JP2005050704A

JP2005050704A - 発光ダイオード照明装置

Info

Publication number: JP2005050704A
Application number: JP2003282138A
Authority: JP
Inventors: Osami Nasuno; 那須野長三; Michio Usui; 薄井三千夫
Original assignee: EPSEL KK
Current assignee: EPSEL KK
Priority date: 2003-07-29
Filing date: 2003-07-29
Publication date: 2005-02-24

Abstract

【課題】発光ダイオード照明装置の周辺回路の消費電力を低減し、また、発光ダイオードの輝度調整を可能とすること。
【解決手段】複数の発光ダイオード素子１３を直列に接続した発光ダイオード列１と、電源に接続する電力供給端子４１と、発光ダイオード列端子１１、１２間にかかる電圧に比例する電圧を検出する電圧検出回路３１とを備え、電力供給端子４１と発光ダイオード列端子１１の間の回路に少なくともインダクタンス素子３５を接続し、インダクタンス素子３５に流れる電流を変化させて、発光ダイオード素子列１の両端にかかる電圧を一定にする、発光ダイオード照明装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光ダイオードを照明する装置に関するものである。

従来、発光ダイオードの照明装置は、発光ダイオードに供給する回路に抵抗素子が配置してあるため、抵抗素子で電力が消費され、発光ダイオードを照明する周辺回路で電力消費が大きかった。

＜１＞本発明は、発光ダイオード照明装置の周辺回路の消費電力を低減することにある。
＜２＞本発明は、また、発光ダイオードの輝度調整を可能とすることにある。

本発明は、複数の発光ダイオード素子を直列に接続した発光ダイオード列と、電源に接続する電力供給端子と、発光ダイオード列端子間にかかる電圧を昇降する昇降圧回路と、発光ダイオード列端子間にかかる電圧に比例する電圧を検出する電圧検出回路とを備え、電圧検出回路で検出した電圧を基にして、発光ダイオード列端子間にかかる電圧を昇降圧回路により一定にすることを特徴とする、発光ダイオード照明装置にある。

本発明は、また、複数の発光ダイオード素子を直列に接続した発光ダイオード列と、電源に接続する電力供給端子と、発光ダイオード列端子間にかかる電圧に比例する電圧を検出する電圧検出回路とを備え、電力供給端子と発光ダイオード列端子の間の回路に少なくともインダクタンス素子を接続し、インダクタンス素子に流れる電流を変化させて、発光ダイオード素子の両端にかかる電圧を一定にすることを特徴とする、発光ダイオード照明装置にある。

本発明は、また、前記発光ダイオード照明装置において、インダクタンス素子端子と発光ダイオード列端子の間の回路にダイオード素子を接続し、発光ダイオード列端子間にキャパシタ素子を接続することを特徴とする、発光ダイオード照明装置にある。

＜１＞本発明は、発光ダイオード照明装置の周辺回路の消費電力を低減することができる。
＜２＞また、本発明により、発光ダイオードの輝度調整を可能とすることができる。

＜１＞発光ダイオード照明装置
発光ダイオード照明装置は、電力消費を少なくして発光ダイオード列を発光する装置であり、発光ダイオード列端子と電力供給端子との間の回路に電圧の昇降圧回路、電圧検出回路、平滑回路などを備えている。

＜２＞発光ダイオード列
発光ダイオード列は、発光ダイオード素子を複数個直列に接続したものである。発光ダイオード列は、発光ダイオード素子が直列の他に並列に接続されていてもよい。発光ダイオード素子とは、１個の発光ダイオード単体でも、又は、発光ダイオードが一体に複数接続された状態の１個でもよい。抵抗素子などのインピーダンス素子、コイルなどのインダクタンス素子などの素子とは、同様に、１個の単体でも、又は、一体に複数接続された状態の１個でもよい。

発光ダイオード列１は、例えば図１に示すように、６個の発光ダイオード素子１３を直列に接続し、この直列に接続された列を５個並列に接続し、６個×５列の発光ダイオード素子群（３０個）からなる。この場合、発光ダイオード列端子１１、１２間に印加する電圧は、例えば１８Ｖである。

＜３＞昇降圧回路
昇降圧回路は、電池などの電源に接続する電力供給４の端子４１、４２と発光ダイオード列１の端子１１、１２との間の回路に配置され、発光ダイオード列端子１１、１２間に印加する電圧を昇降するものである。昇降圧回路は、電力供給端子４１と発光ダイオード列端子１１との間に抵抗素子などのインピーダンス素子を配置しないようにし、インピーダンス素子による消費電力を排除すことができる。そこで、電力供給端子４１と発光ダイオード列端子１１との間にコイルなどのインダクタンス素子３５を配置し、インダクタンス素子３５に流す電流変化で電圧を昇降する。

インダクタンス素子３５に流す電流変化は、トランジスタなどのスイッチング素子３４の一端をインダクタンス素子３５の一端に接続し、トランジスタのベースやゲートなどのスイッチング素子３４の制御端子をＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路などの電圧検出回路３１の出力端子（ＥＸＴ４）に接続する。この出力端子は、パルス幅が可変のパルス信号が出力され、スイッチング素子３４の開閉時間を可変にすることができる。スイッチング素子３４の制御端子と電圧検出回路３１の出力端子（ＥＸＴ４）との間には、抵抗素子３２とコンデンサ３３の並列回路を配置し、高調波成分のノイズを除去して波形整形する。昇降圧回路は、例えば、インダクタンス素子３５とスイッチング素子３４とＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路から出力されるスイッチング信号で構成される。

＜４＞電圧検出回路
電圧検出回路３１は、発光ダイオード列端子１１、１２間に印加される電圧を検出するものである。具体的には、電圧検出回路３１はＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路を用い、発光ダイオード列端子１１、１２間に印加される電圧を分圧した電圧、即ち、発光ダイオード列端子間に印加される電圧に比例する電圧を検出している。具体的回路としては、直列に接続した抵抗素子６１、６３、６４の列を発光ダイオード列端子１１、１２間に並列に接続し、その途中の分圧電圧を測定している。この内の１つの抵抗素子６４を可変抵抗素子にして、検出電圧を変更可能にしている。抵抗素子６１にはコンデンサ６２を並列に接続する。

検出電圧は、電圧検出回路３１の入力端子（Ｖout３）に入力する。電圧検出回路３１は、検出電圧が高くなると、電圧検出回路３１の出力端子（ＥＸＴ４）にパルス幅の小さなパルス信号が出力され、検出電圧が低くなると、電圧検出回路３１の出力端子（ＥＸＴ４）にパルス幅の大きなパルス信号が出力される。このようにして、発光ダイオード列端子１１、１２間に印加される電圧の変動は、電圧検出回路３１の出力端子（ＥＸＴ４）に出力されるパルス幅を変動し、スイッチング素子３４の開閉時間を変動し、インダクタンス素子３５に流れる電流を変動し、発光ダイオード列端子１１、１２間に印加される電圧を一定に保持することができる。また、可変抵抗素子６４の抵抗値を変えることにより、発光ダイオード列端子間に印加される電圧を可変にでき、発光ダイオード列１に流れる電流量を調整し、発光ダイオード列１が発光する光量を調整することができる。

電圧検出回路３１の正電圧端子（ＶDD２）は、ヴォルテージ・レギュレータ５を介して接続され、負電圧端子（ＶSS５）は、電源供給端子４２（アース）に接続される。ヴォルテージ・レギュレータ５の入力端子（ＶIN２）は、電源供給端子４１に接続され、出力端子（ＶOUT３）は、安定電圧を出力し、例えば、１２Ｖの電圧を５Ｖに変換して出力する。

＜５＞平滑回路
平滑回路は、インダクタンス素子３５に流れる電流の変化により発生する電圧の変動を平滑にするものである。平滑回路は、種々の回路が知られているが、例えば、インダクタンス素子３５の端子と発光ダイオード列端子１１との間の回路に配置したダイオード（平滑ダイオード）２２と、発光ダイオード列端子間に配置する平滑コンデンサ２１で構成することができる。

＜６＞消費電力の対比
本発明と比較例の発光ダイオード照明装置の消費電力を比較する。本発明と比較例も共に、電源電圧を１２Ｖとし、発光ダイオードに流れる電流を２０ｍＡとし、発光ダイオードに印加する電圧を３Ｖとし、発光ダイオード素子の個数を３０個とする。

本発明の発光ダイオード照明装置は、図１の回路を使用し、電源電圧１２Ｖを１８Ｖに昇圧し、６個の発光ダイオード素子列の５列（３０個）に１８Ｖを印加する。この消費電力は、２０ｍＡ×５列＝１００ｍＡとなる。電力Ｐ＝ＩＥ＝１００ｍＡ×１８Ｖ＝１．８Ｗとなる。昇降圧回路の効率を８５％とすると、この消費電力は、１．８Ｗ／８５％＝２．１Ｗとなる。

比較例の発光ダイオード照明装置では、抵抗による電流制御を行い、３０個の発光ダイオード素子を並列に接続し、各発光ダイオード素子には抵抗素子を直列に接続し、電源電圧１２Ｖの電圧を印加し、各発光ダイオード素子に３Ｖ印加するように調整してある。比較例の発光ダイオード照明装置に流れる電流Ｉ＝２０ｍＡ×３０個＝６００ｍＡとなる。この電力Ｐ＝ＩＥ＝６００ｍＡ×１２Ｖ＝７．２Ｗとなる。

本発明と比較例の発光ダイオード照明装置の消費電力を比較すると、７．２Ｗ／２．１Ｗ＝約３．４となる。このように抵抗による電流制御の場合、本発明のものより、約３．４倍の電力消費があることが知られる。

発光ダイオード照明装置の回路図

符号の説明

１・・・発光ダイオード列
３１・・電圧検出回路
４・・・電力供給端子

Claims

複数の発光ダイオード素子を直列に接続した発光ダイオード列と、
電源に接続する電力供給端子と、
発光ダイオード列端子間にかかる電圧を昇降する昇降圧回路と、
発光ダイオード列端子間にかかる電圧に比例する電圧を検出する電圧検出回路とを備え、
電圧検出回路で検出した電圧を基にして、発光ダイオード列端子間にかかる電圧を昇降圧回路により一定にすることを特徴とする、発光ダイオード照明装置。
複数の発光ダイオード素子を直列に接続した発光ダイオード列と、
電源に接続する電力供給端子と、
発光ダイオード列端子間にかかる電圧に比例する電圧を検出する電圧検出回路とを備え、
電力供給端子と発光ダイオード列端子間に少なくともインダクタンス素子を接続し、
インダクタンス素子に流れる電流を変化させて、発光ダイオード素子列の両端にかかる電圧を一定にすることを特徴とする、発光ダイオード照明装置。