JP2012182189A

JP2012182189A - Ｌｅｄ点灯装置及び照明器具

Info

Publication number: JP2012182189A
Application number: JP2011042394A
Authority: JP
Inventors: Kazutaka Hori; 和宇堀
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-02-28
Filing date: 2011-02-28
Publication date: 2012-09-20

Abstract

【課題】可変抵抗を利用しながらも小型化及び軽量化を図る。
【解決手段】電流検出部２は、第１〜第４の固定抵抗R1，R2，R3，R4と、１個の可変抵抗VR1とで構成されている。発光部３に流れる電流(負荷電流)Ioに比例した検出電圧Vbが第２及び第４の抵抗R2，R4と可変抵抗VR1との接続点(高電位側の端子)から制御回路12に取り込まれる。発光部３に流れる負荷電流Ioが可変抵抗VR1及び固定抵抗R2〜R4と第１の固定抵抗R1とに分流されるので、従来例のように負荷電流Ioがそのまま可変抵抗に流れる場合と比較して、可変抵抗VR1の消費電力を大幅に減少させることができる。その結果、定格電力(消費電力)が相対的に小さく且つ小型の可変抵抗器を可変抵抗VR1に用いることができるので、可変抵抗を利用しながらも、ＬＥＤ点灯装置の小型化及び軽量化を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ(発光ダイオード)を点灯するＬＥＤ点灯装置、及び当該ＬＥＤ点灯装置を用いる照明器具に関する。

従来のＬＥＤ点灯装置として、電源回路と、電源回路に対して発光ダイオード(ＬＥＤ)と直列に接続された検出抵抗とを備え、検出抵抗の検出電圧が所定の基準値に一致するように電源回路の出力をフィードバック制御するものがある(特許文献１参照)。かかる従来例では、検出抵抗に可変抵抗が用いられており、可変抵抗の抵抗値を調整することでＬＥＤに流れる負荷電流を増減して調光することができる。

特開２００９−２００１４６号公報

ところで、特許文献１記載の従来例では、ＬＥＤに流れる負荷電流がそのまま検出抵抗に流れるため、検出抵抗として定格電力の大きな可変抵抗が必要である。しかも、定格電力が大きくなるにつれて可変抵抗の外形寸法も大きくなる傾向にあるので、かかる可変抵抗がＬＥＤ点灯装置や当該ＬＥＤ点灯装置を用いる照明器具の小型化及び軽量化の阻害要因となっていた。

本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、可変抵抗を利用しながらも小型化及び軽量化を図ることを目的とする。

本発明のＬＥＤ点灯装置は、発光ダイオードに負荷電流を供給する電源回路と、当該電源回路に対して発光ダイオードと直列に接続され、当該発光ダイオードに流れる負荷電流に比例した検出電圧を出力する電流検出部と、当該電流検出部の検出電圧と基準電圧を比較し、当該検出電圧が当該基準電圧に一致するように前記電源回路の出力を調整する制御回路とを備え、前記電流検出部は、前記発光ダイオードに直列接続される第１の固定抵抗と、当該第１の固定抵抗に並列接続される１乃至複数個の固定抵抗と可変抵抗の直列回路とを具備することを特徴とする。

このＬＥＤ点と装置において、前記電流検出部は、前記第１の固定抵抗に流れる負荷電流に比較して前記可変抵抗に流れる負荷電流が少ないことが好ましい。

このＬＥＤ点灯装置において、前記電流検出部は、前記可変抵抗の高電位側及び低電位側の各端子に１乃至複数個の前記固定抵抗が直列接続されており、当該可変抵抗の高電位側の端子から前記検出電圧を出力することが好ましい。

このＬＥＤ点灯装置において、前記電流検出部は、前記可変抵抗の高電位側に、複数個の前記固定抵抗の並列回路が接続されていることが好ましい。

このＬＥＤ点灯装置において、前記電流検出部は、前記可変抵抗の高電位側及び低電位側の各端子に１乃至複数個の前記固定抵抗が直列接続されており、当該可変抵抗の低電位側の端子から前記検出電圧を出力することが好ましい。

本発明の照明器具は、１乃至複数の発光ダイオードを有する光源と、前記何れかのＬＥＤ点灯装置と、前記光源及び前記ＬＥＤ点灯装置を保持する器具本体とを備えることを特徴とする。

本発明のＬＥＤ点灯装置及び照明器具は、可変抵抗を利用しながらも小型化及び軽量化を図ることができるという効果がある。

本発明に係るＬＥＤ点灯装置の実施形態を示す回路図である。同上における発光部の光束と負荷電流の関係を示す図である。同上における電流検出部の別の回路構成を示す回路図である。同上における電流検出部のさらに別の回路構成を示す回路図である。本発明に係る照明器具の実施形態を示す側面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は本発明に係るＬＥＤ点灯装置の実施形態を示す回路図である。

本実施形態は、商用の交流電源100から供給される交流電圧を整流・平滑するダイオードブリッジDB及び平滑コンデンサC1と、電源回路１と、発光部３と直列に電源回路１の出力端間に接続される電流検出部２とを備える。

電源回路１は、電界効果トランジスタなどの半導体スイッチング素子(以下、スイッチング素子と略す。)10、インダクタL1、ダイオードD1、コンデンサC2を具備した従来周知の降圧チョッパ回路(DC/DCコンバータ)で構成されている。さらに電源回路１は、スイッチング素子10を駆動する駆動回路11と、駆動回路11を制御して出力電圧を調整(増減)する制御回路12とを備えている。

発光部３は複数個(図示例では３個)の発光ダイオード(ＬＥＤ)の直列回路からなり、アノード側が電源回路１の高電位側の出力端に接続されている。

電流検出部２は、第１〜第４の固定抵抗R1，R2，R3，R4と、１個の可変抵抗VR1とで構成されている。第１の固定抵抗R1は発光部３のカソード側に一端が接続され、他端が電源回路１の低電位側の出力端に接続されている。第２の固定抵抗R2は一端が発光部３のカソード側に接続され、他端が可変抵抗VR1の一端に接続されている。可変抵抗VR1の他端は第３の固定抵抗R3の一端に接続され、第３の固定抵抗R3の他端が電源回路１の低電位側に接続されている。第４の固定抵抗R4は、第２の固定抵抗R2に並列に接続されている。そして、発光部３に流れる電流(負荷電流)Ioに比例した検出電圧Vbが第２及び第４の抵抗R2，R4と可変抵抗VR1との接続点(高電位側の端子)から制御回路12に出力される。

制御回路12は、電流検出部２の検出電圧Vbが基準電圧Vx以上のときは、駆動回路11を制御してスイッチング素子10のオンデューティ比を小さくすることで負荷電流Ioを減少させ、検出電圧Vbが基準電圧Vx未満のときは、駆動回路11を制御してスイッチング素子10のオンデューティ比を大きくすることで負荷電流Ioを増加させる。つまり、制御回路12は検出電圧Vbを基準電圧Vxに一致させるように電源回路１の出力を調整している。ここで、電流検出部２の検出電圧Vbは、負荷電流Ioが同じであっても可変抵抗VR1の抵抗値によって変化する。つまり、負荷電流Ioが一定であるとすれば、可変抵抗VR1の抵抗値が小さくなるほど検出電圧Vbが低下し、可変抵抗VR1の抵抗値が大きくなるほど検出電圧Vbが上昇する。

図２に示すように、発光部３に流れる負荷電流Ioと発光部３から放射される光束とは比例関係にある。つまり、負荷電流Ioが増えれば光束も増加し、負荷電流Ioが減れば光束も減少する。故に、制御回路12が可変抵抗VR1の抵抗値に応じて負荷電流Ioを増減させれば、発光部３の光束を増減して調光することができる。

ここで、第１の固定抵抗R1の抵抗値を30Ω、第２の固定抵抗R2の抵抗値を6.2kΩ、第３の固定抵抗R3の抵抗値を1kΩ、第４の固定抵抗R4の抵抗値を6.2kΩ、可変抵抗VR1の抵抗値を0〜50kΩとしたとき、第２〜第４の固定抵抗R2〜R4及び可変抵抗VR1の合成抵抗は、可変抵抗VR1の抵抗値が0Ωのときに4.1kΩとなる。このとき、発光部３に流れる負荷電流Ioの定格値を170mAとすると、第１の固定抵抗R1に流れる負荷電流I1が約169mA、消費電力が0.86ワットであるのに対し、可変抵抗VR1に流れる負荷電流I2は約1mA、消費電力は0.05ワットとなる。

而して、本実施形態のＬＥＤ点灯装置では、可変抵抗VR1及び固定抵抗R2〜R4と第１の固定抵抗R1とに負荷電流Ioを分流しているので、従来例のように負荷電流Ioがそのまま可変抵抗に流れる場合と比較して、可変抵抗VR1の消費電力を大幅に減少させることができる。その結果、定格電力(消費電力)が相対的に小さく且つ小型の可変抵抗器を可変抵抗VR1に用いることができるので、可変抵抗を利用しながらも、ＬＥＤ点灯装置の小型化及び軽量化を図ることができる。

ところで、本実施形態では第４の固定抵抗R4が第２の固定抵抗R2に並列に接続されているが、図３に示すように第４の固定抵抗R4がなくても構わない。ただし、第４の固定抵抗R4がない場合、第２の固定抵抗R2が故障(断線)したときに検出電圧Vbが負荷電流Ioに関係なく０ボルトになる。すると、制御回路12がスイッチング素子10のオンデューティ比が最大となるように駆動回路11を制御し、負荷電流Ioが増大して発光部３の発光ダイオードの最大許容電流を超えてしまう虞がある。これに対して第４の固定抵抗R4が第２の固定抵抗R2に並列接続されていれば、第２の固定抵抗R2が故障したときの負荷電流Ioの増大を抑えることができる。ここで、第２の固定抵抗R2と第４の固定抵抗R4の何れが先に故障するかは不明であり、例えば、両者の抵抗値が異なっていた場合、抵抗値が小さい方の固定抵抗が先に故障したときに負荷電流の増大を充分に抑制することが難しくなる。そのために本実施形態では、第４の固定抵抗R4の抵抗値を第２の固定抵抗R2の抵抗値と等しくし、何れの固定抵抗が故障した場合でも同程度に負荷電流の増大を抑えることができるようにしている。

また、本実施形態における電流検出部２は、可変抵抗VR1の高電位側の端子(第２及び第4の固定抵抗R2，R4との接続点)から検出電圧Vbを出力しているが、図４に示すように可変抵抗VR1の低電位側の端子(第３の固定抵抗R3との接続点)から検出電圧Vbを出力することも可能である。

図１に示すように可変抵抗VR1の高電位側の端子から検出電圧Vbを出力する場合、可変抵抗VR1の抵抗値が最小(0Ω)のときに負荷電流Ioが最大(発光部３の定格電流)となり、可変抵抗VR1の抵抗値が最大(50kΩ)のときに負荷電流Ioが最小となる。一方、図４に示すように可変抵抗VR1の低電位側の端子から検出電圧Vbを出力する場合、可変抵抗VR1の抵抗値が最大(50kΩ)のときに負荷電流Ioが最大(発光部３の定格電流)となり、可変抵抗VR1の抵抗値が最小(0Ω)のときに負荷電流Ioが最小となる。したがって、発光部３に定格値の負荷電流Ioを流そうとするとき、前者の場合では可変抵抗VR1の抵抗値がゼロとなり、後者の場合では可変抵抗VR1の抵抗値が最大値となる。ここで、固定抵抗の抵抗公差が通常±１％程度であるのに対して、可変抵抗の抵抗公差は通常±20％程度であるので、後者の場合に比べて、前者の場合の方が定格点灯のときの負荷電流Ioのばらつき(可変抵抗VR1の抵抗公差に起因するばらつき)が抑制できるという利点がある。一方、後者の場合においては、前者の場合に比べて、調光点灯のときの負荷電流Ioのばらつき(可変抵抗VR1の抵抗公差に起因するばらつき)が抑制できるという利点がある。

図５は本発明に係る照明器具の実施形態を示している。この照明器具は、いわゆるデスクスタンド型の照明器具であって、光源となる発光部３と、上述したＬＥＤ点灯装置Ａと、発光部３及びＬＥＤ点灯装置Ａを保持する器具本体とを備える。器具本体は、机上に載置される平板状のベース４と、ベース４の上面側に起立する筒状の本体部５と、本体部５の上端より斜め上前方に突出するアーム６と、アーム６の先端に設けられる灯具７とを備えている。本体部５は、その内部にＬＥＤ点灯装置Ａを収納し、前面に操作つまみ50が設けられている。この操作つまみ50は可変抵抗VR1の操作部(図示せず)と連結されており、操作つまみ50が操作されることで可変抵抗VR1の抵抗値、すなわち、発光部３の光量(光束)が変化する。灯具７は、下面が開口した扁平な箱形に形成されており、その内部に発光部３が収納されている。そして、灯具７の下面開口がレンズ８で閉塞されており、発光部３から照射される光がレンズ８で屈折されて机上を照明するようになっている。

本実施形態の照明器具では、ＬＥＤ点灯装置Ａの小型化に伴って器具本体(本体部５)の小型化が図れるという利点がある。

１電源回路
２電流検出部
３発光部(発光ダイオード)
12 制御回路
R1 第１の固定抵抗
R2，R3，R4 固定抵抗
VR1 可変抵抗

Claims

発光ダイオードに負荷電流を供給する電源回路と、当該電源回路に対して発光ダイオードと直列に接続され、当該発光ダイオードに流れる負荷電流に比例した検出電圧を出力する電流検出部と、当該電流検出部の検出電圧と基準電圧を比較し、当該検出電圧が当該基準電圧に一致するように前記電源回路の出力を調整する制御回路とを備え、前記電流検出部は、前記発光ダイオードに直列接続される第１の固定抵抗と、当該第１の固定抵抗に並列接続される１乃至複数個の固定抵抗と可変抵抗の直列回路とを具備することを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
前記電流検出部は、前記第１の固定抵抗に流れる負荷電流に比較して前記可変抵抗に流れる負荷電流が少ないことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ点灯装置。
前記電流検出部は、前記可変抵抗の高電位側及び低電位側の各端子に１乃至複数個の前記固定抵抗が直列接続されており、当該可変抵抗の高電位側の端子から前記検出電圧を出力することを特徴とする請求項１又は２記載のＬＥＤ点灯装置。
前記電流検出部は、前記可変抵抗の高電位側に、複数個の前記固定抵抗の並列回路が接続されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のＬＥＤ点灯装置。
前記電流検出部は、前記可変抵抗の高電位側及び低電位側の各端子に１乃至複数個の前記固定抵抗が直列接続されており、当該可変抵抗の低電位側の端子から前記検出電圧を出力することを特徴とする請求項１又は２記載のＬＥＤ点灯装置。
１乃至複数の発光ダイオードを有する光源と、請求項１〜５の何れかのＬＥＤ点灯装置と、前記光源及び前記ＬＥＤ点灯装置を保持する器具本体とを備えることを特徴とする照明器具。