JP2012069494A

JP2012069494A - Ｌｅｄ照明システム

Info

Publication number: JP2012069494A
Application number: JP2010215670A
Authority: JP
Inventors: Kengo Kimura; 研吾木村; Mitsumichi Yoshinaga; 充達吉永
Original assignee: Sanken Electric Co Ltd
Current assignee: Sanken Electric Co Ltd
Priority date: 2010-09-27
Filing date: 2010-09-27
Publication date: 2012-04-05

Abstract

【課題】ＬＥＤユニットの電源ユニットとの脱着の際に、過大な電流が流れることを抑制することができるＬＥＤ照明システムを提供する。
【解決手段】ＬＥＤ照明システム１０は、電流フィードバック制御回路２０と、電圧フィードバック制御回路２１と、電流フィードバック制御回路からの信号と電圧フィードバック制御回路からの信号を選択するフィードバック信号選択回路２２を有する電源ユニット１１と、少なくとも１つのＬＥＤからなるＬＥＤユニット１２と、ＬＥＤユニットを電源ユニットから取り外し電源ユニットに再接続するときにＬＥＤユニットに過電流が流れることを防止する過電流保護ユニット１３と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ照明システムに関し、特に、ＬＥＤユニットの脱着が可能なＬＥＤ照明システムに関するものである。

従来、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）を発光させるＬＥＤ照明システムでは、ＬＥＤに一定の直流電流を流して点灯させる定電流制御が行われている。このようなＬＥＤ照明システムにおいて、負荷となるＬＥＤは、１個あるいは複数直列に接続されたＬＥＤユニットが用いられる。そのため、ＬＥＤに発光用の電流を供給する照明用電源ユニットは、ＬＥＤ負荷に流れる負荷電流を検出し、負荷となるＬＥＤの数や、ＬＥＤの順方向電圧のバラツキに関わらず、発光に適した一定の直流電流をＬＥＤに流すべく出力電圧を調節する定電流制御を行うようになっている（例えば、特許文献１参照）。

特開平２００７−２３４４１４号公報

しかしながら、負荷であるＬＥＤユニットを動作中に電源ユニットから外すときや再接続するとき、ＬＥＤユニットの接続端子で電源ユニットの接続端子の接触不良などによるチャタリングによってＬＥＤユニットにスパイク状の大電流が流れてしまう可能性がある。そして、この大電流によりＬＥＤユニットの破壊や劣化を招く可能性があるという問題点がある。

本発明の目的は、上記の課題に鑑み、ＬＥＤユニットの電源ユニットとの脱着の際に、過大な電流が流れることを抑制することができるＬＥＤ照明システムを提供することにある。

本発明に係るＬＥＤ照明システムは、上記の目的を達成するため、次のように構成される。
第１のＬＥＤ照明システム（請求項１に対応）は、電流フィードバック制御回路と、電圧フィードバック制御回路と、電流フィードバック制御回路からの信号と電圧フィードバック制御回路からの信号を選択するフィードバック信号選択回路を有する電源ユニットと、少なくとも１つのＬＥＤからなるＬＥＤユニットと、ＬＥＤユニットを電源ユニットから取り外し、電源ユニットに再接続するときにＬＥＤユニットに過電流が流れることを防止する過電流保護ユニットと、を有することを特徴とする。
第２のＬＥＤ照明システム（請求項２に対応）は、上記の構成において、好ましくは、過電流保護ユニットが、ＬＥＤユニットに定電流を供給することを特徴とする。
第３のＬＥＤ照明システム（請求項３に対応）は、上記の構成において、好ましくは、定電流が、電流フィードバック制御回路がＬＥＤユニットに流そうとする電流以上であることを特徴とする。
第４のＬＥＤ照明システム（請求項４に対応）は、上記の構成において、好ましくは、過電流保護ユニットが、ＬＥＤユニットと一体化していることを特徴とする。
第５のＬＥＤ照明システム（請求項５に対応）は、上記の構成において、好ましくは、過電流保護ユニットが、電源ユニットと一体化していることを特徴とする。

本発明によれば、ＬＥＤユニットの電源ユニットとの脱着の際に、過大な電流が流れることを抑制することができるＬＥＤ照明システムを提供することができる。

本発明の本実施形態に係るＬＥＤ照明システムを示すブロック図である。本発明の本実施形態に係るＬＥＤ照明システムの過電流保護ユニットを説明する回路図である。過電流保護ユニットの構成例を示す回路図である。過電流保護ユニットの構成例を示す回路図である。過電流保護ユニットの構成例を示す回路図である。過電流保護ユニットの構成例を示す回路図である。

以下に、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の本実施形態に係るＬＥＤ照明システムを示すブロック図である。ＬＥＤ照明システム１０は、電源ユニット１１と、少なくとも１つのＬＥＤ１２ａからなるＬＥＤユニット１２と、ＬＥＤユニット１２を電源ユニット１１から取り外し電源ユニット１１に再接続するときにＬＥＤユニット１２に過電流が流れることを防止する過電流保護ユニット１３と、を有している。そして、過電流保護ユニット１３は、ＬＥＤユニット１２と一体化している。

電源ユニット１１は、電源部１４、制御部１５、例えば商用の交流電圧Ｖａｃを受電する入力端子１６，１７、ＬＥＤユニット１２が接続される接続端子１８，１９、抵抗Ｒ１（電流検知部）、抵抗Ｒ２（電圧検知部）、抵抗Ｒ３を備えて構成されている。

電源部１４は、入力端子１６，１７で受電された交流電圧Ｖａｃを整流するダイオードブリッジＤＢ１と、トランスＴ１の一次巻線ｎ１とトランジスタＴｒ１との直列回路と、トランスＴ１の二次巻線ｎ２の一端にアノードが接続され、カソードが接続端子１８に接続されたダイオードＤ１と、ダイオードＤ１のカソードと二次巻線ｎ２の他端との間に接続された平滑用のコンデンサＣ１とを備えている。二次巻線ｎ２の他端は、抵抗Ｒ１を介して接続端子１９に接続されている。また、抵抗Ｒ２，Ｒ３がコンデンサＣ１に並列に接続されている。そして、トランジスタＴｒ１が、制御部１５からの制御信号に応じてオンオフすることで、当該制御信号のパルス幅に応じた出力電圧を、接続端子１８，１９を介してＬＥＤユニット１２に印加するようになっている。

なお、電源部１４は、例えば電池等の直流電圧源から供給された直流電力に基づき、ＬＥＤユニット１２の発光用の電力を生成するように構成されていてもよい。また、電源の方式としてはトランスを介した絶縁型の構成を示しているが、電源部１４の絶縁性や回路方式は特に限定するものではない。

そして、電源部１４の出力電圧によりＬＥＤユニット１２に流れる負荷電流ＩＬは、抵抗Ｒ１を流れるので、抵抗Ｒ１による電圧降下すなわち検知電圧ＶＲ１は、負荷電流ＩＬに応じた電圧となる。また、抵抗Ｒ２による検知電圧ＶＲ２を、制御部に送ることにより、その検知電圧ＶＲ２を電圧フィードバック制御用の電圧とすることができる。

制御部１５は、電流フィードバック制御回路２０と、電圧フィードバック制御回路２１と、電流フィードバック制御回路２０からの信号と電圧フィードバック制御回路２１からの信号を選択するフィードバック信号選択回路２２を有する。

電流フィードバック制御回路２０は、コンデンサＣ２が接続された誤差増幅器２３を備え、抵抗Ｒ１による検知電圧ＶＲ１と第１の基準電圧Ｖ１０との差電圧Ｖ１をフィードバック信号選択回路２２のＰＷＭコンパレータ２４に出力する。

電圧フィードバック制御回路２１は、コンデンサＣ３が接続された誤差増幅器２５を備え、抵抗Ｒ２による検知電圧ＶＲ２と第２の基準電圧Ｖ２０との差電圧Ｖ２をフィードバック信号選択回路２２のＰＷＭコンパレータ２４に出力する。

フィードバック信号選択回路２２のＰＷＭコンパレータ２４は、電流フィードバック制御回路２０から入力された差電圧Ｖ１と電圧フィードバック制御回路２１から入力された差電圧Ｖ２を比較し、それらのうち低い方の信号が、三角波生成部２６から発生され反転端子に入力される三角波以上のときにＨレベル、三角波未満のときにＬレベルとなるパルスをトランジスタＴｒ１に出力する。トランジスタＴｒ１は、そのパルスによりオンオフする。それによって電源部１４の出力電圧を調節する。

ＬＥＤユニット１２は、電源ユニット１１に接続端子１８，１９で接続されて構成されている。ＬＥＤユニット１２は、複数のＬＥＤ１２ａが直列に接続され、また、過電流保護ユニット１３が直列に接続されて構成されている。なお、ＬＥＤユニット１２は、ＬＥＤ１２ａが一個であってもよい。また、ＬＥＤ１２ａの代わりに、流れる電流に応じて発光する素子であれば、ＬＥＤ以外のものを用いてもよい。

過電流保護ユニット１３は、図２に示すようにして駆動する。過電流保護ユニット１３に流れる電流は、Ａ点３１からＢ点３７の方向へ流れる。従って、Ａ点３１の電位は、常に、Ｂ点３７の電位より高くなる。先ず、Ａ点３１からＢ点３７へ向かって流れる電流は、トランジスタＴｒ２がオフ状態になっているため、抵抗Ｒ４を通ってトランジスタＴｒ３のコレクタ側に流れる。このとき、トランジスタＴｒ３がオフ状態であるからトランジスタＴｒ２のベース電極側に流れる。従って、トランジスタＴｒ２がオン状態となる。このため、Ａ点３１からＢ点３７に流れる電流は、トランジスタＴｒ２を通り、抵抗Ｒ５へ流れてＢ点３７に至る。

上述した経路を通って流れた電流は、抵抗Ｒ５の設定された電圧降下を越えると抵抗Ｒ５に流れていた電流はトランジスタＴｒ３のベース電極側に流れ、トランジスタＴｒ３がオン状態になる。そして、トランジスタＴｒ２のベース電極側に流れていた電流は、トランジスタＴｒ３のコレクタ電極側からエミッタ電極側に流れるため、トランジスタＴｒ２のベース電極からエミッタ電極に流れる電流は小さくなる。

このため、抵抗Ｒ５の電圧降下は設定値より低くなる。この結果、トランジスタＴｒ３のコレクタ電極からエミッタ電極に流れる電流は小さくなり、トランジスタＴｒ２のベース電極からエミッタ電極に流れる電流は大きくなる。このような一連の動作を繰り返すことによってＢ点３７から流れる電流を一定にすることができる。なお、過電流保護ユニット１３による定電流値は、電流フィードバック制御回路２０がＬＥＤユニット１２に流そうとする所望の電流値以上に設定される必要がある。

次に、上述のように構成されたＬＥＤ照明システムの動作について説明する。まず、接続端子１８，１９にＬＥＤユニット１２が接続された状態では、負荷電流ＩＬが抵抗Ｒ１を流れて検知電圧ＶＲが制御部１５に送られる。そのとき、誤差増幅器２３から出力される差電圧Ｖ１の方が誤差増幅器２５から出力される差電圧Ｖ２よりも低くＰＷＭコンパレータ２４では、誤差増幅器２３から出力される差電圧Ｖ１と三角波生成部２６から発生される三角波によってＰＷＭ信号が形成され、それにより、端子１８，１９からの出力電圧が制御される。

ＬＥＤユニット１２の脱着の瞬間は、チャタリングが生じても過電流保護ユニット１３により、ＬＥＤユニット１２への過電流が防止される。

ＬＥＤユニット１２が再接続されるまでの間は、抵抗Ｒ２の電圧により誤差増幅器２５からの差電圧Ｖ２の方が低くなり、ＰＷＭコンパレータ２４では、この差電圧Ｖ２と三角波によりＰＷＭ信号を発生し、フィードバック制御が行われる。それにより、電源ユニットの破壊を防止するとともに、再接続されるＬＥＤユニットが再点灯できるように所定の電圧を出し続ける。

これにより、点灯中であっても、安全にＬＥＤユニットの電源ユニットからの脱着と再点灯とが可能となり、かつ、安価で高効率なＬＥＤ照明システムを提供することができる。

次に、過電流保護ユニットの構成例を図３〜図６により示す。

図３に示す過電流保護ユニット１３−２は、トランジスタＴｒ４と、抵抗Ｒ６，Ｒ７と、ツェナーダイオードＺＤ１とによって構成されている。

トランジスタＴｒ４のベースにツェナーダイオードＺＤ１のカソードと抵抗Ｒ６の端子とが接続され、トランジスタＴｒ４のコレクタに端子Ｔ１が接続され、トランジスタＴｒ４のエミッタに抵抗Ｒ７を介してツェナーダイオードＺＤ１のアノードと端子Ｔ２とが接続されている。本構成例の過電流保護ユニット１３−２は、ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧に応じた定電流をＬＥＤユニット１２に供給することができる。また、図２の過電流保護ユニット１３に比べ、定電流値の温度補償が容易である。

図４に示す過電流保護ユニット１３−３は、トランジスタＴｒ５と、抵抗Ｒ８，Ｒ９と、シャントレギュレータＩＣ１とによって構成されている。

トランジスタＴｒ５のベースにシャントレギュレータＩＣ１のアノードと端子Ｔ３とが接続され、トランジスタＴｒ５のエミッタに抵抗Ｒ９を介してシャントレギュレータＩＣ１のカソードと端子Ｔ２とが接続され、トランジスタＴｒ２のコレクタに端子Ｔ２が接続されている。本構成例の過電流保護ユニット１３−３は、シャントレギュレータＩＣ１のツェナー電圧に応じた定電流をＬＥＤユニット１２に供給することができる。また、図３の過電流保護ユニット１３−２に比べ、定電流値の精度を高くできる。

図３に示す過電流保護ユニットの定電流値、図４に示す過電流保護ユニットの定電流値はともに（ＶＺ−ＶＢＥ）／Ｒで表される。ただし、ＶＺはツェナーダイオードＺＤ１又はシャントレギュレータＩＣ１のツェナー電圧、ＶＢＥはトランジスタＴｒ４又はトランジスタＴｒ５のベース−エミッタ間電圧、Ｒは抵抗Ｒ７又はＲ９の抵抗値を示している。

図５に示す過電流保護ユニット１３−４は、ＦＥＴ５０，５１と、抵抗Ｒ１０及びＲ１１とによって構成されている。これは、図２で示した過電流保護ユニットを構成するトランジスタＴｒ２，Ｔｒ３をＦＥＴ５０，５１で置き換えたものであり、図２で示した回路と同様な動作をする。本構成例の過電流保護ユニット１３−４は、ＦＥＴ５１の閾値に応じた定電流をＬＥＤユニット１２に供給することができる。また、図２の過電流保護ユニット１３に比べ、定電流値の温度補償が容易である。

図６に示す過電流保護ユニット１３−５は、ＬＥＤ１２ｂと直列に接続したＦＥＴ５２とそのＦＥＴ５２のゲート端子に接続した抵抗Ｒ１２によって構成されている。これは、ＦＥＴ５２は、所定の電圧以上では、ソース−ドレイン間を流れる電流が一定になる性質を利用している。本構成例の過電流保護ユニット１３−５は、ＬＥＤ１２ｂに流れる定電流からＦＥＴ５２のドレイン電流を減じた定電流をＬＥＤユニットに供給することができる。また、図２の過電流保護ユニット１３に比べ、定電流値の温度補償が容易である。

なお、本実施形態では、過電流保護ユニット１３をＬＥＤユニット１２と一体化するような構成を示して説明したが、それに限らず、過電流保護ユニット１３を電源ユニット１１と一体化するようにしてもよい。すなわち、図１の端子１８と端子１００の間、または、端子１９と端子１０１の間に直列に過電流保護ユニット１３を接続するような構成とすることもできる。

以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、また数値および各構成の組成（材質）等については例示にすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。

本発明に係るＬＥＤ照明システムは、ＬＥＤユニットが電源ユニットから脱着可能な照明システムとして利用される。

１０ＬＥＤ照明システム
１１電源ユニット
１２ＬＥＤユニット
１３過電流保護ユニット
１４電源部
１５制御部
１６入力端子
１７入力端子
１８接続端子
１９接続端子
２０電流フィードバック制御回路
２１電圧フィードバック制御回路
２２フィードバック信号選択回路
２３誤差増幅器
２４ＰＷＭコンパレータ
２５誤差増幅器
２６三角波生成部
Ｔｒ１トランジスタ

Claims

電流フィードバック制御回路と、電圧フィードバック制御回路と、
前記電流フィードバック制御回路からの信号と前記電圧フィードバック制御回路からの信号を選択するフィードバック信号選択回路を有する電源ユニットと、
少なくとも１つのＬＥＤからなるＬＥＤユニットと、
前記ＬＥＤユニットを前記電源ユニットから取り外し前記電源ユニットに再接続するときに前記ＬＥＤユニットに過電流が流れることを防止する過電流保護ユニットと、を有することを特徴とするＬＥＤ照明システム。
前記過電流保護ユニットは、前記ＬＥＤユニットに定電流を供給することを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明システム。
前記定電流は、前記電流フィードバック制御回路が前記ＬＥＤユニットに流そうとする電流以上であることを特徴とする請求項２記載のＬＥＤ照明システム。
前記過電流保護ユニットは、前記ＬＥＤユニットと一体化していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明システム。
前記過電流保護ユニットは、前記電源ユニットと一体化していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明システム。