JP2004259496A

JP2004259496A - 点灯回路

Info

Publication number: JP2004259496A
Application number: JP2003046756A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Iwao; 健一岩尾; Katsuya Ikeda; 克弥池田
Original assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-02-25
Filing date: 2003-02-25
Publication date: 2004-09-16

Abstract

【課題】効率を低下させずにスイッチ素子を保護する。
【解決手段】本発明の点灯回路２では、主スイッチ素子１２が導通から遮断に転じる場合に第一、第二の出力端子１８、１９間に接続された発光装置１３に電流が流れ、点灯するように構成されている。第一、第二の出力端子１８、１９間が開放状態になり、主巻線１１に誘起された電圧でスイッチ素子１２に過電圧が印加されるときに、主巻線１１に磁気結合された副巻線２１に回生電流が流れ、主巻線１１の両端の電圧をクランプするので、スイッチ素子１２には過電圧が印加されない。回生電流は電源１０内のコンデンサ３１を充電するので、効率が低下しない。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は発光装置を点灯させる点灯回路にかかり、特に、ＬＥＤの点灯に適した点灯回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２の符号１００は従来技術の点灯回路の例である。
この点灯回路１００は、主巻線１１１に対してスイッチ素子１１２が直列接続されている。スイッチ素子１１２は制御回路１１６に接続され、制御回路１１６が出力する信号に従ってスイッチング動作するように構成されており、スイッチ素子１１２が導通すると、電源装置１１０から主巻線１１１とスイッチ素子１１２に直流電流が供給されるようになっている。
【０００３】
主巻線１１１の両端からは、第一、第二の出力端子１１８、１１９が取り出されており、スイッチ素子１１２が導通状態から遮断状態に転じると、主巻線１１１に誘起された電圧が第一、第二の出力端子１１８、１１９間に印加されるようになっている。
【０００４】
第一、第二の出力端子１１８の間には、ＬＥＤが直列接続されて成る発光装置１１３が接続されている。
【０００５】
ＬＥＤの極性は、電源装置１１０が出力する電圧によって逆バイアスされ、主巻線１１１に誘起された電圧で順バイアスされるようになっている。
【０００６】
上記構成により、スイッチ素子１１２と主巻線１１１によって、電源装置１１０が出力する直流電圧の大きさが変換され、発光装置１１３に供給されるので、この点灯回路１１０は高効率である。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１８４５８８号
【特許文献２】特開平１１−２８９７５９号
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記点灯回路１００では、発光装置１１３が取り外されたり、発光装置１１３内が断線した場合、主巻線１１１には、スイッチ素子１１２が降伏する大きさの電圧が誘起される。この場合、スイッチ素子１１２が破壊してしまう。
【０００９】
それを防止するためには、例えばスイッチ素子１１２に対して並列にツェナーダイオード１２０を接続し、スイッチ素子１１２に過大な電圧がされないようにすることが考えられるが、大電流を流せるツェナーダイオードは高価である。また、電源装置１１０が蓄電池や電池を直流電圧源としている場合、ツェナーダイオード１２０で生じる損失が無視できない。
【００１０】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、効率を低下させずにスイッチ素子が保護された点灯回路に関する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、電源に接続された主巻線と、該主巻線に接続され、導通すると前記電源から前記主巻線に電流を流すスイッチ素子とを有し、前記スイッチ素子が導通から遮断に転じ、前記主巻線に誘起された電圧によって、前記主巻線に並列に接続された発光装置に電流が供給されるように構成された点灯回路であって、前記主巻線と磁気結合された副巻線を有し、前記主巻線から、前記スイッチング素子に、前記発光装置の点灯時に印加される電圧よりも大きな電圧が印加される場合に、前記副巻線に回生電流が流れ、前記スイッチ素子に印加される電圧を所定電圧値以下にクランプするように構成された点灯回路である。
請求項２記載の発明は、前記副巻線は前記電源に接続され、前記回生電流を前記電源に供給するように構成された請求項１記載の点灯回路である。
請求項３記載の発明は、前記副巻線と前記電源の間であって、前記回生電流が流れる電流経路上に整流回路が設けられ、前記回生電流が流れるときの前記スイッチング素子は、前記電源の出力電圧に前記整流回路の順方向電圧を加算した電圧にクランプされるように構成された請求項２記載の点灯回路である。
請求項４記載の発明は、電源に接続された主巻線と、該主巻線に直列接続され、導通すると前記主巻線に電流を流すスイッチ素子とを有し、前記主巻線に並列に発光装置を接続すると、前記スイッチ素子が導通から遮断に転じ、前記主巻線に誘起された電圧によって前記発光装置に電流が供給されるように構成された点灯回路であって、前記主巻線と磁気結合された副巻線と、前記副巻線に直列接続された整流素子とを有し、前記副巻線と前記整流素子の直列接続回路は前記副巻線と前記スイッチ素子の直列接続回路に並列接続され、前記スイッチ素子が導通から遮断に転じたときに前記副巻線に誘起される電圧は、前記整流素子を順バイアスさせる極性にされた点灯回路である。
請求項５記載の発明は、前記発光装置が発光中に前記副巻線に誘起される電圧は、前記電源が出力する電圧よりも小さくなるように、前記主巻線と前記副巻線の巻数比が設定された請求項４記載の点灯回路である。
請求項６記載の発明は、前記主巻線から、前記スイッチング素子に、前記発光装置の点灯時に印加される電圧よりも大きな電圧が印加される場合に、前記副巻線に誘起された電圧により、前記副巻線と前記整流素子に回生電流が流れるように構成された請求項４又は請求項５のいずれか１項記載の点灯回路である。
請求項７記載の発明は、前記電源はコンデンサを有し、前記コンデンサは前記回生電流によって充電されるように構成された請求項４乃至請求項６のいずれか１項記載の点灯回路である。
【００１２】
本発明は上記のように構成されており、発光装置は整流特性を有しており、電源が出力する電圧で逆バイアスされ、主巻線に誘起された電圧で順バイアスされるように接続される。
【００１３】
スイッチ素子がスイッチング動作をすると、主巻線と副巻線に電圧が誘起されるが、発光装置は、スイッチ素子が導通から遮断に転じた場合に主巻線に誘起された電圧で順バイアスされるように接続される。
【００１４】
また、発光装置に電流が流れ、発光している場合は、副巻線には電流が流れないように構成されており、発光装置が接続された第一、第二の出力端子間が開放状態になると、スイッチ素子が導通から遮断に転じたときに副巻線に回生電流が流れ、主巻線の両端の電圧を所定値にクランプするように構成されている。
【００１５】
従って、スイッチ素子には過電圧が印加されず、スイッチ素子が保護される。回生電流は電源のコンデンサを充電し、エネルギーが再利用される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１の符号２は、本発明の一例の点灯回路を示している。
この点灯回路２は、主巻線１１と、スイッチ素子１２と、制御回路１６とを有している。主巻線１１とスイッチ素子１２とは直列接続されており、電源１０が出力する直流電圧が、主巻線とスイッチ素子１２の直列接続回路に印加されている。
【００１７】
主巻線１１の両端のうち、スイッチ素子１２と接続された方からは、第一の出力端子１８が取り出され、他方からは第二の出力端子１９が取り出されている。第一、第二の出力端子１８、１９の間には、発光装置１３が接続されている。
【００１８】
スイッチ素子１２の制御端子には、制御回路１６が接続されており、制御回路１６が出力する信号で導通と遮断を繰り返すように構成されている。
【００１９】
ここで、スイッチ素子１２が導通し、主巻線１１に電流が流れた状態からスイッチ素子１２が遮断に転じると、主巻線１１に電圧が誘起される。その電圧の極性は、第一の出力端子１８が正、第二の出力端子１９が負であり、その極性の電圧が発光装置１３に印加される。
【００２０】
発光装置１３は、一乃至二以上のＬＥＤが直列接続されて構成されており、各ＬＥＤのアノード端子は第一の出力端子１８側に向けられ、カソード端子は第二の出力端子１９側に向けられている。
【００２１】
そのため、第一の出力端子１８に正、第二の出力端子１９に負の極性の電圧が誘起されると、ＬＥＤに電流が流れ、発光装置１３は点灯する。
【００２２】
直列接続されたＬＥＤの個数をＮ、ＬＥＤ一個の順方向電圧降下をＶ_Ｆ１とすると、ＬＥＤに電流が流れている場合、第一、第二の出力端子１８、１９間はＶ_Ｆ１×Ｎの大きさの電圧でクランプされる。
【００２３】
スイッチ素子１２が遮断から導通に転じると、スイッチ素子１２の導通電圧が無視できる程小さいとすると、主巻線１１の両端には電源１０が出力する直流電圧が印加される。電源１０が出力する電圧は、第一の出力端子１８を負極性、第二の出力端子１９を正極性にする電圧であるから、発光装置１３内の各ＬＥＤは逆バイアスされ、発光装置１３内に電流は流れなくなる。従って、スイッチ素子１２が導通状態にある間、発光装置１３の発光は停止する。
【００２４】
本発明の点灯回路２は、主巻線１１と磁気結合した副巻線２１と、副巻線２１に直列接続された整流素子２２を有している。
【００２５】
副巻線２１と整流素子２２の直列接続回路は、主巻線１１とスイッチ素子１２の直列接続回路に対して並列接続されている。即ち、主巻線１１とスイッチ素子１２の直列接続回路と、副巻線１１と整流素子２２の直列接続回路の両方に、電源１０が出力する電圧が印加されている。
【００２６】
整流素子２２は、電源１０が出力する直流電圧によって逆バイアスされる極性で接続されており、電源１０から副巻線２１には電流が供給されないようになっている。
【００２７】
主巻線１１と副巻線２１の磁気結合の極性は、スイッチ素子１２が導通状態にあり、第一の出力端子１８に負極性、第二の出力端子１９に正極性の電圧が誘起されるときに、副巻線２１には、整流素子２２を逆バイアスする極性の電圧が誘起されるようにされている。
【００２８】
従って、スイッチ素子１２が導通状態から遮断状態に転じ、第一の出力端子１８に正極性、第二の出力端子１９に負極性の電圧が誘起されると、副巻線２１には整流素子２２を順バイアスする極性の電圧が誘起される。
【００２９】
但し、電源１０が出力する直流電圧は、整流素子２２を逆バイアスする極性なので、電源１０が出力する直流電圧の大きさをＥ、整流素子２２の順方向電圧降下をＶ_Ｆ２とすると、副巻線２１に、Ｅ＋Ｖ_Ｆ２以上の大きさの電圧が誘起されなければ整流素子２２には電流は流れない。
【００３０】
ここで、主巻線１１の両端は、発光装置１３が点灯するときの電圧Ｖ_Ｆ１×Ｎの大きさの電圧でクランプされ、副巻線２１には、その電圧の巻数比倍の大きさの電圧が誘起されるから、例えば主巻線１１と副巻線２１の巻数比が１：１の場合、副巻線２１にも、Ｖ_Ｆ１×Ｎの大きさ電圧が誘起される。
【００３１】
直流電圧Ｅは、発光装置１３が発光中のときに副巻線２１に誘起される電圧よりも大きな電圧であり、従って、発光装置１３が発光中に副巻線２１に誘起される電圧は、整流素子２２を順バイアスする極性であるが、整流素子２２には、直流電圧Ｅから副巻線２１の誘起電圧を減算した大きさの電圧が逆バイアス方向に印加されるため、副巻線２１と整流素子２２の直列接続回路には電流は流れない。
【００３２】
発光装置１３の交換中、あるいは発光装置１３の断線等で第一、第二の出力端子１８、１９間が開放状態でスイッチ素子１２が導通し、主巻線１１に電流が流れた状態で、スイッチ素子１２が導通から遮断に転じた場合、主巻線１１の両端の電圧はクランプされない。
【００３３】
この場合、副巻線２１に誘起される電圧の極性は整流素子２２を順バイアスする方向であり、その大きさは、整流素子２２を導通させる大きさである。
【００３４】
即ち、副巻線２１には、電源１０の出力電圧Ｅに、整流素子２２を導通させる大きさの電圧Ｖ_Ｆ２を加算した電圧（Ｅ＋Ｖ_Ｆ２）が誘起され、巻数比に応じた大きさの回生電流が副巻線２１と整流素子２２の直列接続回路に流れる。
【００３５】
このとき、主巻線１１に生じる電圧と副巻線２１に生じる電圧の比は巻数比に従うから、１：１の場合、主巻線１１には、副巻線２１に生じた電圧と同じ電圧が生じ、スイッチ素子１２には、その電圧に電源１０の出力電圧Ｅを加算した電圧（２・Ｅ＋Ｖ_Ｆ２）が印加される。
【００３６】
スイッチ素子１２に印加される電圧や回生電流の大きさは、主巻線１１と副巻線２１の巻数比を変えることで、調節することができる。
【００３７】
このように、本発明の点灯回路２では、第一、第二の出力端子１８、１９間が開放状態にあるため、スイッチ素子１２に、発光装置１３に電流が流れるときよりも大きな電圧が印加される場合には、副巻線２１に回生電流が流れ、スイッチ素子１２が所定の電圧値にクランプされる。
【００３８】
次に、回生電流について説明すると、電源１０内には、直流電圧源３３と整流素子３２の直列接続回路に対し、コンデンサ３１が並列接続されており、副巻線２１と整流素子２２を流れた回生電流はコンデンサ３１を充電する。
【００３９】
コンデンサ３１の充電により、整流素子３２が逆バイアスされ、スイッチ素子１２が遮断状態から導通状態に転じると、スイッチ素子１２と主巻線１１に流れる電流はコンデンサ３１から供給される。
【００４０】
そして、コンデンサ３１から供給された電流は、主巻線１１を流れ、上記のように副巻線２１と整流素子２２によって回生電流となってコンデンサ３１を充電するから、第一、第二の出力端子１８、１９が開放状態にあるときのエネルギーロスが小さくなっており、特に、直流電圧源３３が電池又は蓄電池のときに適している。
【００４１】
なお、この点灯回路２は、主巻線１１及び副巻線２１と磁気結合された補助巻線１５を有しており、制御回路１６には、スイッチ素子１２がスイッチング動作したときに、補助巻線１５に誘起される電圧で動作するようになっている。
【００４２】
従って、制御回路１６が動作を開始するためには、先ずスイッチ素子１２が導通しなければならない。そのため、スイッチ素子１２の制御端子には外部回路が接続されており、制御回路１６によらずに導通できるようになっている。
【００４３】
なお、上記例では、電源１０の正電圧側の端子と副巻線２１の間に整流素子２２が配置されていたが、グラウンド電圧側の端子と副巻線２１の間に配置してもよい。この整流素子２２は、ｐｎ接合ダイオードやショットキー接合ダイオード等を用いることもできる。また、トランジスタを用いてもよい。
【００４４】
【発明の効果】
スイッチ素子が過電圧から保護される。
回生電流のエネルギーを再利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例の点灯回路
【図２】従来技術の点灯回路
【符号の説明】
１０……電源
１１……主巻線
１２……スイッチ素子
１３……発光装置
１６……制御回路
２１……副巻線
２２……整流素子

Claims

電源に接続された主巻線と、該主巻線に接続され、導通すると前記電源から前記主巻線に電流を流すスイッチ素子とを有し、
前記スイッチ素子が導通から遮断に転じ、前記主巻線に誘起された電圧によって、前記主巻線に並列に接続された発光装置に電流が供給されるように構成された点灯回路であって、
前記主巻線と磁気結合された副巻線を有し、
前記主巻線から、前記スイッチング素子に、前記発光装置の点灯時に印加される電圧よりも大きな電圧が印加される場合に、
前記副巻線に回生電流が流れ、前記スイッチ素子に印加される電圧を所定電圧値以下にクランプするように構成された点灯回路。
前記副巻線は前記電源に接続され、前記回生電流を前記電源に供給するように構成された請求項１記載の点灯回路。
前記副巻線と前記電源の間であって、前記回生電流が流れる電流経路上に整流回路が設けられ、
前記回生電流が流れるときの前記スイッチング素子は、前記電源の出力電圧に前記整流回路の順方向電圧を加算した電圧にクランプされるように構成された請求項２記載の点灯回路。
電源に接続された主巻線と、該主巻線に直列接続され、導通すると前記主巻線に電流を流すスイッチ素子とを有し、前記主巻線に並列に発光装置を接続すると、前記スイッチ素子が導通から遮断に転じ、前記主巻線に誘起された電圧によって前記発光装置に電流が供給されるように構成された点灯回路であって、
前記主巻線と磁気結合された副巻線と、前記副巻線に直列接続された整流素子とを有し、
前記副巻線と前記整流素子の直列接続回路は前記副巻線と前記スイッチ素子の直列接続回路に並列接続され、
前記スイッチ素子が導通から遮断に転じたときに前記副巻線に誘起される電圧は、前記整流素子を順バイアスさせる極性にされた点灯回路。
前記発光装置が発光中に前記副巻線に誘起される電圧は、前記電源が出力する電圧よりも小さくなるように、前記主巻線と前記副巻線の巻数比が設定された請求項４記載の点灯回路。
前記主巻線から、前記スイッチング素子に、前記発光装置の点灯時に印加される電圧よりも大きな電圧が印加される場合に、前記副巻線に誘起された電圧により、前記副巻線と前記整流素子に回生電流が流れるように構成された請求項４又は請求項５のいずれか１項記載の点灯回路。
前記電源はコンデンサを有し、前記コンデンサは前記回生電流によって充電されるように構成された請求項４乃至請求項６のいずれか１項記載の点灯回路。