JP2010123273A

JP2010123273A - Ｌｅｄ照明装置

Info

Publication number: JP2010123273A
Application number: JP2008293164A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Wakata; 昌宏若田
Original assignee: CCS Inc
Current assignee: CCS Inc
Priority date: 2008-11-17
Filing date: 2008-11-17
Publication date: 2010-06-03

Abstract

【課題】複数のＬＥＤ２１１を直列接続されたＬＥＤ列２１を多数列並列されたＬＥＤ照明装置１００において、印加電圧Ｖ_Ｓを変化させた場合であっても確実にＬＥＤ２１１の短絡故障又は開放故障を検出する。
【解決手段】複数のＬＥＤ２１１を直列接続して成るＬＥＤ列２１を複数列並列に接続して形成されたＬＥＤ照明部２と、ＬＥＤ列２１に並列接続され、ＬＥＤ列２１の印加電圧Ｖ_Ｓの過渡状態における電気特性を再現し、印加電圧Ｖ_Ｓに対して時系列的に比例するリファレンス電圧を作るリファレンス作成部３と、各ＬＥＤ列２１で検出された検出電圧Ｖ_Ｄ及びリファレンス電圧を比較する比較部４と、を具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ照明装置に関し、特に、ＬＥＤの短絡故障又は開放故障の検出機能を有するＬＥＤ照明装置に関するものである。

従来、複数のＬＥＤを直列接続して成るＬＥＤ列を複数列並列に接続して形成されたＬＥＤ照明部を有するＬＥＤ照明装置があり、このＬＥＤ照明装置のＬＥＤの短絡故障又は開放故障の検出方法としては、例えば、特許文献１に示すように、ＬＥＤ照明部に流れる総電流の変化を監視する方法、又はＬＥＤ照明部の印加電圧の変化を監視する方法などが考えられている。

しかしながら、総電流の変化を監視してＬＥＤの短絡故障又は開放故障の検出方法においては、ＬＥＤ照明部に定電圧を印加する場合又は定電流を流す場合であって、かつＬＥＤ列の並列数が少ない場合には有効であるが、ＬＥＤ列の並列数が増えれば増えるほど、ＬＥＤの故障の検出が困難であるという問題がある。これは、並列数が増えると総電流に対して、ＬＥＤの故障により生じた変動分が相対的に小さくなってしまい、検出が困難になるからである。

一方、上記２つの方法いずれにおいても、電源投入時又は電流若しくは電圧を変化させて調光する場合など、動的（ダイナミック）に電圧や電流が変化している最中にＬＥＤが故障した場合には、電圧又は電流の変動分が、電源投入及び調光によって生じた変動分であるか、ＬＥＤの故障により生じた変動分であるかの判別が難しく、ＬＥＤの故障検出が困難であるという問題がある。
特開２００７−１５７４２３号公報

そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決するためになされたものであり、複数のＬＥＤを直列接続されたＬＥＤ列を多数列並列されたＬＥＤ照明装置において、印加電圧を変化させた場合であっても確実にＬＥＤの短絡故障又は開放故障を検出することをその主たる所期課題とするものである。

すなわち本発明に係るＬＥＤ照明装置は、複数のＬＥＤ及び電流制限抵抗を直列接続して成るＬＥＤ列を複数列並列に接続して形成されたＬＥＤ照明部と、前記ＬＥＤ列に並列接続され、印加電圧の過渡状態におけるＬＥＤ列の電気特性を再現し、印加電圧に対して時系列的に比例するリファレンス電圧を作るリファレンス作成部と、前記各ＬＥＤ列で検出された検出電圧及び前記リファレンス電圧を比較する比較部を具備し、前記比較部からの出力信号により、前記ＬＥＤ列におけるＬＥＤの異常を判断可能に構成していることを特徴とする。

このようなものであれば、リファレンス作成部により、ＬＥＤ列の印加電圧の過渡状態における電気特性を再現するように仮想的にＬＥＤ列を構成し、印加電圧に対して時系列的に比例するリファレンス電圧を作るようにしているので、たとえＬＥＤ列が過渡状態であっても、リファレンス電圧と検出電圧とを比較することにより、ＬＥＤの短絡故障又は開放故障を検出することができる。

リファレンス作成部及び比較部の具体的な実施の態様としては、前記リファレンス作成部が、リファレンス上限電圧及びリファレンス下限電圧を作成するものであり、前記比較部が、前記検出電圧が前記リファレンス上限電圧とリファレンス下限電圧との間にあるか否かを検出するウィンドウコンパレータであることが考えられる。

リファレンス作成部の具体的な構成としては、前記リファレンス作成部が、前記ＬＥＤ列の電気特性を再現する複数のダイオードと、第１抵抗及び第２抵抗とをこの順に直列接続して構成され、前記ダイオードと第１抵抗との接続点における電圧が、リファレンス上限電圧として前記ウィンドウコンパレータに入力され、前記第１抵抗及び第２抵抗との接続点における電圧が、リファレンス下限電圧として前記ウィンドウコンパレータに入力されることが望ましい。

リファレンス作成部の温度とＬＥＤ列との温度を可及的に同一にして、温度特性による誤差を小さくするためには、前記リファレンス作成部が、前記ＬＥＤ照明部のＬＥＤ列が配置された同一基板上に形成されていることが望ましい。

このように本発明によれば、複数のＬＥＤを直列接続されたＬＥＤ列を多数列並列されたＬＥＤ照明装置において、印加電圧を変化させた場合であっても確実にＬＥＤの短絡故障又は開放故障を検出することができる。

次に、本発明に係る光照射装置の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、図１は本実施形態のＬＥＤ照明装置１００を示す概略構成図である。

＜装置構成＞
本実施形態に係るＬＥＤ照明装置１００は、電源装置（不図示）から電力が供給されるものであり、図１に示すように、ＬＥＤ照明部２と、リファレンス作成部３と、比較部４と、を具備する。

なお、本実施形態の電源装置は、電力供給モードを変更可能であるが、例えば定電圧制御方式のものであり、ＰＷＭ制御により電源電圧（以下、印加電圧Ｖ_Ｓという。）を印加して、ＬＥＤ照明装置１００の光を調整する。

以下各部２〜４について具体的に説明する。

ＬＥＤ照明部２は、複数のＬＥＤ２１１及び電流制限抵抗２１２を直列接続して成るＬＥＤ列２１を複数列並列に接続して形成されるものであり、単一の基板上に設けられている。なお、図１においては、各ＬＥＤ列２１毎に番号（１）、（２）、…（ｎ）を付している。

リファレンス作成部３は、ＬＥＤ列２１に並列接続され、印加電圧Ｖ_Ｓの過渡状態におけるＬＥＤ列２１の電気特性を再現し、印加電圧Ｖ_Ｓに対して時系列的に比例するリファレンス電圧Ｖ_ｒｅｆを作るためのものである。

具体的な構成は、ツェナーダイオード３１及び整流ダイオード３２を用いて構成されており、印加電圧Ｖ_Ｓの過渡状態におけるＬＥＤ列２１の電気特性（過渡状態における順方向電圧Ｖ_ｆの変化又は過渡状態における順方向電流Ｉ_ｆの変化等）と略同一となるようにしている。

リファレンス作成部３は、複数のツェナーダイオード３１及び複数の整流ダイオード３２と、２つの抵抗（第１抵抗３３、第２抵抗３４）がこの順に接続されることにより構成されている。なお、図１においては、２つのツェナーダイオード３１及び２つの整流ダイオード３２がこの順に接続されていが、これに限定されない。

そして、第１抵抗３３と整流ダイオード３２との接続点には、リファレンス上限電圧Ｖ_{ｒｅｆ（Ｈ）}を後述のコンパレータ４１に入力するためのラインが接続されている。リファレンス上限電圧Ｖ_{ｒｅｆ（Ｈ}は、印加電圧Ｖ_Ｓにおいて、ツェナーダイオード３１及び整流ダイオード３２による電圧降下分小さくなった電圧である。

また、第１抵抗３３と第２抵抗３４との接続点には、ここで、リファレンス下限電圧Ｖ_{ｒｅｆ（Ｌ）}をコンパレータ４１に入力するためのラインが接続されている。ここで、リファレンス下限電圧Ｖ_{ｒｅｆ（Ｌ）}は、印加電圧において、ツェナーダイオード３１、整流ダイオード３２及び第１抵抗３３による電圧降下分小さくなった電圧である。つまり、リファレンス電圧Ｖ_{ｒｅｆ（Ｈ）}、Ｖ_{ｒｅｆ（Ｌ）}の範囲は、第１抵抗３３及び第２抵抗３４の大きさにより調整することができる。

さらに、第１抵抗３３及び第２抵抗３４の抵抗値は、各ＬＥＤ列２１に設けた電流制限抵抗の抵抗値よりも十分大きくして、ツェナーダイオード３１及び整流ダイオード３２に流れる電流を小さくしている。これにより、ツェナーダイオード３１及び整流ダイオード３２の故障を可及的に抑えることができ、長期間に亘ってＬＥＤ２１１の短絡故障又は開放故障を検出することができる。

そして、リファレンス作成部３は、ＬＥＤ列２１が配置された同一基板上に形成されている。これにより、ＬＥＤ列２１の温度と、リファレンス作成部３の温度とを略同じにすることができ、温度特性によるそれら電気特性の誤差を可及的に小さくすることができる。なお、図１においては、電源装置側に設けられているが、各ＬＥＤ列２１の間に設けても良いし、電源装置と反対側に設けても良い。

比較部４は、各ＬＥＤ列２１で検出された検出電圧Ｖ_Ｄ及び前記リファレンス電圧Ｖ_ｒｅｆを比較するものである。そして、比較部４からの出力信号により、ＬＥＤ列２１におけるＬＥＤ２１１の異常を判断可能としている。

具体的には、各ＬＥＤ列２１毎に対応して設けられた複数のウィンドウコンパレータ４１から構成されている。

各ウィンドウコンパレータ４１は、図２に示すように、ＬＥＤ列２１における電流制限抵抗に印加される電圧（検出電圧Ｖ_Ｄ）が、リファレンス作成部３により得られたリファレンス上限電圧Ｖ_{ｒｅｆ（Ｈ）}とリファレンス下限電圧Ｖ_{ｒｅｆ（Ｌ）}との間にあるか否かを判断する。ここで、検出電圧Ｖ_Ｄは、印加電圧Ｖ_Ｓにおいて、複数のＬＥＤ２１１による電圧降下分小さくなった電圧である。

そして、各ウィンドウコンパレータ４１は、検出電圧Ｖ_Ｄがリファレンス電圧Ｖ_{ｒｅｆ（Ｈ）}、Ｖ_{ｒｅｆ（Ｌ）}内にある場合には出力信号「Ｈ（１）」を、検出電圧Ｖ_Ｄがリファレンス電圧Ｖ_{ｒｅｆ（Ｈ）}、Ｖ_{ｒｅｆ（Ｌ）}内に無い場合には出力信号「Ｌ（０）」を電源装置に設けられたＭＰＵ等の電源制御部（不図示）に出力する。そして、電源制御部は、比較部４からの出力信号を受け付けて、その比較結果に基づいて、検出電圧Ｖ_Ｄがリファレンス電圧Ｖ_{ｒｅｆ（Ｈ）}、Ｖ_{ｒｅｆ（Ｌ）}内に無い場合には、それを示す報知信号を外部に知らせるための報知部に出力する。報知部としては、ディスプレイ、報知用ＬＥＤ、報知用アラーム等が考えられる。

＜本実施形態の効果＞
このように構成した本実施形態に係るＬＥＤ照明装置１００によれば、リファレンス作成部３により、ＬＥＤ列２１の印加電圧Ｖ_Ｓの過渡状態における電気特性を再現するように仮想的にＬＥＤ列２１を構成し、印加電圧Ｖ_Ｓに対して時系列的に比例するリファレンス電圧Ｖ_{ｒｅｆ（Ｈ）}、Ｖ_{ｒｅｆ（Ｌ）}を作るようにしているので、たとえＬＥＤ列２１が過渡状態であっても、リファレンス電圧Ｖ_{ｒｅｆ（Ｈ）}、Ｖ_{ｒｅｆ（Ｌ）}と検出電圧Ｖ_Ｄとを比較することにより、ＬＥＤ２１１の短絡故障又は開放故障を検出することができる。

＜その他の変形実施形態＞
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。

例えば、前記実施形態のリファレンス作成部は、ツェナーダイオード及び整流ダイオードを用いて構成しているが、整流ダイオードのみを用いて構成することもできる。

また、比較部からの出力信号を電源制御部に出力して、当該電源制御部において、ＬＥＤの異常を判断するようにしているが、ＬＥＤ照明部に異常判断部を設けても良い。このとき、比較部は異常判断部に出力信号を出力すると共に、異常判断部は、比較部からの出力信号に基づいて、検出電圧がリファレンス電圧内に無い場合には、報知信号を報知部に出力する。報知部は、電源装置に設けても良いし、ＬＥＤ照明装置に設けても良い。

さらに、ＬＥＤ照明部に、ウィンドウコンパレータからの出力信号からノイズ成分を除去するためのフィルタ（ローパスフィルタ）を設けても良い。

その上、前記実施形態のＬＥＤ照明装置は、短絡故障及び開放（断線）故障の両方を検出可能に構成しているが、ＬＥＤの短絡故障は検出せずに、開放（断線）故障のみを検出するようにしても良い。この場合、ＬＥＤ照明装置は、第１抵抗と第２抵抗との接続点のリファレンス下限電圧Ｖ_{ｒｅｆ（Ｌ）}とＬＥＤ列における電流制限抵抗に印加される電圧（検出電圧Ｖ_Ｄ）とを比較するコンパレータのみを有する。

前記実施形態では、定電圧制御方式の電源装置について説明したが、定電流制御方式のものであっても適用することができる。

その他、前述した実施形態や変形実施形態の一部又は全部を適宜組み合わせてよいし、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。

本実施形態の光照射像装置を示す概略構成図。各ＬＥＤ列の検出電圧とリファレンス上限電圧及び下限電圧との関係を示す模式図。

符号の説明

１００・・・ＬＥＤ照明装置
２・・・ＬＥＤ照明部
２１１（ｎ）・・・ＬＥＤ
２１（ｎ）・・・ＬＥＤ列
Ｖ_Ｓ・・・電源電圧（印加電圧）
３・・・リファレンス作成部
３１・・・ツェナーダイオード
３２・・・ダイオード
Ｖ_{ｒｅｆ（Ｈ）}・・・リファレンス上限電圧
Ｖ_{ｒｅｆ（Ｌ）}・・・リファレンス下限電圧
４・・・比較部
４１・・・ウィンドウコンパレータ

Claims

複数のＬＥＤ及び電流制限抵抗を直列接続して成るＬＥＤ列を複数列並列に接続して形成されたＬＥＤ照明部と、
前記ＬＥＤ列に並列接続され、印加電圧の過渡状態におけるＬＥＤ列の電気特性を再現し、印加電圧に対して時系列的に比例するリファレンス電圧を作るリファレンス作成部と、
前記各ＬＥＤ列で検出された検出電圧及び前記リファレンス電圧を比較する比較部を具備し、
前記比較部からの出力信号により、前記ＬＥＤ列におけるＬＥＤの異常を判断可能に構成しているＬＥＤ照明装置。
前記リファレンス作成部が、リファレンス上限電圧及びリファレンス下限電圧を作成するものであり、
前記比較部が、前記検出電圧が前記リファレンス上限電圧とリファレンス下限電圧との間にあるか否かを検出するウィンドウコンパレータである請求項１記載のＬＥＤ照明装置。
前記リファレンス作成部が、前記ＬＥＤ列の電気特性を再現する複数のダイオードと、第１抵抗及び第２抵抗とをこの順に直列接続して構成され、
前記ダイオードと第１抵抗との接続点における電圧が、リファレンス上限電圧として前記ウィンドウコンパレータに入力され、
前記第１抵抗及び第２抵抗との接続点における電圧が、リファレンス下限電圧として前記ウィンドウコンパレータに入力される請求項１又は２記載のＬＥＤ照明装置。
前記リファレンス作成部が、前記ＬＥＤ照明部のＬＥＤ列が配置された同一基板上に形成されている請求項１、２又は３記載のＬＥＤ照明装置。