JP2007123252A

JP2007123252A - Ｌｅｄ照明装置

Info

Publication number: JP2007123252A
Application number: JP2006256258A
Authority: JP
Inventors: Jung Hwan Kim; キム，ジョンファン; Eul Sik Kim; キム，ウルシク
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-10-28
Filing date: 2006-09-21
Publication date: 2007-05-17
Also published as: WO2007049911A1; KR100677041B1

Abstract

【課題】ＬＥＤが損傷することを防止することができ、直流電圧のみならず交流電圧を供給電圧源として使用することができ、使用者が供給電圧の極性を反対に連結してもＬＥＤを正常動作させることができるＬＥＤ照明装置を提供する。
【解決手段】複数のＬＥＤ（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ４）と、各ＬＥＤ（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ４）に直列に連結された抵抗（ＲＥ１〜ＲＥ４）とから構成された発光部５０、直流または交流電圧が印加される電源供給部１０、電源供給部１０からの供給電圧（Ｖｉｎ）を直流電圧（Ｖｄｃ）に変換する整流部２０、直流電圧（Ｖｄｃ）を受信して定電圧（Ｖｃｃ）を出力する定電圧発生部３０、及び、定電圧（Ｖｃｃ）を受信して定電流（Ｉｏｕｔ）を発光部５０の複数のＬＥＤ（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ４）に供給する定電流発生部４０から構成される。
【選択図】図２

Description

本発明はＬＥＤ照明装置に関し、特に、入力電源として交流または直流電圧を使用することができ、ＬＥＤに一定の電圧と電流を供給してＬＥＤの損傷を防止し、ＬＥＤに供給される電力量を最小化することができるＬＥＤ照明装置に関するものである。

一般に、室内または室外の広告物または看板などに設置されて昼間または夜間にイメージを識別することができるように色々な照明装置を使用している。

このような照明装置は、フィラメント電球、蛍光灯、ネオンサインまたはＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）を使用しており、特に、ＬＥＤは寿命が半永久的であり、低価格であり、電力消費が少ないという長所を有している。

図１は従来のＬＥＤ照明装置の構成図である。図１の従来のＬＥＤ照明装置は、複数の抵抗（Ｒ１〜Ｒ４）と、それぞれの抵抗に直列に連結された複数のＬＥＤ（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ４）とから構成され、直列に連結された抵抗（Ｒ１〜Ｒ４）とＬＥＤ（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ４）の両端には直流電圧（Ｖｄｃ）が供給される。供給された直流電圧（Ｖｄｃ）により複数のＬＥＤ（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ４）は点灯される。

ＬＥＤに供給される電圧および電流が基準値の電圧よりも低い場合、ＬＥＤは点灯されず、基準値の電圧または電流よりも大きい場合、ＬＥＤの光度が減少したりＬＥＤ素子に亀裂などが発生してＬＥＤが損傷を受けることがあるので、それぞれのＬＥＤ（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ４）には常時一定の電圧と電流が供給されなければならない。

しかし、従来のＬＥＤ照明装置は、供給電圧源である直流電圧（Ｖｄｃ）がそのままＬＥＤに供給されるので、直流電圧（Ｖｄｃ）に過電圧または過電流が発生する場合、発生した過電圧または過電流がそのままＬＥＤに供給されてＬＥＤが損傷されることがあり、直列に連結された抵抗に熱が発生する場合、抵抗の抵抗値が減少するので、ＬＥＤに供給される電圧および電流が大きくなり、ＬＥＤが損傷するという問題点を有している。

また、従来のＬＥＤ照明装置は、必ず直流電圧を供給電圧として使用しなければならないので、交流電圧源を使用することができないという問題点を有し、また、使用者の不注意により使用者が供給電源の極性を反対に連結する場合、ＬＥＤが点灯されないという問題点を有している。
特開２００２−３５９０９０

本発明の目的は、定電圧発生部と定電流発生部を備えてＬＥＤに常時一定の電圧と電流を供給することにより、ＬＥＤが損傷することを防止することができるＬＥＤ照明装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、直流電圧のみならず、交流電圧を供給電圧源として使用することができ、使用者が供給電圧の極性を反対に連結してもＬＥＤが正常動作することができるＬＥＤ照明装置を提供することにある。

前記の目的を達成するために、本発明のＬＥＤ照明装置は、(1) 電流が流れると点灯して光を発生する複数のＬＥＤと、複数のＬＥＤのそれぞれに直列に連結された複数の抵抗とから構成された発光部、(2) ＬＥＤに電源を供給するための直流または交流電圧が印加される電源供給部、(3) 電源供給部に供給される供給電圧を受信し、受信された供給電圧を直流電圧に変換させて出力する整流部、(4) 整流部の出力である直流電圧を受信し、一定の電圧を有する定電圧を出力する定電圧発生部、及び(5) 定電圧発生部の出力である定電圧を受信し、一定の電流値を有する定電流を発光部の複数のＬＥＤに供給する定電流発生部を備えたことを特徴とする。

前記定電圧発生部は、(1) スイッチング制御信号によりオンまたはオフされ、オンされるときに整流部の直流電圧を第１ノードに出力するスイッチング部、(2) 一方の端子が第１ノードに連結され、他方の端子が出力ノードに連結されたコイルと、一方の端子が出力ノードに連結され、他方の端子が接地電圧に連結されたキャパシターとから構成され、出力ノードにリップル成分が除去された定電圧を出力するフィルター部、(3) 第１抵抗と第２抵抗から構成され、第１抵抗の一方の端子は出力ノードに連結され、第１抵抗の他方の端子は第２抵抗の一方の端子と連結されて電圧を出力し、第２抵抗の他方の端子は接地電圧に連結された分配部、(4) 基準電圧と分配電圧を受信し、分配電圧が変化するとその変化された量に応じた偏差信号を出力する偏差発生部、及び(5) 三角波発生部から出力される三角波信号と偏差信号を比較し、偏差信号によりデューティーが相異するスイッチング制御信号を出力する比較部を備えたことを特徴とする。

本発明のＬＥＤ照明装置は、定電圧発生部と定電流発生部を備え、ＬＥＤに常時一定の電圧と電流を供給してＬＥＤが損傷することを防止することができ、直流電圧のみならず、交流電圧を供給電圧源として使用することができ、使用者が供給電圧の極性を反対に連結してもＬＥＤを正常動作させることができる。

以下、添付した図面を参照して本発明のＬＥＤ照明装置を詳しく説明する。

図２は本発明のＬＥＤ照明装置の構成図である。図２の本発明のＬＥＤ照明装置は、電流が流れると点灯して光を発生する複数のＬＥＤ（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ４）と、複数のＬＥＤ（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ４）のそれぞれに直列に連結された複数の抵抗（ＲＥ１〜ＲＥ４）とから構成された発光部５０、ＬＥＤ（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ４）に電源を供給するための直流または交流電圧が印加される電源供給部１０、電源供給部１０に供給される供給電圧（Ｖｉｎ）を受信し、受信された供給電圧（Ｖｉｎ）を直流電圧（Ｖｄｃ）に変換させて出力する整流部２０、整流部２０の出力である直流電圧（Ｖｄｃ）を受信し、一定の電圧を有する定電圧（Ｖｃｃ）を出力する定電圧発生部３０、及び定電圧発生部３０の出力である定電圧（Ｖｃｃ）を受信し、一定の電流値を有する定電流（Ｉｏｕｔ）を発光部５０の複数のＬＥＤ（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ４）に供給する定電流発生部４０から構成される。

定電圧発生部３０は、スイッチング制御信号（ＳＣ）によりオンまたはオフされ、オンされるときに前記整流部の直流電圧を第１ノードに出力するスイッチング部（ＳＷ）、一方の端子が第１ノード（Ｎ１）に連結され、他方の端子が出力ノード（ＮＯ）に連結されたコイル（Ｌ）と、一方の端子が出力ノード（ＮＯ）に連結され、他方の端子が接地電圧（Ｖｓｓ）に連結されたキャパシター（Ｃ）とから構成され、出力ノード（ＮＯ）にリップル成分が除去された定電圧（Ｖｃｃ）を出力するフィルター部３７、第１抵抗（Ｒａ）と第２抵抗（Ｒｂ）から構成され、第１抵抗（Ｒａ）の一方の端子は出力ノード（ＮＯ）に連結され、第１抵抗（Ｒａ）の他方の端子は第２抵抗（Ｒｂ）の一方の端子と連結されて分配電圧（Ｖａ）を出力し、第２抵抗（Ｒｂ）の他方の端子は接地電圧（Ｖｓｓ）に連結された分配部３９、基準電圧（Ｖｒｅｆ）と分配電圧（Ｖａ）を受信し、分配電圧（Ｖａ）が変化するとその変化された量に応じた偏差信号（ＤＬ）を出力する偏差発生部３３、及び三角波発生部３１から出力される三角波信号（Ｔ）と偏差信号（ＤＬ）を比較し、偏差信号（ＤＬ）によりデューティーが相異するスイッチング制御信号（ＳＣ）を出力する比較部３５から構成される。

前記定電圧発生部３０は、一方の端子が第１ノード（Ｎ１）に連結され、他方の端子が接地電圧（Ｖｓｓ）に連結されてスイッチング部（ＳＷ）がオンまたはオフされるとき、第１ノード（Ｎ１）で発生したサージ電圧（ｓｕｒｇｅｖｏｌｔａｇｅ）またはサージ電流（ｓｕｒｇｅｃｕｒｒｅｎｔ）を接地電圧（Ｖｓｓ）に流すショットキーダイオード（ＳＤ）をさらに備えることができる。

本発明のＬＥＤ照明装置は、直流電圧（Ｖｄｃ）と定電圧放生部３０の間に第１リミット抵抗（ＲＴ１）をさらに備え、定電圧発生部３０に流れる電流の最大値を制限することができ、定電流発生部４０の出力と発光部５０の間に第２リミット抵抗（ＲＴ２）をさらに備え、発光部５０に流れる電流の最大値を制限することができる。

前記の構成による本発明のＬＥＤ照明装置の動作は次の通りである。図２に示されているように、電源供給部１０は、ＬＥＤ（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ４）に電源を供給するために８Ｖから４０Ｖの直流または交流電圧が供給される。整流部２０はブリッジダイオードを使用することによって電源供給部１０に供給される直流または交流電圧（Ｖｉｎ）を直流電圧（Ｖｄｃ）に変換させて出力する。つまり、供給電圧（Ｖｉｎ）が直流電圧であっても交流電圧であっても、ブリッジダイオードにより出力される電圧は直流電圧（Ｖｄｃ）が出力され、使用者の不注意により直流電圧の極性を反対に連結してもブリッジダイオードを経て出力される電圧は直流電圧（Ｖｄｃ）を有するようになる。直流電圧（Ｖｄｃ）と接地電圧（Ｖｓｓ）の間に平滑キャパシター（ＣＳ）をさらに備え、平滑キャパシター（ＣＳ）により整流部２０の出力である直流電圧（Ｖｄｃ）に発生した過電圧または過電流を防止することができ、また、直流電圧（Ｖｄｃ）に形成されたリップル成分を除去することもできる。

定電圧発生部３０の出力ノード（ＮＯ）の定電圧（Ｖｃｃ）が大きくなると、第１抵抗（Ｒａ）と第２抵抗（Ｒｂ）から構成された分配部３９の分配電圧（Ｖａ）も増加する。分配電圧（Ｖａ）の増加により偏差発生部３３の偏差信号（ＤＬ）も増加するようになり、比較部３５の出力であるスイッチング制御信号（ＳＣ）はハイ論理値を有する領域が小さくなることによってスイッチング部（ＳＷ）がオンされる時間が減少し、定電圧（Ｖｃｃ）は減少した直流電圧を出力するようになる。反対に、定電圧発生部３０の出力ノード（ＮＯ）の定電圧（Ｖｃｃ）が小さくなると、第１抵抗（Ｒａ）と第２抵抗（Ｒｂ）から構成された分配部３９の分配電圧（Ｖａ）は小さい電圧を有するようになり、偏差発生部３３の偏差信号（ＤＬ）は減少し、比較部３５の出力であるスイッチング制御信号（ＳＣ）はハイ論理値を有する領域が大きくなることによってスイッチング部（ＳＷ）がオンされる時間が増加し、定電圧（Ｖｃｃ）は増加された直流電圧を出力するようになる。

つまり、図４の定電圧発生部３０の動作波形図に示されているように、定電圧（Ｖｃｃ）の電圧が減少すると分配電圧（Ｖａ）が減少し、偏差信号（ＤＬ）も減少し、スイッチング制御信号（ＳＣ）がハイ論理値を有する領域が大きくなることによってスイッチング部（ＳＷ）のオン時間は大きくなり、定電圧（Ｖｃｃ）の直流電圧は増加した値を有する。

従って、本発明の定電圧発生部３０は、定電圧（Ｖｃｃ）の電圧によりスイッチング制御信号（ＳＣ）のデューティ比を可変させてスイッチング部（ＳＷ）のオン時間を制御することによって、定電圧発生部３０の出力である出力ノードの定電圧（Ｖｃｃ）は常時一定の電圧を有する。

スイッチング部（ＳＷ）はＭＯＳトランジスターまたはバイポーラトランジスターなどで構成されることができる。

コイル（Ｌ）とキャパシター（Ｃ）から構成されたフィルター部３７により出力ノード（ＮＯ）はリップル成分が除去された定電圧（Ｖｃｃ）が出力される。

定電圧発生部３０のショットキーダイオード（ＳＤ）は、スイッチング部（ＳＷ）のオンまたはオフにより第１ノードに発生したサージ電圧またはサージ電流を接地電圧（Ｖｓｓ）に流して定電圧発生部３０の出力である定電圧（Ｖｃｃ）は安定した一定の電圧を有するようにする。

直流電圧（Ｖｄｃ）と定電圧発生部３０の間に第１リミット抵抗（ＲＴ１）を連結して定電圧発生部３０に流れる電流の最大値を制限することができる。

本発明のＬＥＤ照明装置の場合、定電圧発生部３０を備えることによって前記発光部５０に供給される電圧を、常時一定の電圧を有するようにすることができる。

図３Ａおよび図３Ｂは本発明のＬＥＤ照明装置の定電流発生部４０の構成図である。本発明の定電流発生部４０は、定電圧発生部３０の出力である定電圧（Ｖｃｃ）を受信し、一定の電流値を有する定電流（Ｉｏｕｔ）を発光部５０の複数のＬＥＤ（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ４）に供給する。

図３Ａに示されているように、定電流発生部４０は電流ミラー回路を使用した定電流源部４１と出力部４３から構成され、定電流源部４１は、一般に使用される電流ミラー回路から構成された２つのＮチャンネルＭＯＳトランジスターである第１、第２ＭＯＳトランジスター（Ｍ１、Ｍ２）と２つのＰチャンネルＭＯＳトランジスターである第３、第４ＭＯＳトランジスター（Ｍ３、Ｍ４）から構成される。供給電圧として定電圧（Ｖｃｃ）が入力されて第１ＭＯＳトランジスター（Ｍ１）と第３ＭＯＳトランジスター（Ｍ３）に流れる電流によって、第２ＭＯＳトランジスター（Ｍ２）と第４ＭＯＳトランジスター（Ｍ４）に流れる電流が決定される。出力部４３の第５ＭＯＳトランジスター（Ｍ５）に流れる電流（Ｉｏｕｔ）は、第４ＭＯＳトランジスター（Ｍ４）に流れる電流によって一定の電流が出力される。

図３Ｂは差動増幅器（ＯＰ）と複数の抵抗（Ｒ１〜Ｒ５）を使用して定電流（Ｉｏｕｔ）を出力する定電流発生部４０の他の実施例の構成図で、定電流（Ｉｏｕｔ）は（Ｖｃｃ×Ｒ２）／（Ｒ１×Ｒ３）で一定の電流値を出力する。

本発明の定電流発生部４０は、図３Ａまたは図３Ｂの回路により構成することができ、一般的な定電流を出力することができる回路を構成することもできる。

従って、本発明のＬＥＤ照明装置は、定電圧発生部３０と定電流発生部４０により、複数のＬＥＤ（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ４）と、複数のＬＥＤ（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ４）のそれぞれに直列に連結された複数の抵抗（ＲＥ１〜ＲＥ４）とから構成された発光部５０に一定の電圧を有する定電圧（Ｖｃｃ）と一定の電流を有する定電流（Ｉｏｕｔ）を供給し、複数の抵抗（ＲＥ１〜ＲＥ４）が熱により抵抗値が減少しても、複数のＬＥＤ（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ４）のそれぞれに流れる電流値と電圧値を一定に維持させることができるので、ＬＥＤが損傷することを防止することができ、永久的にＬＥＤを使用することができる。

定電流発生部４０の出力と発光部５０の間に第２リミット抵抗（ＲＴ２）を使用して発光部５０に流れる電流の最大値を制限することができる。

従来のＬＥＤ照明装置の構成図である。本発明のＬＥＤ照明装置の構成図である。図２の定電流発生部の構成図である。図２の定電流発生部の他の実施例の構成図である。図２の定電圧発生部の波形図である。

符号の説明

１０電源供給部２０整流部３０定電圧発生部
４０定電流発生部５０発光部ＬＥＤ１〜ＬＥＤ４ＬＥＤ
ＲＥ１〜ＲＥ４抵抗Ｖｉｎ供給電圧Ｖｄｃ直流電圧
Ｖｃｃ定電圧Ｉｏｕｔ定電流

Claims

ＬＥＤを使用した照明装置において、
電流が流れると点灯して光を発生する複数のＬＥＤと、前記複数のＬＥＤのそれぞれに直列に連結された複数の抵抗とから構成された発光手段、
前記ＬＥＤに電源を供給するための直流または交流電圧が印加される電源供給手段、
前記電源供給手段に供給される供給電圧を受信し、受信された供給電圧を直流電圧に変換させて出力する整流手段、
前記整流手段の出力である直流電圧を受信し、一定の電圧を有する定電圧を出力する定電圧発生手段、及び
前記定電圧発生手段の出力である定電圧を受信し、一定の電流値を有する定電流を前記発光手段の複数のＬＥＤに供給する定電流発生手段
を備えたことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
前記定電圧発生手段は、
スイッチング制御信号によりオンまたはオフされ、オンされるときに前記整流手段の直流電圧を第１ノードに出力するスイッチング手段、
一方の端子が第１ノードに連結され、他方の端子が出力ノードに連結されたコイルと、一方の端子が出力ノードに連結され、他方の端子が接地電圧に連結されたキャパシターとから構成され、出力ノードにリップル成分が除去された定電圧を出力するフィルター手段、
第１抵抗と第２抵抗から構成され、前記第１抵抗の一方の端子は前記出力ノードに連結され、前記第１抵抗の他方の端子は前記第２抵抗の一方の端子と連結されて分配電圧を出力し、前記第２抵抗の他方の端子は接地電圧に連結された分配手段、
基準電圧と前記分配電圧を受信し、前記分配電圧が変化するとその変化された量に応じた偏差信号を出力する偏差発生手段、及び
三角波発生部から出力される三角波信号と前記偏差信号を比較し、前記偏差信号によりデューティーが相異するスイッチング制御信号を出力する比較手段
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
前記定電圧発生部は、一方の端子が前記第１ノードに連結され、他方の端子が接地電圧に連結され、前記スイッチング手段がオンまたはオフされるとき、前記第１ノードで発生したサージ電圧またはサージ電流を接地電圧に流すショットキーダイオードをさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ照明装置。
前記ＬＥＤ照明装置は、前記直流電圧と前記定電圧放生部の間に第１リミット抵抗をさらに備え、前記定電圧発生部に流れる電流の最大値を制限することを特徴とする請求項１または２に記載のＬＥＤ照明装置。
前記ＬＥＤ照明装置は、前記定電流発生手段の出力と前記発光手段の間に第２リミット抵抗をさらに備え、前記発光手段に流れる電流の最大値を制限することを特徴とする請求項１または２に記載のＬＥＤ照明装置。