JP2011204628A - Failure discrimination device and illumination apparatus using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、照明負荷の故障を判別する故障判別装置、及びこれを用いた照明器具に関する。 The present invention relates to a failure determination device that determines a failure of a lighting load and a lighting fixture using the failure determination device.
発光ダイオード素子(LED素子)などの照明負荷が故障したことを判別する故障判別装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この故障判別装置は、直列に接続された複数の照明負荷と、それぞれの照明負荷に並列に接続されたスイッチとを備える。このスイッチは、オンになると、該スイッチに接続された照明負荷に流れる駆動電流をバイパスする。故障した照明負荷の判別は、照明負荷を1つずつ順番に点灯させて各照明負荷の両端電圧を検出することによって行う。このとき、点灯させる照明負荷に接続されるスイッチをオフにし、消灯させる照明負荷に接続されるスイッチをオンにする制御を行う。 A failure determination device that determines that a lighting load such as a light-emitting diode element (LED element) has failed is known (for example, see Patent Document 1). This failure determination apparatus includes a plurality of lighting loads connected in series and a switch connected in parallel to each lighting load. When this switch is turned on, it bypasses the drive current flowing to the lighting load connected to the switch. The failure of the lighting load is determined by lighting the lighting loads one by one in order and detecting the voltage across each lighting load. At this time, control is performed to turn off the switch connected to the lighting load to be turned on and turn on the switch connected to the lighting load to be turned off.
この故障判別装置は、照明負荷を1つずつ順番に点灯させて故障を判別するので、故障判別中の光出力が低下して暗くなる。また、故障判別中に1つの照明負荷で高い光出力を得ようとすると、高電圧が印加された照明負荷は、ストレスが多大となって破壊される虞がある。 Since the failure determination device determines the failure by sequentially lighting the illumination loads one by one, the light output during the failure determination is lowered and darkened. Further, if it is attempted to obtain a high light output with one illumination load during failure determination, the illumination load to which a high voltage is applied may be destroyed due to a great deal of stress.
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、故障判別中に光出力が低下して暗くなることなく、短絡故障した照明負荷を判別することができる故障判別装置、及びこれを用いた照明器具を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problem, and a failure determination device capable of determining a lighting load having a short-circuit failure without reducing the light output and darkening during failure determination, and the same It aims at providing the used lighting fixture.
本発明の故障判別装置は、照明負荷の故障を判別する故障判別装置であって、直列に接続された複数の照明負荷と、前記それぞれの照明負荷に並列に接続されるスイッチと、前記照明負荷に一定の電流を供給する定電流電源と、前記照明負荷の両端に印加される電圧を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路による検出値が予め定められた一定の範囲外となると、前記スイッチをオンする状態を順次切り替えて、各状態での前記電圧検出回路による電圧値を比較して故障している前記照明負荷を判別する判別回路と、を備えたことを特徴とする。 The failure determination device of the present invention is a failure determination device for determining a failure of a lighting load, wherein a plurality of lighting loads connected in series, a switch connected in parallel to each of the lighting loads, and the lighting load A constant current power source that supplies a constant current to the lighting load, a voltage detection circuit that detects a voltage applied to both ends of the lighting load, and a detection value by the voltage detection circuit is outside a predetermined range, And a determination circuit that sequentially switches the switch-on state and compares the voltage value of the voltage detection circuit in each state to determine the malfunctioning illumination load.
本発明の照明器具は、電源と、上記故障判別装置を備えたことを特徴とする。 The luminaire of the present invention includes a power source and the failure determination device.
この発明によれば、故障判別の動作時に、照明負荷に並列に接続されたスイッチを介して、該照明負荷に流れる電流がバイパスされることになり、短絡故障した照明負荷があれば、それとオン状態のスイッチが接続された照明負荷とが消灯し、その他の照明負荷が点灯した状態となる。このことから、短絡故障した照明負荷を判別することができる。これにより、故障判別中に光出力がほとんど低下しないので、暗くなることを防ぐことができる。 According to the present invention, the current flowing through the lighting load is bypassed via the switch connected in parallel to the lighting load during the failure determination operation. The lighting load connected to the state switch is turned off, and the other lighting loads are turned on. From this, it is possible to determine the illumination load in which the short circuit has failed. As a result, the light output hardly decreases during the failure determination, so that it can be prevented from becoming dark.
本発明の一実施形態に係る故障判別装置を用いる照明器具について、図1乃至図4を参照して説明する。図1に示されるように、照明器具1は、負荷モジュール2と、負荷モジュール2に定電流を供給する定電流電源4とを備え、負荷モジュール2内の照明負荷の故障を検出判別する故障判別装置3を内蔵している。定電流電源4には、電源Vinより電力が供給される。
A lighting apparatus using a failure determination device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. As shown in FIG. 1, the
負荷モジュール2は、直列に接続された複数の照明負荷である有機EL(エレクトロルミネッセンス)素子EL1、EL2、EL3と、それぞれの有機EL素子EL1〜EL3と並列に電気的に接続されるスイッチSW1、SW2、SW3と、定電流電源4と電気的に接続するための接続部5とを有する。有機EL素子EL1〜EL3は、定電流電源4から一定の電流が供給される。スイッチSW1〜SW3は、オンになると、スイッチSW1〜SW3に接続された有機EL素子EL1〜EL3に流れる駆動電流をバイパスする。故障判別装置3は、有機EL素子の故障を検知すると、故障した有機EL素子の判別を開始する。 The load module 2 includes a plurality of lighting loads connected in series, ie, organic EL (electroluminescence) elements EL1, EL2, and EL3, and switches SW1 that are electrically connected in parallel to the respective organic EL elements EL1 to EL3. SW2 and SW3 and a connection part 5 for electrical connection with the constant current power source 4 are provided. The organic EL elements EL <b> 1 to EL <b> 3 are supplied with a constant current from the constant current power source 4. When the switches SW1 to SW3 are turned on, they bypass the drive current that flows through the organic EL elements EL1 to EL3 connected to the switches SW1 to SW3. When the failure determination device 3 detects a failure of the organic EL element, the failure determination device 3 starts to determine the failed organic EL element.
定電流電源4は、主回路6、電圧検出回路7、判別回路8、制御回路9、SW1駆動回路10a、SW2駆動回路10b、SW3駆動回路10c、及び接続部11を有する。主回路6は、電源Vinからの電力をもとに負荷モジュール2へ供給する電流を制御する。負荷モジュール2への電流の供給は、負荷モジュール2の接続部5と電気的に接続される接続部11を介して行われる。
The constant current power source 4 includes a main circuit 6, a
負荷モジュール2は、それぞれの有機EL素子EL1〜EL3と並列に電気的に接続される容量成分Cpを備える。なお、本実施形態では、負荷モジュール2は、有機EL素子EL1〜EL3、スイッチSW1〜SW3、容量成分Cpをそれぞれ3個ずつ備えたものを示したが、その数は任意である。また、照明負荷は、有機EL素子から成るものではなく、発光ダイオード素子(LED素子)等から成るものであってもよい。 The load module 2 includes a capacitance component Cp that is electrically connected in parallel with each of the organic EL elements EL1 to EL3. In the present embodiment, the load module 2 includes three organic EL elements EL1 to EL3, switches SW1 to SW3, and three capacitance components Cp, but the number is arbitrary. Further, the illumination load is not composed of an organic EL element, but may be composed of a light emitting diode element (LED element) or the like.
主回路6は、電解コンデンサC1と、FET等からなるスイッチング素子Q1と、スイッチング素子Q1を駆動する駆動回路6aと、電流検出用の抵抗Rdと、抵抗Rdの検出値を一定に制御するフィードバック部6bとを有する。スイッチング素子Q1には直列に、同素子のオフ時に発生する回生電流を流すための回生用ダイオードD1が接続され、このダイオードD1には並列に、インダクタL1と電解コンデンサC1の直列回路が接続されている。接続部11は、電解コンデンサC1に並列に配置される。抵抗Rdは、接続部11の接地側端子と電解コンデンサC1との間に挿入されている。
The main circuit 6 includes an electrolytic capacitor C1, a switching element Q1 composed of an FET or the like, a
主回路6において、スイッチング素子Q1がオンのとき、電源Vinから、スイッチング素子Q1、インダクタL1、電解コンデンサC1の経路で電流を流して、電解コンデンサC1に電力を蓄える。負荷モジュール2は、電解コンデンサC1に蓄えられた電力によって点灯する。また、スイッチング素子Q1がオフのとき、インダクタL1、電解コンデンサC1、回生用ダイオードD1の経路で電流が回生する。 In the main circuit 6, when the switching element Q1 is on, a current flows from the power source Vin through the path of the switching element Q1, the inductor L1, and the electrolytic capacitor C1, and power is stored in the electrolytic capacitor C1. The load module 2 is lit by the electric power stored in the electrolytic capacitor C1. Further, when the switching element Q1 is off, current is regenerated through the path of the inductor L1, the electrolytic capacitor C1, and the regenerative diode D1.
フィードバック部6bは、2つの入力端子における電圧差による信号を駆動回路6aに出力するオペアンプOP1を有し、有機EL素子EL1〜EL3に流れる電流を一定にする。オペアンプOP1は、そのマイナス入力端子に、抵抗Rdからの電流検出電圧が抵抗R1を介して印加される。オペアンプOP1の出力端子とマイナス入力端子とは、利得調整用の抵抗R2で接続される。また、オペアンプOP1は、そのプラス入力端子に、接地された電源電圧Vdが接続される。
The
電圧検出回路7は、接続部11の入力端子と接地間に直列に接続される点灯電圧検出用の抵抗R3、R4を備え、有機EL素子EL1の入力端と有機EL素子EL3の出力端の両端に印加される電圧を検出するために、抵抗R3と抵抗R4の接続点の電圧を判別回路8及び制御回路9に出力する。
The
判別回路8は、抵抗R3と抵抗R4の接続点の電圧から、有機EL素子の故障を検知し、また、故障した有機EL素子を判別する。制御回路9は、電気的に接続される駆動回路6aに駆動信号を出力し、また、電気的に接続されるSW駆動回路10a乃至10cにそれぞれ駆動信号を出力する。駆動回路6aは、制御回路9からの駆動信号によって、スイッチング素子Q1のオン・オフ動作を制御する。SW駆動回路10a乃至10cは、制御回路9からの駆動信号によって、それぞれ対応するスイッチSW1〜SW3のオン・オフ動作を制御する。
The
判別回路8は、図2に示されるように、比較器COMP1と、比較器COMP2と、開放検出制御部8aと、短絡検出制御部8bと、制御電源Vccと接地間に直列に接続された抵抗Ra、Rb、Rcと、切替スイッチSW0とを備える。図中のA点、B点、C点は、図1の同記号に対応している。
As shown in FIG. 2, the
比較器COMP1は、マイナス側入力端子が抵抗Ra、Rbの接続点と電気的に接続され、プラス側入力端子が抵抗R3、R4の接続点と電気的に接続され、出力端子が開放検出制御部8aに電気的に接続される。比較器COMP2は、プラス側入力端子が抵抗Rb、Rcの接続点と電気的に接続され、マイナス側入力端子が抵抗R3、R4の接続点と電気的に接続され、出力端子が短絡検出制御部8bに電気的に接続される。切替スイッチSW0は、開放検出制御部8aの出力側と接続される接点(x)と、開放接点(y)と、短絡検出制御部8bの出力側と接続される接点(z)とを有する。
In the comparator COMP1, the negative input terminal is electrically connected to the connection point of the resistors Ra and Rb, the positive input terminal is electrically connected to the connection point of the resistors R3 and R4, and the output terminal is an open detection control unit. 8a is electrically connected. The comparator COMP2 has a positive input terminal electrically connected to a connection point between the resistors Rb and Rc, a negative input terminal connected electrically to a connection point between the resistors R3 and R4, and an output terminal short-circuit detection control unit. 8b is electrically connected. The changeover switch SW0 has a contact (x) connected to the output side of the open
抵抗R3と抵抗R4の接続点に検出電圧のVdet、抵抗Raと抵抗Rbの接続点に基準電圧のVab、抵抗Rbと抵抗Rcの接続点に基準電圧のVbcが発生する。有機EL素子EL1〜EL3が定常状態のとき、Vdetは、予め定められた一定の範囲内であるVbc≦Vdet≦Vabを満たす。また、少なくとも1つ以上の有機EL素子が開放故障状態のとき、Vdetは、予め定められた一定の範囲外であるVdet>Vabとなり、COMP1から「ハイ」の信号が出力される。また、少なくとも1つ以上の有機EL素子が短絡故障状態のとき、Vdetは、予め定められた一定の範囲外であるVdet<Vbcとなり、COMP2から「ハイ」の信号が出力される。これにより、判別回路8は、VdetをVab及びVbcと比較することで、有機EL素子の開放故障及び短絡故障を検知できる。
A detection voltage Vdet is generated at a connection point between the resistors R3 and R4, a reference voltage Vab is generated at a connection point between the resistors Ra and Rb, and a reference voltage Vbc is generated at a connection point between the resistors Rb and Rc. When the organic EL elements EL1 to EL3 are in a steady state, Vdet satisfies Vbc ≦ Vdet ≦ Vab, which is within a predetermined range. When at least one organic EL element is in an open failure state, Vdet is Vdet> Vab, which is outside a predetermined range, and a high signal is output from COMP1. Further, when at least one organic EL element is in a short-circuit fault state, Vdet becomes Vdet <Vbc, which is outside a predetermined range, and a “high” signal is output from COMP2. Thereby, the
切替スイッチSW0は、定常状態のとき接点(y)と接続され、開放故障状態のときCOMP1からの「ハイ」の信号を受信した開放検出制御部8aによって接点(x)へ切り替えられ、短絡故障状態のときCOMP2からの「ハイ」の信号を受信した短絡検出制御部8bによって接点(z)へ切り替えられる。開放検出制御部8aは、切替スイッチSW0が接点(y)から接点(x)へ切り替えられたとき、開放故障した有機EL素子を判別するために、制御回路9等を介して各スイッチSW1〜SW3の制御を行う。短絡検出制御部8bは、切替スイッチSW0が接点(y)から接点(z)へ切り替えられたとき、短絡故障した有機EL素子を判別するために、制御回路9等を介して各スイッチSW1〜SW3の制御を行う。
The change-over switch SW0 is connected to the contact (y) in the steady state, and is switched to the contact (x) by the open
ここで、短絡故障を検知した場合の故障判別装置3の動作について図3を参照して説明する。図3(a)はSW1駆動回路10aからの出力信号を示し、図3(b)はSW2駆動回路10bからの出力信号を示し、図3(c)はSW3駆動回路10cからの出力信号を示す。また、図3(d)は電圧検出回路7の検出電圧波形Vdet(実線部分)と基準電圧Vbc(一点鎖線部分)とを重畳して示す。
Here, the operation of the failure determination device 3 when a short-circuit failure is detected will be described with reference to FIG. 3A shows an output signal from the
t1の期間で、判別回路8は、検出電圧のVdetが減少して基準電圧のVbcを下回ることで、有機EL素子の短絡故障の発生を検知する。短絡故障を検知すると切替スイッチSW0が接点(y)から接点(z)に切り替わり、どの有機EL素子で短絡故障が発生しているかを判別する短絡故障判別モードになる。短絡故障判別モード中は、短絡故障した有機EL素子と故障判別中の有機EL素子が消灯し、その他の有機EL素子が点灯する。
In the period of t1, the
t2〜t4の期間で、短絡検出制御部8bは、制御回路9とSW駆動回路10a乃至10cを介して、全てのスイッチSW1〜SW3を1つずつオンするように制御する。具体的には、短絡検出制御部8bは、t2の期間中スイッチSW1のみをオンにし、t3の期間中スイッチSW2のみをオンにし、t4の期間中スイッチSW3のみをオンにする。t2〜t4の各期間は同じ時間で設定されている。なお、t2〜t4の各期間は異なる時間で設定されていてもよい。
During the period from t2 to t4, the short-circuit
短絡検出制御部8bは、t3の期間においてのみVdetの値が増加することから、短絡故障した有機EL素子EL2を判別する。故障判別後は、故障した有機EL素子EL2に接続されるスイッチSW2のみがオンの状態で継続するように制御回路9で制御し、短絡故障判別モードを終了して、切替スイッチSW0が接点(z)から接点(y)に切り替る。故障判別装置3は、短絡故障している有機EL素子EL2に流れる電流をスイッチSW2でバイパスするので、有機EL素子EL2が消灯し、他の有機EL素子EL1、EL3が点灯する。これにより、有機EL発光素子EL2が短絡状態と定常状態を繰り返すことがないので、ちらつきを防止する。なお、故障した有機EL素子を判別するとき、有機EL素子EL1〜EL3の並んだ順番でスイッチSW1〜SW3をオンする状態に変化させたが、検出電圧との対応さえ取れていれば、任意の順番でスイッチSW1〜SW3をオンする状態に変化させてもよい。また、故障した有機EL素子EL2の分だけ負荷モジュール2に印加する電圧を下げてもよいし、さらに基準電圧のVabとVbcも変化させてもよい。
Since the value of Vdet increases only during the period t3, the short-circuit
次に、開放故障を検知した場合の故障判別装置3の動作について図4を参照して説明する。図4(a)はSW1駆動回路10aからの出力信号を示し、図4(b)はSW2駆動回路10bからの出力信号を示し、図4(c)はSW3駆動回路10cからの出力信号を示す。また、図4(d)は電圧検出回路7の検出電圧波形Vdet(実線部分)と基準電圧Vab(一点鎖線部分)とを重畳して示す。
Next, the operation of the failure determination device 3 when an open failure is detected will be described with reference to FIG. 4A shows an output signal from the
t1の期間で、判別回路8は、検出電圧のVdetが増加して基準電圧のVabを上回ることで、有機EL素子の開放故障の発生を検知する。開放故障を検知すると切替スイッチSW0が接点(y)から接点(x)に切り替わり、どの有機EL素子で開放故障が発生しているかを判別する開放故障判別モードになる。開放故障判別モード中は、有機EL素子の開放故障によって電流経路がなくなるので、全ての有機EL素子EL1〜EL3が消灯する。
In the period t1, the
t2〜t4の期間で、開放検出制御部8aは、制御回路9とSW駆動回路10a乃至10cを介して、全てのスイッチSW1〜SW3を1つずつオンするように制御する。具体的には、開放検出制御部8aは、t2の期間中スイッチSW1のみをオンにし、t3の期間中スイッチSW2のみをオンにし、t4の期間中スイッチSW3のみをオンにする。t2〜t4の各期間は同じ時間で設定されている。
In the period from t2 to t4, the open
開放検出制御部8aは、t3の期間においてのみVdetの値が減少することから、開放故障した有機EL素子EL2を判別する。故障判別後は、故障した有機EL素子EL2に接続されるスイッチSW2のみがオンの状態で継続するように制御回路9で制御し、開放故障判別モードを終了して、SW0が接点(x)から接点(y)に切り替る。故障判別装置3は、開放故障している有機EL素子EL2に流れる電流をスイッチSW2でバイパスするので、残りの有機EL素子EL1、EL3が再点灯する。
The open
上記のように構成された故障判別装置3においては、有機EL素子EL1〜EL3に並列に接続されたスイッチSW1〜SW3を介して、有機EL素子EL1〜EL3に流れる電流がバイパスされることになり、短絡故障した有機EL素子とオン状態のスイッチが接続された有機EL素子が消灯し、その他の有機EL素子が点灯した状態で、短絡故障した有機EL素子の判別を行うことができる。これにより、故障判別中に光出力がほとんど低下しないので、暗くなることを防ぐことができる。また、開放故障した有機EL素子の判別を行うことができる。 In the failure determination device 3 configured as described above, the current flowing through the organic EL elements EL1 to EL3 is bypassed via the switches SW1 to SW3 connected in parallel to the organic EL elements EL1 to EL3. A short-circuited organic EL element connected to an on-state switch is turned off, and another organic EL element is turned on, so that the short-circuited organic EL element can be identified. As a result, the light output hardly decreases during the failure determination, so that it can be prevented from becoming dark. Further, it is possible to determine an organic EL element that has failed open.
なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、故障した有機EL素子を判別するのに1つのスイッチだけを順次切り替えてオンするものを示したが、複数のスイッチを順次切り替えてオンするものであっても構わない。 In addition, this invention is not restricted to the structure of said embodiment, A various deformation | transformation is possible in the range which does not change the summary of invention. For example, in order to determine a faulty organic EL element, only one switch is sequentially switched on, but a plurality of switches may be switched on sequentially.
1 照明器具
2 故障判別装置
4 定電流電源
7 電圧検出回路
8 判別回路
EL1、EL2、EL3 有機EL素子(照明負荷)
SW1、SW2、SW3 スイッチ
Vin 電源
DESCRIPTION OF
SW1, SW2, SW3 Switch Vin Power supply
Claims (2)
直列に接続された複数の照明負荷と、
前記それぞれの照明負荷に並列に接続されるスイッチと、
前記照明負荷に一定の電流を供給する定電流電源と、
前記照明負荷の両端に印加される電圧を検出する電圧検出回路と、
前記電圧検出回路による検出値が予め定められた一定の範囲外となると、前記スイッチをオンする状態を順次切り替えて、各状態での前記電圧検出回路による電圧値を比較して故障している前記照明負荷を判別する判別回路と、を備えたことを特徴とする故障判別装置。 A failure determination device for determining a failure of a lighting load,
A plurality of lighting loads connected in series;
A switch connected in parallel to each of the lighting loads;
A constant current power source for supplying a constant current to the lighting load;
A voltage detection circuit for detecting a voltage applied to both ends of the lighting load;
When the detection value by the voltage detection circuit is outside a predetermined range, the switch is turned on sequentially, and the voltage value by the voltage detection circuit in each state is compared to cause a failure. A failure determination device comprising: a determination circuit for determining an illumination load.
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