JP2012174464A

JP2012174464A - Ｌｅｄ照明装置及びｌｅｄ点灯装置及びｌｅｄ搭載装置

Info

Publication number: JP2012174464A
Application number: JP2011034854A
Authority: JP
Inventors: Hiroyoshi Yamazaki; 廣義山▲崎▼; Naoki Wada; 直樹和田; Hiroyoshi Tanabe; 浩義田邊
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Lighting Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Lighting Corp
Priority date: 2011-02-21
Filing date: 2011-02-21
Publication date: 2012-09-10

Abstract

【課題】ＬＥＤ点灯装置が正常で、かつ、負荷のＬＥＤが逆極性接続の場合に表示をするＬＥＤ照明装置を提供する。
【解決手段】ＬＥＤ搭載装置５は、点灯用の複数のＬＥＤ４１と、ＬＥＤ４１素子の通電方向と逆極性の直流電圧がＬＥＤ４１に給電されたときに通電するダイオード４４と、表示用ＬＥＤ４３が直列接続された直列接続部４０とが搭載されている。ＬＥＤ点灯装置１は、ＬＥＤ搭載装置５への給電動作の開始から所定期間は、ＬＥＤ４１が点灯する直流電圧よりも低く、かつ、逆極性の直流電圧としてＬＥＤ搭載装置５に供給された場合に直列接続部４０の表示用ＬＥＤ４３が発光する大きさの初期出力電圧を生成し、初期出力電圧をＬＥＤ搭載装置５に供給する。そしてＬＥＤ点灯装置１は、ＬＥＤ搭載装置５に流れる初期出力電圧に基づく初期電流を検出し、初期電流の値に応じて、ＬＥＤ搭載装置５に対する給電動作を停止するかどうかを判断する。
【選択図】図１

Description

この発明は、光源としてＬＥＤを使用するＬＥＤ照明装置に関する。

発光ダイオードを点灯させるＬＥＤ点灯装置、およびこれを用いたＬＥＤ照明器具に関する。負荷の発光ダイオード（ＬＥＤ）が誤って逆方向に接続された場合に関する技術がある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の図３（本願には添付していない）では、発光ダイオード点灯装置３ａに負荷の発光ダイオード４１，４２の電流検出用としてさらに別の発光ダイオードＤ６を備えている。また電流検出用の発光ダイオードＤ６は、負荷の発光ダイオード４１，４２よりも順方向電圧Ｖｆが低いものが用いられている。これは負荷の発光ダイオード４１、４２が点灯している時に、ダイオードＤ６にも同じ値の電流が流れるので、このダイオードＤ６の損失を低減するためである。端子台３６の出力側には、負荷の発光ダイオード４１，４２が接続され点灯装置３ａから給電される。以上のように構成された装置において、発光ダイオードＤ６のアノード側が外部接続端子３５に接続され、カソードは抵抗Ｒ１に接続されている。ダイオードＤ６のアノードが抵抗Ｒ２を介して、同じくＤ６のカソードが抵抗Ｒ３を介して差動アンプ１の入力端子に接続されている。そしてＰＷＭ制御部３８からの制御信号に応じて、直流電源３９の出力が負荷の発光ダイオード４、電流検出用の発光ダイオードＤ６、抵抗Ｒ１の直列回路に印加される。

負荷の発光ダイオード４が端子台３６に対して正常な方向に接続された場合には、ダイオード４に一定の電流を流して負荷を点灯することができるとともに、電流検出用の発光ダイオードＤ６にも、この電流が流れて発光する。したがって、ユーザーは負荷の発光ダイオード４が正常であることを確認できる。

また、特許文献１の図４（本願には添付していない）の装置では、負荷の発光ダイオードと発光ダイオード点灯装置３ａとが離れている場合に、スイッチＳＷ１がオンされてダイオード４が正常に動作すれば発光ダイオードＤ６が点灯する。よって、スイッチＳＷ１のオフ状態や発光ダイオード４の逆接続や断線などを、発光ダイオード点灯装置３ａの近くで確認できる。

特開２００６−１４７２５２号公報（図３、図４参照）

しかしながら、従来の装置では、電流検出用の発光ダイオードが発光しない時には、発光ダイオードの不点灯が、負荷の発光ダイオードの接続方向に問題（逆接続）があるのか、点灯装置に故障等の問題があるのかが判別できないという課題があった。

本発明は、点灯装置が正常で、かつ、負荷の発光ダイオードが逆接続の場合に表示をする点灯装置を提供し、負荷である発光ダイオードの点灯しない理由を、より明確にする。

この発明のＬＥＤ照明装置は、
所定の直流電圧が給電されて点灯する少なくとも一つの点灯用ＬＥＤ素子と、
前記点灯用ＬＥＤ素子の通電方向と逆極性の直流電圧が前記少なくとも一つの点灯用ＬＥＤ素子の全部に給電されたときに前記逆極性の直流電圧で通電するダイオードと、少なくとも一つの発光素子とが直列接続された直列接続部と
が搭載されたＬＥＤ搭載装置と、
前記ＬＥＤ搭載装置に対する給電動作の開始から所定期間は、前記点灯用ＬＥＤ素子が点灯する前記所定の直流電圧よりも低く、かつ、前記逆極性の直流電圧として前記ＬＥＤ搭載装置に供給された場合に前記直列接続部のすべての前記発光素子が発光する大きさの初期出力電圧を生成し、生成した前記初期出力電圧を前記ＬＥＤ搭載装置に供給すると共に、前記ＬＥＤ搭載装置に流れる前記初期出力電圧に基づく初期電流を検出し、検出した初期電流の値に応じて、前記ＬＥＤ搭載装置に対する給電動作を停止するかどうかを判断するＬＥＤ点灯装置と
を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、発光ダイオード（以下ＬＥＤと称する）点灯装置が正常に出力動作し、かつ、負荷のＬＥＤが逆接続の場合に、表示用ＬＥＤを所定期間点灯させる。これにより、ＬＥＤが逆接続であることを確認でき、さらに、この逆接続表示用ＬＥＤには表示を目的とし負荷のＬＥＤよりも少ない電流を流す。

実施の形態１のＬＥＤ照明装置１００を示す構成図。実施の形態１のＬＥＤ搭載装置５に流れる電流を示す図。実施の形態１のＬＥＤ搭載装置５の別の構成図。実施の形態１のＬＥＤ点灯装置１を具体的構成を示す回路図。実施の形態１のＬＥＤ電源回路１３の別の具体例を示す回路図。実施の形態１のＬＥＤ搭載装置５の別の構成を示す図。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態１のＬＥＤ照明装置１００の構成図である。図において、ＬＥＤ照明装置１００は、ＬＥＤ点灯装置１、給電手段２、及び光源モジュールであるＬＥＤ搭載装置５を備える。給電手段２は、ソケットなどの給電端子である。「２（＋），２（−）」として示すのは、負荷のＬＥＤを含むＬＥＤ搭載装置５の受電手段である。ＬＥＤの充電手段は、受電ピンや受電端子等で構成される。図１では、ＬＥＤ側の受電手段は、ＬＥＤ点灯装置１の出力端子側（＋）と、逆の極性で接続されているとする。

（ＬＥＤ搭載装置５の構成）
ＬＥＤ搭載装置５は、直列接続された複数のＬＥＤ４１（負荷である点灯用ＬＥＤ素子）と、負荷のＬＥＤと並列に接続された抵抗４２と、及び受電端に接続された「ＬＥＤ４１と逆極性のダイオード４４、表示用ＬＥＤ４３、抵抗４５の直列接続部４０」と、これらを搭載する基板４７と、基板４７を固定し、基板４７からの放熱等を行う構造体（図示せず）とを備える。ＬＥＤ搭載装置５は、直管ランプと類似形状の場合は、さらに、ＬＥＤ部を覆う透光性材料からなる外囲器３を備える。

ＬＥＤ照明装置１００において、図１のように、ＬＥＤ搭載装置５はＬＥＤ点灯装置１に逆極性で接続されているとする。先ず、ＬＥＤ点灯装置１は出力開始の初期に本来の正常点灯より低い直流電圧（以下、初期出力電圧ともいう）を出力する。これは、ＬＥＤ搭載装置５の逆接続、正常接続によらない。これは、本来の正常点灯電圧よりも低い電圧を出力し、ＬＥＤ搭載装置５の接続状態を確認するためである。この初期出力電圧では負荷のＬＥＤ４１には電流が流れない。しかし、ダイオード４４を通じ、表示用ＬＥＤ４３と抵抗４５とには電流が流れる。また抵抗４２には表示用ＬＥＤ４３の電流値より少ない電流が流れる。

図２は、ＬＥＤ点灯装置１に流れる電流を示す図である。図２の（ａ）は、逆極性接続の場合を示す。図２の（ｂ）は、正常極性の接続の場合を示す。初期出力電圧を出力する場合、ＬＥＤ点灯装置１は、図２の（ａ）のＩ_２のごとく、時刻ｔ０より電流値Ｉ_２（初期電流）を出力し、この電流値Ｉ_２に基づきＬＥＤ４１が逆接続であることを判定する。同時に表示用ＬＥＤ４３が発光している。時刻ｔ２（ＬＥＤ点灯装置１が逆接続と判定後）においては、もはや表示用ＬＥＤ４３での表示は不要であるので、ＬＥＤ点灯装置１は、初期出力電圧の出力を停止する。よって表示用ＬＥＤの発光が停止する。これにより、不要な電力を削減できる。

ＬＥＤ搭載装置５の受電手段２（＋），２（−）が、図１とは逆の極性に接続されている場合、正常な極性の接続である。この場合もＬＥＤ点灯装置１は、同様な動作で初期出力電圧を出力する。ＬＥＤ点灯装置１が初期出力電圧の出力開始をすれば、今度はダイオード４４の作用で表示用ＬＥＤ４３には電流が流れない。正常極性での接続の場合、電流値は図２の（ｂ）の電流値Ｉ_１の値となる。この電流値Ｉ_１により、ＬＥＤ点灯装置１（制御回路）は、ＬＥＤ搭載装置５が正常な極性で接続されていると判定し、本来の電流Ｉ_３を流し、点灯動作を継続する。

図３は、直管ランプのような外囲器３を備えず、給電手段としてもＬＥＤ点灯装置１の基板へのコネクタ、或いはＬＥＤ点灯装置１への基板への直接配線の場合を示す。図３では、負荷のＬＥＤ４１と並列的に接続される抵抗４２が無い。抵抗４２を不要とするのは、ＬＥＤ搭載装置５をいわゆる「直付け」とするため、ＬＥＤ点灯装置１が接続されていることが前提だからである。すなわち、正常接続の場合には初期出力電圧では電流が流れない。図１で抵抗４２をなくす場合、正常接続と未接続との両者の場合に初期出力電圧で電流が流れないが、どちらの場合かわからないからである。

図３で説明した実施例の場合でも、負荷ＬＥＤ４１の極性が正常であるか否かを同様の手段で検知できる。

適切な実施例では、例えば、負荷のＬＥＤ４１に流す電流（以下電流Ｉ_ＬＥＤと表記する）が約２００ｍＡ〜４００ｍＡであれば、表示用ＬＥＤ４３での通流期間の電流Ｉ_２は、次の式（１）の範囲が好ましい。
１／４・Ｉ_ＬＥＤ≧Ｉ_２≧１／１０・Ｉ_ＬＥＤ式（１）
電流Ｉ_２が、式（１）の範囲であれば、確認には充分な明るさを得ることができる。さらに、式（１）の範囲であれば過大な電力を消費せず、発熱も少なくて済む。式（１）は表示用ＬＥＤ４３に流す電流値であるので、抵抗４２の有無によらない。

なお抵抗４２を備える場合には、抵抗４２を流れる電流が、負荷のＬＥＤ４１の電流Ｉ_ＬＥＤの１／１００以下であれば、接続の極性判定には支障はない。

図４は、ＬＥＤ点灯装置１を具体化した回路図である。図４において、ＬＥＤ点灯装置１は、交流電源を整流する整流回路１１、所望の直流電圧を生成し、かつ力率を改善する力率改善回路１２、負荷のＬＥＤ４１に所定の電流を供給するＬＥＤ電源回路１３を備える。また、ＬＥＤ電源回路１３は、電流検出回路を構成し、ＬＥＤ４１に流れる電流を検出するための抵抗１４、制御回路１５（制御部）、コンデンサ１６等を備える。ＬＥＤ電源回路１３は、定電流制御の機能を有するＤＣ／ＤＣコンバータである。

（制御回路１５の動作）
制御回路１５は、接続されたＬＥＤ搭載装置５の正逆極性を所定の手順で判別し、かつ、ＬＥＤ４１の電流Ｉ_ＬＥＤを制御する。制御回路１５は、動作開始の所定期間に、負荷のＬＥＤ４１を発光させる電圧よりも低い直流電圧である初期出力電圧を生成して出力する制御を行う。また制御回路１５は電流検出用の抵抗１４から電圧を入力し、この電圧に基づき、ＬＥＤ搭載装置５が正常接続か、逆極性接続かを判定する。制御回路１５は図２で説明したように、正常接続と判定した場合には、ＬＥＤ搭載装置５の負荷のＬＥＤ４１を点灯させる動作モードに移行する。一方、制御回路１５は、ＬＥＤ搭載装置５が逆極性接続と判定した場合には、ＬＥＤ搭載装置５への給電を停止する。

ＬＥＤ点灯装置１では、ＬＥＤ電源回路１３が、力率改善回路１２の発生する直流電圧を入力しＬＥＤ搭載装置５に直流電圧を出力してＬＥＤ４１を点灯する。力率改善が不要な場合は、力率改善回路１２は接続せず、整流回路１１の出力を直接的に平滑するコンデンサに入力し、この直流電圧をＬＥＤ電源回路に使用してもよい。

図５は、ＬＥＤ電源回路１３の別の構成例である。図５のＬＥＤ電源回路１３は、制御回路１５、コンデンサ１６、スイッチングを行うトランジスタ１７、コイル１８から構成される。ＬＥＤ搭載装置５は、コンデンサ１６から給電される。

また図６は、さらに他の実施例である。図１の装置などで、表示用ＬＥＤ４３が１個でなく２個の場合を示す断面図である。この場合、図１のダイオード４４、表示用ＬＥＤ４３、抵抗４５の直列接続部において、さらにもう一つ表示用ＬＥＤ４３をこの直列接続部に追加する。このように両方の外側に表示用のＬＥＤが発光すれば逆接続されたことを遠方から容易に識別でき便利である。

上記の説明ではＬＥＤ４１の直列接続体を１個搭載した例を述べたが、直列接続体を並列的に複数搭載したもので適用できる。ＬＥＤ点灯装置は実施例のもの以外でもＬＥＤ４１に所定の電力を供給点灯し、かつ接続極性の判別期間ではそれよりも低い電圧を供給できるものであればよい。逆接続の場合に所定の時刻ｔ２経過後は消灯するようにしたが、間欠的にこのような動作を繰り返させてもよい。

１ＬＥＤ点灯装置、２給電手段、３外囲器、５ＬＥＤ搭載装置、１１整流回路、１２力率改善回路、１３ＬＥＤ電源回路、１４抵抗、１５制御回路、１６コンデンサ、２１平滑コンデンサ、４０直列接続部、４１ＬＥＤ、４２抵抗、４３表示用ＬＥＤ、４４ダイオード、４５抵抗、４７基板、１００ＬＥＤ照明装置。

Claims

所定の直流電圧が給電されて点灯する少なくとも一つの点灯用ＬＥＤ素子と、
前記点灯用ＬＥＤ素子の通電方向と逆極性の直流電圧が前記少なくとも一つの点灯用ＬＥＤ素子の全部に給電されたときに前記逆極性の直流電圧で通電するダイオードと、少なくとも一つの発光素子とが直列接続された直列接続部と
が搭載されたＬＥＤ搭載装置と、
前記ＬＥＤ搭載装置に対する給電動作の開始から所定期間は、前記点灯用ＬＥＤ素子が点灯する前記所定の直流電圧よりも低く、かつ、前記逆極性の直流電圧として前記ＬＥＤ搭載装置に供給された場合に前記直列接続部のすべての前記発光素子が発光する大きさの初期出力電圧を生成し、生成した前記初期出力電圧を前記ＬＥＤ搭載装置に供給すると共に、前記ＬＥＤ搭載装置に流れる前記初期出力電圧に基づく初期電流を検出し、検出した初期電流の値に応じて、前記ＬＥＤ搭載装置に対する給電動作を停止するかどうかを判断するＬＥＤ点灯装置と
を備えたことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
前記ＬＥＤ点灯装置は、
点灯中の前記点灯用ＬＥＤ素子に流れる電流Ｉ_ＬＥＤが２００ｍＡ以上、４００ｍＡ以下の範囲であるときに、
前記直列接続部の前記ダイオードが通電する場合に前記直列接続部に流れる電流値Ｉ_２が、
０．２５・Ｉ_ＬＥＤ≧Ｉ_２≧０．１・Ｉ_ＬＥＤ
の範囲となる前記初期出力電圧を生成し、前記ＬＥＤ搭載装置に供給することを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明装置。
前記ＬＥＤ搭載装置は、
複数の前記発光素子と、
前記少なくとも一つの点灯用ＬＥＤ素子の全部を覆うと共に、透光性材料で形成された外囲器と
を備えたことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
所定の直流電圧が給電されて点灯する少なくとも一つの点灯用ＬＥＤ素子と、
前記点灯用ＬＥＤ素子の通電方向と逆極性の直流電圧が前記少なくとも一つの点灯用ＬＥＤ素子の全部に給電されたときに前記逆極性の直流電圧で通電するダイオードと、少なくとも一つの発光素子とが直列接続された直列接続部と
が搭載されたＬＥＤ搭載装置に対する給電動作の開始から所定期間は、前記点灯用ＬＥＤ素子が点灯する前記所定の直流電圧よりも低く、かつ、前記逆極性の直流電圧として前記ＬＥＤ搭載装置に供給された場合に前記直列接続部のすべての前記発光素子が発光する大きさの初期出力電圧を生成し、生成した前記初期出力電圧を前記ＬＥＤ搭載装置に供給すると共に、前記ＬＥＤ搭載装置に流れる前記初期出力電圧に基づく初期電流を検出し、検出した初期電流の値に応じて、前記ＬＥＤ搭載装置に対する給電動作を停止するかどうかを判断する制御部を備えたことを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
所定の直流電圧が給電されて点灯する少なくとも一つの点灯用ＬＥＤ素子と、
前記点灯用ＬＥＤ素子の通電方向と逆極性の直流電圧が前記少なくとも一つの点灯用ＬＥＤ素子の全部に給電されたときに前記逆極性の直流電圧で通電するダイオードと、少なくとも一つの発光素子とが直列接続された直列接続部と
が搭載されたことを特徴とするＬＥＤ搭載装置。