JP2009009818A - Ｌｅｄ点灯制御装置およびｌｅｄ点灯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストを低減し構成を簡略化したＬＥＤ点灯制御装置を提供する。
【解決手段】定電流電源12に接続したＬＥＤ13aが休止期間に外光を受けることで発生した電圧を検出する。検出した電圧に対応して定電流電源12から出力する定電流の振幅を検出設定手段25により可変させる。外光の照度を検出するためのセンサなどを別個に設ける必要がなく、接続したＬＥＤ13aを利用して外光の照度を検出し、検出した外光の照度に応じてＬＥＤ13を自動調光する構成を、コストを低減しつつ簡略化できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、接続されるＬＥＤに電流を供給して発光させるＬＥＤ点灯制御装置およびこれを備えたＬＥＤ点灯装置に関する。

従来、この種のＬＥＤ点灯装置は、直流電源に並列に接続された複数のＬＥＤを備え、これらＬＥＤのそれぞれに、ＬＥＤ駆動回路が接続された回路部が器具本体内に設けられている。また、この器具本体の外部には、外光の照度を検出するセンサが設けられ、このセンサは、このセンサからの出力に対応して、直流電源からの電流値を可変させる制御回路などの動作を設定する自動調光回路に接続されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００７−１３４４０５号公報（第１０−１２頁、図６）

しかしながら、上述のＬＥＤ点灯制御装置では、外光の照度検出用の専用のセンサを設けているため、製造コストが高くなるとともに、器具内の配線や構成が複雑になるという問題点を有している。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、コストを低減し構成を簡略化したＬＥＤ点灯制御装置およびこれを備えたＬＥＤ点灯装置を提供することを目的とする。

請求項１記載のＬＥＤ点灯制御装置は、電源から出力された電流が、この電源に接続されたＬＥＤを流れる出力期間と流れない休止期間とを設定する設定手段と；前記ＬＥＤが前記休止期間に外光を受けることで発生する電圧を検出するとともに、この検出した電圧に対応して前記電源から出力する電流の振幅を可変させる検出設定手段と；を具備しているものである。

設定手段は、例えば電源から出力される電流の経路を所定のパルス信号などにより切り換えることでＬＥＤに流れる出力期間と流れない休止期間とを設定するものである。

検出設定手段は、例えばＬＥＤの電圧を検出するためのオペアンプと、このオペアンプにより検出した電圧に対応して電流の振幅を可変させる信号を電源に供給する演算部などとを備えている。

そして、電源に接続されるＬＥＤが休止期間に外光を受けることで発生した電圧を検出して、この検出した電圧に対応して、電源から出力する電流の振幅を検出設定手段により可変させることで、外光の照度を検出するためのセンサなどを別個に設ける必要がなく、接続されるＬＥＤを利用して外光の照度を検出し、この外光の照度に応じてＬＥＤを自動調光する構成を、コストを低減しつつ簡略化することが可能になる。

請求項２記載のＬＥＤ点灯制御装置は、請求項１記載のＬＥＤ点灯制御装置において、検出設定手段は、検出した電圧に対応して予め設定されたテーブルに基づき電源から出力する電流の振幅を可変させ、前記テーブルは、前記電源に接続されるＬＥＤの累積点灯時間の増加に対応して光出力が増加するように設定されているものである。

そして、検出設定手段が、予め設定したテーブルに基づき、検出した電圧に対応して電源から出力する電流の振幅を可変させることで、電流の振幅の可変制御が容易になるとともに、このテーブルを、ＬＥＤの累積点灯時間の増加に対応して光出力が増加するように設定することで、累積点灯時間が長くなることによるＬＥＤの光度の低下をテーブルで補正し、累積点灯時間に拘らず一定の光出力を得ることが可能になる。

請求項３記載のＬＥＤ点灯制御装置は、電源から出力された電流が、この電源に接続されたＬＥＤを流れる出力期間と流れない休止期間とを設定する設定手段と；前記ＬＥＤが前記休止期間に外光を受けることで発生する電圧を検出するとともに、この検出した電圧に対応して前記設定手段による休止期間を可変させる検出設定手段と；を具備しているものである。

検出設定手段は、例えばＬＥＤの電圧を検出するためのオペアンプと、このオペアンプにより検出した電圧に対応して、電源から出力される電流の経路の切り換えのタイミングを可変させる演算部などとを備えている。

そして、電源に接続されるＬＥＤが休止期間に外光を受けることで発生した電圧を検出して、この検出した電圧に対応して設定手段による休止期間を検出設定手段により可変させることで、照度を検出するためのセンサなどを別個に設ける必要がなく、接続されるＬＥＤを利用して外光の照度を検出し、この外光の照度に応じてＬＥＤを自動調光する構成を、コストを低減しつつ簡略化することが可能になる。

請求項４記載のＬＥＤ点灯制御装置は、請求項３記載のＬＥＤ点灯制御装置において、検出設定手段は、検出した電圧に対応して予め設定されたテーブルに基づき対応して設定手段による休止期間を可変させ、前記テーブルは、電源に接続されるＬＥＤの累積点灯時間の増加に対応して光出力が増加するように設定されているものである。

そして、検出設定手段が、予め設定したテーブルに基づき、検出した電圧に対応して設定手段による休止期間を可変させることで、電流の出力の制御が容易になるとともに、このテーブルを、ＬＥＤの累積点灯時間の増加に対応して光出力が増加するように設定することで、累積点灯時間が長くなることによるＬＥＤの光度の低下をテーブルで補正し、累積点灯時間に拘らず一定の光出力を得ることが可能になる。

請求項５記載のＬＥＤ点灯装置は、請求項１ないし４いずれか記載のＬＥＤ点灯装置において、検出設定手段は、検出した電圧が予め設定された所定値以上である場合に、電源からＬＥＤへの電流の供給を停止させるものである。

そして、検出した電圧が予め設定された所定値以上である場合には、電源からＬＥＤへの電流の供給を停止させることで、外光が充分に大きい場合にはＬＥＤを発光させないようにして、省エネルギ化が可能になる。

請求項６記載のＬＥＤ点灯装置は、請求項１ないし５いずれか記載のＬＥＤ点灯制御装置と；前記ＬＥＤ点灯制御装置に接続されるＬＥＤと；を具備しているものである。

そして、請求項１ないし５いずれか記載のＬＥＤ点灯制御装置によりＬＥＤを調光することにより、コストを低減し構成を簡略化することが可能になる。

請求項７記載のＬＥＤ点灯装置は、請求項６記載のＬＥＤ点灯装置において、ＬＥＤ点灯制御装置は、所定位置での外光とＬＥＤの照明光とによる照度が一定となるようにこのＬＥＤの点灯状態を制御するものである。

そして、所定位置での外光とＬＥＤの照明光とによる照度が一定となるようにＬＥＤの点灯状態を制御することで、所定位置での外光の照度に拘らず一定の照度を得ることが可能になる。

請求項１記載のＬＥＤ点灯制御装置によれば、電源に接続されるＬＥＤが休止期間に外光を受けることで発生した電圧を検出して、この検出した電圧に対応して、電源から出力する電流の振幅を検出設定手段により可変させることで、外光の照度を検出するためのセンサなどを別個に設ける必要がなく、接続されるＬＥＤを利用して外光の照度を検出し、この外光の照度に応じてＬＥＤを自動調光する構成を、コストを低減しつつ簡略化できる。

請求項２記載のＬＥＤ点灯制御装置によれば、請求項１記載のＬＥＤ点灯制御装置の効果に加えて、検出設定手段が、予め設定したテーブルに基づき、検出した電圧に対応して電源から出力する電流の振幅を可変させることで、電流の振幅の可変制御が容易になるとともに、このテーブルを、ＬＥＤの累積点灯時間の増加に対応して光出力が増加するように設定することで、累積点灯時間が長くなることによるＬＥＤの光度の低下をテーブルで補正し、累積点灯時間に拘らず一定の光出力を得ることができる。

請求項３記載のＬＥＤ点灯制御装置によれば、電源に接続されるＬＥＤが休止期間に外光を受けることで発生した電圧を検出して、この検出した電圧に対応して設定手段による休止期間を検出設定手段により可変させることで、照度を検出するためのセンサなどを別個に設ける必要がなく、接続されるＬＥＤを利用して外光の照度を検出し、この外光の照度に応じてＬＥＤを自動調光する構成を、コストを低減しつつ簡略化できる。

請求項４記載のＬＥＤ点灯制御装置によれば、請求項３記載のＬＥＤ点灯制御装置の効果に加えて、検出設定手段が、予め設定したテーブルに基づき、検出した電圧に対応して設定手段による休止期間を可変させることで、電流の出力の制御が容易になるとともに、このテーブルを、ＬＥＤの累積点灯時間の増加に対応して光出力が増加するように設定することで、累積点灯時間が長くなることによるＬＥＤの光度の低下をテーブルで補正し、累積点灯時間に拘らず一定の光出力を得ることができる。

請求項５記載のＬＥＤ点灯制御装置によれば、請求項１ないし４いずれか記載のＬＥＤ点灯制御装置の効果に加えて、検出した電圧が予め設定された所定値以上である場合には、電源からＬＥＤへの電流の供給を停止させることで、外光が充分に大きい場合にはＬＥＤを発光させないようにして、省エネルギ化できる。

請求項６記載のＬＥＤ点灯装置によれば、請求項１ないし５いずれか記載のＬＥＤ点灯制御装置によりＬＥＤを調光することにより、コストを低減し構成を簡略化できる。

請求項７記載のＬＥＤ点灯装置によれば、請求項６記載のＬＥＤ点灯装置の効果に加えて、所定位置での外光とＬＥＤの照明光とによる照度が一定となるようにＬＥＤの点灯状態を制御することで、所定位置での外光の照度に拘らず一定の照度を得ることができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。

図１および図２に第１の実施の形態を示し、図１はＬＥＤ点灯制御装置を備えたＬＥＤ点灯装置の回路図、図２はＬＥＤ点灯制御装置のＬＥＤに流れる電流および検出設定手段により検出するＬＥＤの電圧を示すタイミングチャートである。

図１に示すように、ＬＥＤ点灯装置11は、定電流を供給する電源である定電流電源12の出力端子に、複数のＬＥＤ13の直列回路と、抵抗14およびスイッチング素子であるトランジスタ15の直列回路とが並列に接続されている。また、接地側の１つのＬＥＤ13aとこのＬＥＤ13aに隣接するＬＥＤ13bとの間の位置には、オペアンプ17が接続され、このオペアンプ17の出力端子には、制御部18の入力側が接続され、かつ、この制御部18の出力側が、反転素子19を介してトランジスタ15のベースに接続されている。

定電流電源12は、商用交流電源ｅに対して整流部であるダイオードブリッジDBを介して接続されている。

ＬＥＤ13は、所定の順方向電圧Ｖ_fを有するとともに、外光を受けることでこの外光の照度に応じた電圧を発生可能な高効率のものである。

オペアンプ17は、ＬＥＤ13a，13b間から出力された電圧を検出し、この電圧を増幅するもので、プラス側端子がＬＥＤ13a，13b側に接続され、マイナス側端子が出力端子と接続されている。

トランジスタ15は、例えばＮＰＮ型のバイポーラトランジスタであり、コレクタ側が抵抗14に接続され、エミッタ側が接地されている。

制御部18は、オペアンプ17の出力端子からの出力電圧をアナログ−デジタル変換するＡ／Ｄ変換部21と、このＡ／Ｄ変換部21よりデジタル変換された出力電圧を演算処理する演算部22とを備えている。

演算部22は、反転素子19を介してトランジスタ15のベースへと一定のパルス信号を出力することで、このトランジスタ15をスイッチング動作させて定電流電源12から供給される定電流の経路を切り換えることにより、この定電流がＬＥＤ13に流れる出力期間T1の間に、ＬＥＤ13に定電流が流れない休止期間T2（図２）を形成し、オペアンプ17を介して検出したＬＥＤ13aの電圧に応じて、予め設定されたテーブルに基づき、定電流電源12から出力される定電流の振幅Ａ（図２）を可変させることでＬＥＤ13を調光して、ＬＥＤ点灯装置11からの所定位置での照度が、この位置での外光とＬＥＤ13による照明光とにより一定となるようにするものである。

したがって、演算部22は、設定手段を機能として有し、かつ、オペアンプ17などともに、検出設定手段25を構成している。また、演算部22の設定手段の機能および検出設定手段25により、ＬＥＤ点灯制御装置26が構成されている。

ここで、テーブルは、複数の閾値電圧に対応して、定電流電源12から出力される電流の値が複数段階設定されており、これら閾値電圧と、演算部22に入力される電圧とを比較することで、予め設定された電流値を選択するように構成されている。また、このテーブルは、演算部22に入力される電圧が高いほど電流値を小さくするように設定されている。さらに、このテーブルは、各段階での電流値が、ＬＥＤ13の累積点灯時間の関数としても設定され、具体的には、累積点灯時間が増加すると電流値が増加するように設定されている。

また、演算部22は、検出したＬＥＤ13aの電圧が予め設定された所定値以上である場合には、定電流電源12から出力される定電流を停止させるように制御する。

反転素子19は、例えばロジックＩＣのＮＯＴゲートなどであり、演算部22から出力されたパルス信号を反転させてトランジスタ15のベースに供給している。したがって、パルス信号のオン時にトランジスタ15がオフされることで出力期間T1が形成され、パルス信号のオフ時にトランジスタ15がオンされて定電流電源12からの出力電流が抵抗14側へとバイパスされることで休止期間T2が形成される。なお、これら出力期間T1と休止期間T2との切り換えは、肉眼で認識できない程度のサイクルで行われる。

次に、上記第１の実施の形態の動作を説明する。

定電流電源12から出力される定電流は、演算部22から出力されるパルス信号によるトランジスタ15のスイッチングによって、図２に示すように出力期間T1と休止期間T2とを周期的に繰り返す。

出力期間T1においては、定電流電源12からの定電流がＬＥＤ13を流れ、これらＬＥＤ13を点灯させる。

このとき、ＬＥＤ13a，13間の電位は、図２に示すように、ＬＥＤ13aの順方向電圧Ｖ_fとなる。

また、休止期間T2においては、定電流電源12からの定電流が抵抗14側に流れ、ＬＥＤ13が消灯する。

このとき、ＬＥＤ13aが外光を受けることで、このＬＥＤ13aが発電し、ＬＥＤ13a，13b間の電位が設定され、外光の照度に対応した電圧がオペアンプ17へと出力される。

このオペアンプ17では、電圧が増幅されて制御部18へと出力され、Ａ／Ｄ変換部21にて変換された後、演算部22へと入力され、この演算部22により演算されることで、予め設定されたテーブルに基づいて、定電流電源12から出力されＬＥＤ13に流れる定電流の振幅Ａの大きさが可変され、ＬＥＤ13が調光される。

以上のように、定電流電源12に接続されるＬＥＤ13aが休止期間T2に外光を受けることで発生した電圧を検出して、この検出した電圧に対応して定電流電源12からＬＥＤ13に供給される定電流の振幅Ａを検出設定手段25により可変させることで、外光の照度を検出するためのセンサなどを別個に設ける必要がなく、接続されるＬＥＤ13aを利用して外光の照度を検出し、この外光の照度に応じてＬＥＤ13を自動調光するＬＥＤ点灯装置11の構成を、コストを低減しつつ簡略化できる。

また、検出設定手段25が、予め設定したテーブルに基づき、検出した電圧に対応して定電流電源12から出力する定電流の振幅を可変させることで、定電流の振幅の可変制御が容易になるとともに、このテーブルを、ＬＥＤ13の累積点灯時間の増加に対応して光出力が増加するように設定することで、累積点灯時間が長くなることによるＬＥＤ13の光度の低下をテーブルで補正し、累積点灯時間に拘らず一定の光出力を得ることができる。

さらに、外光が充分に大きい場合など、検出した電圧が予め設定された所定値以上である場合には、ＬＥＤ13への定電流の供給を停止させることで、外光が充分に大きい場合にＬＥＤ13を発光させないようにして、省エネルギ化できる。

そして、所定位置での外光とＬＥＤ13の照明光とによる照度が一定となるようにＬＥＤ13の点灯状態を制御することで、所定位置での外光の照度に拘らず一定の照度を得ることができる。

次に、図３に第２の実施の形態を示し、図３はＬＥＤ点灯制御装置を備えたＬＥＤ点灯装置の回路図である。なお、上記第１の実施の形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。

この第２の実施の形態は、上記第１の実施の形態において、演算部22が、反転素子19を介してトランジスタ15へとパルス信号であるＰＷＭ制御信号を出力することで、このトランジスタ15をスイッチング動作させることにより、定電流電源12から供給される定電流がＬＥＤ13に流れる出力期間T1と定電流が流れない休止期間T2とを切り換え、これら出力期間T1と休止期間T2との比、すなわちデューティ比を可変させることで、ＬＥＤ13を調光するものである。

具体的に、この演算部22は、オペアンプ17により検出されＡ／Ｄ変換部21により変換された信号に対応して、予め設定されたテーブルに基づき、ＰＷＭ制御信号のデューティ比を可変させることで休止期間T2の長さを可変させることにより、定電流電源12から出力する定電流の電流値を可変させるものである。

ここで、テーブルは、複数の閾値電圧に対応してデューティ比が複数段階設定されており、これら閾値電圧と、演算部22に入力される電圧とを比較することで、予め設定されたデューティ比を選択するように構成されている。また、このテーブルは、演算部22に入力される電圧が高いほどオンデューティを小さくするように設定されている。さらに、このテーブルは、各段階でのオンデューティが、ＬＥＤ13の累積点灯時間の関数としても設定され、具体的には、累積点灯時間が増加するとオンデューティが増加するように設定されている。

さらに、演算部22は、オペアンプ17により検出された電圧が予め設定された所定値以上である場合には、オンデューティを０にしてＬＥＤ13に流れる電流を停止させるように制御する。

反転素子19は、演算部22から出力されたＰＷＭ制御信号を反転させてトランジスタ15のベースに供給している。したがって、ＰＷＭ制御信号のオン時にトランジスタ15がオフされることで出力期間T1が形成され、ＰＷＭ制御信号のオフ時にトランジスタ15がオンされて定電流電源12からの出力電流が抵抗14側へとバイパスされることで休止期間T2が形成される。なお、これら出力期間T1と休止期間T2との切り換えは、肉眼で認識できない程度のサイクルで行われる。

そして、定電流電源12に接続されるＬＥＤ13aが休止期間T2に外光を受けることで発生した電圧を検出して、この検出した電圧に対応して演算部22による休止期間T2を可変させることで、照度を検出するためのセンサなどを別個に設ける必要がなく、接続されるＬＥＤ13aを利用して外光の照度を検出し、この外光の照度に応じてＬＥＤ13を自動調光する構成を、コストを低減しつつ簡略化できるなど、上記第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

しかも、演算部22から出力するパルス信号を、定電流電源12からＬＥＤ13に供給される定電流のデューティを制御するＰＷＭ制御信号として共用することで、構成を、より簡略化できる。

また、検出設定手段25が、予め設定したテーブルに基づき、検出した電圧に対応して休止期間T2を可変させることで、定電流の出力の制御が容易になるとともに、このテーブルを、ＬＥＤ13の累積点灯時間の増加に対応して光出力が増加するように設定することで、累積点灯時間が長くなることによるＬＥＤ13の光度の低下をテーブルで補正し、累積点灯時間に拘らず一定の光出力を得ることができる。

なお、上記各実施の形態において、電源は、定電流電源12に限定されるものではない。

また、設定手段は、出力期間T1と休止期間T2とを設定できれば、上記各構成に限定されるものではなく、同様に、検出設定手段も、ＬＥＤ13aが休止期間T2に外光を受けることで発生する電圧を検出し、この検出した電圧に対応して定電流電源12から出力する定電流の振幅Ａを可変させたり、休止期間T2の長さを可変させたりできれば、例えばテーブルに基づいて設定するものでなくてもよく、上記各構成に限定されるものではない。

本発明の第１の実施の形態を示すＬＥＤ点灯制御装置を備えたＬＥＤ点灯装置の回路図である。 ＬＥＤ点灯制御装置のＬＥＤに流れる電流および検出設定手段により検出するＬＥＤの電圧を示すタイミングチャートである。 本発明の第２の実施の形態を示すＬＥＤ点灯制御装置を備えたＬＥＤ点灯装置の回路図である。

符号の説明

11 ＬＥＤ点灯装置
12 電源である定電流電源
13 ＬＥＤ
22 設定手段を機能として有する演算部
25 検出設定手段
26 ＬＥＤ点灯制御装置

Claims (7)

1. 電源から出力された電流が、この電源に接続されたＬＥＤを流れる出力期間と流れない休止期間とを設定する設定手段と；
   前記ＬＥＤが前記休止期間に外光を受けることで発生する電圧を検出するとともに、この検出した電圧に対応して前記電源から出力する電流の振幅を可変させる検出設定手段と；
   を具備していることを特徴としたＬＥＤ点灯制御装置。
2. 検出設定手段は、検出した電圧に対応して予め設定されたテーブルに基づき電源から出力する電流の振幅を可変させ、
   前記テーブルは、前記電源に接続されるＬＥＤの累積点灯時間の増加に対応して光出力が増加するように設定されている
   ことを特徴とした請求項１記載のＬＥＤ点灯制御装置。
3. 電源から出力された電流が、この電源に接続されたＬＥＤを流れる出力期間と流れない休止期間とを設定する設定手段と；
   前記ＬＥＤが前記休止期間に外光を受けることで発生する電圧を検出するとともに、この検出した電圧に対応して前記設定手段による休止期間を可変させる検出設定手段と；
   を具備していることを特徴としたＬＥＤ点灯制御装置。
4. 検出設定手段は、検出した電圧に対応して予め設定されたテーブルに基づき対応して設定手段による休止期間を可変させ、
   前記テーブルは、電源に接続されるＬＥＤの累積点灯時間の増加に対応して光出力が増加するように設定されている
   ことを特徴とした請求項３記載のＬＥＤ点灯制御装置。
5. 検出設定手段は、検出した電圧が予め設定された所定値以上である場合に、電源からＬＥＤへの電流の供給を停止させる
   ことを特徴とした請求項１ないし４いずれか記載のＬＥＤ点灯制御装置。
6. 請求項１ないし５いずれか記載のＬＥＤ点灯制御装置と；
   前記ＬＥＤ点灯制御装置に接続されるＬＥＤと；
   を具備していることを特徴としたＬＥＤ点灯装置。
7. ＬＥＤ点灯制御装置は、所定位置での外光とＬＥＤの照明光とによる照度が一定となるようにこのＬＥＤの点灯状態を制御する
   ことを特徴とした請求項６記載のＬＥＤ点灯装置。

Images