JP2006210272A - Led driving device and lighting device using it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、LED駆動装置、及びそれを用いた照明装置に関するものである。 The present invention relates to an LED driving device and an illumination device using the same.
発光ダイオード(以下、LEDという)は、白熱電球に比べて長寿命で応答性が良く、構造上コンパクトに実装でき、フィルタ等を使用しなくても各種の色を簡単に得ることができるため、LEDを光源とする照明装置が従来から多数提供されている。特に、近年では白色のLEDの量産化が盛んに行われ、これによりLEDを光源とする照明装置の用途も多様化しており、たとえば、車両の分野においては、車室内用照明灯や、ヘッドライト(前照灯)、補助灯、デイタイムランニングランプ、リアコンビネーションランプ等の車載用照明器具に用いられている。 Light-emitting diodes (hereinafter referred to as LEDs) have a longer life and better responsiveness than incandescent bulbs, can be mounted compactly in structure, and various colors can be easily obtained without using filters, etc. Many lighting devices using LEDs as light sources have been provided. In particular, in recent years, mass production of white LEDs has been actively performed, and as a result, the use of lighting devices using LEDs as light sources has been diversified. For example, in the field of vehicles, vehicle interior lighting lamps and headlights (Headlights), auxiliary lights, daytime running lamps, rear combination lamps and other in-vehicle lighting fixtures.
上述した照明装置は、LED光源と、LED光源を点灯させるLED駆動装置とを備えるものであり、このようなLED駆動装置としては、複数のLEDを直列接続して形成されるLED光源に所定の直流電圧を印加してLED光源を点灯させる制御ユニットと、LED光源に流す電流を一定にしてLED光源の各LEDの明るさを一定に保つための定電流回路と、LED光源に印加されている電圧を検出する電圧検出回路とを備えたものが提供されている(特許文献1)。 The illuminating device described above includes an LED light source and an LED driving device that turns on the LED light source. As such an LED driving device, a predetermined LED light source formed by connecting a plurality of LEDs in series is used. Applied to the LED light source, a control unit that turns on the LED light source by applying a DC voltage, a constant current circuit for keeping the brightness of each LED of the LED light source constant by making the current flowing to the LED light source constant A device including a voltage detection circuit for detecting a voltage is provided (Patent Document 1).
また、図8に示すように、直列接続されたn個のLED3001,3002,…300nからなるLED光源300と、車載のバッテリ等の直流電源VDから入力される電圧(電源電圧)を所定の直流電圧に変換してLED光源300に印加し、LED光源300を定電流制御により点灯させる点灯電源部200、及び各LED3001,3002,…300nの順方向電圧を検出するための電圧検出部4001,4002…400nを備えたLED駆動装置100とから構成された照明装置が提供されている。
ところで、このような複数のLEDからなるLED光源を点灯させる照明装置においては、LED光源のLEDにショート(短絡)等の電気的異常が生じた際に、その異常を検出することが望まれている。 By the way, in such an illuminating device that turns on an LED light source composed of a plurality of LEDs, it is desired to detect the abnormality when an electrical abnormality such as a short circuit occurs in the LED of the LED light source. Yes.
たとえば、LED光源に所定の電流を流した際に各LEDに印加されている電圧(順方向電圧)がVfであるとすると、n個直列接続されたLEDからなるLED光源の正常時の順方向電圧VFは各LEDのVfの総計となり、Vfが一定であるならば、n×Vfとなる。一方、LEDが1つショートした場合、ショートしたLEDでは順方向電圧Vfが略0となるので、異常時のLED光源の順方向電圧VF’は(n−1)×Vfとなる。したがって、前者の照明装置(特許文献1)のようにLED光源に印加されている電圧を検出するものでは、LED光源の異常検出の判断となる閾値VSをVF’<VS<VF、つまり(n−1)×Vf<VS<n×Vfとなるように設定すれば、電圧検出回路の検出電圧(検出出力)が閾値VSを下回った際に、少なくとも1つのLEDがショートしていると判別して、LEDの異常を検出することができる。 For example, assuming that a voltage (forward voltage) applied to each LED when a predetermined current is passed through the LED light source is Vf, a normal forward direction of an LED light source composed of n series-connected LEDs. The voltage VF is the total of Vf of each LED, and if Vf is constant, it is n × Vf. On the other hand, when one LED is short-circuited, the forward voltage Vf is substantially 0 in the short-circuited LED, so the forward voltage VF ′ of the LED light source at the time of abnormality is (n−1) × Vf. Therefore, in the case of detecting the voltage applied to the LED light source as in the former illumination device (Patent Document 1), the threshold value VS for determining the abnormality detection of the LED light source is VF ′ <VS <VF, that is, (n -1) If set so that xVf <VS <n * Vf, it is determined that at least one LED is short-circuited when the detection voltage (detection output) of the voltage detection circuit falls below the threshold value VS. Thus, the abnormality of the LED can be detected.
しかしながら、LEDの順方向電圧Vfは実際には一定ではなく、同種のLEDであってもある程度のばらつきがある(幅がある)ので、常に正常時のLED光源の順方向電圧VFが異常時の順方向電圧VF’より大きくなるとは限らず、そのため上記特許文献1のLED駆動装置を備えた照明装置では、精度の良い異常検出を行うことができなかった。特にLEDの個数が増えた際には、ばらつきによる誤差が増大するため、検出精度が非常に悪くなっていた。
However, the forward voltage Vf of the LED is not actually constant, and even if it is the same kind of LED, there is some variation (with a width), so the forward voltage VF of the LED light source at the normal time is always at the time of abnormality. Therefore, it is not always greater than the forward voltage VF ′. For this reason, the illumination device including the LED driving device disclosed in
これに対して、図8に示す後者のLED駆動装置100では、LED光源300の各LED3001,3002,…300nに印加されている電圧を個別に検出し、各LED3001,3002,…300nの順方向電圧Vfにそれぞれ対応する値に閾値VSを設定しているので、LEDに異常が発生しているかどうかを個別に判断でき、これにより信頼性の高い検出結果を得ることができていた。しかし、この場合、各LED3001,3002,…300nのそれぞれに対応して、順方向電圧Vfを検出する電圧検出部4001,4002,…400nと、順方向電圧Vfと閾値VSとを比較する比較回路等を設けなくてはならない。そのため、多数の配線が必要になって照明装置の回路構成が非常に複雑になり、加えて、LED光源300のLEDの数を増やした際には、配線長が非常に長くなり、これに伴なって取付時の加工や、設置時の工数が増大し、製造コストが高くなるという問題があった。
On the other hand, in the latter
本発明は上述の点に鑑みて為されたもので、その目的は、検出精度を確保でき、かつ、低コスト化を図ることができるLED駆動装置、及びそれを用いた照明装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an LED drive device that can ensure detection accuracy and can reduce costs, and an illumination device using the LED drive device. It is.
上記の課題を解決するために、請求項1のLED駆動装置では、複数のLEDを直列接続して形成されるLED光源に所定の直流電圧を印加してLED光源を点灯させる点灯電源部と、LED光源に印加される電圧を直列接続された少なくとも2つのLEDからなるLED群毎に検出する電圧検出手段と、電圧検出手段の検出電圧値に基づいてLED光源の異常を検出する異常検出手段とを備えていることを特徴とする。
In order to solve the above-described problem, in the LED driving device according to
請求項1の発明によれば、LED光源に印加されている電圧をLED群毎に検出しているので、従来のように個々のLEDに印加される電圧を検出する場合に比べて、回路構成が簡単になり、また、LEDの個数の増加に伴なう配線長の増加等も抑制することができるから、低コスト化を図ることができる。加えて、このようにLED群毎に電圧を検出していることによって、たとえLED光源を構成するLEDの個数を増やしたとしても、LEDの順方向電圧のばらつきによる影響を低減でき、従来のようにLED光源全体に印加されている電圧を検出する場合に比べて、検出精度を向上することができる。
According to the invention of
請求項2のLED駆動装置では、請求項1の構成に加えて、LED群は、直列接続された3つのLEDから構成されていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, the LED group is composed of three LEDs connected in series.
請求項2の発明によれば、直列接続された3つのLED毎に印加される電圧を検出するようにしているので、従来のものに比べて、検出精度の向上及び低コスト化を図ることができる。
According to the invention of
請求項3のLED駆動装置では、請求項1又は請求項2の構成に加えて、交流電源を直流電源に変換する整流手段を備えていることを特徴とする。
In addition to the structure of
請求項3の発明によれば、商用電源のような交流電源を用いてLED光源を点灯させるができる。
According to the invention of
請求項4のLED駆動装置では、請求項1乃至3のいずれか1項の構成に加えて、点灯電源部は、入力された電源電圧を所定の直流電圧に変換して出力するコンバータを備え、該コンバータはブーストコンバータであることを特徴とする。
In the LED drive device according to claim 4, in addition to the configuration of any one of
請求項4の発明によれば、電源電圧がLED光源の点灯に必要な電圧に満たない場合でも、ブーストコンバータにより電源電圧を昇圧することで、LED光源を点灯させることができる。 According to the invention of claim 4, even when the power supply voltage is less than the voltage necessary for lighting the LED light source, the LED light source can be turned on by boosting the power supply voltage by the boost converter.
請求項5のLED駆動装置では、請求項1乃至3のいずれか1項の構成に加えて、点灯電源部は、入力された電源電圧を所定の直流電圧に変換して出力するコンバータを備え、該コンバータはフライバックトランスを用いたコンバータであることを特徴とする。
In the LED drive device according to
請求項5の発明によれば、コンバータにフライバックトランスを用いているので、フライバックトランスの構成を換えるだけで、電源電圧の昇圧、又は降圧、或いはその両方を行えるようになる。また、スイッチング損失及び高周波ノイズを増大させることがなくなり、しかも、回路が簡単になって部品点数が少なくてすみ、これにより回路サイズが小さく低コストで構成できる。
According to the invention of
請求項6のLED駆動装置では、請求項4又は請求項5の構成に加えて、点灯電源部は、少なくともコンバータの動作をPWM制御する制御手段を備えていることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the fourth or fifth aspect, the lighting power supply unit includes at least control means for performing PWM control on the operation of the converter.
請求項6の発明によれば、PWM制御によりコンバータの動作が制御されるので、点灯電源部から出力される直流電圧が安定し、これにより、LED光源を安定して点灯させることができる。 According to the sixth aspect of the invention, since the operation of the converter is controlled by PWM control, the DC voltage output from the lighting power supply unit is stabilized, whereby the LED light source can be lit stably.
請求項7のLED駆動装置では、請求項1乃至6のいずれか1項の構成に加えて、点灯電源部は、マイコンを備えていることを特徴とする。
In addition to the structure of any one of
請求項7の発明によれば、点灯電源部にマイコンを使用しているので、ソフトウェア等で様々な設定を行えるようになり、これにより、より細かな各種の制御を行えるようになる。 According to the seventh aspect of the invention, since the microcomputer is used for the lighting power supply unit, various settings can be performed by software or the like, and thereby various kinds of detailed control can be performed.
請求項8の照明装置では、請求項1乃至7のいずれか1項に記載のLED駆動装置を備えていることを特徴とする。 An illumination device according to an eighth aspect includes the LED driving device according to any one of the first to seventh aspects.
請求項8の発明によれば、請求項1乃至7のいずれか1項に記載のLED駆動装置を備えるので、LEDの異常の検出精度を確保でき、かつ、低コスト化を図ることができる。 According to the eighth aspect of the present invention, since the LED driving device according to any one of the first to seventh aspects is provided, it is possible to ensure the detection accuracy of the LED abnormality and to reduce the cost.
本発明は、従来のように個々のLEDに印加される電圧を検出する場合に比べて、回路構成が簡単になり、また、LEDの個数の増加に伴なう配線長の増加等も抑制することができるから、低コスト化を図ることができるという効果があり、加えて、LED光源を構成するLEDの個数を増やしたとしても、LEDの順方向電圧のばらつきによる影響を低減でき、従来のようにLED光源全体に印加されている電圧を検出する場合に比べて、検出精度を向上することができるという効果がある。 In the present invention, the circuit configuration is simplified and the increase in the wiring length accompanying the increase in the number of LEDs is suppressed as compared with the conventional case where the voltage applied to each LED is detected. Therefore, even if the number of LEDs constituting the LED light source is increased, the influence of variations in the forward voltage of the LEDs can be reduced. As described above, the detection accuracy can be improved as compared with the case where the voltage applied to the entire LED light source is detected.
(実施形態1)
本実施形態の照明装置LAは、図1に示すように、6個のLED31〜36を直列接続して形成されたLED光源3と、LED光源3を点灯させるLED駆動装置1とを備えている。ここで、LED光源3は、たとえば図5に示すように、6個のLED31〜36(尚、図5においてLED34〜36は省略している)を直列接続した形でプリント基板や樹脂基板等の基板30に実装して構成されているものである。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the illumination device LA of the present embodiment includes an
LED駆動装置1は、直流電源VDから入力される電圧(電源電圧)を所定の直流電圧に変換してLED光源3に印加し、LED光源3を点灯させる点灯電源部2を備え、LED光源3に印加される電圧を直列接続された3個のLED31〜33,34〜36からなるLED群であるLEDブロックLB1,LB2毎に検出するようにしている。
The
以下に図2及び図3を用いてさらに詳細に説明する。LED駆動装置1は、図2に示すように、点灯電源部2と、LED光源3に直列接続されLED光源3に流れる電流を検出する電流検出部を構成する抵抗(電流検出用抵抗)RLと、LED光源3及び抵抗RLに並列的に接続された抵抗R1,R2の直列回路からなり点灯電源部2の出力電圧V1を検出する第1の電圧検出部4aと、LEDブロックLB2及び抵抗RLに並列的に接続された抵抗R3,R4の直列回路からなりLEDブロックLB2及び抵抗RLに印加される電圧V2を検出する第2の電圧検出部4bとから構成されている。
This will be described in more detail with reference to FIGS. As shown in FIG. 2, the
点灯電源部2は、LED光源3に所定の直流電圧を印加する駆動回路部20と、駆動回路部20の動作を制御する駆動制御部21とを備えており、駆動回路部20の具体例としては、図3に示すようなブーストコンバータ(昇圧型DC/DCコンバータ)がある。このような駆動回路部20は、直流電源VDの高電圧側に一端が接続されるコイル等のインダクタンス素子L1と、インダクタンス素子L1の他端にアノードが接続される逆流防止用のダイオードD1と、インダクタンス素子L1と直流電源1とに並列的に接続されるFET、トランジスタ等のパワー素子であるスイッチング素子S1と、ダイオードD1のカソードと直流電源VDの低電圧側との間に接続されるキャパシタンス素子(平滑コンデンサ)C1とで構成されている。次に、駆動回路部20の回路動作について説明する。まず、スイッチング素子S1がオンの期間では、直流電源VD>インダクタンス素子L1>スイッチング素子S1>直流電源VDからなる電路が形成されて、インダクタンス素子L1に電磁エネルギーが蓄積される。そして、スイッチング素子S1がオフの期間では、直流電源VD>インダクタンス素子L1>ダイオードD1>キャパシタンス素子C1>直流電源VDからなる電路が形成されて、スイッチング素子S1がオンの期間にインダクタンス素子L1に蓄積された電磁エネルギーが放出されるのであるが、このとき、電磁エネルギーによるインダクタンス素子L1の放出電圧が直流電源VDの電圧に重畳されてキャパシタンス素子C1に蓄積される。これにより、キャパシタンス素子C1の両端電圧(つまりは出力電圧)V1が直流電源1の電圧より昇圧されるのである。したがって、出力電圧V1の大きさは、スイッチング素子S1のオン・オフ制御のデューティ比に依存することになる。
The lighting
このようなブーストコンバータを用いることにより、電源電圧がLED光源の点灯に必要な電圧に満たない場合でも、ブーストコンバータにより電源電圧を昇圧する(たとえば車載のバッテリのような12Vの電源電圧を24Vの出力電圧に昇圧する)ことで、LED光源を点灯させることができる。また、逆に電源電圧を降圧するバックコンバータを用いても良く、この場合は、電源電圧がLED光源の点灯に必要な電圧に比べて高すぎる場合に有効である。さらに、電源電圧を昇降圧するような必要がない場合は、単にLED光源に流れる電流を減流する限流用抵抗を設けるだけの構成にしても良く、状況に合わせて好適なものを使用することができる。 By using such a boost converter, even when the power supply voltage is less than the voltage necessary for lighting the LED light source, the boost converter boosts the power supply voltage (for example, a 12V power supply voltage such as an in-vehicle battery is reduced to 24V). The LED light source can be turned on by increasing the output voltage. On the contrary, a buck converter that steps down the power supply voltage may be used. In this case, it is effective when the power supply voltage is too high as compared with the voltage necessary for lighting the LED light source. Furthermore, when there is no need to step up / down the power supply voltage, it may be configured to simply provide a current limiting resistor for reducing the current flowing through the LED light source, and a suitable one according to the situation may be used. it can.
駆動制御部21は、電圧検出部4a,4b及び抵抗RLにより駆動回路部20の出力を監視しながらスイッチング素子S1のオン・オフ制御を行うものであり、スイッチング素子S1をオン・オフ制御する定電流制御部(図示せず)と、LED光源3を構成するLEDのショート等の故障を検出する異常検出部(図示せず)とを備えている。また、この駆動制御部21は、駆動回路部20から直流電源VDの電源電圧を引き込んで、定電流制御部や異常検出部の動作電源を得るように構成されている。
The
定電流制御部は、抵抗RLによりLED光源3に流れる電流を検出して、スイッチング素子S1のオン・オフ制御にフィードバックすることにより、LED光源3に流れる電流が予め設定した設定値となるように駆動回路部20の出力電圧V1を調整する制御を実行する。したがって、この定電流制御部により、直流電源VDの値が変動しても、LED光源3に流れる電流が設定値となるように出力電圧V1を調整するので、LED光源3の各LED31〜36を均一な明るさで点灯させることができる。
The constant current control unit detects the current flowing through the LED
異常検出部は、各電圧検出部4a,4bで検出した電圧V1,V2に基づいて、各LEDブロックLB1,LB2の順方向電圧VB1,VB2を演算し、この順方向電圧VB1,VB2と異常検出用の閾値VSとを比較し、順方向電圧VB1,VB2が閾値VSを下回った際に、該当するLEDブロックLB1,LB2において少なくとも1つのLEDがショートしていると判断し、このことを示す異常検出信号を出力するのである。本実施形態では、この異常検出部の異常検出信号を、たとえば外部機器のモニタ等の表示装置Mに出力するようにしてあり、表示装置Mを確認することで使用者にLEDの異常を知らせることができるようになっている。
The abnormality detection unit calculates forward voltages VB1 and VB2 of the LED blocks LB1 and LB2 based on the voltages V1 and V2 detected by the
次に、異常検出用の閾値VSについて説明する。一般にLEDは、使用する電流(つまりは定電流制御における電流の設定値)によって順方向電圧Vfが決定されるのであるが、実際には同じ電流値で使用する場合であっても個々のLEDによってVfにはばらつきがある。ここで、このようなばらつきを考慮して、LEDの順方向電圧Vfの最小値がVL、最大値がVH(つまり、VfがVL〜VHの範囲でばらつく)、幅がdV(=VH−VL)であるとすると、LEDをn(n>1)個直列接続してなるLEDブロックにおいて、いずれのLEDもショートしていない場合、LEDブロックの順方向電圧VBはn×VL〜n×VHの範囲内の値となる。一方、1つのLEDがショートしている場合、ショートしたLEDの順方向電圧Vfは略0であるのでLEDブロックの順方向電圧VBは(n−1)×VL〜(n−1)×VHの範囲内の値となる。つまり、いずれのLEDもショートしていない正常時の順方向電圧VBの最小値はn×VLであり、少なくとも1のLEDがショートしている異常時の順方向電圧VBの最大値は(n−1)×VHであるから、閾値VSを(n−1)×VH<VS<n×VLとなるように設定すれば、このような閾値VSと検出したLEDブロックの順方向電圧VBとの比較によってLEDのショートを精度良く検出することができるのである。 Next, the threshold value VS for abnormality detection will be described. In general, the forward voltage Vf of an LED is determined by the current used (that is, the current setting value in constant current control), but actually, even if the LED is used at the same current value, it depends on the individual LED. There is variation in Vf. In consideration of such variations, the minimum value of the forward voltage Vf of the LED is VL, the maximum value is VH (that is, Vf varies in the range of VL to VH), and the width is dV (= VH−VL). ), In an LED block in which n (n> 1) LEDs are connected in series, when no LED is short-circuited, the forward voltage VB of the LED block is n × VL to n × VH. Value within the range. On the other hand, when one LED is short-circuited, the forward voltage Vf of the short-circuited LED is substantially 0, so the forward voltage VB of the LED block is (n−1) × VL to (n−1) × VH. Value within the range. That is, the minimum value of the normal forward voltage VB when no LED is short-circuited is n × VL, and the maximum value of the forward voltage VB when an abnormality occurs when at least one LED is short-circuited is (n− Since 1) × VH, if the threshold value VS is set to satisfy (n−1) × VH <VS <n × VL, the threshold value VS is compared with the detected forward voltage VB of the LED block. Therefore, it is possible to detect a short circuit of the LED with high accuracy.
さらに、この閾値VSについて例を挙げて説明する。たとえば、本実施形態のようにLEDブロックが直列接続された3個のLEDからなる場合において、LEDに流す電流が数十mAで、このときのLEDの順方向電圧Vfが2.7V〜3.9V(つまりVL=2.7V、VH=3.9V、dV=1.2V)であるとすると、正常時のLEDブロックの順方向電圧VBは8.1V〜11.7V、1つがショートした場合のLEDブロックの順方向電圧VBは5.4V〜7.8Vになるため、閾値VSを7.8V<VS<8.1Vとなるように設定すれば良い。また、LEDに流す電流値を数十mAから数百mAに増やし、このときのLEDの順方向電圧Vfが3.0V〜4.4V(つまりVL=3.0V、VH=4.4V、dV=1.4V)であるとすると、正常時のLEDブロックの順方向電圧VBは9.0V〜13.2V、1つがショートした場合のLEDブロックの順方向電圧VBは6.0V〜8.8Vとなるため、閾値VSを8.8V<VS<9.0Vとなるように設定すれば良いのである。 Further, the threshold value VS will be described with an example. For example, in the case where the LED block is composed of three LEDs connected in series as in the present embodiment, the current flowing through the LED is several tens of mA, and the forward voltage Vf of the LED at this time is 2.7V-3. Assuming 9V (that is, VL = 2.7V, VH = 3.9V, dV = 1.2V), the forward voltage VB of the LED block at normal time is 8.1V to 11.7V, when one is short-circuited Since the forward voltage VB of the LED block is 5.4V to 7.8V, the threshold value VS may be set to satisfy 7.8V <VS <8.1V. Further, the value of the current flowing through the LED is increased from several tens mA to several hundred mA, and the forward voltage Vf of the LED at this time is 3.0V to 4.4V (that is, VL = 3.0V, VH = 4.4V, dV). = 1.4V), the forward voltage VB of the LED block in a normal state is 9.0V to 13.2V, and the forward voltage VB of the LED block when one is short-circuited is 6.0V to 8.8V. Therefore, the threshold value VS may be set so that 8.8V <VS <9.0V.
ただし、閾値VSを上述したように(n−1)×VH<VS<n×VLとなるように設定するためには、(n−1)×VH<n×VLであることが必要なので、LEDブロックを構成するLEDの個数nの最大値はn<VH/dVとなる。つまり、上記の前者の例では、VH/dV=3.9/1.2=3.25であり、上記の後者の例では、VH/dV=4.4/1.4=3.14…であるから、両者ともにnの最大値は3となる。ここで、nをこの値以上とした際には、LEDブロックの順方向電圧VBが、正常時と異常時とで重複する区間を有することになってしまい、これにより異常検出の検出精度が著しく低下することになるのである。 However, in order to set the threshold value VS to satisfy (n−1) × VH <VS <n × VL as described above, it is necessary to satisfy (n−1) × VH <n × VL. The maximum value n of the number of LEDs constituting the LED block is n <VH / dV. That is, in the former example, VH / dV = 3.9 / 1.2 = 3.25, and in the latter example, VH / dV = 4.4 / 1.4 = 3.14. Therefore, the maximum value of n is 3 for both. Here, when n is set to be equal to or larger than this value, the LED block forward voltage VB has an overlapping interval between the normal time and the abnormal time, so that the detection accuracy of the abnormality detection is remarkably increased. It will fall.
以上により本実施形態の照明装置LAは構成され、以下にその動作について説明する。照明装置LAに直流電源VDからの電力供給が開始されると、LED駆動装置1の点灯電源部2は、抵抗RLによりLED光源3に流れる電流を検出して、スイッチング素子S1のオン・オフ制御にフィードバックすることにより、LED光源3に流れる電流が予め設定した設定値となるように駆動回路部20の出力電圧V1を調整する定電流制御を実行する。このように、LED光源3に流れる電流が設定値となるように定電流制御を行うので、直流電源VDの値が変動しても、LED光源3の各LED31〜36を均一な明るさで点灯させることができる。そして、点灯電源部2は、各電圧検出部4a,4bで検出した電圧V1,V2に基づいて演算した各LEDブロックLB1,LB2の順方向電圧VB1,VB2と異常検出用の閾値VSとを比較し、順方向電圧VB1,VB2のいずれかが閾値VSを下回った際に、該当するLEDブロックLB1,LB2において少なくとも1つのLEDがショートしていることを示す異常検出信号を外部機器の表示装置Mに出力するのである。また、このようにLEDがショートした場合であっても、LED駆動装置1では、LED光源3を定電流制御していることによって、ショートしていないLEDの個数に合わせて出力電圧V1が制御されることになり、これによりLED光源3に過剰な電流が流れることを防止できる。
The lighting device LA of the present embodiment is configured as described above, and the operation thereof will be described below. When power supply from the DC power source VD is started to the lighting device LA, the lighting
以上述べた本実施形態の照明装置LAによれば、LED光源3のLED31〜36を3個ずつでまとめたLEDブロックLB1,LB2毎に順方向電圧VB1,VB2を検出し、この順方向電圧VB1,VB2と異常検出用の閾値VSとを比較することにより、LEDのショート等の異常を検出することができる。したがって、従来のように個々のLEDの順方向電圧を検出してそれぞれ閾値と比較する場合に比べて、回路構成が簡単になり、また、LEDの個数の増加に伴なう配線長の増加等も抑制することができるから、低コスト化を図ることができる。加えて、LEDブロックを構成するLEDの個数nを、上述のn<VH/dVの条件を元に設定しているので、各LEDの順方向電圧のばらつきに起因する検出精度の低下を抑制でき、これにより、従来のようにLED光源全体の順方向電圧を検出する場合に比べて検出精度を向上することができる。
According to the illumination device LA of the present embodiment described above, to detect the forward voltages VB1, VB2 and
ところで、上記の例では、直流電源VDから動作電源を得ているが、照明装置LAに図4(a)に示すような、AC/DC変換部5を設ければ、商用電源のような交流電源VAからも動作電源を得ることができる。このAC/DC変換部5は、たとえば交流電源VAを直流電源に整流するダイオードブリッジ等の整流器6と、整流器6の出力を平滑化する平滑コンデンサC0とを備え、直流電圧(平滑コンデンサC0の両端電圧)を出力するものである。尚、上記の図4(a)ではLED駆動装置1と交流電源VAとの間にAC/DC変換部5を設けているが、AC/DC変換部5をLED駆動装置1内に設けても良い。
By the way, in the above example, the operating power source is obtained from the DC power source VD. However, if the AC /
一方、LED光源3の構成は、上記の6個のLED31〜36を直列接続したものに限られるものではなく、図4(b)に示すように、さらに多数の3m個のLED31〜33mを直列接続して構成したものを用いることができる。この場合も、直列接続された3個のLEDからなるLEDブロックLB1〜LBm毎に順方向電圧VB1〜VBmを検出するようにして、各順方向電圧VB1〜VBmを閾値VSとそれぞれ比較するようにすれば良い。
On the other hand, the configuration of the LED
また、LEDブロックを構成するLEDの個数も3個に限られるものではなく、上述したように、n<VH/dVを満たしていれば、4個以上のLEDからLEDブロックを形成しても良い。またなお、LED光源3はLEDを直列接続して構成されたものに限られるものではなく、互いに順方向に並列接続された複数対のLEDからなるLED並列回路を複数直列接続して構成されたものでも良い。
Further, the number of LEDs constituting the LED block is not limited to three, and as described above, an LED block may be formed from four or more LEDs as long as n <VH / dV is satisfied. . In addition, the LED
以上述べた本実施形態の照明装置LAは、たとえば、車内に設けられている車内用照明灯、前照灯、補助灯等の車載用照明器具、室内用照明器具、又は表示器具等の照明器具に、図5に示すような灯具Hとともに用いられるものである。 The illuminating device LA of the present embodiment described above includes, for example, in-vehicle illuminators such as in-vehicle illuminators, headlamps, auxiliary lights, indoor illuminators, or display luminaires provided in the vehicle. Moreover, it is used with the lamp H as shown in FIG.
ここで、灯具Hは、車内の天井部CBの下面に取着されるボディ7と、ボディ7に嵌合するカバー8と、レンズ体9とを備えている。ボディ7は、たとえば絶縁性の樹脂成形品であり、円形状の天板部7aと、天板部7aの外周縁から下方に延設された円筒部7bとを一体に備え、レンズ体9及びLED光源3を着脱自在に収納している。このボディ7の天板部7aには、照明装置LAとLED光源3とを電気的に接続する接続線Wをボディ7に挿入するための電線接続孔(図示せず)が形成されている。カバー8は、たとえば絶縁性の樹脂成形品であり、円形状の底板部8aと、底板部8aの外周縁から上方に延設された円筒部8bとを一体に備え、底板部8aにはLED光源3からの光を下方へ出射するための円形状の開口部8cが形成されている。レンズ体9は、たとえば絶縁性の樹脂成形品であり、円形状の底板部9aと、底板部9aの外周縁から上方に延設された円筒部9bとを一体に備え、底板部9aにはLED光源3のLED31〜36とそれぞれ対応する部位に、投光レンズ9c…が設けられている。
Here, the lamp H includes a body 7 attached to the lower surface of the ceiling portion CB in the vehicle, a
以上により構成された灯具Hは次のようにして天井部CBに取り付けられている。すなわち、灯具Hは、図5に示すように天井部CBの孔部CHにボディ7の電線接続孔を臨ませた状態でボディ7を天井部CBの下面に取着した後に、LED光源3、レンズ体9をボディ7に収納するとともに、カバー8をボディ7に嵌合することで天井部CBの下面に取り付けられている。そして、このようにして取り付けられた灯具Hに収納されたLED光源3と、天井部CBの上面に設置されたLED駆動装置1とを接続線Wにより電気的に接続することで、上記のような照明器具が構成されている。
The lamp H configured as described above is attached to the ceiling portion CB as follows. That is, after attaching the body 7 to the lower surface of the ceiling portion CB with the wire connection hole of the body 7 facing the hole CH of the ceiling portion CB as shown in FIG. The
(実施形態2)
本実施形態の照明装置LAは、図6に示すように、点灯電源部2の駆動回路部20と駆動制御部21とに特徴があり、その他の構成は上記実施形態1と同様であるので、同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 2)
As shown in FIG. 6, the illumination device LA of the present embodiment is characterized by the
駆動回路部20は、1次巻線N1の一端が直流電源VDの高電圧側に接続されるとともに、2次巻線N2の一端が直流電源VDの低電圧側に他端がダイオードD1のアノードに接続されるフライバックトランスTと、1次巻線N1の他端と直流電源VDとの間に接続されるスイッチング素子S1と、ダイオードD1のカソードと直流電源VDの低電圧側との間に接続されるキャパシタンス素子C1とから構成され、直流電源VDの低電圧側がグラウンドGNDに接地された昇圧型のフライバックコンバータである。このようなフライバックトランスを用いたDC/DCコンバータは、フライバックトランスの構成を換えるだけで、昇圧、又は降圧、或いはその両方を行えるようになり、たとえば、入力電圧の値に関係無く、出力電圧を入力電圧以上及び以下に設定することが可能である。
In the
ここで、駆動回路部20の回路動作について説明すると、スイッチング素子S1がオンの期間では、直流電源VD>1次巻線N1>スイッチング素子S1>グラウンドGNDからなる電路が形成されて、1次巻線N1に電流が流れることによって、フライバックトランスTのコアが磁化される。そして、スイッチング素子S1がオフの期間では、当然ながら1次巻線N1側には電流が流れないため、磁化されたコアがその電磁エネルギーを2次巻線N2側から開放しようとして、2次巻線N2>ダイオードD1>キャパシタンス素子C1>グラウンドGNDからなる電路に電流が流れてキャパシタンス素子C1に電荷が蓄積されることになる。これによりキャパシタンス素子C1の両端電圧(つまりは出力電圧)V1が直流電源の電圧よりも昇圧されることになる。この出力電圧V1の大きさは、フライバックトランスTの巻線比及びスイッチング素子S1のオン・オフ制御のデューティ比に依存する。
Here, the circuit operation of the
駆動制御部21は、電源部23と、増幅部24と、主制御部25と、PWM制御部26と、ドライバ部27とから構成されており、この駆動制御部21を構成する回路部品は、金属ケース等に収納されてシールドされている。電源部23は、電力供給線22により駆動回路部20から直流電源VDの電源電圧を駆動制御部21に引き込んで、増幅部24、主制御部25、PWM制御部26、及びドライバ部27のそれぞれに動作電源を提供するものである。増幅部24は、第1の電圧検出部4aの検出出力(電圧V1)を増幅して出力する第1のアンプ24aと、第2の電圧検出部4bの検出出力(電圧V2)を増幅して出力する第2のアンプ24bと、電流検出部の検出出力(LED光源3に流れる電流)を増幅して出力する第3のアンプ24cとを備えている。主制御部25は、電流基準値信号(LED光源3に流す電流の設定値)や、電圧基準値信号(異常検出用の閾値VS)等の種々の基準値信号を生成する機能を備え、このような基準値信号をPWM制御部26に出力するものである。PWM制御部26は、第3のアンプ24cの出力と電流基準値信号(LED光源3に流す電流の設定値)とに基づいて、LED光源3に流れる電流が設定値となるようにスイッチング素子S1のオン・オフ制御のデューティ比を設定するPWM制御信号をドライバ部27に出力する機能(定電流制御機能)を備えている。また、PWM制御部26は、アンプ24a,24bの出力に基づいて、各LEDブロックLB1,LB2の順方向電圧VB1,VB2を演算し、この順方向電圧VB1,VB2と電圧基準値信号(異常検出用の閾値VS)とを比較し、順方向電圧VB1,VB2が閾値VSを下回った際に、該当するLEDブロックLB1,LB2において少なくとも1つのLEDがショートしていることを示す異常検出信号を出力する機能(異常検出機能)を備えている。ドライバ部27は、PWM制御部26からの制御信号に基づいてスイッチング素子S1をオン・オフ制御するものである。
The
つまり、駆動制御部21は、電圧検出部4a,4b及び電流検出部により点灯電源部20の出力を監視しながらスイッチング素子S1のオン・オフ制御を行うものであり、スイッチング素子S1をオン・オフ制御してLED光源3に一定の電流を流す定電流制御機能と、LED光源3のLEDのショートを検出する異常検出機能とを備えているのである。尚、本実施形態の照明装置の動作については、上記実施形態1とほぼ同様であるので説明を省略する。
That is, the
以上述べた本実施形態の照明装置によれば、上記実施形態1の効果に加えて、フライバックトランスTを用いたDC/DCコンバータ(フライバックコンバータ)を備えているので、これにより、スイッチング損失及び高周波ノイズの増大を抑制することができ、また、回路が簡単になって部品点数を削減できるため、回路サイズが小さく低コストで構成することができる。さらに、PWM制御により駆動回路部20が制御されるので、点灯電源部2の出力電圧V1が安定し、これにより、LED光源3を安定して点灯させることができる。
According to the illuminating device of the present embodiment described above, in addition to the effect of the first embodiment, the DC / DC converter (flyback converter) using the flyback transformer T is provided. In addition, an increase in high-frequency noise can be suppressed, and the circuit can be simplified and the number of components can be reduced. Therefore, the circuit size can be reduced and the configuration can be reduced. Furthermore, since the
(実施形態3)
本実施形態の照明装置LAは、図7に示すように、点灯電源部2の駆動制御部21に特徴があり、その他の構成は上記実施形態2と同様であるので、同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 3)
As shown in FIG. 7, the illumination device LA of the present embodiment is characterized by the
本実施形態の駆動制御部21は、電源部23と、増幅部24と、ドライバ部27と、マイコン部28とから構成されている。つまり、本実施形態の駆動制御部21は、上記実施形態2の主制御部25とPWM制御部26とを設ける代わりに、マイコン部28を設けているのである。電源部23は、電力供給線22により駆動回路部20から直流電源VDの電源電圧を駆動制御部21に引き込んで、増幅部24、ドライバ部27、及びマイコン部28のそれぞれに動作電源を提供するものである。増幅部24は、第1の電圧検出部4aの検出出力(電圧V1)を増幅する第1のアンプ24aと、第2の電圧検出部4bの検出出力(電圧V2)を増幅する第2のアンプ24bと、電流検出部の検出出力(LED光源3に流れる電流)を増幅する第3のアンプ24cとを備え、各アンプ24a,24b,24cの増幅信号をマイコン部28に出力している。
The
マイコン部28は、主制御回路部28aと、誤差演算回路部28bと、PWM制御回路部28cと、ドライバ制御回路部28dとを備えている。主制御回路部28aは、電流基準値信号(LED光源3に流す電流の設定値)や、電圧基準値信号(異常検出用の閾値VS)等の種々の基準値信号を生成する機能を備え、少なくとも電流基準値信号を誤差演算回路部28bに出力するとともに、その他基準値信号をPWM制御回路部28cに出力するものである。誤差演算回路部28bは、第3のアンプ24cの出力と電流基準値信号との誤差演算を行ってその結果をPWM制御回路部28cに出力するものである。PWM制御回路部28cは、誤差演算回路部28bの演算結果に基づいて、スイッチング素子S1のオン・オフ制御のデューティ比を設定するPWM制御信号をドライバ制御回路部28dに出力する機能(定電流制御機能)を備えている。また、PWM制御回路部28cは、アンプ24a,24bの出力に基づいて、各LEDブロックLB1,LB2の順方向電圧VB1,VB2を演算し、この順方向電圧VB1,VB2と電圧基準値信号(異常検出用の閾値VS)とを比較し、順方向電圧VB1,VB2が閾値VSを下回った際に、該当するLEDブロックLB1,LB2において少なくとも1つのLEDがショートしていることを示す異常検出信号を出力する機能(異常検出機能)を備えている。ドライバ制御部28dは、PWM制御部28cから受け取ったPWM制御信号をドライバ駆動信号に変換してドライバ部27に出力するものである。ドライバ部27は、マイコン部28のドライバ制御回路部28dからのドライバ駆動信号に基づいてスイッチング素子S1をオン・オフ制御するものである。
The
以上により構成された駆動制御部21は、上記実施形態1,2と同様に、電圧検出部4a,4b及び電流検出部により点灯電源部2の出力を監視しながらスイッチング素子S1のオン・オフ制御を行うものであり、スイッチング素子S1をオン・オフ制御してLED光源3に一定の電流を流す定電流制御機能と、LED光源3のLEDのショートを検出する異常検出機能とを備えているのである。尚、本実施形態の照明装置の動作については、上記実施形態1とほぼ同様であるので説明を省略する。
The
以上述べた本実施形態の照明装置によれば、駆動制御部21にマイコンを使用しているので、ソフトウェア等で様々な設定を行えるようになり、これにより、各種の制御をより細かに行えるようになる。
According to the illumination device of the present embodiment described above, since the microcomputer is used for the
1 LED駆動装置
2 点灯電源部
3 LED光源
LB1,LB2 LEDブロック
31,32,33,34,35,36 LED
LA 照明装置
V1 出力電圧
VB1,VB2 順方向電圧
DESCRIPTION OF
LA lighting device V1 output voltage VB1, VB2 forward voltage
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