を用いることで、二次巻線４３ｂに発生する正側の電圧Ｖｐｂと負側の電圧Ｖｎｂとの双方を利用できる。そのため半波整流の場合に比べて軽負荷時の制御電源電圧Ｖｃｃの低下を抑制できる。 By using the voltage doubler circuit, both the positive side voltage Vpb and the negative side voltage Vnb generated in the secondary winding 43b can be used. Therefore, a decrease in control power supply voltage Vcc at light load can be suppressed as compared with the case of half-wave rectification.
図９は図８に示す第１の制御電源回路の動作を説明するための図である。 FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the first control power supply circuit shown in FIG.
図９には上から順に、二次巻線４３ｂに印加される電圧の波形と、コンデンサ６３ｂの電圧の波形と、第１の制御電源回路６０ｂの出力電圧の波形とを示す。
FIG. 9 shows, sequentially from the top, the waveform of the voltage applied to the secondary winding 43b, the waveform of the voltage of the
図８に示すＬＥＤ４が点灯時においては電流制御回路４０が動作しているため、第１の制御電源回路６０ｂの二次巻線４３ｂには、交流電圧が発生する。
Since the
図９では、二次巻線４３ｂに発生する交流電圧の内、正側の電圧をＶｐｂとし、負側の電圧をＶｎｂとしている。 In FIG. 9, among the AC voltages generated in the secondary winding 43b, the positive voltage is Vpb and the negative voltage is Vnb.
ここで、図８に示すダイオード６２ｂの順方向電圧をＶｆ６２ｂとしたとき、コンデンサ６３ｂは、二次巻線４３ｂの電圧が負となる期間においてＶｎｂ−Ｖｆ６２ｂの電圧値で充電される。
Here, when the forward voltage of the
また平滑コンデンサ５は、二次巻線４３ｂの電圧が正となる期間において、Ｖｐｂとコンデンサ６３ｂの電圧の和で充電される。
The smoothing
ダイオード６１ｂの順方向電圧Ｖｆ６１ｂを考慮すると、平滑コンデンサ５が充電される電圧はＶｐｂ＋（Ｖｎｂ−Ｖｆ６２ｂ）−Ｖｆ６２ｂすなわち、（Ｖｐｂ＋Ｖｎｂ）−（Ｖｆ６２ｂ＋Ｖｆ６１ｂ）となる。
Considering the forward voltage Vf61b of the
二次巻線４３ｂに発生する電圧Ｖｐｂ，Ｖｎｂは、平滑コンデンサ２および平滑コンデンサ３のそれぞれの両端電圧と、コイル４３ａと二次巻線４３ｂとの巻数比ｎに応じた値となる。巻数比ｎは、所望の制御電源電圧Ｖｃｃが得られるように設定される。
The voltages Vpb and Vnb generated in the secondary winding 43b have values corresponding to the respective voltage across the smoothing
図１０は図１に示す第１の制御電源回路の第２の変形例を示す図である。図１に示す点灯装置１００ａと図１０に示す点灯装置１００ｅとの相違点は以下の通りである。
（１）第１の制御電源回路６０ａの代わりに第１の制御電源回路６０ｃが用いられていること。
（２）制御電源回路部８０ａの代わりに制御電源回路部８０ｃが用いられていること。
FIG. 10 is a diagram showing a second modification of the first control power supply circuit shown in FIG. Differences between the
(1) The first
(2) The control power
制御電源回路部８０ｃは、第１の制御電源回路６０ｃ、第２の制御電源回路７０ａおよび平滑コンデンサ５により構成される。
The control power
第１の制御電源回路６０ｃは、ダイオード６１ｃおよび二次巻線３２ｅを有する。ダイオード６１ｃのカソードは、平滑コンデンサ５の一端に接続される。ダイオード６１ｃのアノードは、二次巻線３２ｅの一端に接続される。二次巻線３２ｅの他端は平滑コンデンサ５の他端に接続される。
The first
図１０に示すＰＦＣ回路３０ａでは、図示しないコアに、コイル３２ａが一次巻線として巻かれている。さらにこのコアには二次巻線３２ｅが巻かれているものとする。
In the
そして二次巻線３２ｅに発生する電圧は、コンデンサ３１ａおよび平滑コンデンサ２のそれぞれの両端電圧と、コイル３２ａと二次巻線３２ｅとの巻数比ｎに応じた値となる。巻数比ｎは、所望の制御電源電圧Ｖｃｃが得られるように設定される。
The voltage generated in the secondary winding 32e is a value corresponding to the voltage between both ends of the
第１の制御電源回路６０ｃでは、ＰＦＣ回路３０ａのコイル３２ａを一次巻線として、コイル３２ａから図示しないコアを介して二次巻線３２ｅに発生する交流電圧がダイオード６１ｃで半波整流される。平滑コンデンサ５は、ダイオード６１ｃで整流された電圧で充電される。
In the first control
図１１は図１に示す第１の制御電源回路の第３の変形例を示す図である。図１に示す点灯装置１００ａと図１１に示す点灯装置１００ｆとの相違点は以下の通りである。
（１）第１の制御電源回路６０ａの代わりに第１の制御電源回路６０ｄが用いられていること。
（２）制御電源回路部８０ａの代わりに制御電源回路部８０ｄが用いられていること。
FIG. 11 is a diagram showing a third modification of the first control power supply circuit shown in FIG. Differences between the
(1) The first
(2) The control power
制御電源回路部８０ｄは、第１の制御電源回路６０ｄ、第２の制御電源回路７０ａおよび平滑コンデンサ５により構成される。
The control power
第１の制御電源回路６０ｄは、二次巻線３２ｄ、コンデンサ６３ｄ、ダイオード６１ｄ、およびダイオード６２ｄを有する。
The first control
ダイオード６１ｄのカソードは、平滑コンデンサ５の一端に接続される。ダイオード６１ｄのアノードは、ダイオード６２ｄとコンデンサ６３ｄとに接続される。
The cathode of the
コンデンサ６３ｄの一端は、ダイオード６１ｄに接続される。コンデンサ６３ｄの他端は、二次巻線３２ｄに接続される。
One end of the
二次巻線３２ｄの一端は、コンデンサ６３ｄに接続される。二次巻線３２ｄの他端は、平滑コンデンサ５の他端とダイオード６２ｄとに接続される。
One end of the secondary winding 32d is connected to the
ダイオード６２ｄのカソードは、ダイオード６１ｄとコンデンサ６３ｄとに接続される。ダイオード６２ｄのアノードは、二次巻線３２ｄと平滑コンデンサ５とに接続される。
The cathode of the
図１１に示すＰＦＣ回路３０ａでは、図示しないコアに、コイル３２ａが一次巻線として巻かれている。このコアには二次巻線３２ｄが巻かれているものとする。
In the
そして、二次巻線３２ｄに発生する電圧は、コンデンサ３１ａおよび平滑コンデンサ２のそれぞれの両端電圧と、コイル３２ａと二次巻線３２ｄとの巻数比ｎに応じた値となる。巻数比ｎは、所望の制御電源電圧Ｖｃｃが得られるように設定される。
The voltage generated in the secondary winding 32d is a value corresponding to the both-ends voltage of the
第１の制御電源回路６０ｄは、二次巻線３２ｄの電圧をダイオード６１ｄ、ダイオード６２ｄ、およびコンデンサ６３ｄによって倍電圧整流する倍電圧回路である。
The first control
倍電圧回路を用いることで、二次巻線３２ｄに発生する交流電圧の正側および負側の双方を利用して、平滑コンデンサ５を充電できる。そのため半波整流の場合に比べて、軽負荷時の制御電源電圧Ｖｃｃ低下を抑制することができる。
By using the voltage doubler circuit, the smoothing
図１２は図１に示す第２の制御電源回路の動作を説明するための図である。 FIG. 12 is a diagram for explaining the operation of the second control power supply circuit shown in FIG.
図１２には上から順に、整流回路２０の出力電圧の波形と、第２の制御電源回路７０ａの出力電圧の波形と、ＭＯＳＦＥＴ７１ａを制御する制御信号の波形と、ＭＯＳＦＥＴ７１ａのドレイン電流の波形とが示される。
FIG. 12 shows, in order from the top, the waveform of the output voltage of the
このとき制御回路５０は、整流回路２０の出力電圧検出手段（図示せず）で検出された電圧検出値と、一点鎖線で示される制御電源目標電圧Ｖａとを比較する。
At this time, the
整流回路２０の出力が制御電源目標電圧Ｖａ以下の場合、制御回路５０は、ＭＯＳＦＥＴ７１ａをオンする。
When the output of the
整流回路２０の出力が制御電源目標電圧Ｖａよりも大きい場合、制御回路５０は、ＭＯＳＦＥＴ７１ａをオフする。
When the output of the
ＭＯＳＦＥＴ７１ａがオンしている期間において、点線で示される交流電圧の絶対値が、制御電源電圧Ｖｃｃよりも大きい期間Ｔ１〜Ｔ２，Ｔ３〜Ｔ４において、第２の制御電源回路７０ａの出力電圧により、平滑コンデンサ５が充電される。
During the period in which the
このように第２の制御電源回路７０ａは、整流回路２０の出力電圧を用いて平滑コンデンサ５を充電する。そのため、図１に示す電流制御回路４０の動作状態、すなわち電流制御回路４０が動作中であるか停止中であるかに係わらず、制御電源を得ることができる。
In this way, the second control
また第２の制御電源回路７０ａは、コイル部品を用いずにＭＯＳＦＥＴ７１ａのみを用いるため、コイル部品による銅損および鉄損が発生しない。従ってコイル部品を用いた場合に比べて待機電力を少なくできる。
Further, since the second control
以下では、光源の点灯状態に応じて第２の制御電源回路の制御電源電圧である出力電圧を可変する制御を説明する。 Hereinafter, control for changing the output voltage, which is the control power supply voltage of the second control power supply circuit, in accordance with the lighting state of the light source will be described.
図１に示す制御回路５０は、動作に必要な電圧が異なる駆動回路５２および演算部５１を動作させるために、定電圧回路５６を用いている。ＬＥＤ４の消灯時においてＰＦＣ回路３０ａおよび電流制御回路４０を停止させる場合、駆動回路５２に入力する電圧は低くてもよい。
The
そこで第２の制御電源回路７０ａの出力電圧を可変し、ＬＥＤ４の点灯時の電圧より小さくすることで、定電圧回路５６で電圧を降圧する際に発生する損失を少なくでき、ＬＥＤ４の消灯時の待機電力を少なくすることができる。
Therefore, by changing the output voltage of the second control
すなわち第２の制御電源回路７０ａは、制御電源目標電圧Ｖａを変更することにより、回路動作に応じた制御電源電圧Ｖｃｃを得ることができる。
That is, the second control
図１３は図１に示すＬＥＤの点灯または消灯時に第２の制御電源回路の出力電圧を可変する制御のフローチャートである。 FIG. 13 is a flowchart of control for varying the output voltage of the second control power supply circuit when the LED shown in FIG. 1 is turned on or off.
点灯装置１００ａが交流電源１に接続されると（Ｓ１１）、起動回路５７が動作を開始し（Ｓ１２）、制御回路５０が動作を開始する（Ｓ１３）。
When the
制御回路５０が動作しているとき、調光部５３は、調光部５３に入力された調光信号を判定し、ＬＥＤ４が点灯制御されているか、またはＬＥＤ４が消灯制御されているかを判定する（Ｓ１４）。
When the
ＬＥＤ４が消灯制御されている場合（Ｓ１４，Ｎｏ）、演算部５１は、第２の制御電源回路７０ａの制御電源目標電圧ＶａがＬＥＤ４の点灯時の出力電圧よりも低くなるように、ＭＯＳＦＥＴ７１ａを制御する（Ｓ１５）。
When the
ＬＥＤ４が点灯制御されている場合（Ｓ１４，Ｙｅｓ）、演算部５１は、第２の制御電源回路７０ａの制御電源目標電圧ＶａがＬＥＤ４の点灯時の出力電圧、すなわち通常時の出力電圧となるように、ＭＯＳＦＥＴ７１ａを制御する（Ｓ１６）。
When the
以下では、第２の制御電源回路７０ａの電圧出力動作を開始または停止させる制御について説明する。
Hereinafter, control for starting or stopping the voltage output operation of the second control
ＬＥＤ４の点灯時においては第１の制御電源回路６０ａのみで制御電源電圧Ｖｃｃが得られる。そのため制御回路５０は、第２の制御電源回路７０ａの動作を停止させる。
When the
一方、ＬＥＤ４の消灯時においては第１の制御電源回路６０ａの出力が得られないため、第１の制御電源回路６０ａのみでは制御電源を得ることができない。
On the other hand, since the output of the first control
また、ＬＥＤ４の定格点灯時に比べて、ＬＥＤ４を深く調光したとき、第１の制御電源回路６０ａのみでは制御回路５０を正常に動作させる電圧が得られない場合がある。
In addition, when the
そこで実施の形態１の制御回路５０は、ＬＥＤ４の消灯時、またはＬＥＤ４を深く調光したとき、制御回路５０は、第２の制御電源回路７０ａの動作を開始させる。
Therefore, the
具体的には、制御回路５０は、消灯時を含むあらかじめ設定した閾値以下の調光信号が入力された場合のみ、第２の制御電源回路７０ａを動作させる。これにより第２の制御電源回路７０ａに不要な動作をさせることなく制御電源を得ることができる。
Specifically, the
図１４は調光率に応じて図１に示す第２の制御電源回路を制御するフローチャートである。 FIG. 14 is a flowchart for controlling the second control power supply circuit shown in FIG. 1 in accordance with the dimming rate.
点灯装置１００ａが交流電源１に接続されると（Ｓ２１）、起動回路５７が動作を開始し（Ｓ２２）、制御回路５０が動作を開始する（Ｓ２３）。
When the
制御回路５０が動作しているとき、調光部５３は、調光部５３に入力された調光信号を判定し、あらかじめ設定された閾値より大きい調光率でＬＥＤ４が点灯制御されているか、当該閾値以下の調光率でＬＥＤ４が点灯制御されているか、または当該閾値以下の調光率でＬＥＤ４が消灯制御されているかを判定する（Ｓ２４）。
When the
閾値以下の調光率でＬＥＤ４が点灯制御され、またはＬＥＤ４が消灯制御されている場合（Ｓ２４，Ｎｏ）、演算部５１は、第２の制御電源回路７０ａの動作を開始させるようにＭＯＳＦＥＴ７１ａを制御する（Ｓ２５）。
When the
あらかじめ設定された閾値より大きい調光率でＬＥＤ４が点灯制御されている場合（Ｓ２４，Ｙｅｓ）、演算部５１は、第２の制御電源回路７０ａの動作を停止させるようにＭＯＳＦＥＴ７１ａを制御する（Ｓ２６）。
When the
なお制御回路５０は、演算部５１、駆動回路５２、調光部５３、電流検出部５４、制御電源電圧判定部５５、定電圧回路５６、起動回路５７を含む集積回路である制御ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）として構成してもよい。これにより点灯装置１００ａの部品点数を少なくすることができる。部品点数が少なくなることにより信頼性が向上し、制御回路５０の製造コストが低減する。
The
また実施の形態１では光源がＬＥＤ４の場合について説明したが、光源はＬＥＤ４に限定されるものではなく有機エレクトロルミネッセンスを用いてもよい。有機エレクトロルミネッセンスはＬＥＤ４に比べて電力消費量が低いため、点灯装置１００ａに通流する電流値を低減できる。従って、点灯時におけるコイルの銅損による損失、およびＭＯＳＦＥＴおけるドレイン損失とった回路での損失が低減される。
Moreover, although
実施の形態２．
図１５は本発明の実施の形態２に係る点灯装置の回路図である。図１５の点灯装置２００において、図１の実施の形態１に示す点灯装置１００ａと同一の構成を有する部位には、同一の符号を付してその説明を省略する。
FIG. 15 is a circuit diagram of a lighting device according to
図１に示す点灯装置１００ａと図１５に示す点灯装置２００との相違点は以下の通りである。
（１）第２の制御電源回路７０ａの代わりに第２の制御電源回路７０ｂが用いられていること。
（２）第２の制御電源回路７０ｂでは、スイッチング素子としてトランジスタ７１ｂが用いられていること。
（３）制御電源回路部８０ａの代わりに制御電源回路部８０ｅが用いられていること。
Differences between the
(1) The second
(2) In the second control
(3) The control power
制御電源回路部８０ｅは、第１の制御電源回路６０ａ、第２の制御電源回路７０ｂおよび平滑コンデンサ５により構成される。
The control power
トランジスタ７１ｂはバイポーラトランジスタである。
The
図１６は図１５に示す第２の制御電源回路の動作を説明するための図である。図１６には上から順に、整流回路２０の出力電圧の波形と、第２の制御電源回路７０ｂの出力電圧の波形と、トランジスタ７１ｂを制御する制御信号の波形と、トランジスタ７１ｂのコレクタ電流の波形とが示される。
FIG. 16 is a diagram for explaining the operation of the second control power supply circuit shown in FIG. In FIG. 16, in order from the top, the waveform of the output voltage of the
スイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴを使う場合と異なる点を説明する。トランジスタ７１ｂを使用した場合、コレクタ電流の大きさは、トランジスタの電流増幅率とベース電流の大きさとで制限される。
A different point from the case where MOSFET is used as a switching element is demonstrated. When the
平滑コンデンサ５の充電電流は、コイル１３や、整流回路２０を含む経路を流れる。そのため、平滑コンデンサ５の充電電流ピーク値が大きい場合、コイル１３や、整流回路２０に使用する素子の電流定格を大きくする必要があるため、コスト、並びに体積が増加する。ベース電流の大きさを調整し、コレクタ電流を制限することによって、平滑コンデンサ５の充電電流のピーク値を小さくすることで、コイル１３や、整流回路２０に使用する素子の電流定格の増加を抑制できる。
The charging current of the smoothing
実施の形態３．
図１７は本発明の実施の形態３に係る点灯装置の回路図である。図１７の点灯装置３００ａにおいて、図１の実施の形態１に示す点灯装置１００ａと同一の構成を有する部位には、同一の符号を付してその説明を省略する。
FIG. 17 is a circuit diagram of a lighting device according to
図１に示す点灯装置１００ａと図１７に示す点灯装置３００ａとの相違点は以下の通りである。
（１）第２の制御電源回路７０ａの代わりに第２の制御電源回路７０ｃが用いられていること。
（２）第２の制御電源回路７０ｃの接続位置が変更されていること。
（３）第２の制御電源回路７０ｃの内部に整流回路７２ｃが追加されていること。
（４）制御電源回路部８０ａの代わりに制御電源回路部８０ｆが用いられていること。
Differences between the
(1) The second
(2) The connection position of the second
(3) A
(4) The control power
制御電源回路部８０ｆは、第１の制御電源回路６０ａ、第２の制御電源回路７０ｃおよび平滑コンデンサ５により構成される。
The control power
第２の制御電源回路７０ｃは、整流回路７２ｃと、スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ７１ｃを有する。
The second
整流回路７２ｃは、コンデンサ１２に並列接続される。図１７の例では整流回路７２ｃが４つのダイオードを組み合わせたダイオードブリッジで構成されている。
The
なお整流回路７２ｃの構成はこれに限定されるものではなく、単方向導通素子であるＭＯＳＦＥＴを組み合わせて構成してもよい。
Note that the configuration of the
ＭＯＳＦＥＴ７１ｃは整流回路７２ｃと平滑コンデンサ５との間に配置される。
The
整流回路２０の出力にはコンデンサ３１ａが接続されている。そのため出力が軽負荷である場合またはＬＥＤ４が消灯時においては、整流回路２０の出力電圧がコンデンサ３１ａによって平滑されることがある。
A
実施の形態１の第２の制御電源回路７０ａは、整流回路２０の出力電圧が制御電源目標電圧Ｖａ以下とならなければ動作できない。そのため、整流回路２０の出力電圧が平滑される場合、整流回路２０の出力電圧が制御電源目標電圧Ｖａより高い値となり、第２の制御電源回路７０ａは、動作することができない。
The second control
この対策として実施の形態３の点灯装置３００ａは、整流回路２０とは別に整流回路７２ｃを用いることで、交流電源１から出力された交流電圧が整流回路７２ｃで全波整流される。そして平滑コンデンサ５は、全波整流で整流された電圧で充電される。
As a countermeasure, the
すなわち実施の形態３では点灯装置３００ａのＬＥＤ４を消灯している場合や、ＬＥＤ４の定格点灯時に比べて、ＬＥＤ４を深く調光している場合に、整流回路２０の出力電圧が平滑されていても、点灯装置３００ａの入力電圧を用いて制御電源を得ることができる。
That is, in the third embodiment, even when the output voltage of the
図１８は図１７に示す点灯装置の変形例を示す図である。図１７に示す点灯装置３００ａと図１８に示す点灯装置３００ｂとの相違点は以下の通りである。
（１）第２の制御電源回路７０ｃの代わりに第２の制御電源回路７０ｄが用いられていること。
（２）制御電源回路部８０ｆの代わりに制御電源回路部８０ｇが用いられていること。
FIG. 18 is a diagram showing a modification of the lighting device shown in FIG. Differences between the
(1) The second
(2) The control power
制御電源回路部８０ｇは、第１の制御電源回路６０ａ、第２の制御電源回路７０ｄおよび平滑コンデンサ５により構成される。
The control power
第２の制御電源回路７０ｄは、ダイオード７２ｄ、ダイオード７３ｄ、およびスイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ７１ｄを有する。
The second control
ダイオード７２ｄのアノードは、整流回路２０の入力側に接続される。具体的には、ダイオード７２ｄは、コイル１３とコンデンサ１２と整流回路２０とに接続される。ダイオード７２ｄのカソードは、ＭＯＳＦＥＴ７１ｄに接続される。
The anode of the
ダイオード７３ｄのアノードは、整流回路２０の出力側に接続される。具体的には、ダイオード７３ｄは、コンデンサ１１とコンデンサ１２と整流回路２０とに接続される。ダイオード７３ｄのカソードは、ＭＯＳＦＥＴ７１ｄに接続される。
The anode of the
ＭＯＳＦＥＴ７１ｄのドレインはダイオード７２ｄおよびダイオード７３ｄに接続される。ＭＯＳＦＥＴ７１ｄのソースは平滑コンデンサ５に接続される。ＭＯＳＦＥＴ７１ｄのゲートには制御回路５０から出力される制御信号が入力される。ＭＯＳＦＥＴ７１ｄは制御信号によりオンオフ動作が制御される。
The drain of
図１８の第２の制御電源回路７０ｄによれば、整流回路２０のダイオード２１およびダイオード２２を共有できるため、図１７の第２の制御電源回路７０ｃと比べてダイオード数を低減でき、点灯装置３００ｂの製造コストが低減し、点灯装置３００ｂの信頼性が向上する。
According to the second control
実施の形態４．
図１９は本発明の実施の形態４に係る点灯装置の回路図である。図１９の点灯装置４００において、図１の実施の形態１に示す点灯装置１００ａと同一の構成を有する部位には、同一の符号を付してその説明を省略する。
FIG. 19 is a circuit diagram of a lighting device according to
図１に示す点灯装置１００ａと図１９に示す点灯装置４００との相違点は以下の通りである。
（１）第２の制御電源回路７０ａの代わりに第２の制御電源回路７０ｅが用いられていること。
（２）第２の制御電源回路７０ｅの接続位置が変更されていること。
（３）制御電源回路部８０ａの代わりに制御電源回路部８０ｈが用いられていること。
Differences between the
(1) The second
(2) The connection position of the second control
(3) The control power
制御電源回路部８０ｈは、第１の制御電源回路６０ａ、第２の制御電源回路７０ｅおよび平滑コンデンサ５により構成される。
The control power
スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ７１ｅのドレインは、コンデンサ１２の一端と整流回路２０に接続される。ＭＯＳＦＥＴ７１ｅのソースは平滑コンデンサ５の一端に接続される。ＭＯＳＦＥＴ７１ｅのゲートには制御回路５０から出力される制御信号が入力される。ＭＯＳＦＥＴ７１ｅは制御信号によりオンオフ動作が制御される。
The drain of the
整流回路２０の出力にはコンデンサ３１ａが接続されている。そのため、出力が軽負荷である場合またはＬＥＤ４が消灯時においては、整流回路２０の出力電圧がコンデンサ３１ａによって平滑されることがある。
A
実施の形態１の第２の制御電源回路７０ａは、整流回路２０の出力電圧が制御電源目標電圧Ｖａ以下とならなければ動作できない。そのため、整流回路２０の出力電圧が平滑される場合、整流回路２０の出力電圧が制御電源目標電圧Ｖａより高い値となり、第２の制御電源回路７０ａは、動作することができない。
The second control
この対策として実施の形態４の点灯装置４００は、整流回路２０の入力側にＭＯＳＦＥＴ７１ｅを接続することにより、半波整流された電圧を得ることができる。すなわち交流電源１の電圧が整流回路２０により半波整流され、平滑コンデンサ５は、半波整流された電圧で充電される。
As a countermeasure, the
すなわち実施の形態４では点灯装置４００のＬＥＤ４を消灯している場合や、ＬＥＤ４の定格点灯時に比べて、ＬＥＤ４を深く調光している場合に、整流回路２０の出力電圧が平滑されていても、点灯装置４００の入力電圧を用いて制御電源を得ることができる。
That is, in the fourth embodiment, even when the output voltage of the
図２０は図１９に示す第２の制御電源回路の動作を説明するための図である。図２０には上から順に、整流回路２０の出力電圧の波形と、第２の制御電源回路７０ｅの出力電圧の波形と、ＭＯＳＦＥＴ７１ｅを制御する制御信号の波形と、ＭＯＳＦＥＴ７１ｅのドレイン電流の波形とが示される。
FIG. 20 is a diagram for explaining the operation of the second control power supply circuit shown in FIG. FIG. 20 shows, in order from the top, the waveform of the output voltage of the
このとき制御回路５０は、整流回路２０の入力電圧検出手段（図示せず）で検出された電圧検出値と、一点鎖線で示される制御電源目標電圧Ｖａとを比較する。整流回路２０の入力電圧が制御電源目標電圧Ｖａ以下の場合、制御回路５０は、ＭＯＳＦＥＴ７１ｅをオンする。
At this time, the
整流回路２０の入力電圧が制御電源目標電圧Ｖａよりも大きい場合、制御回路５０は、ＭＯＳＦＥＴ７１ｅをオフする。
When the input voltage of the
ＭＯＳＦＥＴ７１ｅがオンしている期間において、点線で示される交流電圧の絶対値が、制御電源電圧Ｖｃｃよりも大きい期間Ｔ１〜Ｔ２，Ｔ３〜Ｔ４において、第２の制御電源回路７０ｅの出力電圧により、平滑コンデンサ５が充電される。
During the period in which the
第２の制御電源回路７０ｅは、整流回路２０の入力電圧を用いて平滑コンデンサ５を充電するため、電流制御回路４０の動作状態、すなわち電流制御回路４０が動作中であるか停止中であるかに係わらず、制御電源を得ることができる。
Since the second control
また第２の制御電源回路７０ｅは、コイル部品を用いずにＭＯＳＦＥＴ７１ｅのみを用いるため、コイル部品による銅損および鉄損が発生しない。従ってコイル部品を用いた場合に比べて待機電力を少なくできる。
Further, since the second
また実施の形態１から４の点灯装置では、電力制御回路と第１の制御電源回路と第２の制御電源回路とが１つの集積回路を構成してもよい。これにより各回路間における情報の伝達時間の遅れが抑制され、かつ、部品点数を低減でき、信頼性の向上を図ることができる。
In the lighting devices of
また本発明の照明器具は、実施の形態１から実施の形態４の何れか一項に記載の点灯装置を備えることにより、従来に比べて消費電力を抑制しながら信頼性を高めることができる。
Moreover, the lighting fixture of this invention can improve reliability, suppressing power consumption compared with the past by providing the lighting device as described in any one of
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。 The configuration described in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and can be combined with other configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.
１ 交流電源、２，３，５ 平滑コンデンサ、４ ＬＥＤ、６ 電流検出素子、７ 調光器、１０ 入力フィルタ、１１，１２，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３６ｃ，６３ｂ，６３ｄ コンデンサ、１３，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，４３ａ コイル、２０，７２ｃ 整流回路、２１，２２，３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３７ｃ，４２，６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄ，６２ｂ，６２ｄ，７２ｄ，７３ｄ ダイオード、３０ａ，３０ｂ，３０ｃ ＰＦＣ回路、３２ｄ，３２ｅ，４３ｂ 二次巻線、３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，４１，７１ａ，７１ｃ，７１ｄ，７１ｅ ＭＯＳＦＥＴ、３５ｃ 抵抗、４０ 電流制御回路、５０ 制御回路、５１ 演算部、５２ 駆動回路、５３ 調光部、５４ 電流検出部、５５ 制御電源電圧判定部、５６ 定電圧回路、５７ 起動回路、６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ 第１の制御電源回路、７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ，７０ｅ 第２の制御電源回路、７１ｂ トランジスタ、８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄ，８０ｅ，８０ｆ，８０ｇ，８０ｈ 制御電源回路部、９０ａ，９０ｂ，９０ｃ 電力制御回路、１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｅ，１００ｆ，２００，３００ａ，３００ｂ，４００ 点灯装置。
1 AC power supply, 2, 3, 5 smoothing capacitor, 4 LED, 6 current detection element, 7 dimmer, 10 input filter, 11, 12, 31a, 31b, 31c, 36c, 63b, 63d capacitor, 13, 32a, 32b, 32c, 43a Coil, 20, 72c Rectifier circuit 21, 22, 34a, 34b, 34c, 37c, 42, 61a, 61b, 61c, 61d, 62b, 62d, 72d, 73d Diode, 30a, 30b, 30c PFC Circuit, 32d, 32e, 43b Secondary winding, 33a, 33b, 33c, 41, 71a, 71c, 71d, 71e MOSFET, 35c Resistor, 40 Current control circuit, 50 Control circuit, 51 Calculation unit, 52 Drive circuit, 53 Light control unit, 54 Current detection unit, 55 Control power supply voltage determination unit, 56 Constant voltage circuit, 57 Start-up circuit, 60a 60b, 60c, 60d first control power supply circuit, 70a, 70b, 70c, 70d, 70e second control power supply circuit, 71b transistor, 80a, 80b, 80c, 80d, 80e, 80f, 80g, 80h control power supply circuit section , 90a, 90b, 90c Power control circuit, 100a, 100b, 100c, 100d, 100e, 100f, 200, 300a, 300b, 400 Lighting device.
Claims (11)
前記交流電力を整流する整流回路と、
前記整流回路から出力される電力を制御して前記光源に供給する電力制御回路と、
前記電力制御回路を制御する制御回路と、
制御電源回路部と、
を備え、
前記制御電源回路部は、平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサに並列される第１の制御電源回路と、前記平滑コンデンサに並列される第２の制御電源回路とを有し、前記制御回路に制御電源電圧を出力し、
前記第２の制御電源回路は、前記整流回路の出力と前記平滑コンデンサとの間に配置されるスイッチング素子を有し、
前記スイッチング素子は、
前記平滑コンデンサの正極に直接接続され、
前記整流回路の出力電圧が前記制御電源電圧以下の場合にはオンし、
前記整流回路の出力電圧が前記制御電源電圧より大きい場合にはオフする点灯装置。 A lighting device that converts alternating current power to direct current power and supplies the light source,
A rectifier circuit for rectifying the AC power;
A power control circuit that controls the power output from the rectifier circuit and supplies the light source;
A control circuit for controlling the power control circuit;
A control power circuit section;
With
The control power circuit unit includes a smoothing capacitor, a first control power circuit parallel to the smoothing capacitor, and a second control power circuit parallel to the smoothing capacitor. Output voltage ,
The second control power circuit includes a switching element disposed between the output of the rectifier circuit and the smoothing capacitor,
The switching element is
Directly connected to the positive electrode of the smoothing capacitor;
Turns on when the output voltage of the rectifier circuit is less than or equal to the control power supply voltage,
A lighting device that is turned off when the output voltage of the rectifier circuit is greater than the control power supply voltage .
前記交流電力を整流する整流回路と、A rectifier circuit for rectifying the AC power;
前記整流回路から出力される電力を制御して前記光源に供給する電力制御回路と、A power control circuit that controls the power output from the rectifier circuit and supplies the light source;
前記電力制御回路を制御する制御回路と、A control circuit for controlling the power control circuit;
制御電源回路部と、A control power circuit section;
を備え、With
前記制御電源回路部は、平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサに並列される第１の制御電源回路と、前記平滑コンデンサに並列される第２の制御電源回路とを有し、前記制御回路に制御電源電圧を出力し、The control power circuit unit includes a smoothing capacitor, a first control power circuit parallel to the smoothing capacitor, and a second control power circuit parallel to the smoothing capacitor. Output voltage,
前記第２の制御電源回路は、前記整流回路の入力と前記平滑コンデンサとの間に配置されるスイッチング素子を有し、The second control power circuit includes a switching element disposed between the input of the rectifier circuit and the smoothing capacitor,
前記スイッチング素子は、The switching element is
前記平滑コンデンサの正極に直接接続され、Directly connected to the positive electrode of the smoothing capacitor;
前記整流回路の出力電圧が前記制御電源電圧以下の場合にはオンし、Turns on when the output voltage of the rectifier circuit is less than or equal to the control power supply voltage,
前記整流回路の出力電圧が前記制御電源電圧より大きい場合にはオフする点灯装置。A lighting device that is turned off when the output voltage of the rectifier circuit is greater than the control power supply voltage.
前記整流回路から出力される電流が流れるコイルを有し、前記光源に供給する電流の大きさを制御する電流制御回路を備え、
前記第１の制御電源回路は、前記コイルを一次巻線とする二次巻線を有し、前記二次巻線に発生する電圧を整流して前記制御電源電圧を出力する請求項１又は２に記載の点灯装置。 The power control circuit includes:
A coil through which a current output from the rectifier circuit flows, and a current control circuit that controls a magnitude of a current supplied to the light source;
Said first control power source circuit has a secondary winding to the primary winding of the coil, said secondary winding to rectify a voltage generated in the output of the control power supply voltage according to claim 1 or 2 The lighting device described in 1.
前記整流回路から出力される電流が流れるコイルを有し、交流電源から入力される電流の力率を改善する力率改善回路を備え、
前記第１の制御電源回路は、前記コイルを一次巻線とする二次巻線を有し、前記二次巻線に発生する電圧を整流して前記制御電源電圧を出力する請求項１又は２に記載の点灯装置。 The power control circuit includes:
It has a coil through which the current output from the rectifier circuit flows, and includes a power factor improvement circuit that improves the power factor of the current input from the AC power source,
Said first control power source circuit has a secondary winding to the primary winding of the coil, said secondary winding to rectify a voltage generated in the output of the control power supply voltage according to claim 1 or 2 The lighting device described in 1.
一端が前記整流回路の入力側に接続され、他端が前記スイッチング素子に接続される第１のダイオードと、
一端が前記整流回路の入力側に接続され、他端が前記スイッチング素子に接続される第２のダイオードと、
を有する請求項１に記載の点灯装置。 Before Stories second control power supply circuit,
A first diode having one end connected to the input side of the rectifier circuit and the other end connected to the switching element;
One end connected to the input side of the rectifier circuit, a second diode and the other end is connected to the switching element,
The lighting device according to claim 1.
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