JP2009266460A - Light-emitting diode illumination device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光ダイオードを光源とする発光ダイオード照明装置に関する。 The present invention relates to a light emitting diode illumination device using a light emitting diode as a light source.
近年、蛍光灯等に代えて発光ダイオード(LED)を光源とする照明装置の実用化が進められている。発光ダイオードを光源とすることにより、蛍光管を使用する場合に比べて長寿命、省エネルギー等の効果が得られる。 In recent years, an illuminating device using a light emitting diode (LED) as a light source instead of a fluorescent lamp or the like has been put into practical use. By using a light emitting diode as a light source, effects such as long life and energy saving can be obtained as compared with the case of using a fluorescent tube.
例えば、複数の発光ダイオードを直列接続することによって照明装置全体の輝度を高くすることができる。複数の発光ダイオードを内蔵した照明管(以下において、「LED管」という)を蛍光管の代わりに既存の蛍光灯用照明器具に取り付けることによって、既存の設備をそのまま使用する方法が検討されている(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、例えば複数の発光ダイオードを直列接続したLED管を既存の蛍光灯用照明器具に取り付けた場合、1つの発光ダイオードに故障が発生してその発光ダイオードに駆動電流が流れなくなると、照明装置全体が消灯するという問題があった。発光ダイオードは高価であるため、1個の発光ダイオードに故障が発生した場合にLED管全体を交換することによって、膨大な費用が発生する。 However, for example, when an LED tube in which a plurality of light emitting diodes are connected in series is attached to an existing fluorescent lamp lighting fixture, if a failure occurs in one light emitting diode and a driving current does not flow to the light emitting diode, the entire lighting device There was a problem that turned off. Since light emitting diodes are expensive, if a failure occurs in one light emitting diode, replacing the entire LED tube results in enormous costs.
上記問題点を鑑み、本発明は、1つの発光ダイオードに故障が発生した場合にも照明装置全体での消灯が生じない発光ダイオード照明装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a light-emitting diode illuminating device that does not turn off the entire lighting device even when a failure occurs in one light-emitting diode.
本発明の一態様によれば、(イ)第1及び第2の発光ダイオード、及び第1及び第2の発光ダイオードのいずれかに駆動電流を流す切り替え回路を含む発光ブロックを有する発光部と、(ロ)駆動電流が流れる第1の発光ダイオードの導通状態を監視し、その導通状態に応じて切り替え回路を制御する制御回路とを備える発光ダイオード照明装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, (a) a light-emitting unit including a light-emitting block including a first and second light-emitting diodes and a switching circuit that allows a drive current to flow to either of the first and second light-emitting diodes; (B) A light-emitting diode illuminating device including a control circuit that monitors a conduction state of a first light-emitting diode through which a drive current flows and controls a switching circuit according to the conduction state is provided.
本発明によれば、1つの発光ダイオードに故障が発生した場合にも照明装置全体での消灯が生じない発光ダイオード照明装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a light-emitting diode illuminating device that does not turn off the entire illuminating device even when a failure occurs in one light-emitting diode.
次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各部の長さの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the planar dimensions, the ratio of the lengths of the respective parts, and the like are different from the actual ones. Therefore, specific dimensions should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.
又、以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。 The following embodiments exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention includes the shape, structure, arrangement, etc. of components. It is not specified to the following. The technical idea of the present invention can be variously modified within the scope of the claims.
本発明の実施形態に係る発光ダイオード照明装置は、図1に示すように、第1の発光ダイオード110及び第2の発光ダイオード120、及び第1の発光ダイオード110及び第2の発光ダイオード120のいずれかに駆動電流Idを流す切り替え回路130をそれぞれ含む発光ブロック101〜10nを直列接続してなる発光部100と、駆動電流Idが流れる第1の発光ダイオード110の導通状態を監視し、その導通状態に応じて切り替え回路130を制御する制御回路20とを備える(n:2以上の整数)。図1では、複数の発光ブロック101〜10nが直列接続された例を示したが、発光ブロック101〜10nの個数に制限はなく、また、発光部100に含まれる発光ブロック数が1でもよい。
As shown in FIG. 1, the light-emitting diode illuminating device according to the embodiment of the present invention includes any one of the first light-
図1に示したように、第1の発光ダイオード110及び第2の発光ダイオード120それぞれのアノードが入力端子11aに接続し、カソードが切り替え回路130に接続する。第1の発光ダイオード110と第2の発光ダイオード120は、同一半導体基板上に形成してもよいし、別々の発光ダイオード素子をプリント基板上に配置してもよい。
As shown in FIG. 1, the anodes of the first
また、発光ブロック101〜10nをそれぞれパッケージに収納してもよい。このとき、例えば第1の発光ダイオード110及び第2の発光ダイオード120に青色光を出射する発光ダイオードを採用し、その出射光が透過するパッケージに赤色と緑色の蛍光体を塗布することにより、パッケージからの出力光を白色にできる。或いは、第1の発光ダイオード110及び第2の発光ダイオード120に白色光を出射する発光ダイオードを採用してもよい。
Moreover, you may accommodate the light emission blocks 101-10n in a package, respectively. At this time, for example, a light emitting diode that emits blue light is employed for the first
切り替え回路130は、第1のスイッチ131及び第2のスイッチ132を有する。第1のスイッチ131の一方の端子は第1の発光ダイオード110のカソードに接続し、他方の端子は出力端子11bに接続する。第2のスイッチ132の一方の端子は第2の発光ダイオード120のカソードに接続し、他方の端子は出力端子11bに接続する。後述するように、第1のスイッチ131及び第2のスイッチ132の接続(オン)/開放(オフ)は制御回路20に制御される。
The
発光部100に含まれる発光ブロック101〜10nは、出力端子11bが隣接する他の発光ブロック101〜10nの入力端子11aに接続されて、発光ブロック101〜10nからなる直列接続チェーンを構成する。そして、発光ブロック101〜10nの直列接続チェーンのそれぞれの端部が駆動回路30に接続する。つまり、発光ブロック101の入力端子11a及び発光ブロック10nの出力端子11bが駆動回路30に接続する。
The
駆動回路30は、発光ブロック101〜10nに駆動電流Idを供給して、発光ブロック101〜10n内の第1の発光ダイオード110又は第2の発光ダイオード120を発光させる。駆動電流Idは発光ブロック101の入力端子11aから発光ブロック10nの出力端子11bに流れる。
The
以下において、発光ブロック101〜10nの初期状態では、切り替え回路130の第1のスイッチ131がオンし、第2のスイッチ132がオフしているとする。つまり、初期状態では、入力端子11aと出力端子11b間に第1の発光ダイオード110が直列接続する。そして、入力端子11aと接続する第1の発光ダイオード110のアノードから出力端子11bと接続するカソードに駆動電流Idが流れる。一方、第2の発光ダイオード120に駆動電流Idは流れない。
In the following, it is assumed that the
制御回路20は、駆動電流Idが流れる第1の発光ダイオード110の導通状態を監視する。例えば、発光状態における第1の発光ダイオード110のアノードとカソード間の順方向電圧Vfや、第1の発光ダイオード110を流れる駆動電流Idを監視する。そして、第1の発光ダイオード110にショート故障やオープン故障等の異常が発生したことを検知すると、第1の発光ダイオード110に流れる駆動電流Idを遮断すると共に、第2の発光ダイオード120に駆動電流Idが流れるように切り替え回路130を制御する。具体的には、第1のスイッチ131をオフし、且つ第2のスイッチ132をオンして、入力端子11aと出力端子11b間に第2の発光ダイオード120を直列接続する。その結果、第1の発光ダイオード110に駆動電流Idは流れず、一方、第2の発光ダイオード120のアノードからカソードに駆動電流Idが流れる。このため、第2の発光ダイオード120が発光する。
The
発光ダイオードが発光状態から非発光状態になるのは、発光ダイオードのショート故障に起因する場合が多い。そして、第1の発光ダイオード110でショート故障が発生した場合、第1の発光ダイオード110を流れる駆動電流Idが増大すると共に、アノードとカソード間の順方向電圧Vfが減少するのが一般的である。以下では、制御回路20が発光ブロック101〜10nそれぞれの第1の発光ダイオード110の順方向電圧Vfを監視する場合を例示的に説明する。
In many cases, the light emitting diode is changed from a light emitting state to a non-light emitting state due to a short circuit failure of the light emitting diode. When a short failure occurs in the first
制御回路20は、監視信号Svにより発光ブロック101〜10nからそれぞれ送信される第1の発光ダイオード110の順方向電圧Vfを監視する。そして、発光ブロック101〜10nのいずれか、例えば発光ブロック10xの第1の発光ダイオード110に発生した故障を検知した場合に、制御回路20は、第2の発光ダイオード120に駆動電流Idを流すように切り替え回路130を制御する切替信号Scを発光ブロック10xの切り替え回路130に送信する(1≦x≦n)。例えば、発光ブロック10xの第1の発光ダイオード110の順方向電圧Vfが予め設定された設定条件を満足しなくなった場合に、制御回路20は、発光ブロック10xの第1の発光ダイオード110に発生した故障を検知したと判定する。ここで、制御回路20が切り替え回路130に切替信号Scを送信するのは、順方向電圧Vfが設定値VLMTより低くなった場合であるとする。設定値VLMTの具体的な設定方法は後述する。
The
切替信号Scを受信した発光ブロック10xの切り替え回路130は、第2のスイッチ132をオンし、第1のスイッチ131をオフする。その結果、発光ブロック10xの第2の発光ダイオード120に駆動電流Idが流れ、第1の発光ダイオード110に駆動電流Idが流れなくなる。つまり、故障した第1の発光ダイオード110に代わって第2の発光ダイオード120が発光する。このため、発光ブロック10xの発光状態は維持される。また、故障が発生した発光ブロック10xを流れる駆動電流Idは変化しないため、他の発光ブロック101〜10nの発光状態に影響を及ぼすことはない。
The
上記のように、図1に示す発光ダイオード照明装置では、切り替え回路130が発光ブロック101〜10n内での駆動電流Idの流れる経路を変更することにより、第1の発光ダイオード110と第2の発光ダイオード120の発光状態を切り替える。このとき、第2のスイッチ132をオンした後に第1のスイッチ131をオフすることにより、駆動電流Idは継続して発光部100を流れ続ける。
As described above, in the light-emitting diode illuminating device illustrated in FIG. 1, the
第1の発光ダイオード110に発生する故障を検知するための順方向電圧Vfの設定値VLMTは任意に設定可能である。通常、図2に示すように、発光ダイオードに故障が生じて順方向電圧Vfが正常な発光状態の50%程度に低下すると、発光ダイオードは非発光状態になる。更に故障が進行すると発光ダイオードはショート状態になり、順方向電圧Vfは0Vになる。このため、設定値VLMTは順方向電圧Vfの正常値の50%程度に設定することが好ましい。また、第1の発光ダイオード110が発光状態から非発光状態に変化する前に第2の発光ダイオード120に駆動電流Idを流して発光状態にするために、設定値VLMTを順方向電圧Vfの正常値の60〜70%程度、例えば65%程度に設定することがより好ましい。具体的には、正常な発光状態の順方向電圧Vfが3.5V程度である場合は、設定値VLMTを1.8V〜2.3V程度に設定する。
The set value V LMT of the forward voltage Vf for detecting a failure occurring in the first
また、上記のように順方向電圧Vf値の下側に下限値の設定値VLMTを設定するだけでなく、順方向電圧Vfが異常に上昇する場合を検知するために、順方向電圧Vfの上限値を設定してもよい。発光ダイオードに故障が生じて順方向電圧Vfが上昇し、正常な状態の150%以上になるとオープン状態となり、非発光状態となる。このため、例えば順方向電圧Vfの正常値の150%程度、或いは130〜140%程度に設定値VLMTを設定してもよい。 In addition to setting the lower limit set value V LMT below the forward voltage Vf value as described above, in order to detect a case where the forward voltage Vf rises abnormally, the forward voltage Vf An upper limit value may be set. When a failure occurs in the light emitting diode and the forward voltage Vf increases and becomes 150% or more of the normal state, the open state is entered and the non-light emitting state is entered. For this reason, for example, the set value V LMT may be set to about 150% or about 130 to 140% of the normal value of the forward voltage Vf.
なお、第1の発光ダイオード110及び第2の発光ダイオード120のカソードと出力端子11bとの間に切り替え回路130が配置された例を示したが、図3に示すように、入力端子11aと第1の発光ダイオード110及び第2の発光ダイオード120のアノードとの間に切り替え回路130を配置してもよいことはもちろんである。
In addition, although the example in which the
また、図1に示した例では、制御回路20が発光ブロック101〜10nのすべての第1の発光ダイオード110の順方向電圧Vfを監視する場合を示した。しかし、第1の発光ダイオード110の順方向電圧Vfを監視し、監視結果に基づいて切り替え回路130を制御する制御回路を発光ブロック101〜10n毎に配置してもよい。
In the example illustrated in FIG. 1, the
図1では、発光ブロック101〜10nが第1の発光ダイオード110と第2の発光ダイオード120をそれぞれ有する例を示した。しかし、例えば図4に示すように、入力端子11aと切り替え回路130間に複数の発光ダイオード111〜11m、及び発光ダイオード121〜12mを配置してもよい(m:2以上の整数)。このとき、制御回路20は、発光ダイオード111〜11mのそれぞれの順方向電圧Vfを監視してもよいし、発光ダイオード111のアノードと発光ダイオード11mのカソード間の電圧を監視してもよい。
FIG. 1 illustrates an example in which the
上記では、順方向電圧Vfを監視して第1の発光ダイオード110の故障を検知する場合を説明した。しかし、第1の発光ダイオード110の故障を検知するために、正常時と故障時とで値が異なる他の測定可能なパラメータを監視してもよい。例えば、第1の発光ダイオード110を流れる電流値、或いは第1の発光ダイオード110の発熱量等を監視する。
In the above description, the case where the forward voltage Vf is monitored to detect a failure of the first
以上に説明したように、本発明の実施形態に係る発光ダイオード照明装置によれば、故障が検出された第1の発光ダイオード110に代えて第2の発光ダイオード120に駆動電流Idを流すことにより、第1の発光ダイオード110に故障が生じても発光ブロック101〜10nの発光状態に影響が現れない。つまり、1つの発光ダイオードに故障が発生した場合にも照明装置全体での消灯が生じない発光ダイオード照明装置を提供できる。特に、複数の発光ダイオードが直列接続された発光ダイオード照明装置において効果的である。その結果、発光ダイオード照明装置を交換する費用を節約できる。更に、発光ブロック101〜10nのそれぞれが第1の発光ダイオード110と第2の発光ダイオード120を備えるため、第1の発光ダイオード110と第2の発光ダイオード120の発光状態を切り替えることにより、発光ブロック101〜10nの発光寿命を長くできる。
As described above, according to the light-emitting diode illuminating device according to the embodiment of the present invention, the driving current Id is caused to flow through the second light-emitting
(その他の実施形態)
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
(Other embodiments)
As mentioned above, although this invention was described by embodiment, it should not be understood that the description and drawing which form a part of this indication limit this invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.
既に述べた実施形態の説明においては、切り替え回路130が第1の発光ダイオード110及び第2の発光ダイオード120にそれぞれ接続する第1のスイッチ131及び第2のスイッチ132を有する。しかし、例えば図5に示すように、切り替え回路130が1つのスイッチ133を切り替えて、第1の発光ダイオード110と第2の発光ダイオード120のいずれかに駆動電流Idが供給されるようにしてもよい。
In the description of the embodiment already described, the
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。 As described above, the present invention naturally includes various embodiments not described herein. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the invention specifying matters according to the scope of claims reasonable from the above description.
20…制御回路
30…駆動回路
100…発光部
101〜10n…発光ブロック
110…第1の発光ダイオード
120…第2の発光ダイオード
130…切り替え回路
131…第1のスイッチ
132…第2のスイッチ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記駆動電流が流れる前記第1の発光ダイオードの導通状態を監視し、該導通状態に応じて前記切り替え回路を制御する制御回路と
を備えることを特徴とする発光ダイオード照明装置。 A light-emitting unit having a light-emitting block including a first and second light-emitting diodes, and a switching circuit for passing a drive current to any of the first and second light-emitting diodes;
A light emitting diode illuminating device comprising: a control circuit that monitors a conduction state of the first light emitting diode through which the driving current flows and controls the switching circuit according to the conduction state.
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