JP5311131B2 - Light emitting diode lighting device - Google Patents
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Description
本発明は、照明用光源の調光を実施可能な照明装置、詳しくは、発光ダイオード(LED)を照明用光源とする照明装置において、位相制御式の調光回路を用いてLEDの調光を実施可能な照明装置に関する。 The present invention relates to an illumination device capable of dimming an illumination light source, and more particularly, to an illumination device using a light emitting diode (LED) as an illumination light source, and to dimming the LED using a phase control type dimming circuit. It is related with the illuminating device which can be implemented.
従来、白熱灯を照明用光源とする照明装置において、双方向三端子サイリスタ(以下、単にサイリスタという)を用いて調光を実施する位相制御式の調光回路が広く用いられている。この調光回路は、典型的には、その制御部によりサイリスタの導通角を制御することで、調光回路に供給される商用交流電源電圧のデューティ比を変化させることにより、光源に供給する電力量を変化させ、調光を実施するものである。 Conventionally, in a lighting device using an incandescent lamp as a light source for illumination, a phase control type dimming circuit that performs dimming using a bidirectional three-terminal thyristor (hereinafter simply referred to as a thyristor) has been widely used. The dimming circuit typically has power supplied to the light source by changing the duty ratio of the commercial AC power supply voltage supplied to the dimming circuit by controlling the conduction angle of the thyristor by the control unit. Dimming is performed by changing the amount.
近年、発光ダイオード(LED)を照明用光源とする照明装置においても、このような位相制御式の調光回路での調光を可能とする様々な照明装置が提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。これらの照明装置は、通常、LEDの駆動電流を出力するための点灯回路と、位相制御された商用交流電源電圧に応じて点灯回路を制御し、LEDを調光するための手段とを備えている。 In recent years, various illuminating devices capable of dimming with such a phase control type dimming circuit have been proposed even in an illuminating device using a light emitting diode (LED) as a light source for illumination (for example, Patent Documents). 1-3). These lighting devices usually include a lighting circuit for outputting a driving current of the LED, and means for controlling the lighting circuit in accordance with the phase-controlled commercial AC power supply voltage and dimming the LED. Yes.
例えば、特許文献1に記載された照明装置では、絶縁型フライバックコンバータからなる点灯回路と、位相制御された交流電圧の導通幅を検出する導通幅検出回路を備えており、導通幅検出回路の検出結果に対応して、点灯回路のスイッチング素子のオンデューティを制御することによって、LEDの調光を実施している。また、特許文献2に記載された照明装置では、二次側に演算回路及び出力制御回路を有する絶縁型フライバックコンバータからなる点灯回路と、位相制御された交流電圧の各サイクルにおける半波の導通角を検出する位相検出回路を備えており、検出された導通角を二次側の演算回路に送出し、その演算結果に基づいて出力制御回路の目標電流値を設定するとともに点灯回路の一次側をフィードバック制御することによって、LEDの調光を実施している。また、特許文献3に記載された照明装置は、PWM制御される第1、第2のスイッチング素子からなる点灯回路と、位相制御された商用交流の電圧波形をデジタル信号に変換するA/D変換回路を備えた1チップマイクロコンピュータを備えており、この1チップマイクロコンピュータは、さらに、PWM信号発生回路を備え、このPWM信号により、A/D変換された電圧波形に応じて第1、第2のスイッチング素子のオン時間を制御することによって、LEDのPWM調光を実施するものである。
For example, the lighting device described in Patent Literature 1 includes a lighting circuit composed of an insulating flyback converter and a conduction width detection circuit that detects a conduction width of a phase-controlled AC voltage. In response to the detection result, the dimming of the LED is performed by controlling the on-duty of the switching element of the lighting circuit. Further, in the lighting device described in
一般に、位相制御式の調光回路では、調光回路の電気特性やサイリスタの感度特性などの問題で、各サイクルにおける正負の半波の導通角が一致しない現象があり、このような場合、LEDに供給される駆動電流が正負の半サイクルごとに細かく変動することになり、特に低出力でLEDを駆動する場合には、光源のちらつきが目立ちやすいという問題がある。また、これによって、安定した調光が可能な調光範囲が狭まる問題がある。 Generally, in the phase control type dimming circuit, there is a phenomenon in which the conduction angles of the positive and negative half-waves in each cycle do not match due to problems such as the electric characteristics of the dimming circuit and the sensitivity characteristics of the thyristor. The driving current supplied to the LED fluctuates finely every half cycle of positive and negative, and particularly when the LED is driven at a low output, there is a problem that the flickering of the light source is easily noticeable. In addition, this causes a problem that a light control range capable of stable light control is narrowed.
この問題に関連して、特許文献1に記載された照明装置では、その導通幅検出回路が、位相制御された交流電圧を矩形波パルスに変換した後、RCフィルタ回路により直流電圧に平滑化する構成を有しているが、この構成は、商用周波数(50Hzまたは60Hz)程度の周波数での使用において、調光の度合いの変化に対する制御の応答性が低いという問題がある。さらに、この照明装置では、位相制御された交流電圧の導通幅を検出する構成になっているため、調光回路が同じ導通角に設定されている場合でも、例えば50Hzと60Hzのように、適用される商用周波数が異なるとLEDの明るさが変わってしまうという問題がある。 In relation to this problem, in the illuminating device described in Patent Document 1, the conduction width detection circuit converts the phase-controlled AC voltage into a rectangular wave pulse, and then smoothes the DC voltage by the RC filter circuit. Although it has a configuration, this configuration has a problem that control responsiveness to a change in the degree of dimming is low in use at a frequency of about commercial frequency (50 Hz or 60 Hz). Further, since this lighting device is configured to detect the conduction width of the phase-controlled AC voltage, even when the dimming circuit is set to the same conduction angle, for example, 50 Hz and 60 Hz are applied. There is a problem that the brightness of the LED changes if the commercial frequency is different.
また、特許文献2に記載された照明装置は、その位相検出回路において、位相制御された交流電圧の各サイクルにおける一方の半波のみの導通角を検出する(他方の半波については、検出された導通角と同一と仮定する)ことによって、正負の半波における導通角のばらつきの問題に対処するものである。しかし、この構成では、1つの調光回路に対してそれぞれ点灯回路及び位相検出回路を含む2つの電源装置を接続した場合、それぞれの位相検出回路において異なる半波を検出することにより、それぞれの点灯回路に接続されるLEDの明るさが相違するという問題がある。さらに、この照明装置は、点灯回路の二次側に演算回路と出力制御回路とを有しており、位相検出回路により検出された導通角を二次側の演算回路に送出し、その演算結果に基づいて出力制御回路の基準電流値を設定するとともに点灯回路の一次側をフィードバック制御する構成であるため、回路規模が大型化してしまうという問題がある。
Further, the lighting device described in
また、特許文献3に記載された照明装置は、調光回路における導通角の制御に応じてLEDを調光可能な照明装置ではあるものの、上述したような、位相制御された交流電圧の各サイクルにおける正負の半波の導通角が一致せず、光源のちらつきの要因となる点については何ら考慮されていない。さらに、この照明装置は、LEDの調光を、その点滅のデユーティー比を調整する、いわゆるPWM調光により実施するものであるため、通常、視覚的にちらつきは感じられないものの、光源の点滅により眼に疲労が蓄積されていく可能性がある。
Moreover, although the illuminating device described in
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、位相制御された交流電圧の導通角に応じてLEDに供給される直流電流を高精度に調光制御することが可能な照明装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides an illumination device capable of dimming control of a direct current supplied to an LED in accordance with a conduction angle of a phase-controlled alternating voltage with high accuracy. The purpose is to do.
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、さらに他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。 The following aspects of the present invention exemplify the configuration of the present invention, and will be described separately for easy understanding of various configurations of the present invention. Each section does not limit the technical scope of the present invention, and some of the components of each section are replaced, deleted, or further, while referring to the best mode for carrying out the invention. Those to which the above components are added can also be included in the technical scope of the present invention.
(1)発光ダイオードと、商用交流電源から供給される交流の導通角を制御することにより、前記発光ダイオードに供給される電流を位相制御する調光回路と、該調光回路から出力される交流電圧を整流する整流回路と、該整流回路から出力される直流電圧を平滑化する平滑回路と、該平滑回路により平滑化された電圧に応じて前記発光ダイオードを発光させる直流電流を出力する点灯回路とを備え、前記発光ダイオードの調光を制御する発光ダイオード照明装置において、前記整流回路と前記平滑回路との間に配置されて、前記整流回路から出力される電圧波形を略矩形波形状に成形する導通角波形成形回路と、該導通角波形成形回路からの出力信号を入力して、連続した2個の半サイクル分の波形データを1単位の波形データとし、少なくとも前記1単位の波形データの平均値を算出する導通角検出回路と、該導通角検出回路の出力信号を入力して、制御信号を演算する制御信号演算回路と、該制御信号演算回路の出力信号を入力して、前記点灯回路に制御信号を出力する制御信号発生回路とを備えるとともに、前記点灯回路は、前記発光ダイオードに流れる電流を検出して前記制御信号演算回路にフィードバックする電流検出回路を備えており、前記制御信号演算回路は、前記導通角検出回路の出力信号と前記電流検出回路からのフィードバック信号に基づいて、前記発光ダイオードに所定の電流を流すための制御信号を演算することを特徴とする発光ダイオード照明装置。 (1) A dimming circuit that controls the phase of the current supplied to the light emitting diode by controlling the conduction angle of the alternating current supplied from the light emitting diode and the commercial AC power supply, and the alternating current output from the dimming circuit A rectifying circuit that rectifies the voltage, a smoothing circuit that smoothes a DC voltage output from the rectifying circuit, and a lighting circuit that outputs a DC current that causes the light emitting diode to emit light according to the voltage smoothed by the smoothing circuit In a light emitting diode illuminating device that controls dimming of the light emitting diode, the voltage waveform output from the rectifier circuit is formed into a substantially rectangular wave shape, disposed between the rectifier circuit and the smoothing circuit. The conduction angle waveform shaping circuit to be performed and the output signal from the conduction angle waveform shaping circuit are input, and the waveform data for two consecutive half cycles is set as one unit of waveform data. Both the conduction angle detection circuit for calculating the average value of the waveform data of one unit, the control signal calculation circuit for calculating the control signal by inputting the output signal of the conduction angle detection circuit, and the output of the control signal calculation circuit A control signal generating circuit that inputs a signal and outputs a control signal to the lighting circuit, and the lighting circuit detects a current flowing through the light emitting diode and feeds it back to the control signal arithmetic circuit And the control signal calculation circuit calculates a control signal for causing a predetermined current to flow through the light emitting diode based on an output signal of the conduction angle detection circuit and a feedback signal from the current detection circuit. A light-emitting diode illuminating device.
(2)(1)項に記載の発光ダイオード照明装置において、前記点灯回路は、前記発光ダイオードに連続した直流電流を供給し、前記制御信号発生回路から入力する制御信号に応じて前記直流電流を変化させることにより、前記発光ダイオードを電流調光することを特徴とする発光ダイオード照明装置。 (2) In the light-emitting diode illuminating device according to item (1), the lighting circuit supplies a continuous DC current to the light-emitting diode, and the DC current is supplied in accordance with a control signal input from the control signal generation circuit. A light-emitting diode illuminating device, wherein the light-emitting diode is current-modulated by changing the current.
(3)(1)または(2)項に記載の発光ダイオード照明装置において、前記平均値は移動平均値であることを特徴とする発光ダイオード照明装置。 (3) The light-emitting diode illuminating device according to (1) or (2), wherein the average value is a moving average value.
(4)(1)から(3)のいずれか1項に記載の発光ダイオード照明装置において、前記点灯回路はDC−DCコンバータから構成され、前記導通角検出回路は、該導通角波形成形回路からの出力信号を入力する第1のA/D変換回路と、該第1のA/D変換回路からの信号を入力し、少なくとも前記1単位の波形データの平均値を算出する平均値回路とを備えることを特徴とする発光ダイオード照明装置。 (4) In the light-emitting diode illuminating device according to any one of (1) to (3), the lighting circuit includes a DC-DC converter, and the conduction angle detection circuit includes the conduction angle waveform shaping circuit. A first A / D converter circuit that receives the output signal of the first A / D converter, and an average value circuit that receives the signal from the first A / D converter circuit and calculates an average value of at least one unit of waveform data. A light-emitting diode illuminating device comprising:
(5)(4)項に記載の発光ダイオード照明装置において、前記DC−DCコンバータは非絶縁型であり、前記電流検出回路により検出された検出電流は、第2のA/D変換回路を経て前記制御信号演算回路にフィードバックされることを特徴とする発光ダイオード照明装置。 (5) In the light-emitting diode illuminating device according to the item (4), the DC-DC converter is a non-insulated type, and the detection current detected by the current detection circuit passes through a second A / D conversion circuit. A light-emitting diode illuminating device fed back to the control signal arithmetic circuit.
(6)(5)項に記載の発光ダイオード照明装置において、少なくとも前記第1のA/D変換回路と前記平均値回路を備える前記導通角検出回路と、前記制御信号演算回路と、前記制御信号発生回路と、前記第2のA/D変換回路とが集積された1チップマイクロコンピュータを備えることを特徴とする発光ダイオード照明装置。 (6) In the light-emitting diode illuminating device according to (5), the conduction angle detection circuit including at least the first A / D conversion circuit and the average value circuit, the control signal calculation circuit, and the control signal A light-emitting diode illuminating device comprising a one-chip microcomputer in which a generation circuit and the second A / D conversion circuit are integrated.
(7)(4)項に記載の発光ダイオード照明装置において、前記DC−DCコンバータは絶縁型であり、前記電流検出回路により検出された検出電流は、デジタル信号発生回路、絶縁回路、デジタル信号受信回路を経て前記制御信号演算回路にフィードバックされることを特徴とする発光ダイオード照明装置。 (7) In the light-emitting diode illuminating device according to (4), the DC-DC converter is an insulation type, and the detected current detected by the current detection circuit is a digital signal generation circuit, an insulation circuit, and a digital signal reception. A light-emitting diode illuminating device fed back to the control signal arithmetic circuit via a circuit.
(8)(7)項に記載の発光ダイオード照明装置において、前記デジタル信号発生回路は、前記電流検出回路により検出された検出電流とキャリア信号を入力してパルス信号を出力するコンパレータを備えることを特徴とする発光ダイオード照明装置。 (8) In the light-emitting diode illuminating device according to (7), the digital signal generation circuit includes a comparator that inputs a detection current and a carrier signal detected by the current detection circuit and outputs a pulse signal. A light-emitting diode illumination device.
(9)(7)項に記載の発光ダイオード照明装置において、前記デジタル信号発生回路は、前記電流検出回路により検出された検出電流を入力する第3のA/D変換回路と、該第3のA/D変換回路からの出力信号を入力してパルス信号を出力するPWM信号発生回路を備えることを特徴とする発光ダイオード照明装置。 (9) In the light-emitting diode illuminating device according to item (7), the digital signal generation circuit includes a third A / D conversion circuit that inputs a detection current detected by the current detection circuit, and the third A / D conversion circuit. A light-emitting diode illuminating device comprising: a PWM signal generation circuit that inputs an output signal from an A / D conversion circuit and outputs a pulse signal.
(10)(7)項に記載の発光ダイオード照明装置において、前記デジタル信号発生回路は、前記電流検出回路により検出された検出電流を入力する第4のA/D変換回路と、該第4のA/D変換回路からの出力信号を入力してパルス信号を出力する通信信号発生回路を備えることを特徴とする発光ダイオード照明装置。 (10) In the light-emitting diode illuminating device according to item (7), the digital signal generation circuit includes a fourth A / D conversion circuit for inputting a detection current detected by the current detection circuit, and the fourth A / D conversion circuit. A light-emitting diode illuminating device comprising a communication signal generation circuit for inputting an output signal from an A / D conversion circuit and outputting a pulse signal.
(11)(7)項に記載の発光ダイオード照明装置において、少なくとも前記第1のA/D変換回路と前記平均値回路を備える前記導通角検出回路と、前記制御信号演算回路と、前記制御信号発生回路と、前記デジタル信号受信回路とが集積された1チップマイクロコンピュータを備えることを特徴とする発光ダイオード照明装置。 (11) In the light-emitting diode illuminating device according to item (7), the conduction angle detection circuit including at least the first A / D conversion circuit and the average value circuit, the control signal calculation circuit, and the control signal A light-emitting diode illuminating device comprising a one-chip microcomputer in which a generation circuit and the digital signal receiving circuit are integrated.
(12)(6)または(11)項に記載の発光ダイオード照明装置において、前記1チップマイクロコンピュータは、その動作を実行するソフトウェアを組み替えることにより所望の調光特性を得るための制御信号を出力し得ることを特徴とする発光ダイオード照明装置。 (12) In the light-emitting diode illuminating device according to (6) or (11), the one-chip microcomputer outputs a control signal for obtaining a desired dimming characteristic by rearranging software for executing the operation. A light-emitting diode illuminating device.
本発明は、以上のように構成したことにより、位相制御された交流電圧の導通角に応じてLEDに供給される直流電流を高精度に調光制御することが可能な照明装置を提供することが可能となる。 The present invention provides a lighting device capable of dimming and controlling the DC current supplied to the LED with high accuracy in accordance with the conduction angle of the AC voltage subjected to phase control. Is possible.
以下、本発明の実施の形態について、添付図面に基づいて説明する。
(第1実施形態)
図1に示す発光ダイオード(LED)照明装置(以下、単に照明装置ともいう)1は、照明用光源である発光ダイオード(LED)モジュール7と、商用交流電源Vacから供給される交流の導通角を制御することにより、LEDモジュール7に供給される電流を位相制御する調光回路2と、調光回路2から出力される交流電圧を整流する整流回路3と、整流回路3から出力される直流電圧を平滑化する平滑回路5と、平滑回路5により平滑化された電圧に応じてLEDモジュール7を発光させる点灯回路6とを備えている。尚、本実施形態において、LEDモジュール7は、複数の個別のLED素子を直列に接続してなるものであるが、本発明に係る照明装置1におけるLEDモジュール7の構成は、この態様に限定されるものではなく、1つ以上のLED素子から構成される任意の照明用光源を含むものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(First embodiment)
A light emitting diode (LED) lighting device (hereinafter also simply referred to as a lighting device) 1 shown in FIG. 1 has a conduction angle of alternating current supplied from a light emitting diode (LED) module 7 that is a light source for illumination and a commercial AC power supply Vac. The
ここで、調光回路2は、サイリスタQ0を備え、さらに、典型的には、商用交流電源Vacの所定の導通角でサイリスタQ0に対してトリガを供給し、サイリスタQ0をオン状態にするための制御部(図示は省略する)、及び、その所定の導通角を様々に設定することによりLED7の調光の度合いを変えるための可変抵抗等を含んでいる。
Here, the
また、整流回路3は、4つのダイオードD1〜D4からなる周知のダイオードブリッジとして構成された全波整流回路であり、平滑回路5は、ダイオードD5とコンデンサC1とから構成されている。そして、点灯回路6は、例えばMOS−FETからなるスイッチング素子Q1、ダイオードD6、チョークコイルL1、及びコンデンサC2を有する非絶縁型DC−DCコンバータであり、後述する制御信号発生回路10からの制御信号に基づいて、LEDモジュール7に対して適切な直流電流を出力するものである。また、点灯回路6は、LEDモジュール7に流れる直流電流を検出し、後述する制御信号演算回路9にフィードバックする電流検出回路(検出抵抗)R1を備えている。
The
本実施形態における照明装置1は、整流回路3と平滑回路5との間に、整流回路3から出力される電圧波形を略矩形波形状に成形する導通角波形成形回路4を備えている。具体的には、図2に示すように、商用交流電源Vacから供給される交流波形(A)は、調光回路2で設定された導通角(図2の例では、90°〜180°、及び、270°〜360°)を有する波形(B)に変換され、さらに、整流回路3によって、同一の導通角を有する脈流波形(C)に変換される。そして、導通角波形成形回路4は、整流回路3からの出力電圧波形を、各導通角に対応するパルス幅を有する略矩形波形状に成形する(C)。この例では、パルス幅t1−t2を有する矩形波が、導通角90°〜180°の正の半サイクル分の波形に相等し、パルス幅t3−t4を有する矩形波が、導通角270°〜360°の負の半サイクル分の波形に相等する。
The illuminating device 1 in the present embodiment includes a conduction angle
さらに、照明装置1は、導通角波形成形回路4からの出力信号を入力して、連続した2個の半サイクル分の波形データを1単位の波形データとし、少なくとも1単位の波形データの平均値を算出する導通角検出回路8と、導通角検出回路8の出力信号を入力して、制御信号を演算する制御信号演算回路9と、制御信号演算回路9の出力信号を入力して、点灯回路6に制御信号を出力する制御信号発生回路10を有している。
Further, the lighting device 1 receives the output signal from the conduction angle
導通角検出回路8は、例えば、入力される各サイクルの波形毎に、1サイクルの波形における正の半サイクル分の波形に相等する矩形波(図2の例では、パルス幅t1−t2を有する矩形波)と負の半サイクル分の波形に相等する矩形波(図2の例では、パルス幅t3−t4を有する矩形波)の波形データを1単位の波形データとし、この1単位分の平均値を算出して、平均化された矩形波の波形データを出力するものである。
The conduction
ここで、1単位の波形データは、1サイクルの波形における負の半サイクル分の波形に相等する矩形波と、次の1サイクルの波形における正の半サイクル分の波形に相等する矩形波であってもよく、また、平均値は2単位以上の波形データを用いて算出するものであってもよい。さらに、波形データの平均値は、1サイクルの波形における正の半サイクル分の波形に相等する矩形波と負の半サイクル分の波形に相等する矩形波の波形データを1単位の波形データとして、その平均値を算出し、次いで、この平均値の算出に使用した負の半サイクル分の波形に相等する矩形波の波形データと、次の1サイクルにおける正の半サイクル分の波形に相等する矩形波の波形データを1単位の波形データとして、その平均値を算出するといった演算を繰り返して得られる、いわゆる移動平均値であってもよい。 Here, one unit of waveform data is a rectangular wave equivalent to the waveform of the negative half cycle in the waveform of one cycle and a rectangular wave equivalent to the waveform of the positive half cycle in the waveform of the next one cycle. The average value may be calculated using waveform data of 2 units or more. Further, the average value of the waveform data is obtained by using, as one unit of waveform data, waveform data of a rectangular wave equivalent to a waveform for a positive half cycle in a waveform of one cycle and a rectangular wave equivalent to a waveform for a negative half cycle, The average value is calculated, and then the rectangular wave waveform data equivalent to the waveform for the negative half cycle used for the calculation of the average value, and the rectangular waveform equivalent to the waveform for the positive half cycle in the next one cycle It may be a so-called moving average value obtained by repeating calculations such as calculating the average value of the waveform data of the wave as one unit of waveform data.
制御信号演算回路9には、このように平均化された波形データである導通角検出回路8の出力信号が入力されるとともに、電流検出回路R1で検出されたLEDモジュール7に流れている電流値がフィードバックされ、制御信号演算回路9は、これらに基づいて、LEDモジュール7に所定の電流を流すための制御信号を演算する。
The control
本発明は、制御信号演算回路9の具体的態様に限定されるものではないが、例えば、制御信号演算回路9には、導通角に応じてLEDモジュール7に流すべき目標電流値が保持されており、導通角検出回路8からの入力される波形データから得られる導通角に対応する目標電流値と、電流検出回路R1からフィードバックされる電流値とを比較して、点灯回路6の出力電流の増大、減少、または現状維持を判別し、その結果に応じて制御信号発生回路10に対して適切な制御信号の発生を指令する出力信号を生成し、制御信号発生回路10に出力するものである。
Although the present invention is not limited to a specific mode of the control
本実施形態において、制御信号発生回路10から点灯回路6に出力される制御信号は、点灯回路6のスイッチング素子Q1を駆動するためのゲート電圧信号であり、制御信号発生回路10は、制御信号演算回路9から入力される信号に基づいて、適切なゲート電圧信号を生成し、例えば、スイッチング素子Q1のオンデューティを変化させることによって、点灯回路6の出力電流を調整し、LEDモジュール7の調光を実施する。すなわち、制御信号発生回路10は、制御信号演算回路9からの信号が、点灯回路6の出力電流の増大(または、減少)を指令するものである場合には、スイッチング素子Q1のオンデューティを増大(または、減少)させる制御信号を生成して、点灯回路6のスイッチング素子Q1に出力する。
In the present embodiment, the control signal output from the control
このように、点灯回路6は、LEDモジュール7に連続した直流電流を供給しつつ、制御信号発生回路10から入力する制御信号に応じて、この直流電流を変化させることにより、LEDモジュール7を電流調光する。
As described above, the lighting circuit 6 supplies the LED module 7 with a continuous DC current, and changes the DC current in accordance with the control signal input from the control
本実施形態における照明装置1は、連続した2つの半サイクル分の波形データを1単位の波形データとし、少なくとも1単位の波形データの平均値を算出して、これに基づいて制御信号を生成するものであるため、調光回路2の電気特性やサイリスタQ0の感度特性などの問題で、各サイクルにおける正負の半サイクルの実際の導通角が一致しない場合でも、調光の変化に対する高い応答性を保持しつつ高精度の調光制御が可能となり、LEDモジュール7のちらつきや輝度のばらつきを防止することができるとともに、調光範囲を広げることが可能となる。この際、平均値化する波形データの単位数を増やすことにより、より調光精度を高めることが可能である。また、平均値として移動平均値を用いれば、平均値の推移をなめらかにすることで、調光の制御も緩やかにすることができる。
The lighting device 1 according to the present embodiment uses two consecutive half-cycle waveform data as one unit of waveform data, calculates an average value of at least one unit of waveform data, and generates a control signal based on the average value. Therefore, due to problems such as the electrical characteristics of the
また、本実施形態における照明装置1では、連続した2個の半サイクル分の波形データを1単位の波形データとし、少なくとも1単位の波形データの平均値を算出しているので、調光回路2に接続される後段の回路の入力の接続が逆になってもLEDモジュール7の明るさは同一である。また、導通角を制御に利用しているため、導通幅を制御に用いるものと比べて、商用周波数が異なっても明るさは同じとなり、汎用性が高い。さらに、電流調光を行っており、LEDモジュール7が点滅することがないため、PWM調光と比べて眼の疲労が少ない。 Moreover, in the illuminating device 1 in this embodiment, the waveform data for two continuous half cycles are set as one unit of waveform data, and the average value of at least one unit of waveform data is calculated. The brightness of the LED module 7 is the same even if the input connection of the subsequent circuit connected to is reversed. In addition, since the conduction angle is used for control, the brightness is the same even when the commercial frequency is different, and the versatility is high, compared to the case where the conduction width is used for control. Furthermore, since current dimming is performed and the LED module 7 does not blink, there is less eye fatigue compared to PWM dimming.
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態における発光ダイオード照明装置1aについて説明するが、以下では、上述した第1実施形態における照明装置1の構成要素に対応する構成要素には、同一の符号を付して参照し、第1実施形態における照明装置1と共通する部分の説明は適宜省略して、主として相違点について説明する。
(Second Embodiment)
Next, the light-emitting diode illuminating device 1a according to the second embodiment of the present invention will be described. In the following, components corresponding to the components of the illuminating device 1 according to the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals. Therefore, the description of the parts common to the lighting device 1 in the first embodiment will be omitted as appropriate, and the differences will be mainly described.
図3に示すように、本実施形態における照明装置1aにおいて、導通角検出回路8aは、第1のA/D変換回路11と平均値回路12とを備えており、導通角波形成形回路4から入力される略矩形波状のパルス(図2のD参照)の波形データは、第1のA/D変換回路11に入力されてデジタルデータに変換された後、平均値回路12によって、各サイクルについて少なくとも1単位の波形データの平均値がデジタルデータとして算出される。そして、導通角検出回路8a、制御信号演算回路9、及び制御信号発生回路10は、1チップマイクロコンピュータ14に集積されている。
As shown in FIG. 3, in the illuminating device 1 a according to the present embodiment, the conduction
また、電流検出回路(検出抵抗)R1の検出電流は、第2のA/D変換回路13に入力されてデジタルデータに変換された後、制御信号演算回路9にフィードバックされる。本実施形態では、第2のA/D変換回路13も1チップマイクロコンピュータ14に集積されている。
The detected current of the current detection circuit (detection resistor) R1 is input to the second A /
尚、本実施形態において、1チップマイクロコンピュータ14に集積された各回路は、特定の機能を実行するハードウェアとして実装されている必要はなく、各回路について、1チップマイクロコンピュータ14に内蔵されるかまたは接続された記憶手段に記憶され、各回路の機能の全てまたは一部を実行するソフトウェアを含むものであってもよい。本実施形態において、1チップマイクロコンピュータ14に集積された「回路」という用語は、このような意味で使用されるものである。
In the present embodiment, each circuit integrated in the one-
本実施形態における照明装置1aは、上述した第1実施形態における照明装置1と同様の作用効果を奏することに加えて、その導通角検出回路8a、制御信号演算回路9、及び制御信号発生回路10が1チップマイクロコンピュータ14に集積されているため、部品点数の削減が可能であるとともに、1チップマイクロコンピュータ14を実行させるソフトウェアを組み替えることにより容易に所望の調光特性に調整することができる。
The lighting device 1a in the present embodiment has the same effects as the lighting device 1 in the first embodiment described above, and in addition, its conduction
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態における発光ダイオード照明装置1bについて説明するが、以下では、上述した第1実施形態における照明装置1の構成要素に対応する構成要素には、同一の符号を付して参照し、第1実施形態における照明装置1と共通する部分の説明は適宜省略して、主として相違点について説明する。
(Third embodiment)
Next, the light-emitting
図4に示すように、本実施形態における照明装置1bにおいて、点灯回路6aは、例えばMOS−FETからなるスイッチング素子Q1、ダイオードD6、高周波トランスT1、及びコンデンサC2を有する絶縁型DC−DCコンバータであり、制御信号発生回路10からの制御信号に基づいて、点灯回路6aの二次側に接続されたLEDモジュール7に対して適切な直流電流を出力するものである。また、LEDモジュール7に流れる電流を検出するための電流検出回路(検出抵抗)R1は、点灯回路6aの二次側に設けられている。
As shown in FIG. 4, in the illuminating
さらに、照明装置1bにおいて、導通角検出回路8aは第1のA/D変換回路11と平均値回路12とを備えており、導通角波形成形回路4から入力される略矩形波状のパルス(図2のD参照)の波形データは、第1のA/D変換回路11に入力されてデジタルデータに変換された後、平均値回路12によって、各サイクルについて少なくとも1単位の波形データの平均値がデジタルデータとして算出される。そして、導通角検出回路8a、制御信号演算回路9、及び制御信号発生回路10は、1チップマイクロコンピュータ14aに集積されて、点灯回路6aの一次側に接続されている。
Furthermore, in the illuminating
また、高周波トランスT1の二次側に設けられた電流検出回路(検出抵抗)R1の検出電流は、デジタル信号発生回路15によりデジタルデータに変換された後、例えばフォトカプラからなる絶縁回路16を介して、一次側の1チップマイクロコンピュータ14aに入力される。1チップマイクロコンピュータ14aには、デジタルデータ化された検出電流を受信するためのデジタル信号受信回路17も集積されており、検出電流は、デジタル信号受信回路17を介して制御信号演算回路9にフィードバックされる。
The detection current of the current detection circuit (detection resistor) R1 provided on the secondary side of the high-frequency transformer T1 is converted into digital data by the digital
尚、本実施形態において、1チップマイクロコンピュータ14aに集積された各回路は、特定の機能を実行するハードウェアとして実装されている必要はなく、各回路について、1チップマイクロコンピュータ14aに内蔵されるかまたは接続された記憶手段に記憶され、各回路の機能の全てまたは一部を実行するソフトウェアを含むものであってもよい。本実施形態において、1チップマイクロコンピュータ14aに集積された「回路」という用語は、このような意味で使用されるものである。
In the present embodiment, each circuit integrated in the one-
ここで、図5を参照して、デジタル信号発生回路15の具体的な構成例について説明する。図5(a)に示す回路は、コンパレータ18を備えており、コンパレータ18の非反転入力端子(+)には、電流検出回路R1により検出された(すなわち、電流検出回路R1により電圧値に変換された)検出電流が入力され、反転入力端子(−)には、三角波または鋸歯状波等からなるキャリア信号が入力される。これによって、コンパレータ18の出力端子には、検出電流の大小に応じてパルス幅の異なるパルス信号が出力される。図5(b)に示す回路は、電流検出回路R1により検出された検出電流を入力する第3のA/D変換回路19と、第3のA/D変換回路19からの出力信号が入力されるPWM信号発生回路20を備えており、検出電流の大小に応じてパルス幅の異なるパルス信号が出力される。図5(c)に示す回路は、電流検出回路R1により検出された検出電流を入力する第4のA/D変換回路21と、第4のA/D変換回路21からの出力信号が入力される通信信号発生回路22を備えている。通信信号発生回路22は、例えばシリアル通信用の通信信号発生回路であり、使用するシリアル通信の仕様に基づいたパルス信号が出力される。
Here, a specific configuration example of the digital
本実施形態における照明装置1bは、上述した第1実施形態における照明装置1と同様の作用効果を奏することに加えて、その導通角検出回路8a、制御信号演算回路9、及び制御信号発生回路10が1チップマイクロコンピュータ14aに集積されているため、部品点数の削減が可能であるとともに、1チップマイクロコンピュータ14aを実行させるソフトウェアを組み替えることにより容易に所望の調光特性に調整することができる。また、点灯回路6aを絶縁型DC−DCコンバータとする構成において、調光制御を実施するための導通角検出回路8a、制御信号演算回路9、及び制御信号発生回路10を、1チップマイクロコンピュータ14aとして全て点灯回路6aの一次側に設けたことにより、比較的簡素な回路により調光制御を実施することができる。この際、電流検出回路R1により検出された検出電流を、デジタル信号発生回路15によってデジタルデータに変換することで、容易かつ確実に一次側にフィードバックすることができる。
The
以上、本発明を好ましい実施形態によって説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で種々の変形や応用が可能である。例えば、第3実施形態における照明装置1bにおいて、絶縁回路16はフォトカプラとしたが、これに限定されるものではなく、絶縁トランスなど、他の絶縁回路であってもよい。
また、上述した第1〜第3実施形態における照明装置1,1a,1bにおいて、整流回路3は、ダイオードブリッジとして構成された全波整流回路としたが、これに限定されるものではなく、他の整流回路であってもよい。
As mentioned above, although this invention was demonstrated by preferable embodiment, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A various deformation | transformation and application are possible within the range of the technical idea of this invention. For example, in the
Moreover, in the illuminating
1,1a,1b:発光ダイオード照明装置、2:調光回路、3:整流回路、4:導通角波形形成回路、5:平滑回路、6,6a:点灯回路、7:発光ダイオード(LED)モジュール、8,8a:導通角検出回路、9:制御信号演算回路、10:制御信号発生回路、11:第1のA/D変換回路、12:平均値回路、13:第2のA/D変換回路、14,14a:1チップマイクロコンピュータ、15:デジタル信号発生回路、16:絶縁回路、17:デジタル信号受信回路、18:コンパレータ、19:第3のA/D変換回路、20:PWM信号発生回路、21:第4のA/D変換回路、22:通信信号発生回路、C1,C2:コンデンサ、D1,D2,D3,D4,D5,D6:ダイオード、L1:チョークコイル、T1:高周波トランス、Q0:双方向三端子サイリスタ(サイリスタ)、Q1:スイッチング素子、R1:電流検出回路(検出抵抗)、Vac:商用交流電源
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記整流回路と前記平滑回路との間に配置されて、前記整流回路から出力される電圧波形を略矩形波形状に成形する導通角波形成形回路と、該導通角波形成形回路からの出力信号を入力して、連続した2個の半サイクル分の波形データを1単位の波形データとし、少なくとも前記1単位の波形データの平均値を算出する導通角検出回路と、該導通角検出回路の出力信号を入力して、制御信号を演算する制御信号演算回路と、該制御信号演算回路の出力信号を入力して、前記点灯回路に制御信号を出力する制御信号発生回路とを備えるとともに、前記点灯回路は、前記発光ダイオードに流れる電流を検出して前記制御信号演算回路にフィードバックする電流検出回路を備えており、前記制御信号演算回路は、前記導通角検出回路の出力信号と前記電流検出回路からのフィードバック信号に基づいて、前記発光ダイオードに所定の電流を流すための制御信号を演算することを特徴とする発光ダイオード照明装置。 A dimming circuit that controls the phase of the current supplied to the light emitting diode by controlling the conduction angle of the alternating current supplied from the light emitting diode and the commercial AC power supply, and rectifies the AC voltage output from the dimming circuit A rectifying circuit for smoothing, a smoothing circuit for smoothing a DC voltage output from the rectifying circuit, and a lighting circuit for outputting a DC current for causing the light-emitting diode to emit light according to the voltage smoothed by the smoothing circuit. In the light emitting diode illuminating device for controlling the dimming of the light emitting diode,
A conduction angle waveform shaping circuit which is arranged between the rectification circuit and the smoothing circuit and shapes the voltage waveform output from the rectification circuit into a substantially rectangular wave shape, and an output signal from the conduction angle waveform shaping circuit A conduction angle detection circuit that calculates the average value of at least one unit of waveform data, and outputs an output signal of the conduction angle detection circuit, by inputting the waveform data for two consecutive half cycles as one unit of waveform data. And a control signal generating circuit for calculating the control signal and a control signal generating circuit for inputting the output signal of the control signal calculating circuit and outputting the control signal to the lighting circuit, and the lighting circuit Includes a current detection circuit that detects a current flowing through the light emitting diode and feeds back the current to the control signal calculation circuit. The control signal calculation circuit is connected to the output signal of the conduction angle detection circuit. Based on the feedback signal from the current detection circuit, the light-emitting diode illuminating device, characterized by calculating a control signal for supplying a predetermined current to the light emitting diode.
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