JP2008278641A - Power supply unit and illuminator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば発光ダイオードなどの発光素子の駆動に最適な電源装置及び照明器具に関するものである。 The present invention relates to a power supply device and a lighting fixture that are optimal for driving a light emitting element such as a light emitting diode.
最近、発光ダイオードなどの発光素子の電源として、スイッチング素子を用いた直流の電源装置が多く用いられている。 Recently, a direct current power supply device using a switching element is often used as a power source for a light emitting element such as a light emitting diode.
そして、この種の電源装置には、例えば特許文献1に開示されるようにインダクタンス、スイッチング素子及びダイオードを備えた昇圧チョッパの直流出力により発光ダイオードを駆動するようにした発光ダイオード駆動装置や、特許文献2に開示されるように直流入力電圧をスイッチングトランスの一次巻線に供給し、スイッチング素子のオン状態でスイッチングトランスの一次巻線に励磁エネルギーを蓄積し、スイッチング素子のオフ状態でスイッチングトランスの一次巻線に蓄積された励磁エネルギーを二次巻線から出力し、この二次巻線から出力される交流出力をダイオードを通して整流し、平滑コンデンサにより平滑して直流出力として負荷に供給するようにしたスイッチング電源装置などが知られている。
ところが、これら特許文献1及び2に開示されるものは、発光ダイオードなどの負荷が接続されていない状態、つまり、負荷を外した状態で、電源側からみて負荷非装着状態となったときも、直流出力を停止させることのない構成になっている。
However, those disclosed in
しかし、負荷が装着されない状態でも出力を発生し続けることは、その間、余分な電力を消費することであり、最近の省エネルギー化の傾向のもとでは好ましくない。また、負荷が故障しているにも関わらず出力が供給されていることは、ユーザが負荷の故障の状況を検査するなどの際の、作業の安全上の面からも好ましいものでなかった。 However, continuing to generate output even when a load is not attached is to consume extra power during that time, which is not desirable under the recent trend of energy saving. In addition, the fact that the output is supplied even though the load is broken is not preferable from the viewpoint of work safety when the user inspects the load failure state.
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、消費電力を低減できるとともに、安全性も確保できる電源装置及び照明器具を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a power supply device and a lighting fixture that can reduce power consumption and can ensure safety.
請求項1記載の発明は、スイッチング手段を備え、該スイッチング手段のスイッチング動作により直流出力を生成する直流出力生成手段と;前記スイッチング手段のスイッチング動作を制御する制御手段と、前記直流出力生成手段より生成される直流出力が供給される負荷と;前記制御手段の電源端子に接続され、且つ前記負荷を介して充電され前記制御手段を起動させる起動手段とを具備したことを特徴としている。
The invention according to
ここで、スイッチング手段には、FET、バイポーラトランジスタなどのスイッチングトランジスタが用いられる。また、直流出力生成手段は、スイッチングトランジスタ、スイッチングトランスおよび整流平滑回路などを備えている。負荷には、発光ダイオードやレーザダイオードなどが用いられる。そして、起動手段の「負荷を介して充電され」とは、負荷に流れる電流または負荷に発生する電圧により充電されることを含む。 Here, switching transistors such as FETs and bipolar transistors are used as the switching means. Further, the DC output generating means includes a switching transistor, a switching transformer, a rectifying / smoothing circuit, and the like. For the load, a light emitting diode, a laser diode, or the like is used. The term “charged via the load” of the starting means includes charging by a current flowing through the load or a voltage generated at the load.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記負荷は、前記直流出力生成手段に対して切り離し可能で、前記起動手段は、前記負荷の前記直流出力生成手段への接続状態で該負荷を介して充電されることを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the load can be disconnected from the DC output generating means, and the starting means is connected to the DC output generating means. Charging is performed through the load.
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の発明において、前記負荷は、1個以上の発光ダイオードからなり、前記起動手段は、前記発光ダイオードを流れる電流又は前記発光ダイオード間に発生する電圧により充電されることを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the load is composed of one or more light emitting diodes, and the starting means is generated between a current flowing through the light emitting diodes or between the light emitting diodes. It is characterized by being charged by voltage.
請求項4記載の発明は、請求項1乃至3のいずれか一記載の電源装置を適用した照明器具である。
The invention according to claim 4 is a lighting fixture to which the power supply device according to any one of
本発明によれば、消費電力を低減できるとともに、安全性も確保できる電源装置及び照明器具を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while being able to reduce power consumption, the power supply device and lighting fixture which can ensure safety | security can be provided.
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
まず、本発明の電源装置が適用される照明器具について簡単に説明する。図1及び図2において、1は器具本体で、この器具本体1は、アルミニウムのダイカスト製のもので、両端を開口した円筒状をしている。この器具本体1は、内部を仕切り部材1a、1bにより上下方向に3分割され、下方開口と仕切り部材1aの間の空間は、光源部2に形成されている。この光源部2には、複数のLED2aと反射体2bが設けられている。複数のLED2aは、仕切り部材1a下面に設けられた円盤状の配線基板2cの円周方向に沿って等間隔に配置され実装されている。
(First embodiment)
First, the lighting fixture to which the power supply device of the present invention is applied will be briefly described. 1 and 2,
器具本体1の仕切り部材1aと1bの間の空間は電源室3に形成されている。この電源室3は、仕切り部材1a上部に配線基板3aが配置されている。この配線基板3aには、前記複数のLED2aを駆動するための本発明の電源装置を構成する各電子部品が設けられている。この直流電源装置と複数のLED2aは、リード線4により接続されている。
A space between the
器具本体1の仕切り板1bと上方開口の間の空間は、電源端子室5に形成されている。この電源端子室5は、仕切り板1bに電源端子台6が設けられている。この電源端子台6は、電源室3の電源装置に商用電源の交流電力を供給するための端子台で、電絶縁性の合成樹脂で構成されたボックス6aの両面に電源ケーブル用端子部となる差込口6b、送りケーブル用端子部となる差込口6c及び電源線及び送り線を切り離すリリースボタン6dなどを有している。
A space between the
図3は、このように構成された照明器具の電源室3に組み込まれる本発明の電源装置の概略構成を示している。
FIG. 3 shows a schematic configuration of the power supply device of the present invention incorporated in the
図3において、11は直流電源で、この直流電源11には、例えば交流電源(商用電源)の交流出力を全波整流し、この全波整流した出力を平滑コンデンサにより平滑して直流出力として発生するものが用いられる。
In FIG. 3,
直流電源11の両端には、リップル電流平滑用のコンデンサ12が接続されるとともに、スイッチングトランス13の一次巻線13aとスイッチング手段としてのスイッチングトランジスタ14の直列回路が接続されている。スイッチングトランス13は、一次巻線13aと磁気的結合された二次巻線13bと補助巻線13cを有している。
A ripple
スイッチングトランス13の一次巻線13a両端には、コンデンサ15と抵抗16の並列回路と図示極性のダイオード17の直並列回路からなるスナバ回路171が接続されている。このスナバ回路171は、スイッチングトランス13の一次巻線13aに発生するフライバック電圧をコンデンサ15による充電と抵抗16の放電により吸収し、スイッチングトランス13のリーケージインダクタンスにより発生するリンギング電圧をコンデンサ15により吸収する。
A
スイッチングトランス13の二次巻線13bには、図示極性のダイオード18と平滑コンデンサ19からなる整流平滑回路20が接続されている。この整流平滑回路20は、スイッチングトランジスタ14、スイッチングトランス13とともに直流出力生成手段を構成し、スイッチングトランス13の二次巻線13bより発生する交流出力をダイオード18で整流し、この整流出力を平滑コンデンサ19により平滑して直流出力として発生する。
The
整流平滑回路20のダイオード18と平滑コンデンサ19の接続点は、抵抗21を介して上述したコンデンサ15と抵抗16の並列回路と一次巻線13aとの接続点に接続されている。
A connection point between the
整流平滑回路20の平滑コンデンサ19両端には、接続端子21a、21bが接続されている。これら接続端子21a、21bについては後述する。
一方、スイッチングトランス13の補助巻線13cの両端には、図示極性方向のダイオード23と平滑コンデンサ24の直列回路が接続されている。この平滑コンデンサ24は、後述する発光ダイオード26に流れる電流により充電され、制御回路25を起動させる起動手段を構成するとともに、補助巻線13cより交流出力が発生すると、この交流出力を整流するダイオード23の出力により充電され、制御回路25に駆動電源を供給する。
On the other hand, a series circuit of a
平滑コンデンサ24の両端には、制御手段としての制御回路25の電源端子25a、25bが接続されている。制御回路25は、駆動端子25cを抵抗29を介してスイッチングトランジスタ14のゲートに接続されている。この制御回路25は、駆動開始の際に平滑コンデンサ24の充電電圧により起動されるもので、その動作によりスイッチングトランジスタ14をオンオフさせてスイッチングトランス13をスイッチング駆動する。
Both ends of the
ダイオード23と平滑コンデンサ24の接続点には、抵抗28を介して接続端子21cが接続されている。
A
接続端子21a、21b、21cには、負荷としての発光ダイオード26(図2で述べたLED2aに相当)が接続される。この場合、発光ダイオード26は、アノードに接続端子27a、カソードに接続端子27b、27cがそれぞれ接続されている。発光ダイオード26は、接続端子27a、27b、27cとともにユニット化されており、接続端子21a、21b、21cに対し接続端子27a、27b、27cを介して接続又は切り離し可能になっている。例えば、接続端子21a、21b、21cが負荷取付手段としての光源取付部22に設けられていて、この光源取付部22にユニット化された発光ダイオード26を装着することにより、接続端子27a、27b、27cが接続端子21a、21b、21cに電気的に接続される。
A light emitting diode 26 (corresponding to the
次に、このように構成した実施の形態の作用を説明する。 Next, the operation of the embodiment configured as described above will be described.
まず、発光ダイオード26を光源取付部22に装着し、接続端子27a、27b、27cが接続端子21a、21b、21cに電気的に接続されている場合(図3はこの状態を示している。)を説明する。この場合、不図示の電源スイッチを投入すると、直流電源11の電流が抵抗21を通って発光ダイオード26に流れ、さらに、抵抗28を通って平滑コンデンサ24に流れて、平滑コンデンサ24が充電される。
First, when the
そして、平滑コンデンサ24の充電電圧が所定の値になると、この充電電圧により制御回路25が起動され、スイッチングトランジスタ14をオンオフさせる。スイッチングトランジスタ14がオンオフされると、スイッチングトランス13がスイッチング駆動される。
When the charging voltage of the smoothing
この場合、スイッチングトランジスタ14のオンでスイッチングトランス13の一次巻線13aに直流電源11より電流を流してエネルギーを蓄積し、スイッチングトランジスタ14のオフで一次巻線13aに蓄積したエネルギーを二次巻線13bを通して放出する。これにより整流平滑回路20を介して直流出力が発生し発光ダイオード26が点灯される。
In this case, when the switching
一方、スイッチングトランス13がスイッチング駆動を始めると、補助巻線13cに交流出力が発生する。この交流出力は、ダイオード23により整流され、この整流出力が平滑コンデンサ24に充電される。したがって、これ以降、制御回路25は、ダイオード23の整流出力で充電される平滑コンデンサ24の充電電圧により駆動され、スイッチングトランジスタ14をオンオフさせる。
On the other hand, when the switching
次に、発光ダイオード26を光源取付部22から取外し、接続端子27a、27b、27cが接続端子21a、21b、21cから切り離されている場合を説明する。この場合、不図示の電源スイッチを投入すると、接続端子21a、21b、21cに接続端子27a、27b、27cが接続されていないので、直流電源11から平滑コンデンサ24に流れる電流が断たれ、平滑コンデンサ24が充電されることがない。このため、平滑コンデンサ24の充電電圧は上昇しないままであり、この充電電圧を駆動開始時の電源とする制御回路25は動作しない。これにより、スイッチングトランジスタ14はオフしたままでスイッチングトランス13もスイッチング駆動されない。つまり、発光ダイオード26を光源取付部22から取り外した負荷非装着状態では、スイッチングトランス13のスイッチング駆動を停止させることができる。
Next, the case where the
したがって、このようにすれば、発光ダイオード26を光源取付部22に着脱可能に設け、発光ダイオード26を光源取付部22に装着した状態で、この発光ダイオード26を介して平滑コンデンサ24を充電し、この平滑コンデンサ24の充電電圧が所定値になると制御回路25を起動させ、スイッチングトランジスタ14をオンオフさせて、スイッチングトランス13をスイッチング駆動可能とし、また、発光ダイオード26を光源取付部22から取外した状態では、平滑コンデンサ24の充電路を断って、制御回路25の動作を阻止し、スイッチングトランス13のスイッチング駆動を禁止するようにした。これにより、発光ダイオード26が取り外され、電源側からみて負荷非装着状態となったときには、スイッチングトランス13のスイッチング駆動による直流出力の発生を止めることができるので、従来の負荷が装着されない状態でも出力を発生し続けるものと比べて消費電力の大幅な低減を図ることができるようになり省エネルギー化に大いに貢献できる。また、負荷が故障して負荷非装着状態となった場合も、スイッチングトランス13のスイッチング駆動を止めて出力が発生しないようにできるので、ユーザが負荷の故障の状況を検査するなどの際の作業の安全性を確保することもできる。
Therefore, in this way, the
(第2の実施の形態)
次に、本発明の第2の実施の形態を説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
図4は、第2の実施の形態の概略構成を示すもので、図3と同一部分には同符号を付している。この場合、直流電源11の負極端がスイッチングトランス13の二次巻線13bと整流平滑回路20の平滑コンデンサ19との接続点に接続されている。また、負荷として複数個(図示例では4個)直列に接続された発光ダイオード31〜34が用いられる。
FIG. 4 shows a schematic configuration of the second embodiment, and the same parts as those in FIG. In this case, the negative electrode end of the
そして、発光ダイオード31のアノードに接続端子35aが接続され、発光ダイオード34のカソードに接続端子35bが接続されている。また、発光ダイオード32と発光ダイオード33の接続点に接続端子35cが接続されている。この場合も、発光ダイオード31〜34は、接続端子35a、35b、35cとともにユニット化されており、このユニット化された発光ダイオード31〜34を光源取付部22内に装着することにより、接続端子35a、35b、35cが接続端子21a、21b、21cに電気的に接続される。
The
その他は、図3と同様である。 Others are the same as FIG.
このようにすると、発光ダイオード31〜34を光源取付部22に装着し、接続端子35a、35b、35cが接続端子21a、21b、21cに電気的に接続されている場合(図4はこの状態を示している。)は、発光ダイオード33,34の直列回路の両端に発生する電圧が平滑コンデンサ24の両端に印加される。これにより、平滑コンデンサ24が充電され、この充電電圧が所定値になると、制御回路25が起動され、スイッチングトランス13がスイッチング駆動されて発光ダイオード31〜34が点灯される。
In this case, when the
一方、発光ダイオード31〜34を光源取付部22から取外し、接続端子35a、35b、35cが接続端子21a、21b、21cから切り離されている場合は、発光ダイオード33,34の直列回路両端に発生する電圧が断たれ、平滑コンデンサ24が充電されることがないた。これにより、平滑コンデンサ24の充電電圧は上昇しないままで、制御回路25は起動せず、スイッチングトランジスタ14もオフしたままで、スイッチングトランス13もスイッチング駆動されない。
On the other hand, when the
したがって、このようにしても、第1の実施の形態と同様な効果を得ることができる。 Therefore, even in this case, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
(第3の実施の形態)
次に、本発明の第3の実施の形態を説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
図5は、第3の実施の形態の概略構成を示すもので、図3と同一部分には同符号を付している。この場合、接続端子21bが抵抗28を介してダイオード23と平滑コンデンサ24の接続点に接続され、接続端子21cが抵抗21を介してコンデンサ15と抵抗16の並列回路と一次巻線13aとの接続点に接続されている。
FIG. 5 shows a schematic configuration of the third embodiment, and the same parts as those in FIG. In this case, the
また、負荷として複数個(図示例では5個)直列に接続された発光ダイオード41〜45が用いられる。そして、発光ダイオード41のアノードに接続端子46aが接続され、発光ダイオード45のカソードに接続端子46bが接続されている。また、発光ダイオード43と発光ダイオード44の接続点に接続端子46cが接続されている。この場合も、発光ダイオード41〜45は、接続端子46a、46b、46cとともにユニット化されており、このユニット化された発光ダイオード41〜45を光源取付部22内に装着することにより、接続端子46a、46b、46cが接続端子21a、21b、21cに電気的に接続される。
Further, a plurality of (five in the illustrated example)
その他は、図3と同様である。 Others are the same as FIG.
このようにしても、発光ダイオード41〜45を光源取付部22に装着し、接続端子46a、46b、46cが接続端子21a、21b、21cに電気的に接続されている場合(図5はこの状態を示している。)は、直流電源11からの電流が抵抗21を通って発光ダイオード44,45に流れ、さらに、抵抗28を通って平滑コンデンサ24に流れて、平滑コンデンサ24が充電される。これにより、平滑コンデンサ24が充電され、この充電電圧が所定値になると、制御回路25が起動され、スイッチングトランス13がスイッチング駆動されて発光ダイオード41〜45が点灯される。
Even in this case, when the
一方、発光ダイオード41〜45を光源取付部22から取外し、接続端子46a、46b、46cが接続端子21a、21b、21cから切り離されている場合は、直流電源11から平滑コンデンサ24に流れる電流が断たれ、平滑コンデンサ24が充電されることがない。これにより、平滑コンデンサ24の充電電圧は上昇しないままで、制御回路25は動作せず、スイッチングトランジスタ14もオフしたままで、スイッチングトランス13もスイッチング駆動されない。
On the other hand, when the
したがって、このようにしても、第1の実施の形態と同様な効果を得ることができる。 Therefore, even in this case, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。例えば、上述した実施の形態では、スイッチングトランス13の補助巻線13cの出力により充電される平滑コンデンサ24を制御回路25の立ち上がり時の起動電源として用いるようにしたが、制御回路25の立ち上がり時の起動電源としてのコンデンサは、平滑コンデンサ24と別に単独で設けるようにしても良い。また、上述では、負荷として発光ダイオードの例を述べたが、レーザダイオードなど他の負荷を用いた場合にも適用できる。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, In the implementation stage, it can change variously in the range which does not change the summary. For example, in the above-described embodiment, the smoothing
さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施の形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。 Furthermore, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and is described in the column of the effect of the invention. If the above effect is obtained, a configuration from which this configuration requirement is deleted can be extracted as an invention.
1…器具本体、
2…光源部、2a…LED、4…リード線
5…電源端子室、6…電源端子台
11…直流電源、13…スイッチングトランス、
14…スイッチングトランジスタ、171…スナバ回路、
20…整流平滑回路、22…光源取付部、25…制御回路
31〜34、41〜45…発光ダイオード
1 ... The instrument body,
DESCRIPTION OF
14 ... switching transistor, 171 ... snubber circuit,
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記スイッチング手段のスイッチング動作を制御する制御手段と;
前記直流出力生成手段より生成される直流出力が供給される負荷と;
前記制御手段の電源端子に接続され、且つ前記負荷を介して充電され前記制御手段を起動させる起動手段と;
を具備したことを特徴とする電源装置。 DC output generating means that includes switching means and generates a DC output by a switching operation of the switching means;
Control means for controlling the switching operation of the switching means;
A load to which a DC output generated by the DC output generating means is supplied;
An activation means connected to a power supply terminal of the control means and charged via the load to activate the control means;
A power supply device comprising:
前記起動手段は、前記発光ダイオードを流れる電流又は前記発光ダイオード間に発生する電圧により充電されることを特徴とする請求項1又は2記載の電源装置。 The load comprises one or more light emitting diodes,
The power supply apparatus according to claim 1, wherein the activation unit is charged by a current flowing through the light emitting diode or a voltage generated between the light emitting diodes.
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