JP2009266585A - Lighting system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光ダイオードを用いた照明装置に関する。 The present invention relates to a lighting device using a light emitting diode.
従来から、トランスに照明器具を接続し、電磁誘導作用より無接触で給電して照明器具を点灯させる照明装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。また、トランスの代わりにコイルに、照明器具として放電管、電球又は蛍光灯を接続し、そのコイル内に電線又は導体を貫通させ、これら電線又は導体に電流を流して、電磁誘導作用により無結線で放電管、電球又は蛍光灯に給電する照明装置が知られている(例えば、特許文献2、3参照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known an illuminating device in which a luminaire is connected to a transformer and the luminaire is lit by supplying power without contact by electromagnetic induction (for example, see Patent Document 1). In addition, instead of a transformer, a discharge tube, a light bulb or a fluorescent lamp is connected to the coil as a lighting fixture, and an electric wire or conductor is passed through the coil. There is known an illuminating device for supplying power to a discharge tube, a light bulb or a fluorescent lamp (see, for example,
上記のような照明装置においては、光源が放電管等であるが、これに代えて、発光ダイオードを用いたいとの要請がある。そこで、トランスに発光ダイオードを接続した照明装置の回路構成を図4に示す。この照明装置10は、略正弦波の交流電流を供給する交流電源11に接続されたトランス12と、このトランス12の二次側に接続された複数の発光ダイオード50〜65とを備え、発光ダイオード50〜57と発光ダイオード58〜65とはそれぞれ互いに直列に接続され、発光ダイオード50〜57と発光ダイオード58〜65とは並列に接続されている。
In the illumination device as described above, the light source is a discharge tube or the like, but there is a demand for using a light emitting diode instead. Therefore, FIG. 4 shows a circuit configuration of a lighting device in which a light emitting diode is connected to a transformer. The
上記の構成においては、トランス12を介して交流電圧を発光ダイオード50〜65に印加すると、発光ダイオード50〜65は印加電圧が最低発光電圧以上にならないと電流が流れず、最低発光電圧以上になると電流に関係なく両端電圧が略一定となるので、発光ダイオード50〜65の両端の電圧波形、すなわちトランス12の二次側の両端電圧v2は図5(a)に示されるような矩形波に近い波形となる。従って、トランス12の一次側の両端電圧v1の波形は、上記のようにトランス12の二次側電圧波形が矩形波に近い波形となるので、相互誘導により、図5(b)に示されるような矩形波に近い波形となる。このため、1次側電圧は高調波成分を多く含むことになり、雑音が大きくなる。
本発明は、上記の従来の問題を解決するためになされたものであり、一次側に略正弦波の交流電流が供給されるトランスの二次側に発光ダイオードを接続した場合に、発光ダイオードの特性に起因するトランス一次側電圧における雑音発生を抑制することができる照明装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems. When a light emitting diode is connected to the secondary side of a transformer to which a substantially sinusoidal alternating current is supplied to the primary side, the light emitting diode is provided. An object of the present invention is to provide an illuminating device that can suppress the generation of noise in the transformer primary voltage due to the characteristics.
上記目的を達成するために請求項1の発明は、一次側に交流電源から略正弦波の交流電流が供給されるトランスと、前記トランスの二次側に接続される光源ユニットと、を備えた照明装置において、前記光源ユニットは、発光ダイオードと、前記発光ダイオードに直列接続されたインピーダンス回路と、を備えているものである。 In order to achieve the above object, the invention of claim 1 comprises a transformer to which a substantially sinusoidal alternating current is supplied from an alternating current power source on the primary side, and a light source unit connected to the secondary side of the transformer. In the illumination device, the light source unit includes a light emitting diode and an impedance circuit connected in series to the light emitting diode.
請求項2の発明は、請求項1に記載の照明装置において、前記インピーダンス回路は半導体を含むものである。 According to a second aspect of the present invention, in the lighting device according to the first aspect, the impedance circuit includes a semiconductor.
請求項1の発明によれば、トランスの二次側に交流電圧が印加されると、発光ダイオードにおいては印加電圧が最低発光電圧以上にならないと電流が流れず、最低発光電圧以上になると電流に関係なく両端電圧が略一定となるので、電圧波形が矩形波に近くなるが、インピーダンス回路においては電流に応じて電圧降下が生じるので、トランスの二次側の両端電圧波形、そしてトランスの一次側の両端電圧波形は正弦波に近づく。このため、トランス一次側電圧における雑音発生を抑制することができる。 According to the first aspect of the present invention, when an AC voltage is applied to the secondary side of the transformer, current does not flow in the light emitting diode unless the applied voltage exceeds the minimum light emission voltage. Regardless of the voltage at both ends, the voltage waveform is close to a square wave. However, in the impedance circuit, a voltage drop occurs according to the current, so the voltage waveform at the secondary side of the transformer and the primary side of the transformer. The voltage waveform at both ends approaches a sine wave. For this reason, generation | occurrence | production of the noise in a transformer primary side voltage can be suppressed.
請求項2の発明によれば、半導体により所定値以上の電流が発光ダイオードに流れないようにすることができ、従って、発光ダイオードを保護することができる。 According to the second aspect of the present invention, it is possible to prevent a current exceeding a predetermined value from flowing through the light emitting diode by the semiconductor, and thus it is possible to protect the light emitting diode.
以下、本発明の各種実施形態に係る照明装置について図面を参照して説明する。 Hereinafter, lighting devices according to various embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る照明装置の回路構成を示す。本実施形態に係る照明装置1は、一次側に定電流源2(交流電源)から略正弦波の交流電流が供給されるトランス3、4と、トランス3、4の二次側にそれぞれ接続される光源ユニット5、6とを備える。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a circuit configuration of an illumination apparatus according to the first embodiment of the present invention. The lighting device 1 according to this embodiment is connected to
光源ユニット5は、発光ダイオードD1、D2と、これらに直列接続されたインピーダンス回路Z1とを備えている。発光ダイオードD1、D2は互いに順方向が逆となるように並列接続されている。 The light source unit 5 includes light emitting diodes D1 and D2 and an impedance circuit Z1 connected in series thereto. The light emitting diodes D1 and D2 are connected in parallel so that the forward directions are opposite to each other.
光源ユニット6は、発光ダイオードD3〜D18と、これらに直列接続されたインピーダンス回路Z2とを備えている。発光ダイオードD3〜D10と発光ダイオードD11〜D18はそれぞれ直列接続され、発光ダイオードD3〜D10と発光ダイオードD11〜D18とは順方向が互いに反対となるように並列接続されている。 The light source unit 6 includes light emitting diodes D3 to D18 and an impedance circuit Z2 connected in series to these. The light emitting diodes D3 to D10 and the light emitting diodes D11 to D18 are respectively connected in series, and the light emitting diodes D3 to D10 and the light emitting diodes D11 to D18 are connected in parallel so that their forward directions are opposite to each other.
インピーダンス回路Z1、Z2はそれぞれ、図示のように例えば抵抗で構成されるが、これに限定されず、平滑化回路又はハイパスフィルタ等で構成されていてもよい。 Each of the impedance circuits Z1 and Z2 is configured by a resistor, for example, as shown in the figure, but is not limited thereto, and may be configured by a smoothing circuit, a high-pass filter, or the like.
ここで、定電流源2から供給される電流をi1、トランス4の一次側の両端電圧をv1、トランス4の二次側の両端電圧をv2とする。
Here, the current supplied from the constant
上記の構成を有する照明装置1においては、定電流源2からトランス4の一次側に、図2(a)に示されるような略正弦波形の電流i1が供給され、相互誘導によりトランス4の二次側に交流の起電力が発生し、交流電圧が印加される。この交流電圧は発光ダイオードD3〜D18とインピーダンス回路Z2とで分圧される。
In the illuminating device 1 having the above-described configuration, a current i 1 having a substantially sinusoidal waveform as shown in FIG. 2A is supplied from the constant
発光ダイオードD3〜D18においては、印加電圧が最低発光電圧以上にならないと電流が流れず、最低発光電圧以上になると電流に関係なく両端電圧が略一定となるので、電圧波形は矩形波に近いものとなる。一方、インピーダンス回路Z2においては、発光ダイオードD3〜D18への印加電圧が最低発光電圧以上である間でも電流が流れ、その値に応じて電圧降下が生じる。従って、トランス4の二次側の両端電圧v2は、発光ダイオードD3〜D18の電圧とインピーダンス回路Z2の電圧とを足したものであるので、図2(b)に示されるように、従来(破線で示す)と比べ、波形が正弦波に近づく。 In the light emitting diodes D3 to D18, the current does not flow unless the applied voltage becomes equal to or higher than the minimum light emitting voltage. When the applied voltage becomes equal to or higher than the minimum light emitting voltage, the voltage at both ends becomes substantially constant regardless of the current. It becomes. On the other hand, in the impedance circuit Z2, a current flows even when the applied voltage to the light emitting diodes D3 to D18 is equal to or higher than the minimum light emitting voltage, and a voltage drop occurs according to the value. Accordingly, the voltage across v 2 of the secondary side of the transformer 4, since it is determined by adding the voltage of the voltage and the impedance circuit Z2 of the light emitting diode D3~D18, as shown in FIG. 2 (b), conventional ( The waveform is closer to a sine wave compared to (shown by a broken line).
従って、トランス4の一次側の両端電圧v1の波形は、上記のように二次側電圧波形が正弦波に近づくので、相互誘導により、図2(c)に示されるように、従来(破線で示す)と比べ、正弦波に近づく。これにより、発光ダイオードD3〜D18の最低発光電圧特性及び定電圧特性に起因するトランス4一次側電圧における雑音発生を抑制できる。光源ユニット5においても上記と同様な作用効果を奏することができる。その結果として、光源ユニット5、6以外の各種電気機器をさらに接続する場合において、各種電気機器に上記の雑音が影響することを防止できる。 Accordingly, the waveform of the voltage across v 1 on the primary side of the transformer 4, the secondary voltage waveform as described above approaches the sinusoidal, due to mutual induction, as shown in FIG. 2 (c), conventional (dashed line Compared to a sine wave. Thereby, noise generation in the primary side voltage of the transformer 4 due to the minimum light emission voltage characteristics and constant voltage characteristics of the light emitting diodes D3 to D18 can be suppressed. The light source unit 5 can achieve the same effects as described above. As a result, when various electric devices other than the light source units 5 and 6 are further connected, it is possible to prevent the noise from affecting the various electric devices.
また、光源ユニット5、6には無接触で電源を供給できるので、雨水等による漏電の発生率を抑えて屋外で光源ユニット5、6を使用することができる。 Further, since the power source can be supplied to the light source units 5 and 6 without contact, the light source units 5 and 6 can be used outdoors while suppressing the occurrence rate of electric leakage due to rainwater or the like.
また、光源ユニット間において発光ダイオードの最低発光電圧が異なる場合において、定電流源2は、最低発光電圧がより高い発光ダイオードに対してその電圧を速く最低発光電圧に到達させて、定電流供給を確保するため、出力電圧を昇圧する。従って、全ての発光ダイオードを略同じタイミングで点灯させ、その点灯期間を略同じにすることができるので、照明のちらつきを防ぐことができる。
In the case where the minimum light emission voltage of the light emitting diodes is different between the light source units, the constant
(第2の実施形態)
図3は、本発明の第2の実施形態に係る照明装置の回路構成を示す。同図において上記第1の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付す。本実施形態の照明装置1は、上記第1の実施形態と比べ、インピーダンス回路にトランジスタQ1(半導体)を含む点で異なる。
(Second Embodiment)
FIG. 3 shows a circuit configuration of an illumination apparatus according to the second embodiment of the present invention. In the figure, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. The illumination device 1 of the present embodiment is different from the first embodiment in that the impedance circuit includes a transistor Q1 (semiconductor).
照明装置1は、一次側に定電流源2から交流電流が供給されるトランス7と、その二次側に接続される光源ユニット8とを備える。光源ユニット8は、トランス7の二次側電圧を全波整流するダイオードブリッジ81と、その全波整流された電圧が印加される発光ダイオードD19と、ダイオードブリッジ81と発光ダイオードD19との間に設けられ、発光ダイオードD19に直列接続されたインピーダンス回路Z3とを備える。
The lighting device 1 includes a
インピーダンス回路Z3は上述のトランジスタQ1で構成される。トランジスタQ1にはツェナーダイオードD20及び抵抗R1〜R3が接続され、これらは一般の保護回路として動作する。ツェナーダイオードD20は過電圧時に電流が流れて電圧を降下させる。抵抗R1〜R3は、ダイオードブリッジ81により全波整流された電圧値を分圧し、トランジスタQ1のエミッタ−ベース間にはその分圧された電圧が印加される。この電圧が所定値以上となったとき、トランジスタQ1はコレクタ−エミッタ間を流れる電流値、すなわち発光ダイオードD19に流れる電流値が所定の値以上とならないように動作し、発光ダイオードD19を保護する。
The impedance circuit Z3 is configured by the transistor Q1 described above. A zener diode D20 and resistors R1 to R3 are connected to the transistor Q1, and these operate as a general protection circuit. The Zener diode D20 causes a current to flow when the overvoltage is applied, thereby reducing the voltage. The resistors R1 to R3 divide the voltage value that has been full-wave rectified by the
本実施形態においては、トランジスタQ1により所定値以上の電流が発光ダイオードD19に流れないようにすることができ、従って、発光ダイオードを保護することができる。なお、本実施形態においても第1の実施形態と同様の効果を奏することができる。 In the present embodiment, the transistor Q1 can prevent a current exceeding a predetermined value from flowing into the light emitting diode D19, and thus the light emitting diode can be protected. In this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
なお、本発明は、上記第1及び第2の実施形態の構成に限定されるものでなく、使用目的に応じ、様々な変形が可能である。例えば、トランスの二次側に接続される光源ユニット数は上記に限定されず、幾つであってもよい。また、光源ユニット内の発光ダイオードの配置は上記に限定されない。また、その個数も上記に限定されず、幾つであっても構わない。 In addition, this invention is not limited to the structure of the said 1st and 2nd embodiment, A various deformation | transformation is possible according to the intended purpose. For example, the number of light source units connected to the secondary side of the transformer is not limited to the above, and may be any number. Further, the arrangement of the light emitting diodes in the light source unit is not limited to the above. Also, the number is not limited to the above, and it may be any number.
1 照明装置
2 定電流源(交流電源)
3、4、7 トランス
D1〜D19 発光ダイオード
Q1 トランジスタ(半導体)
Z1、Z2、Z3 インピーダンス回路
1
3, 4, 7 Transformers D1 to D19 Light-emitting diode Q1 Transistor (semiconductor)
Z1, Z2, Z3 Impedance circuit
Claims (2)
前記光源ユニットは、発光ダイオードと、前記発光ダイオードに直列接続されたインピーダンス回路と、を備えていることを特徴とする照明装置。 In a lighting device comprising a transformer to which a substantially sinusoidal alternating current is supplied from an alternating current power source on a primary side, and a light source unit connected to a secondary side of the transformer,
The light source unit includes a light emitting diode and an impedance circuit connected in series to the light emitting diode.
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