(57)【要約】【課題】発光ダイオード照明用電源装置および前記電源装置を用いる発光ダイオード照明装置を開示する。【解決手段】発光ダイオード照明装置は、発光ダイオード照明灯と、該照明灯のディミングを制御するための制御信号を提供するセンサボードと、整流電圧を提供する電源部、一次側の電流に対応する検出電圧を提供する補助コイルを有し、該補助コイルの巻線比が、検出電圧が発光ダイオード照明灯の駆動電圧領域に含まれるように設定されたトランス、制御信号およびセンシング電圧に応答して生成した駆動パルスで一次側の電流を制御するフライバック制御回路、及び検出電圧をレギュレーティングしてフライバック制御回路の動作電圧として提供する電圧レギュレーティング回路を備え、センシング電圧が、一次側の電流をセンシングしてフィードバックされる電圧であり、発光ダイオード照明灯およびセンサボードにそれぞれ電源を供給する電源装置とを備える。【選択図】  図１
2014109784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
整流電圧を提供する電源部と、
内部に少なくとも１つの第１インダクタを含み、前記整流電圧を変換する電圧変換器と、
第２インダクタを含み、前記電圧変換器の前記第１インダクタの電流に対応する検出電圧を提供する補助コイルと、
制御信号およびセンシング電圧に応答して生成した駆動パルスで前記電圧変換器の電流を制御する制御器と、
前記検出電圧をレギュレーティングして前記制御器の動作電圧として提供する電圧レギュレーティング回路とを備え、
前記制御信号が、発光ダイオード照明灯のディミングを制御する信号であり、
前記センシング電圧が、前記電圧変換器の電流をセンシングしてフィードバックされる電圧であることを特徴とする発光ダイオード照明用電源装置。
【請求項２】
前記第１インダクタと前記第２インダクタとの間の巻線比は、前記検出電圧が前記発光ダイオード照明灯の駆動電圧領域に含まれるように設定されたことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード照明用電源装置。
【請求項３】
前記駆動電圧領域が、第１電圧、および第１電圧より小さい第２電圧として定義され、
前記巻線比は、前記検出電圧が第２電圧として出力されるように設定されたことを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオード照明用電源装置。
【請求項４】
前記駆動電圧領域が、第１電圧、および第１電圧より小さい第２電圧として定義され、
前記巻線比は、前記検出電圧が第１電圧として出力されるように設定されたことを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオード照明用電源装置。
【請求項５】
前記駆動電圧領域が、第１電圧、および第１電圧より小さい第２電圧として定義され、
前記巻線比は、前記検出電圧が第１電圧と第２電圧との中間電圧として出力されるように設定されたことを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオード照明用電源装置。
【請求項６】
前記補助コイルが、前記電圧変換器の内部に構成されたことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード照明用電源装置。
【請求項７】
前記補助コイルが、前記電圧変換器に非分離または分離型で結合されることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード照明用電源装置。
【請求項８】
前記制御信号が、アナログ信号またはＰＷＭ信号として提供されることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード照明用電源装置。
【請求項９】
前記電圧レギュレーティング回路が、
前記検出電圧によって定電圧を提供する定電圧回路と、
前記定電圧によって駆動され、前記検出電圧の上限レベルを前記動作電圧の許容範囲を満足するように変更して前記動作電圧として提供するＤＣ−ＤＣレギュレータとを備えることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード照明用電源装置。
【請求項１０】
前記定電圧回路が、ツェナーダイオードを含むことを特徴とする請求項９に記載の発光ダイオード照明用電源装置。
【請求項１１】
前記ＤＣ−ＤＣレギュレータが、コレクタとベースが抵抗を介して接続されたＮＰＮトランジスタを含むことを特徴とする請求項９に記載の発光ダイオード照明用電源装置。
【請求項１２】
前記制御器が、
ディミングを制御するための外部の制御信号を直流成分のディミング制御信号に変換するディミング制御回路と、
前記補助コイルから出力される電流のゼロカレントポイントを検出し、該ゼロカレントポイントに対応するゼロカレント検出信号を出力するゼロカレント検出回路と、
前記駆動パルスによってスイッチングされ、前記電圧変換器の電流流れを駆動するスイッチング素子と、
該スイッチング素子に接続され、該スイッチング素子の電流流れをセンシングして前記センシング電圧を提供するセンシング素子と、
前記動作電圧によって駆動され、前記駆動パルスのイネーブル開始時点が、前記ゼロカレント検出信号によって前記ゼロカレントポイントに同期し、前記ディミング制御信号および前記センシング電圧に応じてパルス幅が決定される前記駆動パルスを前記スイッチング素子に提供するフライバック制御器とを備えることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード照明用電源装置。
【請求項１３】
前記電圧変換器の出力によって動作し、前記発光ダイオード照明灯のディミングを制御するための前記制御信号を提供するセンサボードをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード照明用電源装置。
【請求項１４】
発光ダイオード照明灯と、
該発光ダイオード照明灯のディミングを制御するための制御信号を提供するセンサボードと、
整流電圧を提供する電源部と、内部に少なくとも１つの第１インダクタを有し、前記整流電圧を変換する電圧変換器と、第２インダクタを有し、前記電圧変換器の前記第１インダクタの電流に対応する検出電圧を提供する補助コイルと、前記制御信号およびセンシング電圧に応答して生成した駆動パルスで電圧変換器の電流を制御する制御器と、前記検出電圧をレギュレーティングして前記制御器の動作電圧として提供する電圧レギュレーティング回路とを備え、前記センシング電圧が、前記電圧変換器の電流をセンシングしてフィードバックされる電圧であり、前記発光ダイオード照明灯および前記センサボードにそれぞれ電源を供給する電源装置とを備えることを特徴とする発光ダイオード照明装置。
【請求項１５】
交流電源の供給が開始される初期状態に前記電源部から前記電圧変換器に供給される起動電流を検出し、前記制御器に前記動作電圧を提供するスタートアップ回路をさらに備えることを特徴とする請求項１４に記載の発光ダイオード照明装置。
【請求項１６】
前記第１インダクタと前記第２インダクタとの間の巻線比は、前記検出電圧が前記発光ダイオード照明灯の駆動電圧領域に含まれるように設定されたことを特徴とする請求項１４に記載の発光ダイオード照明装置。
【請求項１７】
前記駆動電圧領域が、第１電圧、および第１電圧より小さい第２電圧として定義され、
前記巻線比は、前記検出電圧が第２電圧として出力されるように設定されたことを特徴とする請求項１６に記載の発光ダイオード照明装置。
【請求項１８】
前記駆動電圧領域が、第１電圧、および第１電圧より小さい第２電圧として定義され、
前記巻線比は、前記検出電圧が第１電圧として出力されるように設定されたことを特徴とする請求項１６に記載の発光ダイオード照明装置。
【請求項１９】
前記駆動電圧領域が、第１電圧、および第１電圧より小さい第２電圧として定義され、
前記補助コイルの巻線比は、前記検出電圧が第１電圧と第２電圧との中間電圧として出力されるように設定されたことを特徴とする請求項１６に記載の発光ダイオード照明装置。
【請求項２０】
前記補助コイルが、前記電圧変換器に非分離または分離型で結合されることを特徴とする請求項１４に記載の発光ダイオード照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード照明に関するものであって、より詳細には、発光ダイオード照明用電源装置および該電源装置を用いる発光ダイオード照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近の照明装置は、白熱灯や蛍光灯の代わりに、寿命が相対的に長くかつ消費電力が少なく、高輝度を有するように実現できる発光ダイオード（ＬＥＤ、以下、「ＬＥＤ」という）を照明灯として代替する傾向がある。前記照明装置の一例として、防犯灯や街灯などが例示され、ＬＥＤ照明灯を採用した発光ダイオード照明装置は、前記防犯灯や街灯などとしても開発されて商用化されている。従来の発光ダイオード照明装置の一例が韓国登録特許第１０−１１６４６３１号公報に開示されており、これは、商用交流電源がＳＭＰＳモジュールと駆動回路を経てＬＥＤに電源を供給する構成を有する。
【０００３】
一般的に、発光ダイオード照明装置は、フライバック制御方式でトランスの動作を制御して発光ダイオードに電源を供給する構成を有する。フライバック制御方式でトランスを駆動するためには、フライバック制御回路に動作電圧が安定的に供給されなければならない。交流電源の供給が開始される初期状態ではトランスが動作しない。そのため、フライバック制御回路は、起動電流による動作電圧を受けてトランスを駆動させる。その後、トランスが正常に動作すると、フライバック制御回路は、トランスの補助コイルから動作電圧を受ける。通常、フライバック制御回路は、製作者ごとに差はあるものの、およそ１４Ｖ〜２０Ｖの動作電圧が印加される環境で安定的な動作を行うように設計できる。
【０００４】
そして、発光ダイオード照明装置は、発光ダイオード照明灯の明るさを制御するためのディミング（Ｄｉｍｍｉｎｇ）機能が実現できる。ディミング機能は、発光ダイオード照明灯に供給される電流を制御することにより、発光ダイオード照明灯の明るさを制御することである。ディミング機能は、制御パルスのデューティが１０％未満であれば、発光ダイオード照明灯がターンオフされるものとして設計できる。そして、ディミング機能は、制御パルスのデューティが１０％〜１００％の間で可変すると、それに対応して発光ダイオード照明灯の明るさが制御されるように実現できる。
【０００５】
ここで、制御パルスのデューティは、発光ダイオード照明灯に供給される電流の量に対応する。そのため、発光ダイオード照明灯は、最大駆動電流の１０％未満で電流が供給されると、ターンオンのための十分な電圧が形成されないためターンオフされる。そして、発光ダイオード照明灯は、最大駆動電流の１０％〜１００％の間で電流が供給されると、電流の量に対応する明るさで発光する。
【０００６】
前記ディミング機能が実現された従来の発光ダイオード照明装置は、発光ダイオード照明灯の駆動電流がターンオフレベルに減少すると、フライバック制御回路に供給される動作電圧が不安定になる問題がある。
【０００７】
より具体的に説明すれば、発光ダイオード照明灯が最大駆動電流状態で、発光ダイオード照明装置は、２４Ｖのような安定的なレベルで動作電圧をトランスの補助コイルからフライバック制御回路に供給することができる。しかし、ディミング制御によって発光ダイオード照明灯の明るさを次第にターンオフレベルに減少させると、トランスの補助コイルからフライバック制御回路に供給される動作電圧は、駆動電流が減少するのに比例してレベルが次第に低くなる。
【０００８】
そして、発光ダイオード照明灯の明るさがターンオフレベルに低下すると、トランスの補助コイルからフライバック制御回路に供給される動作電圧は、１４Ｖ以下の不安定なレベルに低下する。すなわち、従来の発光ダイオード照明装置は、発光ダイオード照明灯の明るさをターンオフレベルに制御すると、トランスの補助コイルからフライバック制御回路に供給される動作電圧が過度に低くなり、結局、低い動作電圧によってフライバック制御回路が不安定に動作する問題が発生する。
【０００９】
上述のように、従来の発光ダイオード照明装置は、ディミング機能を実現するにあたり、発光ダイオード照明灯がターンオフレベルに近接すると、フライバック制御回路の動作が不安定になる問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】韓国登録特許第１０−１１６４６３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、発光ダイオード照明灯のディミング制御がターンオフレベルで行われても、フライバック制御回路に安定的な水準で動作電圧を供給できるディミング機能が実現された発光ダイオード照明用電源装置および発光ダイオード照明装置を提供することを目的とする。
【００１２】
本発明は、トランスの補助コイルの巻線比を、ステップダウン状態、ステップアップ状態、およびセンターセットアップ状態のうちのいずれか１つに該当するように設定し、各状態ごとにディミング制御に対応して前記補助コイルから出力される検出電圧に対する電圧レギュレーティングを行い、フライバック制御回路に供給される動作電圧を安定化することができる発光ダイオード照明用電源装置および発光ダイオード照明装置を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る発光ダイオード照明用電源装置は、整流電圧を提供する電源部と、内部に少なくとも１つの第１インダクタを有し、前記整流電圧を変換する電圧変換器と、第２インダクタを有し、前記電圧変換器の前記第１インダクタの電流に対応する検出電圧を提供する補助コイルと、制御信号およびセンシング電圧に応答して生成した駆動パルスで前記電圧変換器の電流を制御する制御器と、前記検出電圧をレギュレーティングして前記制御器の動作電圧として提供する電圧レギュレーティング回路とを備え、前記制御信号が、前記発光ダイオード照明灯のディミングを制御する信号であり、前記センシング電圧が、前記電圧変換器の電流をセンシングしてフィードバックされる電圧であることを特徴とする。
【００１４】
一方、本発明に係る発光ダイオード照明装置は、発光ダイオード照明灯と、該発光ダイオード照明灯のディミングを制御するための制御信号を提供するセンサボードと、整流電圧を提供する電源部、内部に少なくとも１つの第１インダクタを有し、前記整流電圧を変換する電圧変換器、第２インダクタを有し、前記電圧変換器の前記第１インダクタの電流に対応する検出電圧を提供する補助コイル、前記制御信号およびセンシング電圧に応答して生成した駆動パルスで前記電圧変換器の電流を制御する制御器、および前記検出電圧をレギュレーティングして前記制御器の動作電圧として提供する電圧レギュレーティング回路を備え、前記センシング電圧が、前記電圧変換器の電流をセンシングしてフィードバックされる電圧であり、前記発光ダイオード照明灯および前記センサボードにそれぞれ電源を供給する電源装置とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
したがって、本発明によれば、ディミング制御がターンオフレベルで行われても、フライバック制御回路に動作電圧が安定的に供給可能で、発光ダイオードの発光が安定的に行われるという効果を奏する。
【００１６】
また、本発明によれば、ステップダウン状態、ステップアップ状態、およびセンターセットアップ状態のうちのいずれか１つに巻線比が設定された補助コイルから出力される検出電圧に対して電圧レギュレーティングが行われるため、フライバック制御回路に動作電圧が安定的に供給可能であり、その結果、発光ダイオード照明灯の発光が安定化するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るＬＥＤ照明装置の好ましい実施形態を示す回路図である。
【図２】トランスの一次側および二次側の電流波形図である。
【図３】発光ダイオード照明灯の駆動電流と駆動電圧との相関関係を例示したグラフである。
【図４】ＤＣ−ＤＣレギュレータの出力電圧と入力電圧との相関関係を例示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付した図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。本明細書および特許請求の範囲に使われた用語は、通常的であるか辞書的意味に限定されて解釈されず、本発明の技術的事項に符合する意味と概念で解釈されなければならない。
本明細書に記載された実施形態および図面に示された構成は本発明の好ましい実施形態であり、本発明の技術的思想をすべて代弁するものではないため、本出願時点でこれらを代替可能な多様な均等物および変形例があり得る。
【００１９】
図１を参照すれば、本発明に係る実施形態は、電源部１０と、トランスＴと、発光ダイオード照明灯ＬＥＤと、フライバック制御回路と、スタートアップ回路１２と、電圧レギュレーティング回路と、センサボード２０とを含む。
【００２０】
電源部１０は、ＡＣ電源を電波整流して整流電圧として出力する構成を有する。すなわち、電源部１０は、電源１１と、整流回路１４と、キャパシタＣ１とが並列に接続された構造を有する。電源１１は、ＡＣ電源として商用電源が用いられることが好ましい。整流回路１４は、電源１１から供給されるサイン波形のＡＣ電源を電波整流してリップル成分を有する整流電圧として出力する構成を有する。整流回路１４の出力端に並列に接続されたキャパシタＣ１は、整流回路１４の出力を平滑するものである。前記電源部１０から出力される整流電圧はトランスＴに伝達され、トランスＴは、整流電圧を変換して直流電圧として出力する構成を有する。
【００２１】
トランスＴは、一次側Ｌ１をなすコイルと、二次側Ｌ２をなすコイルと、補助コイルＬ３とを有するように構成される。トランスＴの一次側Ｌ１および二次側Ｌ２のコイルの巻線比はＮ１：１に設定できる。トランスＴは、少なくともインダクタを含む電圧変換器を例示したものであり、電圧変換器の少なくとも１つのインダクタは、一次側コイルに対応できる。
【００２２】
補助コイルＬ３は、インダクタを例示したものであり、電圧変換器から構成されるトランスＴのインダクタの電流に対応する検出電圧を出力するように構成される。そして、補助コイルＬ３は、分離または非分離（絶縁または非絶縁）方式で電力変換器、すなわちトランスＴと結合できる。補助コイルＬ３は、一次側Ｌ１とＮ２：Ｎ１の巻線比に設定できる。ここで、Ｎ１、Ｎ２は正の実数である。
【００２３】
巻線比は、発光ダイオード照明灯ＬＥＤのターンオフレベル以上で前記検出電圧を出力するように設定されるステップダウン（Ｓｔｅｐ  ｄｏｗｎ）状態（第１実施形態）、発光ダイオード照明灯ＬＥＤの最大駆動電圧として検出電圧を出力するように設定されるステップアップ（Ｓｔｅｐ  ｕｐ）状態（第２実施形態）、および発光ダイオード照明灯ＬＥＤの最大駆動電圧とターンオフレベルとの中間に対応する電圧として検出電圧を出力するように設定されるセンターセットアップ（Ｃｅｎｔｅｒ  ｓｅｔ−ｕｐ）状態（第３実施形態）のうちのいずれか１つに該当するように設定できる。前記巻線比は、製作者の意図によって選択的に実施できる。
【００２４】
トランスＴは、整流電圧が印加される一次側Ｌ１の電流流れによって二次側Ｌ２に誘導電流が発生し、二次側Ｌ２の誘導電流がダイオードＤｏおよびキャパシタＣｏによって整流および平滑され、直流電圧に変換されて出力される構成を有する。
【００２５】
また、トランスＴは、一次側Ｌ１の電流流れによって補助コイルＬ３にも電流が誘導される。補助コイルＬ３に誘導される電流の量は、ステップアップ状態、ステップダウン状態、およびセンターセットアップ状態に設定される巻線比に応じて変化する。
【００２６】
トランスＴは、後述するフライバック制御器１４と、ゼロカレント検出回路１６と、スイッチング素子Ｑｄと、センシング素子Ｒｃｓなどとを含むフライバック制御回路によって整流電圧の変換が駆動される。
そして、トランスＴは、出力を発光ダイオード照明灯ＬＥＤおよびセンサボード２０に電源として供給する。
【００２７】
ここで、発光ダイオード照明灯ＬＥＤの駆動のための電圧と、センサボード２０の動作に必要な動作電圧Ｖ＋のレベルは互いに異なる。そのため、トランスＴの出力は、電圧レギュレータ２６でレギュレーティングされてセンサボード２０の動作電圧Ｖ＋として提供できる。電圧レギュレータ２６は、別の部品から構成されたことを例示したが、製作者の意図によってセンサボード２０に内蔵して構成できる。
【００２８】
発光ダイオード照明灯ＬＥＤは、１つまたは２つ以上の発光ダイオードを含んで構成され、より好ましくは、複数の発光ダイオードがアレイをなすように構成されるとよい。
そして、センサボード２０は、可視光センサ（ＣＤＳ）２２や赤外線センサ（ＰＩＲ）２４を含んで構成できる。可視光センサ２２は、周辺の明るさ（照度）をセンシングするセンサであり、赤外線センサ２４は、人体を感知するセンサである。
【００２９】
センサボード２０は、トランスＴの二次側Ｌ２の出力が電圧レギュレータ２６でレギュレーティングされた動作電圧Ｖ＋を受け、制御信号ＰＷＭを出力する構成を有することができる。制御信号は、アナログ信号やＰＷＭ信号として提供可能であり、本発明に係る実施形態の動作のためにＰＷＭ信号として提供されることを例示する。
【００３０】
ここで、制御信号ＰＷＭは、可視光センサ２２や赤外線センサ２４のセンシングによってパルス幅が可変してディミング制御のために出力できる。そして、制御信号ＰＷＭは、１０％未満のデューティを有するように出力されると、ＬＥＤ照明灯ＬＥＤをオフにするためのものとして定義できる。
【００３１】
スタートアップ回路１２は、電源部１０からトランスＴの一次側に供給される起動電流を検出し、動作電圧Ｖｃｃとして提供する構成を有する。
より詳細には、スタートアップ回路１２は、電源部１０のキャパシタＣ１に対して並列に接続されたトランジスタＱｓを含み、トランジスタＱｓのゲートに並列に接続された抵抗Ｒ１およびツェナーダイオードＺＤ１を含む。ここで、抵抗Ｒ１は、トランジスタＱｓのゲートとソースとの間に接続され、ツェナーダイオードＺＤ１は、トランジスタＱｓのゲートと接地との間に接続される。そして、スタートアップ回路１２は、トランジスタＱｓのドレーンに直列に接続された抵抗Ｒ２および順方向ダイオードＤ１を含む。
【００３２】
上述のように構成されたスタートアップ回路１２は、パワーが印加される初期状態に起動電流を検出し、ダイオードＤ１を介して動作電圧Ｖｃｃを出力する。
スタートアップ回路１２は、ツェナーダイオードＺＤ１の動作特性によって定電圧を出力し、一例として、ツェナーダイオードＺＤ１は、１８Ｖの定電圧特性を有することができ、スタートアップ回路１２は、１４Ｖ水準の電圧をダイオードＤ１の出力側ノードに動作電圧Ｖｃｃとして出力することができる。
【００３３】
そして、電圧レギュレーティング回路は、トランスＴの補助コイルＬ３の検出電圧Ｖｄを動作電圧Ｖｃｃの許容範囲を満足するように変更して出力する構成を有する。
ここで、動作電圧Ｖｃｃの許容範囲は、一例として１０Ｖ〜２０Ｖに設定可能であり、前記許容範囲において後述するフライバック制御器１４は正常な動作を行うことができる。
一方、電圧レギュレーティング回路は、パワーが印加された後、トランスＴが正常な駆動を行う状態で、トランスＴの補助コイルＬ３の検出電圧Ｖｄに基づいて後述するフライバック制御器１４に動作電圧Ｖｃｃを提供するための構成である。
【００３４】
前記電圧レギュレーティング回路の構成をより詳細に説明する。
電圧レギュレーティング回路は、補助コイルＬ３に接続されたダイオードＤ２と、ダイオードＤ２の出力端に並列に接続されたキャパシタＣ３と、ＤＣ−ＤＣレギュレータ１８と、ＤＣ−ＤＣレギュレータ１８に定電圧源として作用する、直列接続された抵抗Ｒ５およびツェナーダイオードＺＤ２と、ＤＣ−ＤＣレギュレータ１８の出力端に接続されたダイオードＤ３と、ダイオードＤ３の出力端に並列に接続されたキャパシタＣ４とを含む。
【００３５】
前記構成において、ダイオードＤ３の出力端は、スタートアップ回路１２のダイオードＤ１の出力端に接続され、ダイオードＤ３およびダイオードＤ１の出力端が共通接続されたノードにキャパシタＣ２が接続され、後述するフライバック制御器１４に動作電圧Ｖｃｃを印加する。
【００３６】
ツェナーダイオードＺＤ２は、検出電圧Ｖｄによって定電圧を駆動する定電圧源として作用し、一例として１８Ｖの定電圧特性を有することができる。
そして、ＤＣ−ＤＣレギュレータ１８は、ツェナーダイオードＺＤ２によって印加される定電圧によって駆動される。より具体的には、ＤＣ−ＤＣレギュレータ１８は、抵抗Ｒ６および抵抗Ｒ５の比によって検出電圧Ｖｄを変更して動作電圧Ｖｃｃとして出力し、この時、動作電圧Ｖｃｃは、フライバック制御器１４が動作可能な許容範囲を満足するように最小レベルおよび最大レベルを有するように出力される。すなわち、ＤＣ−ＤＣレギュレータ１８は、検出電圧Ｖｄをレギュレーティングして動作電圧Ｖｃｃとして出力する。このために、ＤＣ−ＤＣレギュレータ１８は、コレクタとベースが抵抗Ｒ６を介して接続されたＮＰＮバイポーラトランジスタＱｖを含んで構成できる。
【００３７】
一方、フライバック制御回路は、制御信号およびセンシング信号に応答して生成した駆動パルスで電圧変換器のトランスＴの電流を制御するための制御器の一例として構成されたものである。このために、フライバック制御回路は、フライバック制御器１４と、ゼロカレント検出回路１６と、スイッチング素子Ｑｄと、センシング素子Ｒｃｓと、ディミング制御回路とを含んで構成される。
【００３８】
すなわち、フライバック制御回路は、ディミングを制御するためのセンサボード２０の制御信号ＰＷＭ、およびトランスＴの一次側Ｌ１の電流流れをセンシングしてフィードバックされるセンシング電圧ＶＳによって内部で駆動パルスＤＰを生成し、駆動パルスＤＰを用いてトランスＴの一次側Ｌ１を駆動する。
【００３９】
より詳細には、フライバック制御回路のディミング制御回路は、フォトカプラＰＣを含んで構成可能であり、ディミング制御回路は、ディミングを制御するための外部（センサボード２０）の制御信号ＰＷＭをディミング制御信号ＣＯＭＰに変換する。
すなわち、センサボード２０の制御信号ＰＷＭは、フォトカプラＰＣを介して伝達された後、伝達抵抗Ｒｐを介して伝達され、フライバック制御器１４にディミング制御信号ＣＯＭＰとして入力される。そして、フライバック制御器１４は、ゼロカレント検出回路１６からゼロカレント検出信号ＺＣＤを受信する。
【００４０】
ゼロカレント検出回路１６は、トランスＴの二次側Ｌ２に誘導される電流のゼロカレントポイント（Ｚｅｒｏ  Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｐｏｉｎｔ）Ｚを検出するために、トランスＴの補助コイルＬ３の出力電流を受ける。ゼロカレント検出回路１６は、補助コイルＬ３の出力電流に基づいてトランスＴの二次側Ｌ２に誘導される電流のゼロカレントポイント（図２のＺ）を検出したゼロカレント検出信号ＺＣＤを出力する構成を有する。
【００４１】
このために、ゼロカレント検出回路１６は、トランスＴの補助コイルＬ３に接続された抵抗Ｒ３と、抵抗Ｒ３に並列接続された抵抗Ｒ４およびキャパシタＣ５とを含んで構成できる。ゼロカレント検出回路１６は、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４との間の接続ノードからゼロカレント検出信号ＺＣＤをフライバック制御器１４に出力する。
【００４２】
図２を参照すれば、スイッチング素子Ｑｄがターンオンされると、トランスＴの一次側Ｌ１の電流は徐々に増加する。この時、二次側Ｌ２には誘導電流が形成されない。そして、スイッチング素子Ｑｄがターンオフされると、トランスＴの一次側Ｌ１の電流流れは急激に遮断され、二次側Ｌ２には誘導電流が形成された後次第に減少する。ゼロカレントポイントＺは、トランスＴの二次側Ｌ２の誘導電流がなくなる時点、すなわちゼロ状態となる時点を意味する。
【００４３】
ゼロカレントポイントＺになると、再びトランスＴの一次側Ｌ１は、スイッチング素子Ｑｄのターンオンにより電流の流れが増加する。
すなわち、ゼロカレントポイントＺに同期してトランスＴの一次側Ｌ１の電流流れが開始されることにより、スイッチング損失を低減させて電力変換効率を高めることができる。
ゼロカレント検出回路１６は、ゼロカレントポイントＺに同期した信号をゼロカレント検出信号ＺＣＤとして提供する。
【００４４】
一方、トランスＴの一次側Ｌ１にスイッチング素子Ｑｄが接続され、スイッチング素子Ｑｄは、センシング抵抗Ｒｃｓを介して接地される。
スイッチング素子Ｑｄは、パワートランジスタとしてＦＥＴが構成可能であり、ゲートに印加される駆動パルスＤＰによってスイッチングされる。スイッチング素子Ｑｄは、前記スイッチングによってトランスＴの一次側Ｌ１の電流流れを駆動する。
そして、センシング抵抗Ｒｃｓは、センシング素子であり、スイッチング素子Ｑｄの電流流れをセンシングしてセンシング電圧ＶＳをフライバック制御器１４に提供する。
【００４５】
フライバック制御器１４は、動作電圧Ｖｃｃによって駆動される。そして、フライバック制御器１４は、内部で駆動パルスＤＰを生成し、駆動パルスＤＰをスイッチング素子Ｑｄに提供する。
すなわち、フライバック制御器１４は、駆動パルスＤＰのイネーブル開始時点がゼロカレント検出信号ＺＣＤによってゼロカレントポイントに同期し、ディミング制御信号ＣＯＭＰおよびセンシング電圧ＶＳに応じてパルス幅が決定された駆動パルスＤＰを出力する。
【００４６】
まず、フライバック制御器１４が、ディミング制御信号ＣＯＭＰによって駆動パルスの幅を可変して出力することを説明する。
可視光センサ２２が周辺が暗いとセンシングすると、センサボード２０は、発光ダイオード照明灯ＬＥＤを明るく発光させるために、パルス幅の広い制御信号ＰＷＭを出力することができる。これとは逆に、可視光センサ２２が周辺が明るいとセンシングすると、センサボード２０は、発光ダイオード照明灯ＬＥＤを暗く発光させるために、パルス幅の狭い制御信号ＰＷＭを出力することができる。
【００４７】
前記のようにパルス幅が可変する制御信号ＰＷＭに対応するディミング制御信号ＣＯＭＰが入力されると、フライバック制御器１４は、発光ダイオード照明灯ＬＥＤを明るく発光させるために、パルス幅の広い駆動パルスＤＰを出力し、発光ダイオード照明灯ＬＥＤを暗く発光させるために、パルス幅の狭い駆動パルスＤＰを出力する。
それによって、スイッチング素子Ｑｄは、駆動パルスＤＰの幅が広い場合、ターンオン時間が長くなるため、トランスＴから多量の電流を出力するように駆動することができ、駆動パルスＤＰの幅が狭い場合、ターンオン時間が短いため、トランスＴから少量の電流を出力するように駆動することができる。
結局、発光ダイオード照明灯ＬＥＤは、トランスＴから供給される電流の量に応じて明るくまたは暗く発光できる。
【００４８】
また、フライバック制御器１４は、センシング電圧ＶＳによって駆動パルスの幅を可変して出力することができる。トランスＴは、ディミング制御信号ＣＯＭＰが一定に維持される場合、出力される電流を維持しなければならない。このようにトランスＴから出力される電流の量を一定に維持するために、センシング電圧ＶＳが利用される。
【００４９】
トランスＴから出力される電流の量が多くなると、スイッチング素子Ｑｄを介してセンシング抵抗Ｒｃｓに流入する電流の量が増加する。これとは逆に、トランスＴから出力される電流の量が減少すると、スイッチング素子Ｑｄを介してセンシング抵抗Ｒｃｓに流入する電流の量が減少する。
【００５０】
センシング抵抗Ｒｓは、前記電流の量に対応するセンシング電圧ＶＳをフライバック制御器１４に提供する。
フライバック制御器１４は、センシング電圧ＶＳを参照して、トランスＴから出力する電流の量を増加させるためにパルス幅の広い駆動パルスＤＰを出力したり、トランスＴから出力する電流の量を減少させるためにパルス幅の狭い駆動パルスＤＰを出力する。
【００５１】
上述のように構成および動作する本発明に係る実施形態は、フライバック制御器１４の安定的な動作のために、ＤＣ−ＤＣレギュレータ１８は、１４Ｖ〜２０Ｖとして動作電圧Ｖｃｃを出力する。
これにより、本発明に係る実施形態は、ディミング制御のために発光ダイオード照明灯の駆動電流がターンオフレベルに減少しても、フライバック制御器１４に動作電圧Ｖｃｃが１４Ｖ以上の安定的なレベルで提供できる。
【００５２】
より具体的に説明すれば、本発明に係る実施形態は、トランスＴから発光ダイオード照明灯ＬＥＤに供給される電流および電圧特性は、図３のように例示できる。
図３を参照すれば、トランスＴから発光ダイオード照明灯ＬＥＤに駆動される電流のうち、ターンオフレベルに対応する駆動電圧はＶ１として定義され、最大駆動電流に対応する最大駆動電圧はＶ２として定義される。
【００５３】
本発明に係る実施形態は、図３のトランスＴの発光ダイオードの駆動特性を考慮して、ステップダウン状態（第１実施形態）、ステップアップ状態（第２実施形態）、およびセンターセットアップ状態（第３実施形態）として補助コイルＬ３の巻線を設定することができ、それによって、ＤＣ−ＤＣレギュレータ１８が動作できる。
【００５４】
第１実施形態として、補助コイルＬ３は、発光ダイオード照明灯ＬＥＤのターンオフレベルの駆動電圧Ｖ１として検出電圧Ｖｄを出力するように巻線比Ｎ２が設定できる。すなわち、図４のＶｄ１を基準として検出電圧Ｖｄが設定できる。
例示的に、発光ダイオード照明灯ＬＥＤのターンオフレベルの駆動電圧Ｖ１が１８Ｖの場合、補助コイルＬ３は、検出電圧Ｖｄを１８Ｖ水準として出力するように巻線比Ｎ２が設定できる。
そして、ＤＣ−ＤＣレギュレータ１８は、検出電圧Ｖｄの最大レベルが動作電圧Ｖｃｃの許容範囲を満足するように出力するように設定できる。
【００５５】
前記ステップダウン状態に設定された本発明に係る第１実施形態は、補助コイルＬ３から、発光ダイオード照明灯ＬＥＤのターンオフレベルに該当する駆動電圧Ｖ１、すなわち１８Ｖ水準として検出電圧Ｖｄを出力することができる。この時、発光ダイオード照明灯ＬＥＤの最大駆動電圧に対応して、補助コイルＬ３は、例示的に４６Ｖの検出電圧Ｖｄを出力することができる。
【００５６】
すなわち、検出電圧Ｖｄは、１８Ｖ〜４６Ｖの範囲で検出される。
この時、ＤＣ−ＤＣレギュレータ１８は、検出電圧Ｖｄの最大レベル、すなわち４６Ｖを２２Ｖ水準の電圧に変換する。
それによって、ＤＣ−ＤＣレギュレータ１８は、１８Ｖ〜４６Ｖの幅でスイングされる検出電圧Ｖｄを、１８Ｖから２２Ｖの幅（Ｖｓｓ１−Ｖｓｓ２の幅）でスイングされる動作電圧Ｖｓｓとして出力する。
【００５７】
これとは異なり、本発明に係る第２実施形態として、補助コイルＬ３は、発光ダイオード照明灯ＬＥＤの最大駆動電圧Ｖ２に対応して検出電圧Ｖｄを出力するように巻線比Ｎ２が設定できる。すなわち、図４のＶｄ２を基準として検出電圧Ｖｄが設定できる。
例示的に、発光ダイオード照明灯ＬＥＤの最大駆動電圧Ｖ２が２２Ｖの場合、補助コイルＬ３は、検出電圧Ｖｄを２２Ｖ水準として出力するように巻線比Ｎ２が設定できる。そして、ＤＣ−ＤＣレギュレータ１８は、検出電圧Ｖｄの最小レベルが動作電圧Ｖｃｃの許容範囲を満足するように出力するように設定できる。
【００５８】
前記ステップアップ状態に設定された本発明に係る第２実施形態は、補助コイルＬ３から、発光ダイオード照明灯ＬＥＤの最大駆動電圧に該当するレベル、すなわち２２Ｖ水準として検出電圧Ｖｄを出力することができる。この時、発光ダイオード照明灯ＬＥＤのターンオフレベルに対応して、補助コイルＬ３は、例示的に７Ｖの検出電圧Ｖｄを出力することができる。
【００５９】
すなわち、検出電圧Ｖｄは、７Ｖ〜２２Ｖの範囲で検出される。
この時、ＤＣ−ＤＣレギュレータ１８は、検出電圧Ｖｄの最小レベル、すなわち７Ｖを１８Ｖ水準の電圧に変換する。
それによって、ＤＣ−ＤＣレギュレータ１８は、７Ｖ〜２２Ｖの幅でスイングされる検出電圧Ｖｄを、１８Ｖから２２Ｖの幅（Ｖｓｓ１−Ｖｓｓ２の幅）でスイングされる動作電圧Ｖｓｓとして出力する。
【００６０】
これとは異なり、本発明に係る第３実施形態として、補助コイルＬ３は、発光ダイオード照明灯ＬＥＤを駆動する駆動電圧の中間レベルの電圧水準として検出電圧Ｖｄを出力するように巻線比Ｎ２が設定できる。図４のＶｄ３を基準として検出電圧Ｖｄが設定できる。
例示的に、発光ダイオード照明灯ＬＥＤの駆動電圧のセンター値が２０Ｖの場合、補助コイルＬ３は、検出電圧Ｖｄを２０Ｖ水準として出力するように巻線比Ｎ２が設定できる。そして、ＤＣ−ＤＣレギュレータ１８は、検出電圧Ｖｄの最小レベルおよび最大レベルが動作電圧Ｖｃｃの許容範囲を満足するように出力するように設定できる。
【００６１】
前記ステップアップ状態に設定された本発明に係る第３実施形態は、補助コイルＬ３から、発光ダイオード照明灯ＬＥＤの駆動電圧のセンター値に該当するレベル、すなわち２０Ｖ水準として検出電圧Ｖｄを出力することができる。この時、発光ダイオード照明灯ＬＥＤのターンオフレベルに対応して、補助コイルＬ３は、例示的に１５Ｖの検出電圧Ｖｄを出力することができ、発光ダイオード照明灯ＬＥＤの最大駆動電圧に対応して、補助コイルＬ３は、例示的に５０Ｖの検出電圧Ｖｄを出力することができる。
【００６２】
すなわち、検出電圧Ｖｄは、１５Ｖ〜５０Ｖの範囲で検出される。
この時、ＤＣ−ＤＣレギュレータ１８は、検出電圧Ｖｄの最小レベル、すなわち１５Ｖを１８Ｖ水準の電圧に変換し、最大レベル、すなわち５０Ｖを２２Ｖ水準の電圧に変換する。
それによって、ＤＣ−ＤＣレギュレータ１８は、７Ｖ〜２２Ｖの幅でスイングされる検出電圧Ｖｄを、１８Ｖから２２Ｖの幅（Ｖｓｓ１−Ｖｓｓ２の幅）でスイングされる動作電圧Ｖｓｓとして出力する。
【００６３】
前記第１ないし第３実施形態の各状態、すなわち、ステップダウン（Ｓｔｅｐ  ｄｏｗｎ）状態（第１実施形態）、ステップアップ（Ｓｔｅｐ  ｕｐ）状態（第２実施形態）、およびセンターセットアップ（Ｃｅｎｔｅｒ  ｓｅｔ−ｕｐ）状態（第３実施形態）のうちのいずれか１つに該当し、ＤＣ−ＤＣレギュレータ１８から１８Ｖ〜２２Ｖの幅で動作電圧Ｖｓｓが出力可能であり、ＤＣ−ＤＣレギュレータ１８から出力される動作電圧Ｖｃｃは、ダイオードＤ３およびキャパシタＣ４を含むインピーダンスによって電圧降下し、１４Ｖ水準でフライバック制御器１４に供給できる。
【００６４】
そのため、ディミング制御に対応してトランスＴで誘導される電流の量に変化が発生しても、本発明に係る実施形態は、フライバック制御器１４に安定的に動作可能な動作電圧Ｖｓｓを供給することができる。
すなわち、本発明に係る実施形態は、フライバック制御回路の安定的な動作を保障することができるため、発光ダイオードの発光が安定化できる。
【符号の説明】
【００６５】
１０  電源部
１２  スタートアップ回路
１４  フライバック制御器
１６  ゼロカレント検出回路
１８  ＤＣ−ＤＣレギュレータ
２０  センサボード
２２  可視光センサ
２４  赤外線センサ
【図１】
2014109784.tif 000003
【図２】
2014109784.tif 000004
【図３】
2014109784.tif 000005
【図４】
2014109784.tif 000006