Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7207840B2 - LED lighting device and LED lighting device - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7207840B2 - LED lighting device and LED lighting device - Google Patents

LED lighting device and LED lighting device Download PDF

Info

Publication number
JP7207840B2
JP7207840B2 JP2019008926A JP2019008926A JP7207840B2 JP 7207840 B2 JP7207840 B2 JP 7207840B2 JP 2019008926 A JP2019008926 A JP 2019008926A JP 2019008926 A JP2019008926 A JP 2019008926A JP 7207840 B2 JP7207840 B2 JP 7207840B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
circuit
lighting device
led
led lighting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019008926A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2020119716A (en
Inventor
伸一 野月
将武 山下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eye Lighting Systems Corp
Original Assignee
Eye Lighting Systems Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eye Lighting Systems Corp filed Critical Eye Lighting Systems Corp
Priority to JP2019008926A priority Critical patent/JP7207840B2/en
Publication of JP2020119716A publication Critical patent/JP2020119716A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7207840B2 publication Critical patent/JP7207840B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/30Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Description

本発明は、LED点灯装置及びそれを用いたLED照明装置に関する。 The present invention relates to an LED lighting device and an LED lighting device using the same.

特許文献1及び特許文献2に開示されるLED点灯装置は、前段の力率改善回路(PFC回路)及び後段の降圧チョッパ回路を含む。このようなLED点灯装置では、前段のPFC回路が入力電圧を昇圧及び定電圧化して二次電圧を生成し、後段の降圧チョッパ回路が二次電圧を降圧して出力電圧を生成し、その出力電圧をLEDアレイに印加する。このような回路構成は、軽負荷時にも高い力率を得ることができることから、例えば、特に深い調光を行うことを想定したLED点灯装置において利用されることが多い。 The LED lighting devices disclosed in Patent Literature 1 and Patent Literature 2 include a power factor correction circuit (PFC circuit) in the front stage and a step-down chopper circuit in the rear stage. In such an LED lighting device, the PFC circuit in the front stage boosts and stabilizes the input voltage to generate a secondary voltage, and the step-down chopper circuit in the back stage steps down the secondary voltage to generate an output voltage. A voltage is applied to the LED array. Since such a circuit configuration can obtain a high power factor even when the load is light, it is often used, for example, in an LED lighting device that is intended for particularly deep dimming.

特開2017-142909号公報JP 2017-142909 A 特開2018-88789号公報JP 2018-88789 A

しかし、前段のPFC回路などの直流電源回路の出力電圧と後段の降圧チョッパ回路の出力電圧との間の電位差が必要以上に大きい場合、詳細を後述するように、前段の直流電源回路及び後段の降圧チョッパ回路の双方において無用な損失が生じて回路効率が低下してしまう。したがって、この効率低下を抑制するために、降圧チョッパ回路の出力電圧であるLED電圧に応じて直流電源回路の出力電圧が適切に制御されることが望ましい。 However, if the potential difference between the output voltage of the DC power supply circuit such as the PFC circuit in the preceding stage and the output voltage of the step-down chopper circuit in the subsequent stage is larger than necessary, as will be described later in detail, In both of the step-down chopper circuits, useless loss occurs and the circuit efficiency decreases. Therefore, in order to suppress this decrease in efficiency, it is desirable that the output voltage of the DC power supply circuit is appropriately controlled according to the LED voltage, which is the output voltage of the step-down chopper circuit.

そこで、本発明は、異なるLED負荷に対しても前段の直流電源回路及び後段の降圧チョッパ回路の双方の損失を抑制して回路効率を向上することができるLED点灯装置及びそれを用いたLED照明装置を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention provides an LED lighting device capable of suppressing losses in both the front-stage DC power supply circuit and the rear-stage step-down chopper circuit for different LED loads and improving circuit efficiency, and an LED illumination using the same. An object is to provide an apparatus.

本発明のLED点灯装置は、入力される一次電圧を二次電圧に変換してその二次電圧を出力する直流電源回路と、二次電圧を降圧して降圧出力電圧を生成してその降圧出力電圧をLEDアレイに投入する降圧チョッパ回路と、降圧出力電圧を直接又は間接に検出する電圧検出回路と、電圧検出回路によって検出される降圧出力電圧の減少に応じて二次電圧を減少させるように直流電源回路の駆動状態を制御する制御回路とを備える。 The LED lighting device of the present invention includes: a DC power supply circuit that converts an input primary voltage into a secondary voltage and outputs the secondary voltage; A step-down chopper circuit that applies a voltage to the LED array, a voltage detection circuit that directly or indirectly detects the step-down output voltage, and a secondary voltage that decreases in accordance with a decrease in the step-down output voltage detected by the voltage detection circuit. and a control circuit for controlling the driving state of the DC power supply circuit.

上記構成によると、降圧チョッパ回路の出力電圧である降圧出力電圧の減少/増加に応じて直流電源回路の出力電圧である二次電圧が減少/増加するので、二次電圧と降圧出力電圧の差が抑制される。これにより、異なるLED負荷に対しても前段の直流電源回路及び後段の降圧チョッパ回路の双方の損失を抑制して回路効率を向上することが可能となる。 According to the above configuration, the secondary voltage, which is the output voltage of the DC power supply circuit, decreases/increases according to the decrease/increase of the step-down output voltage, which is the output voltage of the step-down chopper circuit. is suppressed. This makes it possible to suppress losses in both the DC power supply circuit at the front stage and the step-down chopper circuit at the rear stage and improve the circuit efficiency for different LED loads.

本発明の第1の態様によるLED点灯装置では、電圧検出回路は、二次電圧と降圧出力電圧との差分である差分電圧を検出する差分電圧検出回路であり、制御回路は、差分電圧が所定の設定値で一定となるように直流電源回路の駆動状態を制御する。これにより、極めて簡素な構成によって、上記効果が得られる。また、降圧チョッパ回路の出力短絡状態の発生によって差分電圧が上昇することを受けて、上記制御の結果として直流電源回路の出力が低減されるので、出力短絡保護の機能も実現される。 In the LED lighting device according to the first aspect of the present invention, the voltage detection circuit is a differential voltage detection circuit that detects a differential voltage, which is a difference between the secondary voltage and the stepped-down output voltage, and the control circuit detects a predetermined differential voltage. The drive state of the DC power supply circuit is controlled so that the set value of is constant. As a result, the above effect can be obtained with a very simple configuration. In addition, since the output of the DC power supply circuit is reduced as a result of the control described above in response to an increase in the differential voltage due to the occurrence of the output short-circuit state of the step-down chopper circuit, an output short-circuit protection function is also realized.

本発明の第2の態様によるLED点灯装置では、電圧検出回路は、二次電圧と降圧出力電圧との差分である差分電圧を検出する差分電圧検出回路及び二次電圧を検出する二次電圧検出回路を含み、制御回路は、二次電圧と差分電圧との比が所定の設定値で一定となるように直流電源回路の駆動状態を制御する。これにより、比較的簡素な構成によって、上記効果が得られる。また、降圧チョッパ回路の出力短絡状態の発生によって上記比が増加又は減少することを受けて、上記制御の結果として直流電源回路の出力が低減されるので、出力短絡保護の機能も実現される。 In the LED lighting device according to the second aspect of the present invention, the voltage detection circuit includes a differential voltage detection circuit that detects a differential voltage that is a difference between the secondary voltage and the stepped-down output voltage, and a secondary voltage detection circuit that detects the secondary voltage. The control circuit controls the drive state of the DC power supply circuit so that the ratio between the secondary voltage and the differential voltage is constant at a predetermined set value. As a result, the above effect can be obtained with a relatively simple configuration. In addition, since the output of the DC power supply circuit is reduced as a result of the control in response to the increase or decrease of the ratio due to the occurrence of the output short-circuit state of the step-down chopper circuit, the output short-circuit protection function is also realized.

本発明の第3の態様によるLED点灯装置では、電圧検出回路は、二次電圧を検出する二次電圧検出回路及び降圧出力電圧を検出する降圧電圧検出回路を含み、制御回路は、二次電圧と降圧出力電圧の差又は二次電圧と降圧出力電圧との比が所定の設定値で一定となるように直流電源回路の駆動状態を制御する。これにより、比較的簡素な構成によって、上記効果が得られる。 In the LED lighting device according to the third aspect of the present invention, the voltage detection circuit includes a secondary voltage detection circuit that detects the secondary voltage and a step-down voltage detection circuit that detects the step-down output voltage, and the control circuit detects the secondary voltage and the stepped-down output voltage or the ratio between the secondary voltage and the stepped-down output voltage is kept constant at a predetermined set value. As a result, the above effect can be obtained with a relatively simple configuration.

また、上記第1又は第2の形態のLED点灯装置は、駆動状態の制御にかかわらず差分電圧が所定の閾値以下となる場合に直流電源回路に二次電圧を低減させる保護回路をさらに備えてもよい。これにより、降圧チョッパ回路の無負荷状態において、直流電源回路及び降圧チョッパ回路の出力が抑制又は停止され、直流電源回路及び降圧チョッパ回路の待機電力の低減が可能となる。 In addition, the LED lighting device of the first or second embodiment further includes a protection circuit that reduces the secondary voltage in the DC power supply circuit when the differential voltage becomes equal to or less than a predetermined threshold regardless of the control of the drive state. good too. As a result, the outputs of the DC power supply circuit and the step-down chopper circuit are suppressed or stopped in the no-load state of the step-down chopper circuit, and the standby power consumption of the DC power supply circuit and the step-down chopper circuit can be reduced.

また、上記第1又は第2の形態のLED点灯装置は、駆動状態の制御にかかわらず差分電圧が所定の閾値以下となる場合に降圧チョッパ回路に降圧出力電圧を低減させる保護回路をさらに備えてもよい。これにより、降圧チョッパ回路の無負荷状態において、その出力が抑制又は停止され、降圧チョッパ回路の待機電力の低減が、簡素な回路構成において可能となる。 In addition, the LED lighting device of the first or second embodiment further includes a protection circuit that reduces the step-down output voltage of the step-down chopper circuit when the differential voltage becomes equal to or less than a predetermined threshold value regardless of control of the drive state. good too. As a result, the output of the step-down chopper circuit is suppressed or stopped in the no-load state of the step-down chopper circuit, and the standby power consumption of the step-down chopper circuit can be reduced with a simple circuit configuration.

上記第1又は第2の形態のLED点灯装置において、降圧チョッパ回路は、チョークコイル、スイッチング素子及び回生ダイオードを含み、LEDアレイが接続される場合に、スイッチング素子がオン状態の場合に直流電源回路の出力端の高電位側から低電位側にLEDアレイ、チョークコイル及びスイッチング素子の直列回路が形成され、スイッチング素子がオフ状態の場合にLEDアレイ、チョークコイル及び回生ダイオードによる閉回路が形成され、差分電圧検出回路は、チョークコイルとスイッチング素子の直列回路に印加される電圧を検出するように配置される。このような配置により、降圧チョッパ回路として一般的な構成のバックコンバータにおいて簡素な構成で差分電圧検出回路が付加され、上記各効果を奏するLED点灯装置が簡素な構成で実現される。 In the LED lighting device of the first or second aspect, the step-down chopper circuit includes a choke coil, a switching element, and a regenerative diode, and when the LED array is connected, the DC power supply circuit is turned on when the switching element is on. A series circuit of the LED array, the choke coil and the switching element is formed from the high potential side to the low potential side of the output terminal of the LED array, the choke coil and the regenerative diode form a closed circuit when the switching element is in the OFF state, A differential voltage detection circuit is arranged to detect the voltage applied to the series circuit of the choke coil and the switching element. With such an arrangement, a differential voltage detection circuit is added with a simple configuration to a buck converter having a general configuration as a step-down chopper circuit, and an LED lighting device with the above effects is realized with a simple configuration.

本発明のLED照明装置は、上記いずれかのLED点灯装置と、LEDアレイとを備える。これにより、上記の各効果を得ることができるLED照明装置が実現される。 An LED lighting device of the present invention includes any one of the LED lighting devices described above and an LED array. This realizes an LED lighting device capable of obtaining the above effects.

第1の実施形態によるLED点灯装置及び照明装置を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing an LED lighting device and a lighting device according to a first embodiment; FIG. 第1の実施形態の変形例によるLED点灯装置及び照明装置を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing an LED lighting device and a lighting device according to a modification of the first embodiment; 第2の実施形態によるLED点灯装置及び照明装置を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing an LED lighting device and a lighting device according to a second embodiment; 第3の実施形態によるLED点灯装置及び照明装置を示す回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram showing an LED lighting device and a lighting device according to a third embodiment; 変形例によるLED点灯装置及び照明装置を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the LED lighting device and illuminating device by a modification.

<第1の実施形態>
図1に、第1の実施形態によるLED点灯装置100及びそれを含むLED照明装置300の回路図を示す。LED照明装置300は、LED点灯装置100及びLEDアレイ200を含む。LED点灯装置100は、バッテリなどのからの直流電源DCを適切な出力電圧に変換してその直流出力をLEDアレイ200に供給する。LEDアレイ200は、直列接続又は直並列接続された複数のLED素子を含む。以下の説明において、LEDアレイ200の順方向降下電圧VfをLED電圧VLともいうものとする。
<First Embodiment>
FIG. 1 shows a circuit diagram of an LED lighting device 100 and an LED lighting device 300 including the LED lighting device 100 according to the first embodiment. LED lighting device 300 includes LED lighting device 100 and LED array 200 . The LED lighting device 100 converts a DC power supply DC from a battery or the like into an appropriate output voltage and supplies the DC output to the LED array 200 . The LED array 200 includes a plurality of LED elements connected in series or series-parallel. In the following description, the forward drop voltage Vf of the LED array 200 is also referred to as LED voltage VL.

LED点灯装置100は、入力回路110、フライバックコンバータ120(直流電源回路)、降圧チョッパ回路130、差分電圧検出回路140、制御回路150及び無負荷保護回路160を備える。入力回路110は、電流ヒューズ、ノイズフィルタ、入力コンデンサなどを含む。なお、直流電源DCの代わりに商用電源などの交流電源ACが接続される場合には、入力回路110はダイオードブリッジなどの全波整流回路を含む。いずれの場合であっても、入力回路110の出力、すなわち、フライバックコンバータ120の入力には直流電圧が印加される。入力回路110の出力電圧、すなわち、フライバックコンバータ120の入力電圧を一次電圧V1というものとする。 The LED lighting device 100 includes an input circuit 110 , a flyback converter 120 (DC power supply circuit), a step-down chopper circuit 130 , a differential voltage detection circuit 140 , a control circuit 150 and a no-load protection circuit 160 . The input circuit 110 includes current fuses, noise filters, input capacitors, and the like. Note that when an AC power supply AC such as a commercial power supply is connected instead of the DC power supply DC, the input circuit 110 includes a full-wave rectifier circuit such as a diode bridge. In either case, a DC voltage is applied to the output of input circuit 110 , that is, the input of flyback converter 120 . Let the output voltage of the input circuit 110, that is, the input voltage of the flyback converter 120, be the primary voltage V1.

フライバックコンバータ120は、トランス1、スイッチング素子2(以下、「FET2」という)、ダイオード3、平滑コンデンサ4及びドライバ回路5を含む。トランス1の一次巻線1pとFET2の直列回路に対して、一次電圧V1が印加される。FET2はドライバ回路5によってスイッチング(PWM駆動)される。FET2のオン時に、トランス1の一次巻線1pに電流が流れ、トランス1にエネルギーが蓄えられる。FET2のオフ時に、トランス1に蓄えられたエネルギーがトランス1の二次巻線1sからダイオード3を介して出力され、平滑コンデンサ4が充電される。平滑コンデンサ4の電圧、すなわち、フライバックコンバータ120の出力電圧を二次電圧V2というものとする。ドライバ回路5は、例えば、一般的なフライバックコンバータ用の制御IC及びその周辺回路で構成される。フライバックコンバータ120は、一次電圧V1と二次電圧V2の関係に応じて、昇圧コンバータ、降圧コンバータ又は昇降圧コンバータとなり得る。なお、フライバックコンバータ120の一次側の基準電位及び二次側の基準電位をそれぞれ一次グランドG1及び二次グランドG2という。 Flyback converter 120 includes transformer 1 , switching element 2 (hereinafter referred to as “FET 2 ”), diode 3 , smoothing capacitor 4 and driver circuit 5 . A primary voltage V1 is applied to the series circuit of the primary winding 1p of the transformer 1 and the FET2. The FET 2 is switched (PWM driven) by the driver circuit 5 . When the FET 2 is turned on, a current flows through the primary winding 1p of the transformer 1, and energy is stored in the transformer 1. When the FET 2 is turned off, the energy stored in the transformer 1 is output from the secondary winding 1s of the transformer 1 via the diode 3, and the smoothing capacitor 4 is charged. The voltage of the smoothing capacitor 4, that is, the output voltage of the flyback converter 120 is referred to as a secondary voltage V2. The driver circuit 5 is composed of, for example, a control IC for a general flyback converter and its peripheral circuits. Flyback converter 120 can be a boost converter, a buck converter, or a buck-boost converter, depending on the relationship between primary voltage V1 and secondary voltage V2. The reference potential on the primary side and the reference potential on the secondary side of the flyback converter 120 are referred to as a primary ground G1 and a secondary ground G2, respectively.

降圧チョッパ回路130は、チョークコイル6、スイッチング素子7(以下、「FET7」という)、回生ダイオード8、フィルタコンデンサ9、ドライバ回路10及び電流検出抵抗11を含み、バックコンバータを構成する。FET7は、ドライバ回路10によってスイッチング(PWM駆動)される。FET7のオン期間において、平滑コンデンサ4→LEDアレイ200→チョークコイル6→FET7→電流検出抵抗11→平滑コンデンサ4に形成される閉回路にLED電流が流れる。FET7のオフ期間において、チョークコイル6のエネルギーを電源として、チョークコイル6→回生ダイオード8→LEDアレイ200→チョークコイル6に形成される閉回路にLED電流が流れる。フィルタコンデンサ9は、LED電流をフィルタリングするものであり、必要に応じて接続される。ドライバ回路10は、例えば、一般的な降圧チョッパ回路用の制御IC及びその周辺回路で構成される。電流検出抵抗11は、低抵抗素子からなる。ドライバ回路10は、電流検出抵抗11に発生する電圧(すなわち、FET7のオン時のLED電流)が一定となるように、FET7をPWM駆動することができる。降圧チョッパ回路130の出力電圧は、LED電圧VLに等しい。なお、本開示において、説明の便宜上、LEDアレイ200がLED点灯装置100に接続されていない場合でも、降圧チョッパ回路130の出力電圧をLED電圧VLという場合がある。 The step-down chopper circuit 130 includes a choke coil 6, a switching element 7 (hereinafter referred to as "FET7"), a regenerative diode 8, a filter capacitor 9, a driver circuit 10 and a current detection resistor 11, and constitutes a buck converter. The FET 7 is switched (PWM driven) by the driver circuit 10 . During the ON period of FET 7 , LED current flows through a closed circuit formed by smoothing capacitor 4 →LED array 200 →choke coil 6 →FET 7 →current detection resistor 11 →smoothing capacitor 4 . During the OFF period of the FET 7 , an LED current flows through a closed circuit formed by choke coil 6 →regenerative diode 8 →LED array 200 →choke coil 6 using the energy of choke coil 6 as a power source. A filter capacitor 9 filters the LED current and is connected as required. The driver circuit 10 is composed of, for example, a control IC for a general step-down chopper circuit and its peripheral circuits. The current detection resistor 11 consists of a low resistance element. The driver circuit 10 can PWM-drive the FET 7 so that the voltage generated in the current detection resistor 11 (that is, the LED current when the FET 7 is on) is constant. The output voltage of the step-down chopper circuit 130 is equal to the LED voltage VL. In the present disclosure, for convenience of explanation, the output voltage of the step-down chopper circuit 130 may be referred to as the LED voltage VL even when the LED array 200 is not connected to the LED lighting device 100 .

差分電圧検出回路140は、チョークコイル6とフィルタコンデンサ9の接続点(すなわち、LEDアレイ200のカソード端)と二次グランドG2との間に接続される。言い換えると、電流検出抵抗11に発生する電圧は相対的に充分に小さいため、差分電圧検出回路140は、実質的にチョークコイル6及びFET7の直列回路に印加される電圧を検出する。差分電圧検出回路140は、抵抗12及び13の直列回路を含み、抵抗分圧回路を構成する。差分電圧検出回路140には、二次電圧V2とLED電圧VLの差分である差分電圧VD(VD=V2-VL)が印加される。差分電圧VDの分圧値(すなわち、抵抗13に発生する電圧)が、差分電圧検出値Vとして制御回路150及び無負荷保護回路160に入力される。 The differential voltage detection circuit 140 is connected between the connection point between the choke coil 6 and the filter capacitor 9 (that is, the cathode end of the LED array 200) and the secondary ground G2. In other words, since the voltage generated across the current detection resistor 11 is relatively sufficiently small, the differential voltage detection circuit 140 substantially detects the voltage applied to the series circuit of the choke coil 6 and FET7. The differential voltage detection circuit 140 includes a series circuit of resistors 12 and 13 and constitutes a resistor voltage dividing circuit. A differential voltage VD (VD=V2−VL), which is the difference between the secondary voltage V2 and the LED voltage VL, is applied to the differential voltage detection circuit 140 . A divided voltage value of the differential voltage VD (that is, the voltage generated across the resistor 13) is input to the control circuit 150 and the no-load protection circuit 160 as the differential voltage detection value VD .

制御回路150及び無負荷保護回路160は、不図示の補助電源回路から制御電圧の供給を受けるものとする。この補助電源回路は、例えば、平滑コンデンサ4に発生する電圧を降圧及び定電圧化して制御電圧を生成する回路、トランス1に設けられた不図示の補助巻線に発生する電圧を整流及び定電圧化して制御電圧を生成する回路、又はその組合せであればよい。 The control circuit 150 and the no-load protection circuit 160 are supplied with a control voltage from an auxiliary power supply circuit (not shown). The auxiliary power supply circuit includes, for example, a circuit that steps down the voltage generated in the smoothing capacitor 4 and converts it into a constant voltage to generate a control voltage, and a circuit that rectifies and constant voltages the voltage generated in an auxiliary winding (not shown) provided in the transformer 1 . Any circuit or a combination thereof may be used as long as it converts to generate a control voltage.

制御回路150は、オペアンプ14、基準電圧源15、帰還素子16、フォトカプラ17、電圧源18、抵抗19、抵抗20及びダイオード21を含む。オペアンプ14の反転入力端子には、差分電圧検出回路140によって検出される差分電圧検出値Vが入力される。オペアンプ14の非反転入力端子には、基準電圧源15が接続される。基準電圧源15の電圧は、例えば、制御電圧を分圧して生成された電圧であってもよいし、LED点灯装置100がマイコン(不図示)を含む場合には、そのマイコンから入力される電圧であってもよい。帰還素子16は、オペアンプ14の反転入力端子と出力端子の間に接続された抵抗、コンデンサ又はその組合せからなる回路である。オペアンプ14の出力端子は、ダイオード21を介してフォトカプラ17のフォトダイオード17dのカソードに接続される。フォトダイオード17dのアノードは、抵抗19を介して電圧源18に接続される。電圧源18は、例えば、上記制御電圧に対応する。フォトダイオード17dのアノードとカソードの間には抵抗20が接続される。フォトカプラ17のフォトトランジスタ17tのコレクタは、ドライバ回路5に接続され、そのエミッタは一次グランドG1に接続される。 Control circuit 150 includes operational amplifier 14 , reference voltage source 15 , feedback element 16 , photocoupler 17 , voltage source 18 , resistor 19 , resistor 20 and diode 21 . A differential voltage detection value V D detected by the differential voltage detection circuit 140 is input to the inverting input terminal of the operational amplifier 14 . A reference voltage source 15 is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 14 . The voltage of the reference voltage source 15 may be, for example, a voltage generated by dividing the control voltage. may be Feedback element 16 is a circuit consisting of a resistor, a capacitor, or a combination thereof connected between the inverting input terminal and the output terminal of operational amplifier 14 . The output terminal of the operational amplifier 14 is connected through the diode 21 to the cathode of the photodiode 17d of the photocoupler 17. FIG. The anode of photodiode 17 d is connected to voltage source 18 via resistor 19 . A voltage source 18 corresponds, for example, to the control voltage mentioned above. A resistor 20 is connected between the anode and cathode of the photodiode 17d. The collector of the phototransistor 17t of the photocoupler 17 is connected to the driver circuit 5 and its emitter is connected to the primary ground G1.

オペアンプ14は、差分電圧検出値Vと基準電圧源15の電圧との誤差を増幅して出力する。基準電圧源15の電圧は、差分電圧VDの設定値VDsに対応する。オペアンプ14によって出力される増幅誤差は、フォトカプラ17によってドライバ回路5に伝達される。ドライバ回路5は、この増幅誤差を解消する方向において、FET2のPWM駆動におけるパルス幅を決定する。具体的には、オペアンプ14の出力端子の電圧が低いほど、フォトダイオード17d及びフォトトランジスタ17tに流れる電流が大きくなる。ドライバ回路5は、例えば、フォトトランジスタ17tに流れる電流の増加/減少に応じてFET2のPWM駆動におけるパルス幅(オン時間又はオンデューティ)を減少/増加させて二次電圧V2を低下/上昇させるように構成されるものとする。 The operational amplifier 14 amplifies the error between the differential voltage detection value VD and the voltage of the reference voltage source 15 and outputs it. The voltage of the reference voltage source 15 corresponds to the set value VDs of the differential voltage VD. The amplification error output by the operational amplifier 14 is transmitted to the driver circuit 5 by the photocoupler 17 . The driver circuit 5 determines the pulse width in the PWM driving of the FET2 in the direction of canceling this amplification error. Specifically, the lower the voltage of the output terminal of the operational amplifier 14, the larger the current flowing through the photodiode 17d and the phototransistor 17t. For example, the driver circuit 5 decreases/increases the pulse width (on time or on-duty) in the PWM drive of the FET2 according to the increase/decrease of the current flowing through the phototransistor 17t, thereby decreasing/increasing the secondary voltage V2. shall consist of

すなわち、制御回路150は、差分電圧VDが設定値VDsで一定となるようにフライバックコンバータ120におけるPWM駆動(パルス幅)をフィードバック制御する。なお、本実施形態においてフォトカプラ17に関して示す回路は例示であり、制御回路150とドライバ回路5との関係において上記フィードバック動作が実現される限り、他の態様(他の論理構成、接続構成など)も採用され得る。 That is, the control circuit 150 feedback-controls the PWM drive (pulse width) in the flyback converter 120 so that the differential voltage VD is constant at the set value VDs. Note that the circuit shown with respect to the photocoupler 17 in this embodiment is an example, and as long as the feedback operation is realized in the relationship between the control circuit 150 and the driver circuit 5, other aspects (other logic configuration, connection configuration, etc.) can also be adopted.

ここで、制御回路150が設けられない従来的なLED点灯装置を検討する。このようなLED点灯装置においては、広範囲なLED電圧VLに対応するために、充分に高い二次電圧V2が設定及び固定される。例えば、LED電圧VL=50V~150Vが想定される場合には、最大のLED電圧VL(150V)及びそのばらつき範囲に応じた二次電圧V2、例えば、200Vが設定される。なお、フライバックコンバータ120のFET2には、一次電圧V1+二次電圧V2×トランス1の巻数比に相当する電圧(以下、「VFET」という)が印加される。 Here, consider a conventional LED lighting device in which the control circuit 150 is not provided. In such an LED lighting device, a sufficiently high secondary voltage V2 is set and fixed to accommodate a wide range of LED voltages VL. For example, when the LED voltage VL is assumed to be 50V to 150V, the maximum LED voltage VL (150V) and the secondary voltage V2, for example 200V, are set according to the variation range thereof. A voltage corresponding to the primary voltage V1+secondary voltage V2×turns ratio of the transformer 1 (hereinafter referred to as “VFET”) is applied to the FET2 of the flyback converter 120. FIG.

例えば、トランス1において、巻線比(一次巻線1pのターン数:二次巻線1sのターン数)が2:1である場合、VFET=V1+V2×2=600Vとなる。ここで、このようなLED点灯装置において接続されるLEDアレイのLED電圧VLが50Vとなる場合、降圧チョッパ回路130においては、二次電圧V2とLED電圧VLの差が150V(=200V-50V)となる。このように50VのLED電圧VLに対して二次電圧V2とLED電圧VLの差が150Vと大きくなると、これにより無用な回路損失が生じてしまう。また、必要以上に高い二次電圧V2のために、フライバックコンバータ120のFET2にも必要以上の電圧(本例では600V)が印加されることになり、ここでも無用なスイッチング損失が生じてしまう。すなわち、必要以上に高い二次電圧V2が固定されると、フライバックコンバータ120及び降圧チョッパ回路130の双方において無用な損失が生じて回路効率が低下してしまうことになる。 For example, in the transformer 1, when the winding ratio (the number of turns of the primary winding 1p:the number of turns of the secondary winding 1s) is 2:1, VFET=V1+V2×2=600V. Here, when the LED voltage VL of the LED array connected in such an LED lighting device is 50V, in the step-down chopper circuit 130, the difference between the secondary voltage V2 and the LED voltage VL is 150V (=200V-50V). becomes. When the difference between the secondary voltage V2 and the LED voltage VL becomes as large as 150V with respect to the LED voltage VL of 50V, this causes unnecessary circuit loss. In addition, due to the secondary voltage V2 being higher than necessary, a voltage higher than necessary (600 V in this example) is applied to the FET2 of the flyback converter 120, resulting in unnecessary switching loss. . That is, if the secondary voltage V2 that is higher than necessary is fixed, both the flyback converter 120 and the step-down chopper circuit 130 will suffer unnecessary loss, resulting in a decrease in circuit efficiency.

一方、本実施形態のLED点灯装置100では、二次電圧V2とLED電圧VLの差分である差分電圧VDが設定値VDsで一定となるように制御される。ここでも、上記のように、一次電圧V1=200Vであり、巻線比(一次巻線1pのターン数:二次巻線1sのターン数)が2:1である場合を想定する。そして、差分電圧VDの設定値VDsは、例えば、30Vであるものとする。 On the other hand, in the LED lighting device 100 of the present embodiment, the differential voltage VD, which is the difference between the secondary voltage V2 and the LED voltage VL, is controlled to be constant at the set value VDs. Here, as described above, it is assumed that the primary voltage is V1=200V and the winding ratio (the number of turns of the primary winding 1p:the number of turns of the secondary winding 1s) is 2:1. It is assumed that the set value VDs of the differential voltage VD is 30 V, for example.

接続されるLEDアレイ200のLED電圧VLが150Vである場合、上記制御の結果、二次電圧V2(=VL+VD)は180Vとなる。そして、フライバックコンバータ120のFET2には、VFET=V1+V2×2=560Vが印加される。このように、LED電圧VL(LEDアレイ200の順方向電圧Vf)のばらつきを考慮して二次電圧V2に大きなマージンをもたせる必要はない。したがって、LED電圧VLが同じ150Vの場合であっても、上記の従来的なLED点灯装置ではV2=200V、VFET=600Vであるのに対して、本実施形態ではV2=180V、VFET=560Vとなり、二次電圧V2の低減が可能となる。これにより、フライバックコンバータ120及び降圧チョッパ回路130の双方において損失が低減され、回路効率が向上する。 When the LED voltage VL of the connected LED array 200 is 150V, the secondary voltage V2 (=VL+VD) is 180V as a result of the above control. Then, VFET=V1+V2×2=560 V is applied to FET2 of the flyback converter 120 . Thus, it is not necessary to give a large margin to the secondary voltage V2 in consideration of variations in the LED voltage VL (the forward voltage Vf of the LED array 200). Therefore, even if the LED voltage VL is the same 150 V, V2=200 V and VFET=600 V in the conventional LED lighting device, whereas V2=180 V and VFET=560 V in this embodiment. , the secondary voltage V2 can be reduced. This reduces loss in both the flyback converter 120 and the step-down chopper circuit 130, improving circuit efficiency.

また、接続されるLEDアレイ200のLED電圧VLが50Vである場合、上記制御の結果、二次電圧V2(=VL+VD)は80Vとなる。そして、フライバックコンバータ120のFET2には、VFET=V1+V2×2=360Vが印加される。このように、LED電圧VLが同じ50Vの場合であっても、上記の従来的なLED点灯装置では二次電圧V2=200V、VFET=600Vであるのに対して、本実施形態ではV2=80V、VFET=360Vとなり、二次電圧V2の大幅な低減が可能となる。これにより、フライバックコンバータ120及び降圧チョッパ回路130の双方において損失が大幅に低減され、回路効率が大幅に向上する。 Further, when the LED voltage VL of the connected LED array 200 is 50V, the secondary voltage V2 (=VL+VD) becomes 80V as a result of the above control. VFET=V1+V2×2=360 V is applied to FET2 of the flyback converter 120. FIG. Thus, even if the LED voltage VL is the same 50 V, the secondary voltage V2=200 V and VFET=600 V in the conventional LED lighting device, whereas V2=80 V in this embodiment. , VFET=360V, and the secondary voltage V2 can be greatly reduced. As a result, losses are significantly reduced in both flyback converter 120 and step-down chopper circuit 130, and circuit efficiency is greatly improved.

また、降圧チョッパ回路130の出力短絡状態(例えば、LEDアレイ200の短絡故障など)においては、差分電圧VDが二次電圧V2に等しくなる。この場合、差分電圧VDを低下させるように制御回路150のフィードバック動作が作用し、ドライバ回路5によるFET2のPWM駆動におけるパルス幅が最小化され、又はドライバ回路5によるFET2の駆動が停止される。言い換えると、制御回路150によって、フライバックコンバータ120及び降圧チョッパ回路130の損失低減、すなわち効率向上の効果だけでなく、降圧チョッパ回路130の出力短絡に対する保護機能実現の効果も得られる。 Further, in an output short-circuit state of the step-down chopper circuit 130 (for example, a short-circuit failure of the LED array 200, etc.), the differential voltage VD becomes equal to the secondary voltage V2. In this case, the feedback operation of the control circuit 150 acts to reduce the differential voltage VD, the pulse width in the PWM driving of the FET2 by the driver circuit 5 is minimized, or the driving of the FET2 by the driver circuit 5 is stopped. In other words, the control circuit 150 not only reduces the loss of the flyback converter 120 and the step-down chopper circuit 130, that is, improves the efficiency, but also achieves the protection function against the output short circuit of the step-down chopper circuit 130. FIG.

無負荷保護回路160は、コンパレータ22、閾値電圧源23及びダイオード24を含む。無負荷保護回路160は、降圧チョッパ回路130の無負荷状態を検出して保護動作をトリガするものであり、必要に応じて接続される。この無負荷状態は、LEDアレイ200が未接続である場合又はLEDアレイ200が断線している場合に相当する。差分電圧検出回路140によって検出される差分電圧検出値Vは、コンパレータ22の反転入力端子に入力される。コンパレータ22の非反転入力端子は、閾値電圧源23に接続される。閾値電圧源23は、例えば、制御電源を分圧して生成された閾値であってもよいし、LED点灯装置100がマイコン(不図示)を含む場合には、そのマイコンから入力される電圧であってもよい。この閾値は、差分電圧VDが実質的にゼロとなったことを検出するための電圧閾値に対応する。 No-load protection circuit 160 includes comparator 22 , threshold voltage source 23 and diode 24 . The no-load protection circuit 160 detects a no-load state of the step-down chopper circuit 130 and triggers protection operation, and is connected as required. This no-load state corresponds to the case where the LED array 200 is not connected or the LED array 200 is disconnected. A differential voltage detection value V D detected by the differential voltage detection circuit 140 is input to the inverting input terminal of the comparator 22 . The non-inverting input terminal of comparator 22 is connected to threshold voltage source 23 . The threshold voltage source 23 may be, for example, a threshold generated by dividing the control power supply, or may be a voltage input from the microcomputer (not shown) when the LED lighting device 100 includes a microcomputer. may This threshold corresponds to the voltage threshold for detecting when the differential voltage VD has become substantially zero.

コンパレータ22の出力端子は、ダイオード24を介してフォトカプラ17のフォトダイオード17dのアノードに接続される。ダイオード21とダイオード24は、ダイオードOR回路を構成する。すなわち、このダイオードOR回路は、オペアンプ14の出力電圧とコンパレータ22の出力電圧のいずれか低い方に対してオンする。なお、無負荷保護回路160が接続されない場合には、制御回路150のダイオード21は不要となる。また、コンパレータ22は、オペアンプ(例えば、オペアンプ14がパッケージされたオペアンプICに含まれる他のオペアンプ)によって構成され得る。 The output terminal of the comparator 22 is connected through the diode 24 to the anode of the photodiode 17d of the photocoupler 17. FIG. Diode 21 and diode 24 form a diode OR circuit. That is, this diode OR circuit is turned on with respect to the lower one of the output voltage of the operational amplifier 14 and the output voltage of the comparator 22 . If the no-load protection circuit 160 is not connected, the diode 21 of the control circuit 150 becomes unnecessary. Also, the comparator 22 may be configured by an operational amplifier (eg, another operational amplifier included in the operational amplifier IC in which the operational amplifier 14 is packaged).

コンパレータ22は、差分電圧検出値Vが閾値を超える場合(LEDアレイ200が正常に接続されている場合)にはローレベルを出力し、差分電圧検出値Vが閾値以下である場合(無負荷状態の場合)にはハイレベルを出力する。すなわち、差分電圧VDが電圧閾値を超える場合、ダイオード24はオフ状態となり、フォトダイオード17d及びフォトトランジスタ17tに流れる電流はオペアンプ14の動作によってのみ決定される。一方、差分電圧VDが電圧閾値以下の場合、ダイオード24はオン状態となり、フォトダイオード17d及びフォトトランジスタ17tに流れる電流は最大化される。これにより、ドライバ回路5によるFET2のPWM駆動におけるパルス幅が最小化され、又はドライバ回路5によるFET2の駆動が停止される。これにより、無負荷時には、二次電圧V2は、充分に低い電圧又はゼロとなる。 The comparator 22 outputs a low level when the differential voltage detection value VD exceeds the threshold (when the LED array 200 is normally connected), and outputs a low level when the differential voltage detection value VD is equal to or less than the threshold (no load state), it outputs a high level. That is, when the differential voltage VD exceeds the voltage threshold, the diode 24 is turned off, and the current flowing through the photodiode 17d and the phototransistor 17t is determined only by the operation of the operational amplifier 14. FIG. On the other hand, when the differential voltage VD is equal to or less than the voltage threshold, the diode 24 is turned on and the current flowing through the photodiode 17d and the phototransistor 17t is maximized. As a result, the pulse width in the PWM driving of the FET2 by the driver circuit 5 is minimized, or the driving of the FET2 by the driver circuit 5 is stopped. Thereby, the secondary voltage V2 becomes a sufficiently low voltage or zero when there is no load.

ここで、図2に、本実施形態の変形例によるLED点灯装置100及びLED照明装置300を示す。本変形例では、無負荷保護回路の構成が図1の構成と異なる。本変形例において、上記実施形態と同様の構成には同じ符号を付し、その重複する説明を省略する。 Here, FIG. 2 shows an LED lighting device 100 and an LED lighting device 300 according to modifications of the present embodiment. In this modified example, the configuration of the no-load protection circuit is different from that of FIG. In this modified example, the same reference numerals are given to the same configurations as in the above-described embodiment, and duplicate descriptions thereof will be omitted.

図2に示すように、LED点灯装置100は無負荷保護回路165を備え、無負荷保護回路165はコンパレータ22及び閾値電圧源23を含む。上記実施形態(図1)と同様に、コンパレータ22の反転入力端子には差分電圧検出値Vが入力され、コンパレータ22の非反転入力端子は閾値電圧源23に接続される。一方、本変形例では、コンパレータ22の出力端子は、ドライバ回路10に接続される。ドライバ回路10は、コンパレータ22からの入力がハイレベルとなるとFET7の駆動を停止させるように構成される。例えば、ドライバ回路10が制御ICを含む場合には、その制御ICのイネーブルピンなどに、適宜のプルアップ回路などを介してコンパレータ22の出力端子が接続され得る。 As shown in FIG. 2 , the LED lighting device 100 includes a no-load protection circuit 165 that includes a comparator 22 and a threshold voltage source 23 . The differential voltage detection value VD is input to the inverting input terminal of the comparator 22, and the non-inverting input terminal of the comparator 22 is connected to the threshold voltage source 23, as in the above embodiment (FIG. 1). On the other hand, in this modified example, the output terminal of the comparator 22 is connected to the driver circuit 10 . The driver circuit 10 is configured to stop driving the FET 7 when the input from the comparator 22 becomes high level. For example, if the driver circuit 10 includes a control IC, the output terminal of the comparator 22 can be connected to an enable pin or the like of the control IC via an appropriate pull-up circuit or the like.

差分電圧検出値Vが閾値以下である場合(無負荷状態の場合)、コンパレータ22の出力がハイレベルとなることにより、ドライバ回路10によるFET7の駆動が停止される。なお、本変形例では、ドライバ回路10は、無負荷保護回路165からのハイレベル出力に応じてFET7の駆動を停止させるように構成されるが、無負荷保護回路165からのハイレベル出力に応じてFET7のPWM駆動のパルス幅を減少させるように構成されてもよい。いずれの場合でも、無負荷時には、降圧チョッパ回路130の出力電圧が低減される(すなわち、ゼロ又は充分に低い電圧となる)。また、ドライバ回路10の仕様によっては、コンパレータ22の出力がローレベルの場合にFET7の駆動を停止させるように構成されてもよい。この場合、コンパレータ22の非反転入力端子に差分電圧検出値Vが入力され、コンパレータ22の反転入力端子に閾値電圧源23に接続される。 When the differential voltage detection value VD is equal to or less than the threshold (in the no-load state), the output of the comparator 22 becomes high level, so that the driving of the FET 7 by the driver circuit 10 is stopped. In this modification, the driver circuit 10 is configured to stop driving the FET 7 in response to a high level output from the no-load protection circuit 165. may be configured to reduce the pulse width of the PWM drive of FET7. In either case, the output voltage of step-down chopper circuit 130 is reduced (ie, zero or a sufficiently low voltage) when there is no load. Further, depending on the specifications of the driver circuit 10, the driving of the FET 7 may be stopped when the output of the comparator 22 is at low level. In this case, the differential voltage detection value V D is input to the non-inverting input terminal of the comparator 22 , and the inverting input terminal of the comparator 22 is connected to the threshold voltage source 23 .

以上のように、本実施形態のLED点灯装置100は、入力される一次電圧V1を二次電圧V2に変換して二次電圧V2を出力するフライバックコンバータ120(直流電源回路)と、二次電圧V2を降圧してLED電圧VL(降圧出力電圧)を生成してLED電圧VLをLEDアレイ200に投入する降圧チョッパ回路130と、二次電圧V2とLED電圧VLとの差分である差分電圧VDを検出する差分電圧検出回路140と、差分電圧VDが設定値VDsで一定となるようにフライバックコンバータ120の駆動状態を制御する制御回路150とを備える。 As described above, the LED lighting device 100 of the present embodiment includes the flyback converter 120 (DC power supply circuit) that converts the input primary voltage V1 into the secondary voltage V2 and outputs the secondary voltage V2, and the secondary A step-down chopper circuit 130 that steps down the voltage V2 to generate an LED voltage VL (step-down output voltage) and applies the LED voltage VL to the LED array 200, and a differential voltage VD that is the difference between the secondary voltage V2 and the LED voltage VL. and a control circuit 150 for controlling the drive state of the flyback converter 120 so that the differential voltage VD is constant at the set value VDs.

このように、二次電圧V2とLED電圧VLとの差分である差分電圧VDが設定値VDsで一定となるようにフライバックコンバータ120の駆動状態が制御される。すなわち、LED電圧VLの減少/増加に応じてフライバックコンバータ120の二次電圧V2が減少/増加するので、二次電圧V2とLED電圧VLの差が抑制される。これにより、異なるLED負荷に対しても前段の直流電源回路及び後段の降圧チョッパ回路の双方の損失を抑制して回路効率を向上することが可能となる。さらに、LEDアレイ200の順方向電圧Vfのばらつきを考慮して二次電圧V2にマージンをもたせて固定する必要がないことも、上記の損失低減及び効率向上に資するものである。また、副次的な効果として、降圧チョッパ回路130の出力短絡状態の発生によって差分電圧VDが上昇すること(最大でVD=V2)を受けて、上記フィードバック制御によってフライバックコンバータ120の出力が最小化又は停止される。これにより、出力短絡保護の機能も実現される。 Thus, the driving state of the flyback converter 120 is controlled so that the differential voltage VD, which is the difference between the secondary voltage V2 and the LED voltage VL, is kept constant at the set value VDs. That is, since the secondary voltage V2 of the flyback converter 120 decreases/increases according to the decrease/increase of the LED voltage VL, the difference between the secondary voltage V2 and the LED voltage VL is suppressed. This makes it possible to suppress losses in both the DC power supply circuit at the front stage and the step-down chopper circuit at the rear stage and improve the circuit efficiency for different LED loads. Furthermore, the fact that it is not necessary to fix the secondary voltage V2 with a margin in consideration of variations in the forward voltage Vf of the LED array 200 also contributes to the above loss reduction and efficiency improvement. In addition, as a secondary effect, the differential voltage VD increases (maximum VD=V2) due to the occurrence of the output short-circuit state of the step-down chopper circuit 130, and the output of the flyback converter 120 is minimized by the feedback control. or suspended. This also realizes the function of output short circuit protection.

また、LED点灯装置100は、駆動状態の制御にかかわらず差分電圧VDが所定の閾値以下となる場合にフライバックコンバータ120に二次電圧V2を低減させる無負荷保護回路160を備えてもよい。これにより、降圧チョッパ回路130の無負荷状態において、フライバックコンバータ120及び降圧チョッパ回路130の出力が抑制又は停止され、フライバックコンバータ120及び降圧チョッパ回路130の待機電力の低減が可能となる。 Further, the LED lighting device 100 may include a no-load protection circuit 160 that reduces the secondary voltage V2 of the flyback converter 120 when the differential voltage VD becomes equal to or less than a predetermined threshold value regardless of control of the drive state. As a result, the outputs of the flyback converter 120 and the step-down chopper circuit 130 are suppressed or stopped in the no-load state of the step-down chopper circuit 130, and the standby power consumption of the flyback converter 120 and the step-down chopper circuit 130 can be reduced.

また、LED点灯装置100は、駆動状態の制御にかかわらず差分電圧VDが所定の閾値以下となる場合に降圧チョッパ回路130に出力電圧を低減させる無負荷保護回路165を備えてもよい。これにより、降圧チョッパ回路130の無負荷状態において、その出力が抑制又は停止され、降圧チョッパ回路130の待機電力の低減が、簡素な回路構成において可能となる。 Further, the LED lighting device 100 may include a no-load protection circuit 165 that reduces the output voltage of the step-down chopper circuit 130 when the differential voltage VD becomes equal to or less than a predetermined threshold value regardless of control of the drive state. As a result, the output of the step-down chopper circuit 130 is suppressed or stopped in the no-load state of the step-down chopper circuit 130, and the standby power consumption of the step-down chopper circuit 130 can be reduced with a simple circuit configuration.

また、LED点灯装置100では、降圧チョッパ回路130はチョークコイル6、FET7及び回生ダイオード8を含み、LEDアレイ200が接続される場合に、FET7がオン状態の場合にフライバックコンバータ120の出力端の高電位側から低電位側にLEDアレイ200、チョークコイル6及びFET7の直列回路が形成され、FET7がオフ状態の場合にLEDアレイ200、チョークコイル6及び回生ダイオード8による閉回路が形成される。そして、差分電圧検出回路140はチョークコイル6とFET7の直列回路に印加される電圧を検出するように配置される。これにより、降圧チョッパ回路として一般的な構成のバックコンバータにおいて簡素な構成で差分電圧検出回路140が付加され、上記各効果を奏するLED点灯装置100が簡素な構成で実現される。 Also, in the LED lighting device 100, the step-down chopper circuit 130 includes the choke coil 6, the FET 7, and the regenerative diode 8, and when the LED array 200 is connected, the output end of the flyback converter 120 is reduced when the FET 7 is on. A series circuit of the LED array 200, the choke coil 6 and the FET 7 is formed from the high potential side to the low potential side. A differential voltage detection circuit 140 is arranged to detect the voltage applied to the series circuit of the choke coil 6 and the FET 7 . As a result, the difference voltage detection circuit 140 is added with a simple configuration to a buck converter having a general configuration as a step-down chopper circuit, and the LED lighting device 100 that exhibits the above effects is realized with a simple configuration.

<第2の実施形態>
上記第1の実施形態では、差分電圧VDが設定値で一定となるように構成されたが、本実施形態では、二次電圧V2に対する差分電圧VDの比が設定値で一定となるように構成される例を示す。
<Second embodiment>
In the first embodiment, the differential voltage VD is configured to be constant at the set value, but in the present embodiment, the ratio of the differential voltage VD to the secondary voltage V2 is configured to be constant at the set value. Here is an example of what is

図3に、本実施形態によるLED点灯装置100及びLED照明装置300を示す。本実施形態において、第1の実施形態と同様の構成には同じ符号を付し、その重複する説明を省略又は簡略化する。本実施形態では、差分電圧検出回路140及び二次電圧検出回路170が電圧検出回路として設けられ、第1の実施形態に対して二次電圧検出回路170及び除算器27が付加される。 FIG. 3 shows an LED lighting device 100 and an LED lighting device 300 according to this embodiment. In this embodiment, the same reference numerals are given to the same configurations as in the first embodiment, and redundant descriptions thereof are omitted or simplified. In this embodiment, a differential voltage detection circuit 140 and a secondary voltage detection circuit 170 are provided as voltage detection circuits, and the secondary voltage detection circuit 170 and the divider 27 are added to the first embodiment.

二次電圧検出回路170は平滑コンデンサ4に並列接続され、二次電圧検出回路170には二次電圧V2が印加される。二次電圧検出回路170は、抵抗25及び26の直列回路を含み、抵抗分圧回路を構成する。二次電圧V2の分圧値(すなわち、抵抗26に発生する電圧)が、除算器27に入力される。この二次電圧V2の分圧値を二次電圧検出値Vというものとする。また、差分電圧検出回路140による差分電圧VDの差分電圧検出値Vも除算器27に入力される。 The secondary voltage detection circuit 170 is connected in parallel with the smoothing capacitor 4 and the secondary voltage V2 is applied to the secondary voltage detection circuit 170 . The secondary voltage detection circuit 170 includes a series circuit of resistors 25 and 26 to form a resistive voltage dividing circuit. A divided voltage value of the secondary voltage V2 (that is, the voltage generated across the resistor 26) is input to the divider 27. FIG. A divided voltage value of the secondary voltage V2 is referred to as a secondary voltage detection value V2. A differential voltage detection value VD of the differential voltage VD by the differential voltage detection circuit 140 is also input to the divider 27 .

制御回路150において、オペアンプ14の反転入力端子の前段に除算器27が接続される。除算器27は、例えば、不図示のマイコンにおいて実現され、差分電圧検出値Vを二次電圧検出値Vで除した値(=Vd/V)を演算する。なお、説明の便宜上、差分電圧検出回路140における抵抗分圧比と二次電圧検出回路170における抵抗分圧比とは同じであるものとし、V/V=VD/V2として説明する。ただし、両分圧比は異なるものであってもよい。除算器27は、除算結果=VD/V2(以下、「比R」という)をオペアンプ14の反転入力端子に入力する。 In control circuit 150 , divider 27 is connected to the front stage of the inverting input terminal of operational amplifier 14 . The divider 27 is realized, for example, in a microcomputer (not shown), and calculates a value (=Vd/V 2 ) obtained by dividing the differential voltage detection value VD by the secondary voltage detection value V 2 . For convenience of explanation, it is assumed that the resistance voltage division ratio in the differential voltage detection circuit 140 and the resistance voltage division ratio in the secondary voltage detection circuit 170 are the same, and V D /V 2 =VD/V2. However, both voltage division ratios may be different. The divider 27 inputs the division result=VD/V2 (hereinafter referred to as “ratio R”) to the inverting input terminal of the operational amplifier 14 .

オペアンプ14は、除算器27の出力電圧(比R)と基準電圧源15の電圧との誤差を増幅して出力する。基準電圧源15の電圧は、比Rの設定値Rsに対応する。オペアンプ14によって出力される増幅誤差はフォトカプラ17によってドライバ回路5に伝達され、ドライバ回路5はこの増幅誤差を解消する方向においてFET2のPWM駆動におけるパルス幅を決定する。すなわち、制御回路150は、比Rが設定値Rsで一定となるようにフライバックコンバータ120をフィードバック制御する。 The operational amplifier 14 amplifies the error between the output voltage (ratio R) of the divider 27 and the voltage of the reference voltage source 15 and outputs it. The voltage of the reference voltage source 15 corresponds to the set value Rs of the ratio R. The amplification error output by the operational amplifier 14 is transmitted to the driver circuit 5 by the photocoupler 17, and the driver circuit 5 determines the pulse width in the PWM drive of the FET2 in the direction of canceling this amplification error. That is, control circuit 150 feedback-controls flyback converter 120 so that ratio R is constant at set value Rs.

ここで、第1の実施形態と同様に、一次電圧V1=200Vであり、巻数比(一次巻線1pのターン数:二次巻線1sのターン数)は2:1であるものとし、比R(=VD/V2)の設定値Rsは、例えば、1/6であるものとする。 Here, as in the first embodiment, it is assumed that the primary voltage is V1=200 V and the turn ratio (the number of turns of the primary winding 1p:the number of turns of the secondary winding 1s) is 2:1. It is assumed that the set value Rs of R (=VD/V2) is, for example, 1/6.

接続されるLEDアレイ200のLED電圧VLが150Vである場合、上記制御の結果、二次電圧V2(=VL×1.2)は180Vとなる。そして、フライバックコンバータ120のFET2には、V1+V2×2=560Vが印加される。このように、LED電圧VL(順方向電圧Vf)のばらつきを考慮して二次電圧V2に大きなマージンをもたせる必要はない。したがって、LED電圧VLが同じ150Vの場合であっても、上記の従来的なLED点灯装置ではV2=200V、VFET=600Vであるのに対して、本実施形態ではV2=180V、VFET=560Vとなり、二次電圧V2の低減が可能となる。これにより、フライバックコンバータ120及び降圧チョッパ回路130の双方において損失が低減され、回路効率が向上する。 When the LED voltage VL of the connected LED array 200 is 150V, the secondary voltage V2 (=VL×1.2) is 180V as a result of the above control. Then, V1+V2×2=560V is applied to FET2 of the flyback converter 120 . Thus, it is not necessary to give a large margin to the secondary voltage V2 in consideration of variations in the LED voltage VL (forward voltage Vf). Therefore, even if the LED voltage VL is the same 150 V, V2=200 V and VFET=600 V in the conventional LED lighting device, whereas V2=180 V and VFET=560 V in this embodiment. , the secondary voltage V2 can be reduced. This reduces loss in both the flyback converter 120 and the step-down chopper circuit 130, improving circuit efficiency.

また、接続されるLEDアレイ200のLED電圧VLが50Vである場合、上記制御の結果、二次電圧V2(=VL×1.2)は60Vとなる。そして、フライバックコンバータ120のFET2には、VFET=V1+V2×2=320Vが印加される。このように、LED電圧VLが同じ50Vの場合であっても、上記の従来的なLED点灯装置ではV2=200V、VFET=600Vであるのに対して、本実施形態ではV2=60V、VFET=320Vとなり、二次電圧V2の大幅な低減が可能となる。これにより、フライバックコンバータ120及び降圧チョッパ回路130の双方において損失が大幅に低減され、回路効率が大幅に向上する。 Also, when the LED voltage VL of the connected LED array 200 is 50V, the secondary voltage V2 (=VL×1.2) is 60V as a result of the above control. Then, VFET=V1+V2×2=320 V is applied to FET2 of the flyback converter 120 . Thus, even if the LED voltage VL is the same 50 V, V2=200 V and VFET=600 V in the conventional LED lighting device, whereas V2=60 V and VFET=600 V in this embodiment. 320 V, and the secondary voltage V2 can be significantly reduced. As a result, losses are significantly reduced in both flyback converter 120 and step-down chopper circuit 130, and circuit efficiency is greatly improved.

また、降圧チョッパ回路130の出力短絡状態(例えば、LEDアレイ200の短絡故障など)においては、差分電圧VDが二次電圧V2に等しくなり、比Rが1に等しくなる。この場合、比Rを低下させるように制御回路150のフィードバック動作が作用し、ドライバ回路5によるFET2のPWM駆動におけるパルス幅が最小化され、又はドライバ回路5によるFET2の駆動が停止される。言い換えると、制御回路150によって、フライバックコンバータ120及び降圧チョッパ回路130の損失低減、すなわち効率向上の効果だけでなく、降圧チョッパ回路130の出力短絡に対する保護機能実現の効果も得られる。 Further, in an output short-circuit state of the step-down chopper circuit 130 (for example, a short-circuit failure of the LED array 200, etc.), the differential voltage VD becomes equal to the secondary voltage V2 and the ratio R becomes equal to one. In this case, the feedback operation of the control circuit 150 acts to reduce the ratio R, the pulse width in the PWM driving of the FET2 by the driver circuit 5 is minimized, or the driving of the FET2 by the driver circuit 5 is stopped. In other words, the control circuit 150 not only reduces the loss of the flyback converter 120 and the step-down chopper circuit 130, that is, improves the efficiency, but also achieves the protection function against the output short circuit of the step-down chopper circuit 130. FIG.

なお、本実施形態では、比Rを二次電圧V2に対する差分電圧VDの比(=VD/V2)として定義したが、比Rを差分電圧VDに対する二次電圧V2の比(=V2/VD)として定義し、制御回路150のロジックを適切に構成することにより、上記と同様の制御を行うことも可能である。また、図3においては、第1の実施形態(図1)と同様に無負荷保護回路160が制御回路150に接続される構成を示すが、第1の実施形態の変形例(図2)と同様に無負荷保護回路165がドライバ回路10に接続される構成が採用されてもよい。 In the present embodiment, the ratio R is defined as the ratio of the differential voltage VD to the secondary voltage V2 (=VD/V2), but the ratio R is the ratio of the secondary voltage V2 to the differential voltage VD (=V2/VD). , and appropriately configuring the logic of the control circuit 150, it is possible to perform the same control as described above. FIG. 3 shows a configuration in which the no-load protection circuit 160 is connected to the control circuit 150 as in the first embodiment (FIG. 1), but it is different from the modification of the first embodiment (FIG. 2). Similarly, a configuration in which no-load protection circuit 165 is connected to driver circuit 10 may be employed.

以上のように、本実施形態によるLED点灯装置100は、入力される一次電圧V1を二次電圧V2に変換して二次電圧V2を出力するフライバックコンバータ120(直流電源回路)と、二次電圧V2を降圧してLED電圧VL(降圧出力電圧)を生成してLED電圧VLをLEDアレイ200に投入する降圧チョッパ回路130と、二次電圧V2とLED電圧VLとの差分である差分電圧VDを検出する差分電圧検出回路140と、二次電圧V2を検出する二次電圧検出回路170と、二次電圧V2と差分電圧VDの比Rが所定の設定値Rsで一定となるようにフライバックコンバータ120の駆動状態を制御する制御回路150とを備える。 As described above, the LED lighting device 100 according to the present embodiment includes the flyback converter 120 (DC power supply circuit) that converts the input primary voltage V1 into the secondary voltage V2 and outputs the secondary voltage V2, and the secondary A step-down chopper circuit 130 that steps down the voltage V2 to generate an LED voltage VL (step-down output voltage) and applies the LED voltage VL to the LED array 200, and a differential voltage VD that is the difference between the secondary voltage V2 and the LED voltage VL. a secondary voltage detection circuit 170 for detecting the secondary voltage V2; and a control circuit 150 that controls the driving state of the converter 120 .

このように、二次電圧V2と差分電圧VDとの比Rが設定値で一定となるようにフライバックコンバータ120の駆動状態が制御される。すなわち、LED電圧VLの減少/増加に応じてフライバックコンバータ120の二次電圧V2が減少/増加するので、二次電圧V2とLED電圧VLの差が抑制される。これにより、異なるLED負荷に対しても前段のフライバックコンバータ120及び後段の降圧チョッパ回路130の双方の損失を抑制して回路効率を向上することが可能となる。さらに、LEDアレイ200の順方向電圧Vfのばらつきを考慮して二次電圧V2にマージンをもたせて固定する必要がないことも、上記の損失低減及び効率向上に資するものである。また、副次的な効果として、降圧チョッパ回路130の出力短絡状態の発生によって比Rが増加又は減少(最大又は最小でR=1)となり、上記フィードバック機能によってフライバックコンバータ120の出力が最小化又は停止される。これにより、出力短絡保護の機能も実現される。なお、本実施形態においても、無負荷保護回路160又は165によって得られる効果、及び降圧チョッパ回路130における差分電圧検出回路140の配置に関する効果は、第1の実施形態のものと同様である。 In this manner, the drive state of flyback converter 120 is controlled such that ratio R between secondary voltage V2 and differential voltage VD is constant at a set value. That is, since the secondary voltage V2 of the flyback converter 120 decreases/increases according to the decrease/increase of the LED voltage VL, the difference between the secondary voltage V2 and the LED voltage VL is suppressed. This makes it possible to suppress losses in both the flyback converter 120 at the front stage and the step-down chopper circuit 130 at the rear stage and improve the circuit efficiency for different LED loads. Furthermore, the fact that it is not necessary to fix the secondary voltage V2 with a margin in consideration of variations in the forward voltage Vf of the LED array 200 also contributes to the above loss reduction and efficiency improvement. Also, as a secondary effect, the ratio R increases or decreases (maximum or minimum R=1) due to the occurrence of the output short circuit state of the step-down chopper circuit 130, and the feedback function minimizes the output of the flyback converter 120. or be stopped. This also realizes the function of output short circuit protection. Also in the present embodiment, the effects obtained by the no-load protection circuit 160 or 165 and the effects regarding the placement of the differential voltage detection circuit 140 in the step-down chopper circuit 130 are the same as in the first embodiment.

<第3の実施形態>
上記第1及び第2の実施形態では、バックコンバータを構成する降圧チョッパ回路130においてLEDアレイ200がチョークコイル6及びFET7よりも高電位側に配置される構成を示した。一方、本実施形態では、バックコンバータを構成する降圧チョッパ回路130´においてLEDアレイ200がチョークコイル6及びFET7よりも低電位側に配置される構成を示す。
<Third Embodiment>
In the above first and second embodiments, the step-down chopper circuit 130 constituting the buck converter has the configuration in which the LED array 200 is arranged on the higher potential side than the choke coil 6 and the FET 7 . On the other hand, this embodiment shows a configuration in which the LED array 200 is arranged on the lower potential side than the choke coil 6 and the FET 7 in the step-down chopper circuit 130' that constitutes the buck converter.

図4に、本実施形態によるLED点灯装置100及びLED照明装置300を示す。本実施形態において、第1又は第2の実施形態と実質的に同様の構成には同じ符号を付し、その重複する説明を省略又は簡略化する。本実施形態では、降圧チョッパ回路130の代わりに降圧チョッパ回路130´が用いられ、二次電圧検出回路170及び降圧電圧検出回路180が電圧検出回路として設けられる。 FIG. 4 shows an LED lighting device 100 and an LED lighting device 300 according to this embodiment. In this embodiment, the same reference numerals are assigned to substantially the same configurations as in the first or second embodiment, and redundant descriptions thereof will be omitted or simplified. In this embodiment, a step-down chopper circuit 130' is used instead of the step-down chopper circuit 130, and a secondary voltage detection circuit 170 and a step-down voltage detection circuit 180 are provided as voltage detection circuits.

図4に示すように、本実施形態の降圧チョッパ回路130´はバックコンバータであるが、その接続構成が第1及び第2の実施形態の降圧チョッパ回路130と異なる。降圧チョッパ回路130´では、FET7のオン時間において、平滑コンデンサ4→FET7→チョークコイル6→LEDアレイ200→電流検出抵抗11→平滑コンデンサ4に形成される閉回路にLED電流が流れる。FET7のオフ期間において、チョークコイル6のエネルギーを電源として、チョークコイル6→LEDアレイ200→回生ダイオード8→チョークコイル6に形成される閉回路にLED電流が流れる。ドライバ回路10´は、例えば、降圧チョッパ回路用の制御IC及びその周辺回路で構成される。ドライバ回路10´は、電流検出抵抗11に発生する電圧(すなわち、LED電流)が一定となるように、FET7をPWM駆動することができる。 As shown in FIG. 4, the step-down chopper circuit 130' of this embodiment is a buck converter, but its connection configuration is different from that of the step-down chopper circuits 130 of the first and second embodiments. In the step-down chopper circuit 130', an LED current flows through a closed circuit formed by the smoothing capacitor 4→FET7→choke coil 6→LED array 200→current detection resistor 11→smoothing capacitor 4 during the ON time of FET7. During the OFF period of the FET 7 , an LED current flows through a closed circuit formed by the choke coil 6 →the LED array 200 →the regenerative diode 8 →the choke coil 6 using the energy of the choke coil 6 as a power source. The driver circuit 10' is composed of, for example, a control IC for a step-down chopper circuit and its peripheral circuits. The driver circuit 10' can PWM-drive the FET 7 so that the voltage (that is, the LED current) generated in the current detection resistor 11 is constant.

本実施形態では、降圧電圧検出回路180がLEDアレイ200に並列接続され、降圧電圧検出回路180にはLED電圧VLが印加される。降圧電圧検出回路180は、抵抗28及び29の直列回路を含み、抵抗分圧回路を構成する。LED電圧VLの分圧値(すなわち、抵抗29に発生する電圧)が、LED電圧検出値Vとして制御回路150に入力される。 In this embodiment, the step-down voltage detection circuit 180 is connected in parallel to the LED array 200, and the LED voltage VL is applied to the step-down voltage detection circuit 180. FIG. The step-down voltage detection circuit 180 includes a series circuit of resistors 28 and 29 and constitutes a resistor voltage dividing circuit. A divided voltage value of the LED voltage VL (that is, the voltage generated across the resistor 29) is input to the control circuit 150 as the LED voltage detection value VL .

制御回路150において、オペアンプ14の反転入力端子の前段に減算/除算器30が接続される。減算/除算器30には、二次電圧検出回路170によって検出された二次電圧検出値V及び降圧電圧検出回路180によって検出されたLED電圧検出値Vが入力される。減算/除算器30は、例えば、不図示のマイコンにおいて実現され、二次電圧検出値VとLED電圧検出値Vとの差分(=V-V)又は二次電圧検出値Vに対するLED電圧検出値Vの比R´(=V/V)を演算する。なお、説明の便宜上、二次電圧検出回路170における抵抗分圧比と降圧電圧検出回路180における抵抗分圧比とは同じであるものとし、V/V=VL/V2として説明する。ただし、両分圧比は異なるものであってもよい。減算/除算器30は、演算結果をオペアンプ14の反転入力端子に入力する。 In control circuit 150 , subtractor/divider 30 is connected to the front stage of the inverting input terminal of operational amplifier 14 . The secondary voltage detection value V2 detected by the secondary voltage detection circuit 170 and the LED voltage detection value VL detected by the step-down voltage detection circuit 180 are input to the subtractor/divider 30 . The subtractor/divider 30 is implemented, for example, in a microcomputer (not shown), and is the difference between the secondary voltage detection value V 2 and the LED voltage detection value V L (=V 2 −V L ) or the secondary voltage detection value V 2 A ratio R' ( = VL /V2) of the LED voltage detection value VL to is calculated. For convenience of explanation, it is assumed that the resistance voltage division ratio in the secondary voltage detection circuit 170 and the resistance voltage division ratio in the step-down voltage detection circuit 180 are the same, and the explanation is given as V L /V 2 =VL/V2. However, both voltage division ratios may be different. The subtractor/divider 30 inputs the operation result to the inverting input terminal of the operational amplifier 14 .

オペアンプ14は、減算/除算器30の出力電圧と基準電圧源15の電圧との誤差を増幅して出力する。基準電圧源15の電圧は、差分電圧VD(=V2-VL)の設定値VDs又は二次電圧V2に対するLED電圧VLの比R´の設定値Rs´に対応する。オペアンプ14から出力される増幅誤差はフォトカプラ17によってドライバ回路5に伝達され、ドライバ回路5はこの増幅誤差を解消する方向においてFET2のPWM駆動におけるパルス幅を決定する。すなわち、制御回路150は、差分電圧D又は比R´が設定値VDs又はRs´で一定となるようにフライバックコンバータ120をフィードバック制御する。 The operational amplifier 14 amplifies the error between the output voltage of the subtractor/divider 30 and the voltage of the reference voltage source 15 and outputs it. The voltage of the reference voltage source 15 corresponds to the set value VDs of the differential voltage VD (=V2-VL) or the set value Rs' of the ratio R' of the LED voltage VL to the secondary voltage V2. The amplification error output from the operational amplifier 14 is transmitted to the driver circuit 5 by the photocoupler 17, and the driver circuit 5 determines the pulse width in the PWM driving of the FET2 in the direction of canceling this amplification error. That is, the control circuit 150 feedback-controls the flyback converter 120 so that the differential voltage D or the ratio R' is constant at the set value VDs or Rs'.

なお、差分電圧VDに対する設定値VDsは、第1の実施形態における設定値VDsと同様であればよい。これにより、第1の実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。また、比R´の設定値Rs´は、第2の実施形態における比Rに関して(1-R)に対する設定値と同様であればよい。例えば、第2の実施形態ではRs=1/6であったので、本実施形態では比Rs´=5/6とすればよい。これにより、第2の実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。 Note that the set value VDs for the differential voltage VD may be the same as the set value VDs in the first embodiment. This makes it possible to obtain the same actions and effects as those of the first embodiment. Also, the set value Rs' of the ratio R' may be the same as the set value for (1-R) with respect to the ratio R in the second embodiment. For example, since Rs=1/6 in the second embodiment, the ratio Rs'=5/6 may be used in the present embodiment. This makes it possible to obtain the same actions and effects as those of the second embodiment.

なお、本実施形態では、比R´を二次電圧V2に対するLED電圧VLの比(=VL/V2)として定義したが、比R´をLED電圧VLに対する二次電圧V2の比(=V2/VL)として定義し、制御回路150のロジックを適切に構成することにより、上記と同様の制御を行うことも可能である。また、図4においては、第1の実施形態(図1)と同様に無負荷保護回路160が制御回路150に接続される構成を示すが、第1の実施形態の変形例(図2)と同様に無負荷保護回路165がドライバ回路10´に接続される構成が採用されてもよい。 In this embodiment, the ratio R' is defined as the ratio of the LED voltage VL to the secondary voltage V2 (=VL/V2), but the ratio R' is the ratio of the secondary voltage V2 to the LED voltage VL (=V2/ VL) and appropriately configuring the logic of the control circuit 150, it is also possible to perform the same control as described above. FIG. 4 shows a configuration in which the no-load protection circuit 160 is connected to the control circuit 150 as in the first embodiment (FIG. 1), but it is different from the modification of the first embodiment (FIG. 2). Similarly, a configuration in which the no-load protection circuit 165 is connected to the driver circuit 10' may be adopted.

以上のように、本実施形態によるLED点灯装置100は、入力される一次電圧V1を二次電圧V2に変換して二次電圧V2を出力するフライバックコンバータ120(直流電源回路)と、二次電圧V2を降圧してLED電圧VL(降圧出力電圧)を生成してLED電圧VLをLEDアレイ200に投入する降圧チョッパ回路130´と、二次電圧V2を検出する二次電圧検出回路170と、LED電圧VLを検出する降圧電圧検出回路180と、二次電圧V2とLED電圧VLの差(VD)又は二次電圧V2とLED電圧VLとの比R´が所定の設定値VDs又はRs´で一定となるようにフライバックコンバータ120の駆動状態を制御する制御回路150とを備える。 As described above, the LED lighting device 100 according to the present embodiment includes the flyback converter 120 (DC power supply circuit) that converts the input primary voltage V1 into the secondary voltage V2 and outputs the secondary voltage V2, and the secondary a step-down chopper circuit 130' that steps down the voltage V2 to generate an LED voltage VL (step-down output voltage) and applies the LED voltage VL to the LED array 200; a secondary voltage detection circuit 170 that detects the secondary voltage V2; A step-down voltage detection circuit 180 for detecting the LED voltage VL, and the difference (VD) between the secondary voltage V2 and the LED voltage VL or the ratio R' between the secondary voltage V2 and the LED voltage VL is a predetermined set value VDs or Rs'. and a control circuit 150 for controlling the drive state of the flyback converter 120 to be constant.

これにより、二次電圧V2とLED電圧VLの差分電圧VD又は二次電圧V2とLED電圧VLとの比R´が設定値VDs又はRs´で一定となるようにフライバックコンバータ120の駆動状態が制御される。すなわち、LED電圧VLの減少/増加に応じてフライバックコンバータ120の二次電圧V2が減少/増加するので、両電圧の差が抑制される。これにより、異なるLED負荷に対しても前段のフライバックコンバータ120及び後段の降圧チョッパ回路130´の双方の損失を抑制して回路効率を向上することが可能となる。さらに、LEDアレイ200の順方向電圧Vfのばらつきを考慮して二次電圧V2にマージンをもたせて固定する必要がないことも、上記の損失低減及び効率向上に資するものである。また、本実施形態においても、無負荷保護回路160又は165によって得られる効果は、第1の実施形態のものと同様である。 As a result, the drive state of the flyback converter 120 is adjusted so that the differential voltage VD between the secondary voltage V2 and the LED voltage VL or the ratio R' between the secondary voltage V2 and the LED voltage VL is constant at the set value VDs or Rs'. controlled. That is, since the secondary voltage V2 of the flyback converter 120 decreases/increases according to the decrease/increase of the LED voltage VL, the difference between the two voltages is suppressed. This makes it possible to suppress losses in both the flyback converter 120 at the front stage and the step-down chopper circuit 130' at the rear stage for different LED loads, thereby improving the circuit efficiency. Furthermore, the fact that it is not necessary to fix the secondary voltage V2 with a margin in consideration of variations in the forward voltage Vf of the LED array 200 also contributes to the above loss reduction and efficiency improvement. Also in this embodiment, the effect obtained by the no-load protection circuit 160 or 165 is the same as that of the first embodiment.

<まとめ>
以上のように、本発明のLED点灯装置100は、入力される一次電圧V1を二次電圧V2に変換して二次電圧V2を出力するフライバックコンバータ120(直流電源回路)と、二次電圧V2を降圧してLED電圧VL(降圧出力電圧)を生成してLED電圧VLをLEDアレイ200に投入する降圧チョッパ回路130又は130´と、LED電圧VLを直接又は間接に検出する電圧検出回路(140、170又は180の適宜の組合せ)と、電圧検出回路によって検出されるLED電圧VLの減少/増加に応じて二次電圧V2を減少/増加させるようにフライバックコンバータ120の駆動状態を制御する制御回路150とを備える。この構成によると、降圧チョッパ回路130又は130´の出力電圧であるLED電圧VLの減少/増加に応じてフライバックコンバータ120の出力電圧である二次電圧V2が減少/増加するので、二次電圧V2とLED電圧VLの差が抑制される。これにより、異なるLED負荷に対しても前段の直流電源回路及び後段の降圧チョッパ回路の双方の損失を抑制して回路効率を向上することができるLED点灯装置及びそれを用いたLED照明装置が実現される。
<Summary>
As described above, the LED lighting device 100 of the present invention includes the flyback converter 120 (DC power supply circuit) that converts the input primary voltage V1 into the secondary voltage V2 and outputs the secondary voltage V2, and the secondary voltage A voltage detection circuit ( 140, 170 or 180) and controls the driving state of the flyback converter 120 to decrease/increase the secondary voltage V2 in accordance with the decrease/increase of the LED voltage VL detected by the voltage detection circuit. and a control circuit 150 . According to this configuration, the secondary voltage V2, which is the output voltage of the flyback converter 120, decreases/increases according to the decrease/increase of the LED voltage VL, which is the output voltage of the step-down chopper circuit 130 or 130'. The difference between V2 and LED voltage VL is suppressed. This realizes an LED lighting device and an LED lighting device using the LED lighting device that can improve circuit efficiency by suppressing losses in both the DC power supply circuit in the front stage and the step-down chopper circuit in the rear stage for different LED loads. be done.

<変形例>
以上に本発明の好適な実施形態を示したが、本発明は、例えば以下に示すように種々の態様に変形可能である。
<Modification>
Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be modified in various ways, for example, as shown below.

(1)LEDアレイ200に関する変形
上記各実施形態では、光源としてLEDアレイ200を示したが、本開示における「LED」はいわゆる発光ダイオードだけでなく有機発光ダイオード(OLED)も含み得ることが意図されている。
(1) Modifications regarding the LED array 200 In each of the above embodiments, the LED array 200 was shown as the light source, but it is intended that the term “LED” in the present disclosure may include not only so-called light-emitting diodes but also organic light-emitting diodes (OLEDs). ing.

(2)フライバックコンバータ120に関する変形
上記各実施形態では、直流電源回路としてフライバックコンバータ120を示した。一方、直流電源回路が昇圧回路でありかつ一次側と二次側との間に絶縁が要求されない場合には、図5に示すように、フライバックコンバータ120の代わりに昇圧チョッパ回路125が採用されてもよい。本変形例において、第1~第3の実施形態と実質的に同様の構成には同じ符号を付し、その重複する説明を省略又は簡略化する。昇圧チョッパ回路125は、コイル31、スイッチング素子32(以下、「FET32」という)、ダイオード33、平滑コンデンサ4及びドライバIC35を含む。FET32は、ドライバ回路35によってスイッチング(PWM駆動)される。各実施形態と同様に、昇圧チョッパ回路125には一次電圧V1が入力され、平滑コンデンサ4に発生する電圧が昇圧チョッパ回路125の出力としての二次電圧V2となる。ドライバ回路35は、例えば、昇圧チョッパ回路用の制御IC及びその周辺回路で構成され、制御回路150からの出力が入力される。
(2) Modifications Regarding Flyback Converter 120 In each of the above-described embodiments, the flyback converter 120 is shown as the DC power supply circuit. On the other hand, if the DC power supply circuit is a booster circuit and insulation between the primary side and the secondary side is not required, a boost chopper circuit 125 is employed instead of the flyback converter 120 as shown in FIG. may In this modified example, the same reference numerals are assigned to substantially the same configurations as those of the first to third embodiments, and redundant description thereof will be omitted or simplified. The boost chopper circuit 125 includes a coil 31 , a switching element 32 (hereinafter referred to as “FET 32 ”), a diode 33 , a smoothing capacitor 4 and a driver IC 35 . The FET 32 is switched (PWM driven) by the driver circuit 35 . As in each embodiment, the boost chopper circuit 125 receives the primary voltage V1, and the voltage generated in the smoothing capacitor 4 becomes the secondary voltage V2 as the output of the boost chopper circuit 125. FIG. The driver circuit 35 is composed of, for example, a boost chopper circuit control IC and its peripheral circuits, and receives an output from the control circuit 150 .

制御回路150は、差分電圧VDが設定値VDsで一定となるように昇圧チョッパ回路125のFET32のPWM駆動におけるパルス幅をフィードバック制御する。本変形例においては、昇圧チョッパ回路125及び降圧チョッパ回路130の基準電位が等しいため、オペアンプ14の出力端子とドライバ回路35の間にフォトカプラを設ける必要はない。したがって、オペアンプ14の出力端子は、ドライバ回路35に接続される。なお、ドライバ回路35は、制御回路150から入力される電圧の減少/増加に応じてFET32のPWM駆動におけるパルス幅を減少/増加させる機能を有するものとする。 The control circuit 150 feedback-controls the pulse width in the PWM drive of the FET 32 of the boost chopper circuit 125 so that the differential voltage VD is kept constant at the set value VDs. In this modification, since the boost chopper circuit 125 and the step-down chopper circuit 130 have the same reference potential, there is no need to provide a photocoupler between the output terminal of the operational amplifier 14 and the driver circuit 35 . Therefore, the output terminal of operational amplifier 14 is connected to driver circuit 35 . It is assumed that the driver circuit 35 has a function of decreasing/increasing the pulse width in the PWM driving of the FET 32 in accordance with the decrease/increase of the voltage input from the control circuit 150 .

本変形例では、第1の実施形態との関係において差分電圧VDが設定値VDsで一定となるようにフィードバック制御が行われる構成を示している。一方、本変形例において、第2の実施形態(差分電圧検出回路140及び二次電圧検出回路170を用いる構成)又は第3の実施形態(二次電圧検出回路170及び降圧電圧検出回路180を用いる構成)との組合せにおいて各実施形態と同様のフィードバック制御が行われてもよい。 This modified example shows a configuration in which feedback control is performed so that the differential voltage VD is kept constant at the set value VDs in relation to the first embodiment. On the other hand, in this modified example, the second embodiment (configuration using the differential voltage detection circuit 140 and the secondary voltage detection circuit 170) or the third embodiment (configuration using the secondary voltage detection circuit 170 and the step-down voltage detection circuit 180) configuration) may perform the same feedback control as in each embodiment.

また、本変形例では、図5に図示するように、無負荷保護回路165がドライバ回路10に接続されることが好ましい。これは、昇圧チョッパ回路125の動作を停止させても一次電圧V1が降圧チョッパ回路130に印加され、降圧チョッパ回路130の出力が低減又は停止されない可能性があるためである。すなわち、降圧チョッパ回路130の出力を所望のレベルに低減し、又は完全に停止さるためには、無負荷保護回路165によってFET7の駆動を低減又は停止させる必要がある。あるいは、無負荷保護回路160及び165を併用して、昇圧チョッパ回路125(FET32)及び降圧チョッパ回路130(FET7)の双方の駆動を停止させてもよい。 Further, in this modification, it is preferable that a no-load protection circuit 165 is connected to the driver circuit 10 as shown in FIG. This is because the primary voltage V1 is applied to the step-down chopper circuit 130 even if the operation of the step-up chopper circuit 125 is stopped, and the output of the step-down chopper circuit 130 may not be reduced or stopped. In other words, in order to reduce the output of the step-down chopper circuit 130 to a desired level or stop it completely, the no-load protection circuit 165 needs to reduce or stop driving the FET 7 . Alternatively, the no-load protection circuits 160 and 165 may be used together to stop driving both the boost chopper circuit 125 (FET32) and the step-down chopper circuit 130 (FET7).

6 チョークコイル
7 スイッチング素子
8 回生ダイオード
100 LED点灯装置
120 フライバックコンバータ(直流電源回路)
125 昇圧チョッパ回路(直流電源回路)
130 降圧チョッパ回路
140 差分電圧検出回路
150 制御回路
160、165 無負荷保護回路(保護回路)
170 二次電圧検出回路
180 降圧電圧検出回路
200 LEDアレイ
300 LED照明装置
6 choke coil 7 switching element 8 regenerative diode 100 LED lighting device 120 flyback converter (DC power supply circuit)
125 boost chopper circuit (DC power supply circuit)
130 step-down chopper circuit 140 differential voltage detection circuit 150 control circuits 160, 165 no-load protection circuit (protection circuit)
170 secondary voltage detection circuit 180 step-down voltage detection circuit 200 LED array 300 LED lighting device

Claims (7)

LED点灯装置であって、
入力される一次電圧を二次電圧に変換して該二次電圧を出力する直流電源回路と、
前記二次電圧を降圧して降圧出力電圧を生成して該降圧出力電圧をLEDアレイに投入する降圧チョッパ回路と、
前記降圧出力電圧を直接又は間接に検出する電圧検出回路と、
前記電圧検出回路によって検出される前記降圧出力電圧の減少に応じて前記二次電圧を減少させるように前記直流電源回路の駆動状態を制御する制御回路と
を備え、
前記電圧検出回路が、前記二次電圧と前記降圧出力電圧との差分である差分電圧を検出する差分電圧検出回路であり、
前記制御回路が、前記差分電圧が所定の設定値で一定となるように前記直流電源回路の駆動状態を制御する、LED点灯装置。
An LED lighting device,
a DC power supply circuit that converts an input primary voltage into a secondary voltage and outputs the secondary voltage;
a step-down chopper circuit for stepping down the secondary voltage to generate a stepped-down output voltage and applying the stepped-down output voltage to an LED array;
a voltage detection circuit that directly or indirectly detects the step-down output voltage;
a control circuit for controlling the drive state of the DC power supply circuit so as to reduce the secondary voltage in accordance with the reduction in the step-down output voltage detected by the voltage detection circuit;
with
wherein the voltage detection circuit is a differential voltage detection circuit that detects a differential voltage that is a difference between the secondary voltage and the stepped-down output voltage;
The LED lighting device , wherein the control circuit controls the drive state of the DC power supply circuit so that the differential voltage is constant at a predetermined set value.
LED点灯装置であって、
入力される一次電圧を二次電圧に変換して該二次電圧を出力する直流電源回路と、
前記二次電圧を降圧して降圧出力電圧を生成して該降圧出力電圧をLEDアレイに投入する降圧チョッパ回路と、
前記降圧出力電圧を直接又は間接に検出する電圧検出回路と、
前記電圧検出回路によって検出される前記降圧出力電圧の減少に応じて前記二次電圧を減少させるように前記直流電源回路の駆動状態を制御する制御回路と
を備え、
前記電圧検出回路が、前記二次電圧と前記降圧出力電圧との差分である差分電圧を検出する差分電圧検出回路及び前記二次電圧を検出する二次電圧検出回路を含み、
前記制御回路が、前記二次電圧と前記差分電圧との比が所定の設定値で一定となるように前記直流電源回路の駆動状態を制御する、LED点灯装置。
An LED lighting device,
a DC power supply circuit that converts an input primary voltage into a secondary voltage and outputs the secondary voltage;
a step-down chopper circuit for stepping down the secondary voltage to generate a stepped-down output voltage and applying the stepped-down output voltage to an LED array;
a voltage detection circuit that directly or indirectly detects the step-down output voltage;
a control circuit for controlling the drive state of the DC power supply circuit so as to reduce the secondary voltage in accordance with the reduction in the step-down output voltage detected by the voltage detection circuit;
with
The voltage detection circuit includes a differential voltage detection circuit that detects a differential voltage that is a difference between the secondary voltage and the stepped-down output voltage, and a secondary voltage detection circuit that detects the secondary voltage,
The LED lighting device , wherein the control circuit controls the drive state of the DC power supply circuit so that the ratio between the secondary voltage and the differential voltage is constant at a predetermined set value.
前記駆動状態の制御にかかわらず前記差分電圧が所定の閾値以下となる場合に前記直流電源回路に前記二次電圧を低減させる保護回路をさらに備えた請求項1又は2に記載のLED点灯装置。 3. The LED lighting device according to claim 1 , further comprising a protection circuit for reducing the secondary voltage in the DC power supply circuit when the differential voltage becomes equal to or less than a predetermined threshold regardless of control of the driving state. 前記駆動状態の制御にかかわらず前記差分電圧が所定の閾値以下となる場合に前記降圧チョッパ回路に前記降圧出力電圧を低減させる保護回路をさらに備えた請求項1又は2に記載のLED点灯装置。 3. The LED lighting device according to claim 1 , further comprising a protection circuit that reduces the step-down output voltage of the step-down chopper circuit when the differential voltage becomes equal to or less than a predetermined threshold regardless of control of the drive state. 前記降圧チョッパ回路が、チョークコイル、スイッチング素子及び回生ダイオードを含み、
前記LEDアレイが接続される場合に、前記スイッチング素子がオン状態の場合に前記直流電源回路の出力端の高電位側から低電位側に前記LEDアレイ、前記チョークコイル及び前記スイッチング素子の直列回路が形成され、前記スイッチング素子がオフ状態の場合に前記LEDアレイ、前記チョークコイル及び前記回生ダイオードによる閉回路が形成され、
前記差分電圧検出回路が、前記チョークコイルと前記スイッチング素子の直列回路に印加される電圧を検出するように配置された、請求項1から4のいずれか一項に記載のLED点灯装置。
The step-down chopper circuit includes a choke coil, a switching element and a regenerative diode,
When the LED array is connected, a series circuit of the LED array, the choke coil, and the switching element is formed from the high potential side to the low potential side of the output end of the DC power supply circuit when the switching element is in an ON state. A closed circuit is formed by the LED array, the choke coil and the regenerative diode when the switching element is in an off state,
The LED lighting device according to any one of claims 1 to 4, wherein the differential voltage detection circuit is arranged to detect a voltage applied to a series circuit of the choke coil and the switching element.
LED点灯装置であって、
入力される一次電圧を二次電圧に変換して該二次電圧を出力する直流電源回路と、
前記二次電圧を降圧して降圧出力電圧を生成して該降圧出力電圧をLEDアレイに投入する降圧チョッパ回路と、
前記降圧出力電圧を直接又は間接に検出する電圧検出回路と、
前記電圧検出回路によって検出される前記降圧出力電圧の減少に応じて前記二次電圧を減少させるように前記直流電源回路の駆動状態を制御する制御回路と
を備え、
前記電圧検出回路が、前記二次電圧を検出する二次電圧検出回路及び前記降圧出力電圧を検出する降圧電圧検出回路を含み、
前記制御回路が、前記二次電圧と前記降圧出力電圧の差又は前記二次電圧と前記降圧出力電圧との比が所定の設定値で一定となるように前記直流電源回路の駆動状態を制御する、LED点灯装置。
An LED lighting device,
a DC power supply circuit that converts an input primary voltage into a secondary voltage and outputs the secondary voltage;
a step-down chopper circuit for stepping down the secondary voltage to generate a stepped-down output voltage and applying the stepped-down output voltage to an LED array;
a voltage detection circuit that directly or indirectly detects the step-down output voltage;
a control circuit for controlling the drive state of the DC power supply circuit so as to reduce the secondary voltage in accordance with the reduction in the step-down output voltage detected by the voltage detection circuit;
with
the voltage detection circuit includes a secondary voltage detection circuit that detects the secondary voltage and a step-down voltage detection circuit that detects the step-down output voltage;
The control circuit controls the driving state of the DC power supply circuit so that the difference between the secondary voltage and the stepped-down output voltage or the ratio between the secondary voltage and the stepped-down output voltage is constant at a predetermined set value. LED lighting device.
請求項1から6のいずれか一項に記載のLED点灯装置と、前記LEDアレイとを備えたLED照明装置。 An LED lighting device comprising the LED lighting device according to claim 1 and the LED array.
JP2019008926A 2019-01-23 2019-01-23 LED lighting device and LED lighting device Active JP7207840B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019008926A JP7207840B2 (en) 2019-01-23 2019-01-23 LED lighting device and LED lighting device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019008926A JP7207840B2 (en) 2019-01-23 2019-01-23 LED lighting device and LED lighting device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020119716A JP2020119716A (en) 2020-08-06
JP7207840B2 true JP7207840B2 (en) 2023-01-18

Family

ID=71891056

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019008926A Active JP7207840B2 (en) 2019-01-23 2019-01-23 LED lighting device and LED lighting device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7207840B2 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012014879A (en) 2010-06-29 2012-01-19 Panasonic Electric Works Co Ltd Lighting device for semiconductor light emitting element, and luminaire using the same
JP2012028271A (en) 2010-07-27 2012-02-09 Panasonic Electric Works Co Ltd Electrical power system and lighting system using power supply device of the electrical power system
JP2013013288A (en) 2011-06-30 2013-01-17 Shindengen Electric Mfg Co Ltd Constant current power supply device
JP2015219954A (en) 2014-05-14 2015-12-07 三菱電機株式会社 Lighting device
WO2016139745A1 (en) 2015-03-03 2016-09-09 三菱電機株式会社 Power converter
JP2018088789A (en) 2016-11-30 2018-06-07 株式会社アイ・ライティング・システム LED power supply

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012014879A (en) 2010-06-29 2012-01-19 Panasonic Electric Works Co Ltd Lighting device for semiconductor light emitting element, and luminaire using the same
JP2012028271A (en) 2010-07-27 2012-02-09 Panasonic Electric Works Co Ltd Electrical power system and lighting system using power supply device of the electrical power system
JP2013013288A (en) 2011-06-30 2013-01-17 Shindengen Electric Mfg Co Ltd Constant current power supply device
JP2015219954A (en) 2014-05-14 2015-12-07 三菱電機株式会社 Lighting device
WO2016139745A1 (en) 2015-03-03 2016-09-09 三菱電機株式会社 Power converter
JP2018088789A (en) 2016-11-30 2018-06-07 株式会社アイ・ライティング・システム LED power supply

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020119716A (en) 2020-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104284479B (en) Light-emitting-diode-driving device, lighting apparatus for vehicle and vehicle including the same
US8884548B2 (en) Power factor correction converter with current regulated output
US10952299B1 (en) Power control method during input line voltage fluctuation
US20120268023A1 (en) Circuits and methods for driving light sources
US10122257B2 (en) Ripple suppression method, circuit and load driving circuit thereof
US20170079095A1 (en) Primary Side Controlled LED Driver with Ripple Cancellation
KR20110022038A (en) LΕD lamp driver and method
CN104349549B (en) Ignition device and ligthing paraphernalia
JP5645741B2 (en) Power supply device and lighting device
JP6187024B2 (en) LED power supply device and LED lighting device
JP5686218B1 (en) Lighting device and lighting apparatus
JP2016072245A (en) Direct LED drive device
JP6186918B2 (en) LED lighting circuit and LED lighting device
JP6332629B2 (en) LED power supply and LED lighting device
EP3639625B1 (en) Flicker reduction in led light sources
JP7207840B2 (en) LED lighting device and LED lighting device
JP2015088344A (en) Backup power supply for power failure lamp, and power failure lamp unit
JP6900830B2 (en) LED lighting circuit and LED lighting device
JP6922550B2 (en) LED lighting device and LED lighting device
JP7484522B2 (en) Lighting fixture, connection unit and lighting device
JP2020071978A (en) LED lighting device and LED lighting device
JP6791486B2 (en) Light emitting element drive device and its drive method
JP7444009B2 (en) Lighting devices and luminaires
JP6569309B2 (en) Discharge lamp lighting device
JP5405375B2 (en) Constant current power supply

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220104

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220930

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20221101

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221209

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230104

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230104

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7207840

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350