JP2011222124A

JP2011222124A - 照明装置

Info

Publication number: JP2011222124A
Application number: JP2010086264A
Authority: JP
Inventors: Junji Suzuki; 准二鈴木
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2010-04-02
Filing date: 2010-04-02
Publication date: 2011-11-04

Abstract

【課題】複数のＬＥＤが直列接続されたＬＥＤユニットの任意のＬＥＤが故障した場合でも、ＬＥＤユニット全体の明るさを維持することができる照明装置を提供する。
【解決手段】ＬＥＤユニット２０の各ＬＥＤ２０１〜２０５に並列に接続され、ＬＥＤ２０１〜２０５が故障した場合にＬＥＤ２０１〜２０５に流れる電流を迂回させるツェナーダイオード２１１〜２１５と、ＬＥＤユニット２０に流れる電流を検出する電流検知部２２と、任意のＬＥＤが故障した場合に当該ＬＥＤに並列に接続されたツェナーダイオードを介してＬＥＤユニット２０に流れる電流を増加すべく制御する駆動部２１を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数のＬＥＤを直列に接続したＬＥＤユニットを備える照明装置に関する。

近年、発光ダイオード（ＬＥＤ）の高輝度化に伴い、白熱電球や蛍光灯などの光源に代えて、低消費電力、長寿命等の特性を有するＬＥＤが照明装置の光源として用いられるようになりつつある。このようなＬＥＤを光源に用いる照明装置では、複数のＬＥＤを備えている。

例えば、複数のＬＥＤを直列に接続したＬＥＤユニットを備え、１つ以上のＬＥＤが故障した場合にＬＥＤに流れる電流をツェナーダイオードでバイパスさせることで、直列接続したＬＥＤのすべてが消灯する事態を防止することができるＬＥＤ照明装置が開示されている（特許文献１参照）。

特開２００７−１６５１６１号公報

しかしながら、特許文献１のＬＥＤ照明装置にあっては、ＬＥＤの故障によりＬＥＤのアノード・カソード間がオープン状態になった場合、他のＬＥＤの点灯状態を維持することはできるが、ＬＥＤユニットに流れる電流は考慮されていないため、故障で消灯したＬＥＤの数だけ明るさが低下する。特にＬＥＤユニットを複数備える照明装置の場合、故障したＬＥＤを有するＬＥＤユニットと、すべてのＬＥＤが故障していないＬＥＤユニットとでは、明るさに差が生じ見栄えがよくないという課題がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、複数のＬＥＤが直列接続されたＬＥＤユニットの任意のＬＥＤが故障した場合でも、ＬＥＤユニット全体の明るさを維持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。

本発明に係る照明装置は、複数のＬＥＤを直列に接続したＬＥＤユニットを備える照明装置において、前記ＬＥＤユニットは、前記ＬＥＤに並列に接続され、該ＬＥＤが故障した場合に該ＬＥＤに流れる電流を迂回させる迂回部を有し、前記ＬＥＤユニットに流れる電流を検出する電流検出部と、ＬＥＤが故障した場合、前記電流検出部で検出した前記ＬＥＤユニットに流れる電流を増加すべく制御する電流制御部とを備えることを特徴とする。

本発明にあっては、ＬＥＤユニットは、ＬＥＤに並列に接続され、当該ＬＥＤが故障した場合に当該ＬＥＤに流れる電流を迂回させる迂回部を有する。そして、ＬＥＤユニットに流れる電流を検出する電流検出部と、ＬＥＤが故障した場合、ＬＥＤユニットに流れる電流を増加すべく制御する電流制御部とを備える。すなわち、ＬＥＤが故障した場合、当該ＬＥＤに並列に接続された迂回部で電流をバイパスさせるとともに、電流制御部は、ＬＥＤユニットに流れる電流が増加するように制御する。これにより、複数のＬＥＤが直列接続されたＬＥＤユニットの任意のＬＥＤが故障した場合でも、ＬＥＤユニット全体の明るさを維持することができる。

本発明に係る照明装置は、前記迂回部は、ＬＥＤに並列に接続したツェナーダイオードであり、前記ＬＥＤの順方向電圧と前記ツェナーダイオードの降伏電圧との差に基づいて前記ＬＥＤの故障を判定する故障判定部を備えることを特徴とする。

本発明にあっては、迂回部は、ＬＥＤに並列に接続したツェナーダイオードであり、ＬＥＤの順方向電圧とツェナーダイオードの降伏電圧との差に基づいてＬＥＤの故障を判定する故障判定部を備える。例えば、ＬＥＤの順方向電圧をＶｆとし、ツェナーダイオードの降伏電圧（ツェナー電圧）をＶｚとする。ＬＥＤが故障していない場合、ＬＥＤの両端の電圧はＶｆとなる。一方、ＬＥＤが故障してＬＥＤがオープン状態になるとＬＥＤの両端電圧はツェナーダイオードの降伏電圧Ｖｚとなる。したがって、故障判定部は、（Ｖｚ−Ｖｆ）の大小に応じてＬＥＤの故障を判定することができる。また、ＬＥＤユニットを構成するＬＥＤのうち、複数のＬＥＤが故障した場合には、故障判定部は、（Ｖｚ−Ｖｆ）×Ｎの電圧差により、ＬＥＤの故障数Ｎを判定することができる。

本発明に係る照明装置は、前記電流制御部は、前記故障判定部で判定したＬＥＤの故障数に応じて電流を増加すべく制御するように構成してあることを特徴とする。

本発明にあっては、電流制御部は、故障判定部で判定したＬＥＤの故障数に応じて電流を増加すべく制御する。例えば、電流制御部は、ＬＥＤが故障した場合、ＬＥＤユニットに流れる電流を、故障前の電流値×{ＬＥＤユニットのＬＥＤ数／（ＬＥＤユニットのＬＥＤ数−故障したＬＥＤ数）}になるように増加させる。例えば、ＬＥＤユニットが、５個のＬＥＤを直列接続した構成である場合に、１個のＬＥＤが故障したときには、ＬＥＤユニットに流れる電流を故障前の電流値×（５／４）に増加させる。これにより、ＬＥＤの故障数に拘わらず、ＬＥＤユニット全体の明るさを一定に維持することができる。

本発明に係る照明装置は、ＬＥＤの故障数に応じて前記ＬＥＤユニットに流す電流基準値を記憶する記憶部を備え、前記電流制御部は、前記ＬＥＤユニットに流れる電流を、前記故障判定部で判定したＬＥＤの故障数に応じた電流基準値にすべく制御するように構成してあることを特徴とする。

本発明にあっては、ＬＥＤの故障数に応じてＬＥＤユニットに流す電流基準値を記憶する記憶部を備える。例えば、ＬＥＤの故障数毎にＬＥＤユニットの明るさが変化しないような（一定であるような）電流基準値を予め定めておく。電流制御部は、ＬＥＤユニットに流れる電流をＬＥＤの故障数に応じた電流基準値にすべく制御する。これにより、ＬＥＤに流れる電流の増加割合とＬＥＤユニットの明るさの増加割合が比例しない場合であっても、予めＬＥＤユニットの明るさが変化しない電流基準値になるように制御することで、ＬＥＤの故障数に拘わらず、常に適切な明るさを維持することができる。

本発明に係る照明装置は、前記ＬＥＤユニットから発する光の明るさを検出する光検出部を備え、前記電流制御部は、前記光検出部で検出した明るさを所定値に維持すべく電流を制御するように構成してあることを特徴とする。

本発明にあっては、ＬＥＤユニットから発する光の明るさを検出する光検出部を備える。電流制御部は、検出した明るさ（例えば、照度）を所定値に維持すべく電流を制御する。これにより、ＬＥＤの故障数毎に電流基準値を記憶することなく、実際の明るさを検出して所定値に維持するように電流を制御するので、ＬＥＤユニット全体の明るさを常に一定に維持することができる。

本発明によれば、複数のＬＥＤが直列接続されたＬＥＤユニットの任意のＬＥＤが故障した場合でも、ＬＥＤユニット全体の明るさを維持することができる。

本実施の形態の照明装置の構成の一例を示すブロック図である。本実施の形態のＬＥＤユニットの実施例１の構成を示すブロック図である。駆動部の出力電圧と故障したＬＥＤ数との関係を示す説明図である。本実施の形態のＬＥＤユニットの実施例２の構成を示すブロック図である。故障したＬＥＤ数と電流値との関係を示す説明図である。本実施の形態のＬＥＤユニットの実施例３の構成を示すブロック図である。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は本実施の形態の照明装置１００の構成の一例を示すブロック図である。照明装置１００は、電源部１０、複数のＬＥＤユニット２０などを備える。電源部１０は、商用電源から供給される交流電圧（例えば、ＡＣ１００Ｖ、ＡＣ２００Ｖなど）を直流電圧に変換し、変換した直流電圧を各ＬＥＤユニット２０へ供給する。なお、電源部１０は、入力電圧として交流電圧に限定されるものではなく、バッテリなどの直流電圧を入力電圧とする構成であってもよい。

ＬＥＤユニット２０は、直列に接続された複数のＬＥＤを有する。なお、ＬＥＤユニット２０は、照明装置１００の光拡散板又は透光板などの発光面（不図示）の形状あるいは大きさに応じて適宜配置される。照明装置１００の発光面は、矩形状でもよく円形状でもよい。

図２は本実施の形態のＬＥＤユニット２０の実施例１の構成を示すブロック図である。ＬＥＤユニット２０は、直列に接続された複数のＬＥＤ２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、それぞれのＬＥＤに並列に接続された迂回部としてのツェナーダイオード２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、駆動部２１、電流検知部２２などを備える。

駆動部２１は、定電流回路などを備え、ＬＥＤユニット２０の各ＬＥＤ２０１〜２０５に流れる電流を制御する電流制御部としての機能を有する。また、駆動部２１は、ＬＥＤユニット２０の任意のＬＥＤの故障を判定する故障判定部としての機能を有する。

各ＬＥＤ２０１〜２０５には、故障していない場合、駆動部２１により駆動されて順方向電流Ｉｄが流れる。この状態で、各ＬＥＤ２０１〜２０５の両端（アノードとカソード間）の電圧は順方向電圧Ｖｆとなる。順方向電圧Ｖｆは、ＬＥＤの種類に応じて様々であるが、例えば、２．０Ｖ〜３．５Ｖ程度の値である。

各ツェナーダイオード２１１〜２１５は、カソードがＬＥＤ２０１〜２０５のアノードに、アノードがＬＥＤ２０１〜２０５のカソードに接続されるように逆極性で並列に接続されている。ツェナーダイオード２１１〜２１５の降伏電圧（ツェナー電圧）Ｖｚは、ＬＥＤ２０１〜２０５の順方向電圧Ｖｆよりも大きい値に設定してある。

つまり、ＬＥＤ２０１〜２０５が正常に動作（点灯）している場合には、各ＬＥＤ２０１〜２０５の両端の電圧は順方向電圧Ｖｆとなり、いずれかのＬＥＤが故障してオープン状態になった場合、故障したＬＥＤの両端電圧は降伏電圧（ツェナー電圧）Ｖｚとなる。したがって、電圧差（Ｖｚ−Ｖｆ）が生じたか否かによりＬＥＤの故障を判定することができる。

電流検知部２２は、ＬＥＤユニット２０に流れる電流を検出する電流検出部としての機能を有する。電流検知部２２は、検出した電流値を駆動部２１へ出力する。

次に、ＬＥＤユニット２０の動作について説明する。正常時には、各ＬＥＤ２０１〜２０５には順方向電流Ｉｄが流れ、駆動部２１の出力電圧Ｖは、各ＬＥＤ２０１〜２０５の順方向電圧の合計値である（５×Ｖｆ）となる。仮に、ＬＥＤ２０３が故障し、ＬＥＤ２０３がオープン状態となると、ＬＥＤ２０３に流れていた電流は、迂回部としてのツェナーダイオード２１３にバイパスされて流れる。この場合、駆動部２１の出力電圧は、（４×Ｖｆ＋Ｖｚ）となる。すなわち、駆動部２１は、出力電圧が、{（４×Ｖｆ＋Ｖｚ）−（５×Ｖｆ）}＝（Ｖｚ−Ｖｆ）＝ΔＶだけ増加することにより、１個のＬＥＤが故障したことを判定することができる。

図３は駆動部２１の出力電圧と故障したＬＥＤ数との関係を示す説明図である。図３に示すように、駆動部２１の出力電圧がＶ（＝５×Ｖｆ）である場合、故障したＬＥＤ数はゼロであり、出力電圧がΔＶ（＝Ｖｚ−Ｖｆ）増加する毎に故障したＬＥＤ数は１個増える。すなわち、故障判定部としての駆動部２１は、ＬＥＤユニット２０を構成するＬＥＤ２０１〜２０５のうち、１又は複数のＬＥＤが故障した場合には、ΔＶ×Ｎ、すなわち（Ｖｚ−Ｖｆ）×Ｎの電圧差により、ＬＥＤの故障数Ｎを判定することができる。

駆動部２１は、ＬＥＤユニット２０のいずれかのＬＥＤが故障した場合、ＬＥＤユニット２０に流れる電流が増加するように制御する。これにより、複数のＬＥＤ２０１〜２０５が直列接続されたＬＥＤユニット２０の任意のＬＥＤが故障した場合でも、ＬＥＤユニット２０全体の明るさを維持することができる。

より具体的には、駆動部２１は、ＬＥＤ２０１〜２０５のいずれかが故障した場合、ＬＥＤユニット２０に流れる電流を、故障前の電流値Ｉｄ×{ＬＥＤユニット２０のＬＥＤ数／（ＬＥＤユニット２０のＬＥＤ数−故障したＬＥＤ数）}になるように増加させる。例えば、ＬＥＤユニット２０が、５個のＬＥＤを直列接続した構成である場合に、１個のＬＥＤが故障したときには、ＬＥＤユニット２０に流れる電流を故障前の電流値Ｉｄ×（５／４）に増加させる。同様に、２個のＬＥＤが故障したときには、ＬＥＤユニット２０に流れる電流を故障前の電流値Ｉｄ×（５／３）に増加させる。同様に、３個のＬＥＤが故障したときには、ＬＥＤユニット２０に流れる電流を故障前の電流値Ｉｄ×（５／２）に増加させる。これにより、ＬＥＤの故障数に拘わらず、ＬＥＤユニット２０全体の明るさを一定に維持することができる。

図４は本実施の形態のＬＥＤユニット２０の実施例２の構成を示すブロック図である。図２に示す実施例１との違いは、記憶部２３を備える点である。記憶部２３は、ＬＥＤの故障数に応じてＬＥＤユニット２０に流す電流基準値を記憶する。例えば、ＬＥＤの故障数毎にＬＥＤユニット２０の明るさが変化しないような（一定であるような）電流基準値を予め定めておく。

図５は故障したＬＥＤ数と電流値との関係を示す説明図である。図５に示す電流値は、故障したＬＥＤ数がゼロである場合を１００％として、故障したＬＥＤ数に応じた電流値（基準電流値）の割合を示したものである。例えば、故障したＬＥＤ数が１である場合、電流基準値は、故障したＬＥＤ数がゼロである場合の電流値の１２５％となる。同様に、故障したＬＥＤ数が２である場合、電流基準値は、故障したＬＥＤ数がゼロである場合の電流値の１６７％となる。また、故障したＬＥＤ数が３である場合、電流基準値は、故障したＬＥＤ数がゼロである場合の電流値の２５０％となる。なお、図５に示す電流値は一例であって、これに限定されるものではない。また、電流基準値としての電流値を、故障したＬＥＤ数がゼロである場合の電流値の割合として表しているが、これに限定されるものではなく、電流値を絶対値で表すこともできる。

これにより、ＬＥＤに流れる電流の増加割合とＬＥＤユニット２０の明るさの増加割合が比例しない場合であっても、予めＬＥＤユニット２０の明るさが変化しない電流基準値になるように制御することで、ＬＥＤの故障数に拘わらず、常に適切な明るさを維持することができる。

図６は本実施の形態のＬＥＤユニット２０の実施例３の構成を示すブロック図である。図４に示す実施例２との違いは、照度検出部２４を備え、電流検知部２２を省略した点である。照度検出部２４は、ＬＥＤユニット２０から発する光の照度を検出する。また、記憶部２３は、予め照度の所定値を記憶してある。駆動部２１は、検出した照度を記憶部２３に記憶した所定値に維持すべく電流を制御する。これにより、ＬＥＤの故障数毎に電流基準値を記憶することなく、実際の照度を検出して所定値に維持するように電流を制御するので、ＬＥＤユニット２０全体の明るさを常に一定に維持することができる。なお、照度検出部２４は、ＬＥＤユニット２０から発する光の明るさを検出することができるものであれば、照度センサのように照度を検出するものに限定されず、どのような光センサであってもよい。

上述の実施の形態において、ＬＥＤユニット２０を構成するＬＥＤの数は一例であって、図に示した例に限定されるものではない。

上述の実施の形態では、１つのＬＥＤに対応させてツェナーダイオードを１つ並列に接続する構成であったが、これに限定されるものではなく、直列接続された複数のＬＥＤに対応させて１つのツェナーダイオードを並列に接続する構成でもよい。この場合、ツェナーダイオードの降伏電圧は、ＬＥＤの順方向電圧にＬＥＤの個数を積算した値よりも大きい値にすればよい。

上述の説明では、照明装置を例に挙げたが、本発明は照明装置に限定されるものではなく、複数のＬＥＤを光源として使用するものであれば、光源装置、表示装置など他の装置にも適用することができる。

２０ＬＥＤユニット
２１駆動部（電流制御部、故障判定部）
２２電流検知部（電流検出部）
２３記憶部
２４照度検出部（光検出部）
２０１〜２０５ＬＥＤ
２１１〜２１５ツェナーダイオード（迂回部）

Claims

複数のＬＥＤを直列に接続したＬＥＤユニットを備える照明装置において、
前記ＬＥＤユニットは、前記ＬＥＤに並列に接続され、該ＬＥＤが故障した場合に該ＬＥＤに流れる電流を迂回させる迂回部を有し、
前記ＬＥＤユニットに流れる電流を検出する電流検出部と、
ＬＥＤが故障した場合、前記電流検出部で検出した前記ＬＥＤユニットに流れる電流を増加すべく制御する電流制御部と
を備えることを特徴とする照明装置。
前記迂回部は、
ＬＥＤに並列に接続したツェナーダイオードであり、
前記ＬＥＤの順方向電圧と前記ツェナーダイオードの降伏電圧との差に基づいて前記ＬＥＤの故障を判定する故障判定部を備えることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記電流制御部は、
前記故障判定部で判定したＬＥＤの故障数に応じて電流を増加すべく制御するように構成してあることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
ＬＥＤの故障数に応じて前記ＬＥＤユニットに流す電流基準値を記憶する記憶部を備え、
前記電流制御部は、
前記ＬＥＤユニットに流れる電流を、前記故障判定部で判定したＬＥＤの故障数に応じた電流基準値にすべく制御するように構成してあることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の照明装置。
前記ＬＥＤユニットから発する光の明るさを検出する光検出部を備え、
前記電流制御部は、
前記光検出部で検出した明るさを所定値に維持すべく電流を制御するように構成してあることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。