(57)【要約】【課題】光量を調節する外部ＰＷＭ信号に対する出力電流の立ち上がりおよび立ち下がり応答速度を高速化することにより、出力電流の低デューティ比の場合においても安定した出力電流を供給する照明灯電源装置を提供する。【解決手段】外部ＰＷＭ信号入力端２のＰＷＭ信号がＨｉｇｈの時に出力電流オン／オフスイッチブロック１１をオンにして出力電流を流通すると共に出力電流を検出してフィードバック検出電圧切り換えブロック１３が出力電流Ｉｏｕｔ  を規定の電流に制御するフィードバック電圧をスイッチングＤＣ／ＤＣコントローラＩＣ８に出力し、ＰＷＭ信号がＬｏｗの時に出力電流オン／オフスイッチブロック１１をオフにして出力電流を遮断すると共にスイッチングＤＣ／ＤＣコントローラＩＣ８の動作を停止せしめるフィードバック電圧をスイッチングＤＣ／ＤＣコントローラＩＣ８に出力することを特徴とする照明灯電源装置。【選択図】  図１
2005006444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部ＰＷＭ信号入力端を介して供給されるＰＷＭ信号で調光する照明灯電源装置において、
外部ＰＷＭ信号入力端のＰＷＭ信号がＨｉｇｈの時に出力電流オン／オフスイッチブロックをオンにして出力電流を流通すると共に出力電流を検出してフィードバック検出電圧切り換えブロックが出力電流を規定の電流に制御するフィードバック電圧をスイッチングＤＣ／ＤＣコントローラＩＣに出力し、ＰＷＭ信号がＬｏｗの時に出力電流オン／オフスイッチブロックをオフにして出力電流を遮断すると共にスイッチングＤＣ／ＤＣコントローラＩＣの動作を停止せしめるフィードバック電圧をスイッチングＤＣ／ＤＣコントローラＩＣに出力することを特徴とする照明灯電源装置。
【請求項２】
外部ＰＷＭ信号入力端２を介して供給されるＰＷＭ信号で調光する照明灯電源装置において、
スイッチングＤＣ／ＤＣコントローラＩＣを有し電源入力端に接続するＤＣ／ＤＣコンバータを具備し、
出力電流オン／オフスイッチブロックを具備し、
出力電流検出用抵抗器を具備し、
検出電圧入力端に出力電流検出用抵抗器が接続されるフィードバック検出電圧切り換えブロックを具備し、
出力電流オン／オフスイッチブロックの制御信号入力端およびフィードバック検出電圧切り換えブロックのイネーブル信号入力端に外部ＰＷＭ信号入力端を接続し、
ここで、外部ＰＷＭ信号入力端のＰＷＭ信号がＨｉｇｈの時に出力電流検出用抵抗器の検出電圧を参照して出力電流を規定の電流に制御するフィードバック電圧をスイッチングＤＣ／ＤＣコントローラＩＣに出力する一方、外部ＰＷＭ信号入力端のＰＷＭ信号がＬｏｗの時にスイッチングＤＣ／ＤＣコントローラＩＣの動作を停止せしめるフィードバック電圧をスイッチングＤＣ／ＤＣコントローラＩＣに出力することを特徴とする照明灯電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、照明灯電源装置に関し、特に、熱陰極蛍光管、冷陰極蛍光管の如き蛍光放電管、発光ダイオードを点灯し定電流で駆動する調光回路を有し、光量を調節する外部ＰＷＭ信号に対する出力電流の立ち上がりおよび立ち下がり応答速度を高速化することにより、出力電流の低デューティ比の場合においても安定した出力電流を供給する、低輝度電流調節、高精度で輝度調節をする照明灯電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
照明装置の輝度調節は、調光装置により出力電流を制御して行う。この出力電流の制御の仕方として、ＡＭ方式とＰＷＭ方式が一般に知られている。照明装置として発光ダイオードを使用したものに限定すると、出力電流の制御の仕方として一般にＰＷＭ方式が採用される（特許文献１  参照）。
【０００３】
ところで、発光ダイオードは或る一定の電流値においてのみ輝度が保証されており、電流値がこの一定値と異なると、発光ダイオード個々の特性の差違に起因して輝度が発光ダイオード個々に相違することとなる。ＡＭ方式に依っては、この発光ダイオード個々の輝度の相違を均一に制御することが困難であるところから、この制御を比較的に容易に実施することができるＰＷＭ方式が発光ダイオードを使用した照明装置の輝度の制御に採用されるものと類推される。
【０００４】
ＰＷＭ方式による第１の従来例を図３を参照して説明する。
図３において、１は電源入力端であり、２は外部ＰＷＭ信号入力端である。３および７はコンデンサ、４はコイル、５はトランジスタ、６はダイオード、８はスイッチングＤＣ／ＤＣコントローラＩＣであり、これらがＤＣ／ＤＣコンバータ１２を構成している。１１１は出力電流オン／オフトランジスタ、１３はフィードバック検出電圧切り換えブロック、１４は出力電流検出用抵抗器、１５は電源出力端である。
【０００５】
電源入力端１に入力電圧Ｖｉｎが印加されると、この入力電圧Ｖｉｎは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２においてコンデンサ３、コイル４、トランジスタ５、ダイオード６、スイッチングＤＣ／ＤＣコントローラＩＣ８により昇圧され、この昇圧電圧はコンデンサ７に充電される。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２における昇圧動作は一般に周知であるのでその説明は省略する。
【０００６】
コンデンサ７に充電された昇圧電圧は、出力電流オン／オフトランジスタ１１１の入力端に供給され、外部ＰＷＭ信号入力端２から制御信号入力端１１３に印加されたＰＷＭ信号がＨｉｇｈの時に出力電流オン／オフトランジスタ１１１は導通し、出力電圧Ｖｏｕｔ  として電源出力端１５に出力される。ＰＷＭ信号がオフの時は出力電流オン／オフトランジスタ１１１は遮断し、出力電圧Ｖｏｕｔ  は電源出力端１５に出力されない。
【０００７】
（１）  ここで、出力電流オン／オフトランジスタ１１１により、電流Ｉｏｕｔ  を目的とする一定の電流値に調節する仕方について説明する。
電源出力端１５に、負荷照明灯として発光ダイオード１６が接続されているものとすると、出力電流オン／オフトランジスタ１１１の導通時に発光ダイオード１６に電流Ｉｏｕｔ  が流れ、点灯する。この場合、電流Ｉｏｕｔ  は電流検出用抵抗器１４にも流れる。この電流流通により、電流検出用抵抗器１４には電流Ｉｏｕｔ  ×電流検出用抵抗器１４の抵抗値で決まる電圧降下が発生して、検出電圧Ｖｓｅｎ  が発生する。この検出電圧Ｖｓｅｎ  を監視して電流Ｉｏｕｔ  を目的とする一定の電流値に調節している。以下、これについて説明する。
【０００８】
フィードバック検出電圧切り換えブロック１３には、検出電圧入力端１３１を介して検出電圧Ｖｓｅｎ  が入力される。ここで、フィードバック検出電圧切り換えブロック１３は、検出電圧Ｖｓｅｎ  を参照して電流Ｉｏｕｔ  を規定の電流が流れる様に制御するフィードバック電圧を切り換えブロック出力端１３３からスイッチングＤＣ／ＤＣコントローラＩＣ８のフィードバック信号入力端８１に出力する。そして、検出電圧Ｖｓｅｎ  がゼロの時は電流Ｉｏｕｔ  を遮断する様に、フィードバック電圧をスイッチングＤＣ／ＤＣコントローラＩＣ８の動作を停止せしめる様にフィードバック電圧を切り換えブロック出力端１３３からスイッチングＤＣ／ＤＣコントローラＩＣ８のフィードバック信号入力端８１に出力する。即ち、スイッチングＤＣ／ＤＣコントローラＩＣ８は、フィードバック検出電圧切り換えブロック１３の出力がオンの時に動作し、フィードバック検出電圧切り換えブロック１３の出力がオフの時に動作を停止する。
【０００９】
（２）  スイッチングＤＣ／ＤＣコントローラＩＣ８の動作を制御して、電流Ｉｏｕｔ  を目的とする一定の電流値に調節する図４の従来例を説明する。図４において、図３における部材と共通する部材には共通する参照符号を付与している。
フィードバック検出電圧切り換えブロック１３はイネーブル信号入力端１３２に外部ＰＷＭ信号入力端２からＰＷＭ信号が供給される。ＰＷＭ信号がＨｉｇｈの時に、検出電圧Ｖｓｅｎ  を参照して電流Ｉｏｕｔ  を規定の電流が流れる様に制御するフィードバック電圧を切り換えブロック出力端１３３からスイッチングＤＣ／ＤＣコントローラＩＣ８のフィードバック信号入力端８１に出力する。そして、外部ＰＷＭ信号入力端２のＰＷＭ信号がＬｏｗの時、電流Ｉｏｕｔ  を遮断する様に即ち、フィードバック電圧をスイッチングＤＣ／ＤＣコントローラＩＣ８の動作を停止せしめる様にフィードバック電圧を切り換えブロック出力端１３３からスイッチングＤＣ／ＤＣコントローラＩＣ８のフィードバック信号入力端８１に出力する。スイッチングＤＣ／ＤＣコントローラＩＣ８は、フィードバック検出電圧切り換えブロック１３の出力がオンの時に動作し、フィードバック検出電圧切り換えブロック１３の出力がオフの時に動作を停止する。
【００１０】
以上の一連の動作を繰り返すことにより、外部ＰＷＭ信号入力端２のＰＷＭ信号がＨｉｇｈの時に発光ダイオード１６には目的とする一定の電流が供給され、外部ＰＷＭ信号入力端２のＰＷＭ信号がＬｏｗの時は発光ダイオード１６に流れる電流を遮断することができる。ＰＷＭ方式は出力電流のオンオフを繰り返し、出力電流のオンする期間を調整する、即ち、出力電流のデューティ比を調整することにより輝度を調整することができる。なお、出力電流がオンの時の電流は一定である。
【００１１】
【特許文献１】特開平１０−１１２３９６号  公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
図５を参照するに、ＰＷＭ方式において重要なことは、出力電流をオンオフするＰＷＭ信号に対する出力電流の反応のスピードと精度である。出力電流の立ち上がりおよび立ち下がりのスピードが遅いと、低デューティ比の時に目的とする出力電流が得られず、また、高精度の輝度調整も困難になるからである。この点で、以上の図４の（２）の仕方には問題がある。即ち、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は出力電圧を検出してフィードバック制御することにより安定した出力を得ている。フィードバック電圧の切り換えでフィードバック制御しているので発振することはないが、検出電圧とＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力動作の間に時間的遅延が存在する。この時間遅れが図５（ｃ）に示される如くそのまま出力電流の遅れとなり、高速高精度の輝度調整は困難になる。
【００１３】
ところで、図３の（１）の仕方は電流が安定せず、発振する問題がある。これについて説明する。出力電流のオン／オフ動作は出力電流オン／オフタトランジスタ１１１のスイッチング特性に対応し、高速高性能に応動する。単発的なオン動作、単発的なオフ動作は或いは充分な時間間隔を有するオン／オフ動作については問題はないが、ＰＷＭ信号は周期的な信号である上に、周期は人間の目にはオン／オフが認識することができない程の高周波信号であるので、フィードバック制御の特徴である時間的遅延を無視することはできなくなり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の動作が発振状態になり、或いは動作を停止する。出力電流は図５（ｂ）に示される如く安定しない。
【００１４】
この発明は、フィードバック検出電圧切り換えブロック１３を具備し、これと出力電流オン／オフスイッチブロック１１とを同期して動作させ、出力電流の立ち上がりおよび立ち下がりが高速で出力電流の安定した照明灯電源装置を提供するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
外部ＰＷＭ信号入力端２を介して供給されるＰＷＭ信号で調光する照明灯電源装置において、ＰＷＭ信号入力端２のＰＷＭ信号がＨｉｇｈの時に出力電流オン／オフスイッチブロック１１をオンにして出力電流を流通すると共に出力電流を検出してフィードバック検出電圧切り換えブロック１３が出力電流Ｉｏｕｔ  を規定の電流に制御するフィードバック電圧をスイッチングＤＣ／ＤＣコントローラＩＣ８に出力し、ＰＷＭ信号がＬｏｗの時に出力電流オン／オフスイッチブロック１１をオフにして出力電流を遮断すると共にスイッチングＤＣ／ＤＣコントローラＩＣ８の動作を停止せしめるフィードバック電圧をスイッチングＤＣ／ＤＣコントローラＩＣ８に出力する照明灯電源装置を構成した。
【００１６】
そして、外部ＰＷＭ信号入力端２を介して供給されるＰＷＭ信号で調光する照明灯電源装置において、スイッチングＤＣ／ＤＣコントローラＩＣ８を有し電源入力端１に接続するＤＣ／ＤＣコンバータ１２を具備し、出力電流オン／オフスイッチブロック１１を具備し、出力電流検出用抵抗器１４を具備し、検出電圧入力端１３１に出力電流検出用抵抗器１４が接続されるフィードバック検出電圧切り換えブロック１３を具備し、出力電流オン／オフスイッチブロック１１の制御信号入力端１１３およびフィードバック検出電圧切り換えブロック１３のイネーブル信号入力端１３２に外部ＰＷＭ信号入力端２を接続し、ここで、外部ＰＷＭ信号入力端２のＰＷＭ信号がＨｉｇｈの時に出力電流検出用抵抗器１４の検出電圧Ｖｓｅｎ  を参照して出力電流Ｉｏｕｔ  を規定の電流に制御するフィードバック電圧をスイッチングＤＣ／ＤＣコントローラＩＣ８に出力する一方、外部ＰＷＭ信号入力端２のＰＷＭ信号がＬｏｗの時スイッチングＤＣ／ＤＣコントローラＩＣ８の動作を停止せしめるフィードバック電圧をスイッチングＤＣ／ＤＣコントローラＩＣ８に出力するる照明灯電源装置を構成した。
【００１７】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図１の実施例を参照して説明する。実施例において、従来例における部材と共通する部材には共通する参照符合を付与している。
図１において、１は電源入力端であり、２は外部ＰＷＭ信号入力端である。３および７はコンデンサ、４はコイル、５はトランジスタ、６はダイオード、８はスイッチングＤＣ／ＤＣコントローラＩＣであり、これらがＤＣ／ＤＣコンバータ１２を構成している。１１は出力電流オン／オフスイッチブロック、１３はフィードバック検出電圧切り換えブロック、１４は電流検出用抵抗器、１５は電源出力端である。
【００１８】
電源入力端１に入力電圧Ｖｉｎが印加されると、この入力電圧Ｖｉｎはコンデンサ３、コイル４、トランジスタ５、ダイオード６、スイッチングＤＣ／ＤＣコントローラＩＣ８により昇圧され、コンデンサ７に昇圧充電される。
ここで、コンデンサ７に充電された昇圧電圧は、外部ＰＷＭ信号入力端２に入力されるＰＷＭ信号がＨｉｇｈの時に出力電流オン／オフスイッチブロック１１が導通することにより、出力電圧Ｖｏｕｔ  として電源出力端１５に出力される。
【００１９】
ここで、電源出力端１５に照明灯として発光ダイオード１６が接続されているものとすると、発光ダイオード１６に電流Ｉｏｕｔ  が流れ、点灯する。この場合、電流Ｉｏｕｔ  は電流検出用抵抗器１４にも流れる。これにより、電流検出用抵抗器１４には、電流Ｉｏｕｔ  ×電流検出用抵抗器１４の抵抗値で決まる電圧降下が発生し、検出電圧Ｖｓｅｎ  が得られる。この検出電圧Ｖｓｅｎ  を監視してこれを一定に保持する制御を実施することにより、電流Ｉｏｕｔ  を目的とする一定の電流値に調節することができる。以下、これについて説明する。
【００２０】
フィードバック検出電圧切り換えブロック１３は、外部ＰＷＭ信号入力端２のＰＷＭ信号がＨｉｇｈの時、検出電圧Ｖｓｅｎ  を参照して電流Ｉｏｕｔ  を規定の電流が流れる様に制御するフィードバック電圧を切り換えブロック出力端１３３からスイッチングＤＣ／ＤＣコントローラＩＣ８のフィードバック信号入力端８１に出力する。一方、外部ＰＷＭ信号入力端２のＰＷＭ信号がＬｏｗの時は、電流Ｉｏｕｔ  を遮断する様に、即ち、フィードバック電圧をスイッチングＤＣ／ＤＣコントローラＩＣ８の動作を停止せしめる様にフィードバック電圧を切り換えブロック出力端１３３からスイッチングＤＣ／ＤＣコントローラＩＣ８のフィードバック信号入力端８１に出力する。
【００２１】
ここで重要なことは、出力電流オン／オフスイッチブロック１１とフィードバック検出電圧切り換えブロック１３を、外部ＰＷＭ信号入力端２のＰＷＭ信号に同期して動作させることである。即ち、外部ＰＷＭ信号入力端２のＰＷＭ信号がＨｉｇｈの時は、出力電流オン／オフスイッチブロック１１をオンに切り換え制御すると共にフィードバック検出電圧切り換えブロック１３の出力をＶｏｎに切り換え制御する。スイッチングＤＣ／ＤＣコントローラＩＣ８は、フィードバック検出電圧切り換えブロック１３の出力がＶｏｎの時に動作して、昇圧した入力電圧Ｖｉｎ  をコンデンサ７を介してオンに切り換え制御されている出力電流オン／オフスイッチブロック１１に供給し、これは電源出力端１５に供給され、発光ダイオード１６に制御された電流が流れるに到る。そして、外部ＰＷＭ信号入力端２のＰＷＭ信号がＬｏｗの時は、出力電流オン／オフスイッチブロック１１をオフに切り換え制御すると共にフィードバック検出電圧切り換えブロック１３の出力をＶｏｆｆ  に切り換え制御することが重要である。
【００２２】
以上の一連の動作を繰り返すことにより、外部ＰＷＭ信号入力端２のＰＷＭ信号がＨｉｇｈの時に発光ダイオード１６には目的とする一定の電流が供給され、外部ＰＷＭ信号入力端２のＰＷＭ信号がＬｏｗの時は発光ダイオード１６に流れる電流を遮断することができる。
【００２３】
図２を参照するに、これは図１のフィードバック検出電圧切り換えブロック１３を具体的に説明する図である。
図２において、フィードバック検出電圧切り換えブロック１３は、イネーブル信号入力端を有する差動アンプ１７、同様にイネーブル信号入力端を有する差動アンプ１８、インバータ１８１、差動アンプ１７の増幅率を設定する抵抗１７１および抵抗１７２により構成される。
【００２４】
差動アンプ１７のイネーブル信号入力端には、外部ＰＷＭ信号入力端２からＰＷＭ信号が直接供給される。これに対して、差動アンプ１８のイネーブル信号入力端には、外部ＰＷＭ信号入力端２からＰＷＭ信号がインバータ１８１を介して供給される。これにより、外部ＰＷＭ信号入力端２のＰＷＭ信号がＨｉｇｈの時は差動アンプ１７の出力がフィードバック検出電圧切り換えブロック１３の出力として切り換えブロック出力端１３３からスイッチングＤＣ／ＤＣコントローラＩＣ８のフィードバック信号入力端８１に出力され、外部ＰＷＭ信号入力端２のＰＷＭ信号がＬｏｗの時は差動アンプ１８の出力がフィードバック検出電圧切り換えブロック１３の出力として切り換えブロック出力端１３３からスイッチングＤＣ／ＤＣコントローラＩＣ８のフィードバック信号入力端８１に出力される。
【００２５】
この場合、差動アンプ１７の出力電圧は摺動抵抗１７１および抵抗１７２により設定された差動アンプ１７の増幅率で検出電圧Ｖｓｅｎ  を増幅した電圧である。そして、差動アンプ１８の出力電圧は、スイッチングＤＣ／ＤＣコントローラＩＣ８の動作を停止せしめる既定の設定電圧Ｖｒｅｆ  である。
【００２６】
【発明の効果】
上述した通りであって、この発明は、フィードバック検出電圧切り換えブロックを具備し、これと出力電流オン／オフスイッチブロックとを同期して動作させる構成を採用した。これにより、ＰＷＭ信号がＬｏｗからＨｉｇｈに変化して出力電流オン／オフスイッチブロックがオフからオンに切り換わった時、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２が安定する迄の間はコンデンサ７が放電電流を供給することにより高速な立ち上がり電流が得られる。更に、この場合の出力電流オン／オフスイッチブロックのオン／オフ動作はその高速なスイッチング特性に対応し、出力電圧の立ち上がりおよび立ち下がりはこのスイッチング特性に高速高性能に応動する。従って、負荷照明灯の発光ダイオードには図５（ｄ）に示されるが如き高速高性能の立ち上がりおよび立ち下がり出力電流を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例を説明する図。
【図２】実施例を更に詳細に説明する図。
【図３】従来施例を説明する図。
【図４】他の従来施例を説明する図。
【図５】ＰＷＭ信号および出力電流特性を示す図。
【符号の説明】
１  電源入力端                        ２  外部ＰＷＭ信号入力端
３  コンデンサ                        ４  コイル
５  トランジスタ                      ６  ダイオード
７  コンデンサ
８  スイッチングＤＣ／ＤＣコントローラＩＣ
８１  フィードバック信号入力端        ８２  出力端
１１  出力電流オン／オフスイッチブロック
１１１  出力電流オン／オフタトランジスタ
１１２  制御トランジスタ              １１３  制御信号入力端
１２  ＤＣ／ＤＣコンバータ
１３  フィードバック検出電圧切り換えブロック
１３１  検出電圧入力端                １３２  イネーブル信号入力端
１３３  切り換えブロック出力端          １４  出力電流検出用抵抗器
１５  電源出力端                      １６  発光ダイオード
１７  差動アンプ                    １７１  摺動抵抗
１７２  抵抗                            １８  差動アンプ
１８１  インバータ
【図１】
2005006444.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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