JP6182972B2 - Lighting device and lighting device - Google Patents
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Description
本発明は、点灯装置および照明装置に関する。 The present invention relates to a lighting device and a lighting device.
近年になって、従来の白熱電球及び蛍光灯に代わって、発光ダイオード（ＬＥＤ）が普及し始めている。ＬＥＤは低消費電力及び長寿命という特性を有し、ＬＥＤを点灯させるための点灯装置の研究開発が各社で行われている。 In recent years, light emitting diodes (LEDs) have begun to spread in place of conventional incandescent bulbs and fluorescent lamps. LEDs have the characteristics of low power consumption and long life, and research and development of lighting devices for lighting LEDs are being conducted by various companies.
一般に、点灯装置は、ＬＥＤを点灯させる制御として定電流制御を行うことが多い。定電流制御とは、ＬＥＤに流れる電流を検出しつつ、ＬＥＤに一定の直流電流が流れるように制御するものである。 Generally, a lighting device often performs constant current control as control for lighting an LED. The constant current control is to control a constant direct current to flow through the LED while detecting a current flowing through the LED.
このような定電流制御では電流を一定に保とうとすることに起因して、例えば出力コネクタの抜き差し又はＬＥＤの取り外しの際に過電圧が発生する問題がある。この点に鑑み、特開２０１２−２０４３１７号公報では、出力コネクタの抜き差しなどで出力電圧が瞬間的に上昇するのを抑制するための保護回路を設けることが記載されている。 In such constant current control, there is a problem that overvoltage is generated, for example, when an output connector is inserted or removed or an LED is removed due to keeping the current constant. In view of this point, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-204317 describes that a protection circuit is provided for suppressing an instantaneous increase in output voltage due to the insertion / removal of an output connector.
上記従来の技術では、ＬＥＤの取り外し等の際における出力電圧上昇の対策として、保護回路が設けられている。一方、そのような過電圧の問題とは別に、ＬＥＤに過大な電流が流れないようにＬＥＤ電流を適正値に管理することも求められる。 In the above conventional technique, a protection circuit is provided as a countermeasure against an increase in output voltage when an LED is removed or the like. On the other hand, apart from such an overvoltage problem, it is also required to manage the LED current to an appropriate value so that an excessive current does not flow through the LED.
商用電源に平滑コンデンサおよび降圧チョッパ回路を接続して、ＬＥＤに一定電流を供給する点灯装置が公知である。この点灯装置に、上記特開２０１１−２４９１７４号公報のように、フィードバック制御を適用する定電流制御技術が知られている。 A lighting device that supplies a constant current to an LED by connecting a smoothing capacitor and a step-down chopper circuit to a commercial power supply is known. A constant current control technique is known in which feedback control is applied to this lighting device as disclosed in JP 2011-249174 A.
一般にフィードバック制御では積分回路による遅れが生じるので、定電流制御において、電源電圧の急峻な変化に追従することは難しい。フィードバック制御の遅れに起因して、電源電圧が低下しその後に復帰するような不安定な動作があった場合、次のような問題が生じうる。 In general, feedback control causes a delay due to an integration circuit, so it is difficult to follow a steep change in power supply voltage in constant current control. When there is an unstable operation in which the power supply voltage decreases and then recovers due to a delay in feedback control, the following problem may occur.
上記公知の点灯装置において、まず、商用電源が電圧低下した場合、徐々に平滑コンデンサの電圧が低下する。この時、降圧チョッパ回路がスイッチング素子のオン時間を長くしてＬＥＤに一定電流を供給する。次に、商用電源が復帰した場合には、急峻に平滑コンデンサの電圧が上昇する。この平滑コンデンサの急峻な電圧変化にフィードバック制御が追従することができず、ＬＥＤに過大な電流が流れてしまうという問題があった。 In the known lighting device, first, when the voltage of the commercial power supply is lowered, the voltage of the smoothing capacitor is gradually lowered. At this time, the step-down chopper circuit extends the ON time of the switching element and supplies a constant current to the LED. Next, when the commercial power supply returns, the voltage of the smoothing capacitor rises sharply. There is a problem that feedback control cannot follow this sharp voltage change of the smoothing capacitor, and an excessive current flows in the LED.
この点について本願発明者が鋭意研究を行ったところ、上記従来の技術にかかるＬＥＤ取り外し等に対処するための保護回路を利用することで、回路構成の増大を避けつつＬＥＤ過電流の問題を抑制することができる新規な技術を見出した。 The inventor of the present application has conducted earnest research on this point, and by using a protection circuit for dealing with LED removal according to the above-described conventional technology, the problem of LED overcurrent is suppressed while avoiding an increase in circuit configuration. Found a new technology that can do.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、回路構成の増大を避けつつ発光素子の過電流抑制を行うことのできる点灯装置および照明装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a lighting device and a lighting device capable of suppressing overcurrent of a light emitting element while avoiding an increase in circuit configuration. .
本発明にかかる点灯装置は、
交流電源を整流する整流回路に接続する電源端子と発光素子が接続する出力端子を備え、前記整流回路で整流された直流電圧から前記出力端子に供給する直流電流を生成するコンバータ回路と、
前記出力端子の電圧を検出する電圧検出回路と、
前記発光素子の電流を検出する電流検出回路と、
前記電圧検出回路により検出される検出値と前記電流検出回路により検出される検出値の少なくとも一方が所定値に達したら、前記発光素子への供給電流を減少させる制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、前記電圧検出回路の検出値と前記電流検出回路の検出値の両方が入力される保護端子を備え、前記保護端子の入力値を前記所定値と比較し、
前記発光素子と直列に接続された電流検出抵抗を備え、
前記電圧検出回路は、
一端が前記出力端子に接続する分圧回路と、
アノードに前記分圧回路で分圧された電圧を受けカソードが前記保護端子と接続する第１ダイオードと、
一端が前記第１ダイオードと前記保護端子との間に接続し他端が前記分圧回路の他端と共通の電位に接続した第一分圧抵抗と、
を含み、
前記電流検出回路は、
一端が前記電流検出抵抗と前記発光素子の間に接続された第二分圧抵抗と、
アノードが前記第二分圧抵抗の他端に接続しカソードが前記第一分圧抵抗の前記一端および前記保護端子に接続した第２ダイオードと、
を含むことを特徴とする。
The lighting device according to the present invention is
A converter circuit for generating a direct current to be supplied to the output terminal from a direct current voltage rectified by the rectifier circuit, comprising a power supply terminal connected to a rectifier circuit for rectifying an alternating current power supply and an output terminal connected to the light emitting element;
A voltage detection circuit for detecting a voltage of the output terminal;
A current detection circuit for detecting a current of the light emitting element;
A control circuit for reducing a supply current to the light emitting element when at least one of a detection value detected by the voltage detection circuit and a detection value detected by the current detection circuit reaches a predetermined value;
Equipped with a,
The control circuit includes a protection terminal to which both the detection value of the voltage detection circuit and the detection value of the current detection circuit are input, and compares the input value of the protection terminal with the predetermined value;
A current detection resistor connected in series with the light emitting element;
The voltage detection circuit includes:
A voltage dividing circuit having one end connected to the output terminal;
A first diode that receives a voltage divided by the voltage dividing circuit at an anode and has a cathode connected to the protection terminal;
A first voltage dividing resistor having one end connected between the first diode and the protection terminal and the other end connected to a common potential with the other end of the voltage dividing circuit;
Including
The current detection circuit includes:
A second voltage dividing resistor having one end connected between the current detection resistor and the light emitting element;
A second diode having an anode connected to the other end of the second voltage dividing resistor and a cathode connected to the one end of the first voltage dividing resistor and the protection terminal;
It is characterized by including .
本発明にかかる照明装置は、
発光素子と、
前記発光素子に電流を供給する、上記本発明にかかる点灯装置と、
を備えることを特徴とする。
The lighting device according to the present invention is
A light emitting element;
A lighting device according to the present invention for supplying a current to the light emitting element ;
It is characterized by providing.
本発明によれば、回路構成の増大を避けつつ発光素子の過電流抑制を行うことができる。 According to the present invention, it is possible to suppress overcurrent of a light emitting element while avoiding an increase in circuit configuration.
実施の形態の装置の構成．
［全体の構成］
図１は、本発明の実施の形態にかかる点灯装置１００および照明装置１０００の構成を説明するための回路図である。照明装置１０００は、点灯装置１００およびＬＥＤ１５を備えている。点灯装置１００は、商用交流電源１より電力の供給を受けてＬＥＤ１５を点灯させる装置である。
Configuration of the apparatus according to the embodiment.
[Overall configuration]
FIG. 1 is a circuit diagram for explaining the configuration of a
点灯装置１００は、整流回路２と、昇圧チョッパ回路５０と、降圧チョッパ回路５１を備えている。整流回路２は、ダイオードブリッジである。整流回路２は、商用交流電源１から供給される交流電圧を全波整流する。
The
点灯装置１００は、さらに、フィードバック制御回路５２、過電圧検出回路５３、過電流検出回路５４、およびＬＥＤ１５を接続するためのコネクタ１４ａ、１４ｂを備えている。フィードバック制御回路５２は、後述するようにオペアンプ１９と制御ＩＣ２２等を備えている。
The
昇圧チョッパ回路５０は、第１インダクタ３、第１スイッチング素子４、力率改善制御を行うＰＦＣ制御ＩＣ５、ダイオード６、平滑コンデンサ７からなる。降圧チョッパ回路５１は、第２スイッチング素子８、駆動回路９、第２インダクタ１０、還流ダイオード１１、コンデンサ１２、電流検出抵抗１３からなる。
The step-
昇圧チョッパ回路５０は、スイッチング制御を行うＰＦＣ制御ＩＣ５により駆動・制御され、入力電流の波形を正弦波状に制御し、力率を改善する目的で設けられている。さらに昇圧チョッパ回路５０は整流回路２で全波整流された直流電圧を昇圧および平滑化し、平滑コンデンサ７の電圧を一定に保つ。
The step-
なお、力率改善を行わない場合は、昇圧チョッパ回路５０は必要ない。直流電圧を生成する回路構成であれば昇圧チョッパ回路５０以外の回路構成でもよい。昇圧チョッパ回路５０を、例えばコンデンサインプット型の整流回路に置換しても良い。
Note that the
降圧チョッパ回路５１は、ＬＥＤ１５の電流を検出するため電流検出抵抗１３を備えている。電流検出抵抗１３は、ＬＥＤ１５のカソードと直列に接続している。電流検出抵抗１３は、抵抗１６を介してオペアンプ１９の反転入力端子に接続される。
The step-down
降圧チョッパ回路５１は、スイッチング制御を行う制御ＩＣ２２を備えている。制御ＩＣ２２は、第２スイッチング素子８のオンデューティ比を調整する端子２２ａ（以下、「フィードバック制御端子」とも称す）を備えている。フィードバック制御端子２２ａは、ダイオード２１を介してオペアンプ１９の出力端子と接続している。
The step-down
［フィードバック制御回路］
降圧チョッパ回路５１のＬＥＤ電流値の調整は、第２スイッチング素子８のオンデューティ比により行われる。このオンデューティ比は制御ＩＣ２２のフィードバック制御端子２２ａの電圧で決まる。
[Feedback control circuit]
The adjustment of the LED current value of the step-down
フィードバック制御回路５２が行うフィードバック制御について説明する。点灯装置１００は、ＬＥＤ１５に所望の電流を流すように定電流制御を行うことにより、ＬＥＤ１５を点灯させている。具体的には、定電流制御では、まず、ＬＥＤ１５と直列に接続された電流検出抵抗１３に発生する電圧を検出する。検出した電圧に基づいて、フィードバック制御により、ＬＥＤ電流制御用スイッチング素子である第２スイッチング素子８のオン時間を調整している。電流検出抵抗１３の電圧を一定にするようにフィードバック制御を行うことで、ＬＥＤ１５に定電流を流すことができる。
The feedback control performed by the feedback control circuit 52 will be described. The
すなわち、フィードバック制御端子２２ａから電流が出力され、この出力電流値に応じてフィードバック制御端子２２ａの電圧が決まる。実施の形態では、フィードバック制御端子２２ａは、ダイオード２１を介してオペアンプ１９の出力端子に接続されている。オペアンプ１９の出力電圧に応じて制御ＩＣ２２のフィードバック制御端子２２ａの出力電流が変化し、第２スイッチング素子８のデューティ比が変化する。
That is, a current is output from the
本実施の形態では、フィードバック制御端子２２ａの電圧が高くなると第２スイッチング素子８のオンデューティ比が大きくなり、フィードバック制御端子２２ａの電圧が低くなるとオンデューティ比が小さくなるものとして説明する。ちなみに、ダイオード２１はオペアンプ１９の出力電圧が過大となった場合に制御ＩＣ２２を保護する目的で用いており、制御ＩＣ２２に破損の恐れがない場合は必要ない。
In the present embodiment, it is assumed that the on-duty ratio of the
制御ＩＣ２２より出力されるスイッチング素子駆動信号は、第２スイッチング素子８（本実施の形態ではＭＯＳＦＥＴとする）のゲートに入力される。本実施の形態では第２スイッチング素子８が高圧側に設けられているため、駆動回路９により駆動信号が電気的に絶縁されて伝達される。駆動回路９には絶縁のため一般的にトランスやフォトカプラが用いられる。
The switching element drive signal output from the control IC 22 is input to the gate of the second switching element 8 (which is a MOSFET in the present embodiment). In the present embodiment, since the
以上のように電流検出抵抗１３は、ＬＥＤを流れる電流（以下、「ＬＥＤ電流」とも称す）を検出して、検出したＬＥＤ電流の電流値に比例する電圧（以下、「ＬＥＤ電流検出電圧」とも称す）を生成する。オペアンプ１９には、目標電圧として基準電圧１７が入力される。フィードバック制御回路５２は、電流検出抵抗１３に生成されるＬＥＤ電流検出電圧と目標電圧とを比較して、ＬＥＤ電流検出電圧と目標電圧が一致する方向に、ＬＥＤ電流を調整する。
As described above, the
［過電圧検出回路および過電流検出回路］
過電圧検出回路５３は、コネクタ１４ａに接続され抵抗２３、２４により分圧される。具体的には、抵抗２３の一端がコネクタ１４ａと接続している。抵抗２３の他端は抵抗２４の一端と接続し、抵抗２４の他端はグランドに接続している。
[Overvoltage detection circuit and overcurrent detection circuit]
The
抵抗２３と抵抗２４の接続点には、これらの抵抗で分圧された電圧が現れる。抵抗２３と抵抗２４の接続点には、抵抗２５の一端が接続する。抵抗２５の他端には、ダイオード２６のアノードが接続する。ダイオード２６のカソードは、制御ＩＣ２２の保護動作を行う端子２２ｂ（以下、「保護端子」という）に接続している。
A voltage divided by these resistors appears at a connection point between the
ダイオード２６のカソードと保護端子２２ｂとの間には、抵抗２７の一端が接続する。抵抗２７の他端はグランドに接続する。以上のように、抵抗２３、２４で分圧された電圧は、抵抗２５およびダイオード２６の直列回路を介して、保護端子２２ｂに入力される。
One end of a
制御ＩＣ２２は、保護端子２２ｂの電圧と、制御ＩＣ２２であらかじめ定められた保護動作を開始する所定電圧Ｖｐ（以下、「保護動作電圧Ｖｐ」という）とを比較する。保護端子２２ｂの電圧が保護動作電圧Ｖｐに達すると、制御ＩＣ２２は、「保護動作」を行う。この保護動作は、ＬＥＤ１５に与える電流を低減あるいはゼロとする動作であり、具体的には、本実施の形態にかかる保護動作は駆動回路９の動作停止とする。
The control IC 22 compares the voltage of the
過電圧検出回路５３は、コネクタ１４ａに発生する電圧を、抵抗２３、２４、２５、２７、ダイオード２６で分圧し、保護端子２２ｂに入力する。コネクタ１４ａ、１４ｂが抜き差しされた時、あるいはＬＥＤを取り外したとき、コネクタ１４ａに瞬時的に過電圧が発生する。この過電圧を抵抗２３、２４、２５、２７、ダイオード２６で分圧して保護端子２２ｂに与えることができる。保護端子２２ｂの電圧が保護動作電圧Ｖｐに達したら制御ＩＣ２２に保護動作を行わせて過電圧を抑制する。
The
点灯装置１００は、ＬＥＤ１５のＬＥＤ電流を定電流制御している。このため、コネクタ１４ａ、１４ｂが取り外されたときには、電流検出抵抗１３の電圧を一定に制御しようとする。その結果、コネクタ１４ａに過電圧が発生する。瞬時的に過電圧が発生した場合に、ＬＥＤ１５や点灯装置１００にダメージを与えるおそれがある。過電圧検出回路５３は、この過電圧を検出しこれに対処するためのものである。
The
ＬＥＤが正常に点灯しているときは、制御ＩＣ２２の保護動作が働かないようにしたい。そのためには、ＬＥＤが正常に点灯しているときは保護端子２２ｂの電圧が保護動作電圧Ｖｐ以下となるように、抵抗２３、２４、２５、２７を設定することが求められる（第１の要求）。
When the LED is normally lit, I want to prevent the protection operation of the control IC 22 from working. For this purpose, it is required to set the
その一方で、定格出力電圧以上の過電圧が発生した場合を想定すると、できるだけ低い過電圧で保護端子２２ｂの電圧が保護動作電圧Ｖｐ以上となるように、抵抗２３、２４、２５、２７を設定することが好ましい（第２の要求）。ただし、ＬＥＤの出力電圧のばらつきなどを考慮した場合、最大の出力電圧で保護端子２２ｂの電圧が保護動作電圧Ｖｐ以下となるようにしようとすると、第２の要求を満たすことは難しい。
On the other hand, assuming that an overvoltage higher than the rated output voltage occurs, the
過電流検出回路５４は、ＬＥＤ１５に過電流が流れたときに電流検出抵抗１３に発生する電圧を検出する。この過電流を検出することで、速やかに保護動作を行う。電流検出抵抗１３に発生する電圧は、抵抗２８、ダイオード２９、および抵抗２７で分圧され、制御ＩＣ２２の保護端子２２ｂに印加される。本実施の形態では、過電圧検出回路５３の一部を構成する抵抗２７を、過電流検出回路５４において兼用することができる。
The
抵抗２８は、ＬＥＤ電流が正常範囲内にあるときに保護端子２２ｂの電圧が保護動作電圧Ｖｐ以下になるように設定する。また、抵抗２８は、定格出力電流以上の過電流が発生した場合は、できるだけ小さい電流で保護端子２２ｂの電圧が保護動作電圧Ｖｐ以上となるように設定することが好ましい。
The
実施の形態の装置の動作．
［フィードバック制御の問題点］
一般に、フィードバック制御は積分回路で行っているので遅れがある。この遅れに起因して電源電圧の急峻な変化に追従することが難しい。したがって、電源電圧が低下してその後に復帰するような不安定な動作をした場合、次のような問題が生じうる。
Operation of the apparatus according to the embodiment.
[Problems of feedback control]
Generally, there is a delay because feedback control is performed by an integration circuit. It is difficult to follow a sudden change in the power supply voltage due to this delay. Therefore, when an unstable operation is performed such that the power supply voltage decreases and then recovers, the following problem may occur.
まず、商用電源が電圧低下した場合、降圧チョッパ回路５１の電源である平滑コンデンサ７の電圧は、平滑コンデンサ７に蓄えた電荷を消費し、徐々に平滑コンデンサ７の電圧は低下する。この時、降圧チョッパ回路５１は、第２スイッチング素子８のオン時間を長くしてＬＥＤ１５に一定電流を供給する。
First, when the voltage of the commercial power supply decreases, the voltage of the smoothing capacitor 7 that is the power supply of the step-down
次に、商用電源が復帰した場合には、急峻に平滑コンデンサ７の電圧が上昇する。特に、ＡＣ２４２Ｖ→ＡＣ８０Ｖ→ＡＣ２４２Ｖなどのように商用電源の電圧の変化が大きいほど、復帰の際、顕著に平滑コンデンサ７の電圧が上昇する。この平滑コンデンサ７の急峻な変化にはフィードバック制御が追従できない。そうすると、商用電源復帰前に第２スイッチング素子８のオン時間が長く調整された状態であるにもかかわらず、降圧チョッパ回路５１の電源である平滑コンデンサ７の電圧が高くなってしまう。
Next, when the commercial power supply returns, the voltage of the smoothing capacitor 7 rises sharply. In particular, the greater the change in the voltage of the commercial power supply, such as AC242V → AC80V → AC242V, the more the voltage of the smoothing capacitor 7 rises during recovery. Feedback control cannot follow this sharp change of the smoothing capacitor 7. As a result, the voltage of the smoothing capacitor 7 that is the power source of the step-down
［点灯装置の動作を示すタイムチャート］
本実施の形態では、上記のような平滑コンデンサ７の電圧増大があった場合でも、下記の動作のように、ＬＥＤ１５に過電流が流れることを抑制できる。以下、図２乃至４を用いて、本発明の実施の形態にかかる点灯装置１００および照明装置１０００の動作を、過電流検出回路５４の動作を中心に説明する。図２は、本発明の実施の形態にかかる点灯装置１００の動作を示すタイムチャートである。
[Time chart showing operation of lighting device]
In the present embodiment, even when the voltage of the smoothing capacitor 7 increases as described above, it is possible to suppress the overcurrent from flowing through the
図３は、図１の回路図から過電流検出回路５４を省略した比較例の回路構成を示す図である。図４は、本発明の実施の形態に対する比較例であり、過電流検出回路５４を備えない図３の回路構成における動作を示すタイムチャートである。
FIG. 3 is a diagram showing a circuit configuration of a comparative example in which the
（比較例の動作）
前述したように、過電流検出回路５４は、ＬＥＤ１５に定格電流を超える過電流が流れたことを検出する回路である。図３は、過電流検出回路５４の構成部品である抵抗２８、ダイオード２９が無い比較例の回路構成を示している。図４はこの比較例の回路の動作をタイミングチャートで示したものであり、以下、図４を用いてその動作および効果を説明する。
(Operation of comparative example)
As described above, the
図４の（ａ）〜（ｉ）は、図１の回路図中に示す各位置の電圧Ｖ１〜Ｖ９の電圧波形を示すタイムチャートである。図４（ａ）に示す電圧Ｖ１は商用交流電源１の電圧である。図４（ｂ）に示す電圧Ｖ２は平滑コンデンサ７の電圧である。図４（ｃ）に示す電圧Ｖ３はコネクタ１４ａに発生する出力端子の電圧である。図４（ｄ）に示す電圧Ｖ４はＶ３の電圧を分圧した電圧（≒過電圧検出電圧）である。
4A to 4I are time charts showing voltage waveforms of voltages V1 to V9 at respective positions shown in the circuit diagram of FIG. The voltage V1 shown in FIG. 4A is the voltage of the commercial AC power supply 1. The voltage V2 shown in FIG. 4B is the voltage of the smoothing capacitor 7. A voltage V3 shown in FIG. 4C is a voltage at the output terminal generated in the
図４（ｅ）に示す電圧Ｖ５は電流検出抵抗１３の電圧である。図４（ｇ）に示す電圧Ｖ７は制御ＩＣ２２の保護端子２２ｂの電圧である。図４（ｈ）に示す電圧Ｖ８はフィードバック制御回路５２のオペアンプ１９の出力電圧である。図４（ｉ）に示す電圧Ｖ９は制御ＩＣ２２からの出力電圧（第２スイッチング素子８の動作電圧）である。
The voltage V5 shown in FIG. 4 (e) is the voltage of the
図４においては、抵抗２８、ダイオード２９を備えない比較例の構成なので、図１に示す電圧Ｖ６は存在しない。また、図は模式図であり、動作時のオンデューティ比までは示していない。 In FIG. 4, the voltage V6 shown in FIG. The figure is a schematic diagram and does not show the on-duty ratio during operation.
図４には、３つのタイミングＡ，Ｂ，Ｃを破線で表している。タイミングＡで、図４（ａ）に示すように商用交流電源１の電圧Ｖ１が一時的に低下する。商用交流電源の一時的な電圧低下は、電力会社の送電線の切替えや落雷などが原因で発生する。ＬＥＤ１５に過電流が流れる場合として商用交流電源が一時的に電圧低下し復帰した場合などがあげられるので、ここでは動作説明のために商用交流電源の電圧低下時の回路動作を説明するものである。
In FIG. 4, three timings A, B, and C are indicated by broken lines. At timing A, the voltage V1 of the commercial AC power supply 1 temporarily decreases as shown in FIG. The temporary voltage drop of the commercial AC power supply occurs due to the switching of power transmission lines or lightning strikes of the power company. As a case where overcurrent flows through the
商用交流電源１が低下すると、図４（ｂ）に示す平滑コンデンサ７の電圧Ｖ２も徐々に低下する。そうすると、フィードバック制御回路５２がＬＥＤ１５に流れる電流を一定に制御するので、図４（ｈ）に示すように電圧Ｖ８が上昇する。これにより、第２スイッチング素子８のオンデューティ比が大きくなるように制御され、ＬＥＤ１５に流れる電流が一定に制御される。
When the commercial AC power supply 1 is lowered, the voltage V2 of the smoothing capacitor 7 shown in FIG. 4B is also gradually lowered. Then, since the feedback control circuit 52 controls the current flowing through the
次に、タイミングＢで商用交流電源１が復帰すると、元の正常な電圧となる。ここで、タイミングＢからタイミングＣの期間にかけて、過渡的な動作が起こる。 Next, when the commercial AC power supply 1 is restored at the timing B, the original normal voltage is obtained. Here, a transitional operation occurs from the timing B to the timing C.
まず、図４（ａ）に示すように、商用交流電源が電圧低下から正常な電圧に復帰する。これに伴い、図４（ｂ）に示すように、平滑コンデンサ７の電圧も急峻に上昇する。降圧チョッパ回路５１の電源となる平滑コンデンサ７が急峻に上昇したことにより、ＬＥＤ１５に流れる電流も増加し、図４（ｅ）に示すように電圧Ｖ５が急上昇する。
First, as shown in FIG. 4A, the commercial AC power supply returns to a normal voltage from the voltage drop. Along with this, as shown in FIG. 4B, the voltage of the smoothing capacitor 7 also rises steeply. As the smoothing capacitor 7 serving as the power source of the step-down
このとき図４（ｈ）に示すように、電源電圧の低い状態でもＬＥＤ１５に流れる電流を一定にするために、電圧Ｖ８すなわちフィードバック制御回路５２のオペアンプ出力電圧は高くなっている。つまり、第２スイッチング素子８のデューティ比が大きくなっている状態である。
At this time, as shown in FIG. 4H, the voltage V8, that is, the operational amplifier output voltage of the feedback control circuit 52 is high in order to keep the current flowing through the
前述したように、一般にフィードバック制御は積分回路で行っているため遅れがあり、電源電圧の急峻な変化に追従することは難しい。このため、フィードバック制御回路５２の遅れにより電源電圧が急峻な変動に追従できず、オンデューティが適正な制御となっていない状態が生じている。この時、電源電圧に対してオンデューティ比が大きすぎるので、ＬＥＤ１５の電流が大きくなりすぎてしまう。
As described above, since feedback control is generally performed by an integrating circuit, there is a delay, and it is difficult to follow a steep change in power supply voltage. For this reason, due to the delay of the feedback control circuit 52, the power supply voltage cannot follow the steep fluctuation, and the on-duty is not controlled properly. At this time, since the on-duty ratio is too large with respect to the power supply voltage, the current of the
ＬＥＤ１５は、ほぼ定電圧特性を示すという特徴を持っている。このため、図４（ｃ）に示すように、電圧Ｖ３のコネクタ１４ａの出力端子電圧は、ＬＥＤ１５の電流が多く流れることにより高くなるものの、大きくは変化しない。また、図４（ｄ）に示す電圧Ｖ４は電圧Ｖ３の電圧を分圧したものになるので、図４（ｃ）に示す波形と同様にそれほど大きくは変化しない。
The
図４（ｇ）には、図４（ｄ）の電圧からダイオード２６の電圧降下した電圧Ｖ７が出力される。上記のとおり電圧Ｖ４がそれほど大きな電圧増加とはならないので、電圧Ｖ４がさらに電圧降下した電圧Ｖ７も大きな電圧増加とはならず、制御端子２２ｂへの入力電圧は保護動作電圧Ｖｐには達しない。その結果、比較例の回路構成では、保護動作は行われない。
In FIG. 4G, a voltage V7 obtained by dropping the voltage of the
保護動作が行われないので、図４（ｅ）に示すように、電圧Ｖ５（つまりＬＥＤ１５の電流）が著しく大きな値に到達してしまう。以上のように、図３に示す比較例の回路構成では、商用交流電源１が電圧低下から復帰したときに、ＬＥＤ１５に過電流が流れてしまう。
Since the protection operation is not performed, as shown in FIG. 4E, the voltage V5 (that is, the current of the LED 15) reaches a remarkably large value. As described above, in the circuit configuration of the comparative example shown in FIG. 3, when the commercial AC power supply 1 returns from the voltage drop, an overcurrent flows through the
（実施の形態の点灯装置の動作）
次に、図２のタイミングチャートを用いて、上記の比較例の動作と対比して、図１の実施の形態にかかる点灯装置１００の動作説明を行う。すなわち、以下、過電流検出回路５４を備える場合についての動作説明を行う。
(Operation of lighting device of embodiment)
Next, the operation of the
実施の形態にかかる点灯装置１００には過電流検出回路５４すなわち抵抗２８、ダイオード２９が追加されている。これに応じて、図４（ｆ）に、電圧Ｖ６が追加されている。電圧Ｖ６は、電圧Ｖ５が分圧された電圧（「過電流検出電圧」とも称す）である。
An
タイミングＡについては図４を用いて述べた比較例の場合と同様であり、ここでは説明を省略する。 Timing A is the same as that in the comparative example described with reference to FIG. 4, and the description thereof is omitted here.
ここで、実施の形態にかかる点灯装置１００は過電流検出回路５４を備えている点で、比較例とは異なっている。このため、タイミングＢからタイミングＣの期間の過渡的な動作において、比較例の場合とは異なる動作が実現される。
Here, the
すなわち、ＬＥＤ１５に過電流が流れはじめることで、これに応じた電圧が電流検出抵抗１３に発生する。過電流検出回路５４は、電流検出抵抗１３に発生する電圧を分圧して、制御ＩＣ２２の保護端子２２ｂに出力する。これにより、過電流に応じた電流検出抵抗１３での大きな電圧増加に比例して、図２（ｇ）に示す電圧Ｖ７も増大することになる。その結果、本実施の形態では、比較例の場合とは異なり、電圧Ｖ７が保護端子２２ｂの保護動作電圧Ｖｐに達することになる。従って、ＬＥＤ１５に過電流が流れはじめたとき、速やかに制御ＩＣ２２に所定の保護動作を行わせることができる。
That is, when an overcurrent begins to flow through the
この所定の保護動作とは、本実施の形態では、具体的には、駆動回路９の発振を停止することである。図２（ｉ）を見ると、電圧Ｖ９がタイミングＢとタイミングＣとの間で部分的にローに固定されていることがわかる。 In the present embodiment, the predetermined protection operation is specifically to stop the oscillation of the drive circuit 9. From FIG. 2 (i), it can be seen that the voltage V9 is partially fixed low between timing B and timing C.
この保護動作により第２スイッチング素子８の動作が停止すると、ＬＥＤ電流が供給されなくなる。この間に図２（ｈ）に示すオペアンプ１９の出力（電圧Ｖ８）が低下する。次に発振を開始するときには、オペアンプ１９の出力が低下しており、電源電圧に応じたオンデューティ比で動作しＬＥＤ１５に適正な電流を流すことができる。
When the operation of the
過電圧検出回路５３では、コネクタ抜き差しなどによりコネクタ１４ａに発生する過電圧は検出することはできるが、ＬＥＤ１５がほぼ定電圧特性を示すため、ＬＥＤ１５の過電流を検出することができない。この点、本実施の形態では、制御ＩＣ２２の保護端子２２ｂに過電圧検出回路５３と過電流検出回路５４の両方の出力を接続することで、コネクタ１４ａの過電圧の検出のみならず、ＬＥＤ１５の過電流をも確実に検出できるようにしている。
The
本実施の形態によれば、過電圧検出回路５３と過電流検出回路５４とで制御ＩＣ２２の保護端子２２ｂを共用している。そして、保護端子２２ｂへの入力電圧を保護動作電圧Ｖｐと比較するという、共通の比較処理によって、過電圧と過電流の両方を検出している。また、分圧回路の一部を担う抵抗２７（分圧抵抗）も、過電圧検出回路５３と過電流検出回路５４とで共用されている。
According to the present embodiment, the
これらの共用によれば、制御回路およびその制御処理、保護端子、あるいは抵抗といった各構成を、過電圧検出と過電流検出とで別々に設けなくとも済む。制御ＩＣ２２が過電圧検出回路５３と過電流検出回路５４の入力に対して共通の制御処理を行うことで、過電圧の検出、過電流の検出、および保護動作の実行を行うことができる。よって、少ない部品点数かつ簡単な構成で、出力電圧の過電圧とＬＥＤ１５の過電流の両方を検出し、保護動作を行うことができる。
By sharing these, it is not necessary to separately provide the control circuit and its control processing, protection terminals, or resistors for overvoltage detection and overcurrent detection. The control IC 22 performs common control processing on the inputs of the
１ 商用交流電源、２ 整流回路、４ 第１スイッチング素子、５ ＰＦＣ制御ＩＣ、７ 平滑コンデンサ、８ 第２スイッチング素子、９ 駆動回路、１１ 還流ダイオード、１３ 電流検出抵抗、１４ａ、１４ｂ コネクタ、１９ オペアンプ、２２ 制御ＩＣ、２２ａ フィードバック制御端子、２２ｂ 保護端子、５０ 昇圧チョッパ回路、５１ 降圧チョッパ回路、５２ フィードバック制御回路、５３ 過電圧検出回路、５４ 過電流検出回路、１００ 点灯装置、１０００ 照明装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Commercial AC power supply, 2 Rectifier circuit, 4 1st switching element, 5 PFC control IC, 7 Smoothing capacitor, 8 2nd switching element, 9 Drive circuit, 11 Freewheeling diode, 13 Current detection resistor, 14a, 14b Connector, 19 Operational amplifier 22 control IC, 22a feedback control terminal, 22b protection terminal, 50 step-up chopper circuit, 51 step-down chopper circuit, 52 feedback control circuit, 53 overvoltage detection circuit, 54 overcurrent detection circuit, 100 lighting device, 1000 lighting device
Claims (5)
前記出力端子の電圧を検出する電圧検出回路と、
前記発光素子の電流を検出する電流検出回路と、
前記電圧検出回路により検出される検出値と前記電流検出回路により検出される検出値の少なくとも一方が所定値に達したら、前記発光素子へ供給する電流を減少させる制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、前記電圧検出回路の検出値と前記電流検出回路の検出値の両方が入力される保護端子を備え、前記保護端子の入力値を前記所定値と比較し、
前記発光素子と直列に接続された電流検出抵抗を備え、
前記電圧検出回路は、
一端が前記出力端子に接続する分圧回路と、
アノードに前記分圧回路で分圧された電圧を受けカソードが前記保護端子と接続する第１ダイオードと、
一端が前記第１ダイオードの前記カソードと前記保護端子との間に接続し他端が前記分圧回路の他端と共通の電位に接続した第一分圧抵抗と、
を含み、
前記電流検出回路は、
一端が前記電流検出抵抗と前記発光素子との間に接続された第二分圧抵抗と、
アノードが前記第二分圧抵抗の他端に接続しカソードが前記第一分圧抵抗の前記一端および前記保護端子に接続した第２ダイオードと、
を含むことを特徴とする点灯装置。 A converter circuit for generating a direct current to be supplied to the output terminal from a direct current voltage rectified by the rectifier circuit, comprising a power supply terminal connected to a rectifier circuit for rectifying an alternating current power supply and an output terminal connected to the light emitting element;
A voltage detection circuit for detecting a voltage of the output terminal;
A current detection circuit for detecting a current of the light emitting element;
A control circuit that reduces a current supplied to the light emitting element when at least one of a detection value detected by the voltage detection circuit and a detection value detected by the current detection circuit reaches a predetermined value;
Equipped with a,
The control circuit includes a protection terminal to which both the detection value of the voltage detection circuit and the detection value of the current detection circuit are input, and compares the input value of the protection terminal with the predetermined value;
A current detection resistor connected in series with the light emitting element;
The voltage detection circuit includes:
A voltage dividing circuit having one end connected to the output terminal;
A first diode that receives a voltage divided by the voltage dividing circuit at an anode and has a cathode connected to the protection terminal;
A first voltage dividing resistor having one end connected between the cathode of the first diode and the protection terminal and the other end connected to a common potential with the other end of the voltage dividing circuit;
Including
The current detection circuit includes:
A second voltage dividing resistor having one end connected between the current detection resistor and the light emitting element;
A second diode having an anode connected to the other end of the second voltage dividing resistor and a cathode connected to the one end of the first voltage dividing resistor and the protection terminal;
The lighting device characterized by including .
整流回路と並列に接続する平滑コンデンサと、
スイッチング素子およびインダクタを備え、前記スイッチング素子が前記平滑コンデンサの一端と前記インダクタの一端との間をスイッチングし、前記インダクタの他端が前記出力端子に接続した降圧チョッパ回路と、
を備え、
前記発光素子と直列に接続された電流検出抵抗を備え、
前記制御回路が、前記電流検出抵抗の電圧を所定電圧に一致させるように前記スイッチング素子のオン時間をフィードバック制御するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の点灯装置。 The converter circuit is
A smoothing capacitor connected in parallel with the rectifier circuit;
A step-down chopper circuit comprising a switching element and an inductor, wherein the switching element switches between one end of the smoothing capacitor and one end of the inductor, and the other end of the inductor is connected to the output terminal;
With
A current detection resistor connected in series with the light emitting element;
3. The lighting device according to claim 1, wherein the control circuit performs feedback control of an on-time of the switching element so that a voltage of the current detection resistor matches a predetermined voltage.
前記電圧検出回路及び前記電流検出回路は、前記フィードバック回路の応答速度よりも速い応答速度で、前記検出値を検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の点灯装置。 The converter circuit includes a feedback circuit that feeds back so that a direct current output by the converter circuit has a substantially constant predetermined current value,
The lighting device according to any one of claims 1 to 3, wherein the voltage detection circuit and the current detection circuit detect the detection value at a response speed faster than a response speed of the feedback circuit. .
前記発光素子に電流を供給する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の点灯装置と、
を備えることを特徴とする照明装置。 A light emitting element;
The lighting device according to claim 1, wherein a current is supplied to the light emitting element .
A lighting device comprising:
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