JP2013004396A - Led lighting device and luminaire - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はLED点灯装置及びそれを用いた照明装置に関する。 The present invention relates to an LED lighting device and an illumination device using the LED lighting device.
図4に、従来のLED点灯装置のブロック図を示す(例えば、特許文献1)。LED点灯装置10は、交流電源1(例えば、商用電源)からの交流電圧を整流する整流回路2、整流回路2からの出力を、LED5に最適な直流電流に制限するDC/DCコンバータ3、DC/DCコンバータ3の出力を平滑するコンデンサ4を備える。LED点灯装置10には、LED5(LEDのアレイ)が出力端子T3及びT4において着脱可能に装着される。
FIG. 4 shows a block diagram of a conventional LED lighting device (for example, Patent Document 1). The
図5を用いて図4のLED点灯装置の動作を説明する。整流回路2は交流電圧(a)を全波整流電圧(b)に変換する。DC/DCコンバータ3は降圧コンバータとして作用して全波整流電圧(b)の振幅を小さくした脈流電圧を出力する。このような脈流電圧をLED5にそのまま印加すると、電圧0V付近でLED5に電流が流れないため、交流電源1の2倍の周波数で消灯期間が発生してしまう。この消灯期間は人の目にはチラツキとして知覚されてしまうので好ましくない。このDC/DCコンバータ3の出力脈流電圧を平滑してチラツキを防止するために、コンデンサ4には数μF〜数百μFの比較的大きな容量のコンデンサが用いられる。コンデンサ4によって平滑された電圧(c)がLED5に印加されてLED電流(d)が流れる。なお、コンデンサ4をDC/DCコンバータ3の前段に接続すると、いわゆるコンデンサインプット型の回路構成となり、入力力率が低下するとともに電源高調波電流が増加するため好ましくない。そのため、コンデンサ4は、図4に示すようにDC/DCコンバータ3の後段に接続することが望ましい。
The operation of the LED lighting device of FIG. 4 will be described with reference to FIG. The
ところで、LEDには、LEDの順方向電圧以上の電圧を印加しなければ電流が流れず、発光しない。なお、照明に多く用いられる白色LEDの場合、順方向電圧は3.5V程度である。直列にLEDを接続した場合、LEDの個数×順方向電圧(以下、「合計順方向電圧」という)以上の電圧がDC/DCコンバータ3の出力電圧として必要になる。言い換えると、DC/DCコンバータ3の出力電圧がその合計順方向電圧を下回ると、LED5には電流は流れない。
By the way, an electric current does not flow to the LED and no light is emitted unless a voltage higher than the forward voltage of the LED is applied. In the case of a white LED often used for illumination, the forward voltage is about 3.5V. When LEDs are connected in series, a voltage equal to or greater than the number of LEDs × forward voltage (hereinafter referred to as “total forward voltage”) is required as the output voltage of the DC /
ここで、LED点灯装置10において、点灯状態から交流電源1をオフしてLED5を消灯させた場合、DC/DCコンバータ3が停止し、コンデンサ4に充電された電圧は上記の合計順方向電圧を下回るまでLED5によって放電されるが、合計順方向電圧を下回ると放電されずにコンデンサ4に残ったままとなる。なお、DC/DCコンバータ3には、図3A、3B等のような降圧コンバータ回路が一般に用いられるので、動作停止中のDC/DCコンバータ3によってコンデンサ4の電圧が放電されることはない。
Here, in the
コンデンサ4に残った充電電圧は徐々に自然放電していくものの、コンデンサ4の容量が数μF〜数百μFと比較的大きいため、長時間にわたって帯電した状態となる。この帯電した状態で、ユーザがLED5を交換する場合、誤ってLED点灯装置10の出力端子(T3、T4)に触れてしまうと、感電する可能性があり危険である。特に、そのようなLED点灯装置を搭載した照明装置のユーザは、交流電源1(商用電源)のACスイッチSをオフにしてLED5が消灯した状態で感電の危険性があることを予期していないため、なおさら危険である。そこで、図6に示すように、コンデンサ4に放電抵抗6を並列接続しておけば、LED消灯後にコンデンサ4に残った電圧を放電することができる。
Although the charging voltage remaining in the
しかし、図6のように平滑コンデンサに放電抵抗を接続すると、通常点灯中にも放電抵抗で電力を消費するため、入力電力が増加してLED点灯装置の効率が低下するとともに、放電抵抗を放熱するための構成が必要となるという問題がある。従って、LED消灯時にのみ放電抵抗がコンデンサに接続される必要がある。特許文献2には、無負荷時(即ち、LED非接続時)に、放電抵抗に接続された放電用スイッチが制御回路からの信号によってオンされる構成が開示されている。しかし、そのような構成では、入力電源遮断時にはLED点灯装置内で制御信号用の電源を確保することができず、放電用スイッチをオンして放電抵抗を接続状態とすることができない。
However, when a discharge resistor is connected to a smoothing capacitor as shown in FIG. 6, power is consumed by the discharge resistor even during normal lighting, so that the input power increases and the efficiency of the LED lighting device decreases, and the discharge resistor is dissipated. There is a problem that a configuration is required to do this. Therefore, the discharge resistor needs to be connected to the capacitor only when the LED is turned off.
そこで、本発明は、入力電源遮断時等のDC/DCコンバータ非動作時に、制御電源を確保できなくても放電抵抗がコンデンサに接続されるようにし、LED点灯装置の効率低下や発熱を防止するとともに、LED交換時の感電の可能性をなくす構成を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention prevents the LED lighting device from being reduced in efficiency and heat generation by connecting the discharge resistor to the capacitor even when the control power supply cannot be secured when the DC / DC converter is not operating, such as when the input power is shut off. In addition, an object is to provide a configuration that eliminates the possibility of electric shock during LED replacement.
本発明の第1の側面は、交流電圧を整流する整流回路、整流回路の出力を受けて制限された電流をLEDに供給するためのDC/DCコンバータ、記DC/DCコンバータの出力を平滑するコンデンサ、及びコンデンサに並列接続された放電抵抗及びスイッチの直列回路を備えたLED点灯装置であって、スイッチが操作コイルを備えた常閉接点タイプのリレースイッチからなり、操作コイルにDC/DCコンバータの動作に関連する電圧が印加されるように、操作コイルがDC/DCコンバータに接続され、DC/DCコンバータの非動作時にスイッチが閉じるように構成されたLED点灯装置である。 A first aspect of the present invention is a rectifier circuit that rectifies an alternating voltage, a DC / DC converter that receives an output of the rectifier circuit and supplies a limited current to an LED, and an output of the DC / DC converter that is smoothed An LED lighting device having a capacitor and a series circuit of a discharge resistor and a switch connected in parallel to the capacitor, the switch comprising a normally closed contact type relay switch having an operation coil, and the operation coil having a DC / DC converter The LED lighting device is configured such that the operation coil is connected to the DC / DC converter so that a voltage related to the operation of the DC / DC converter is applied, and the switch is closed when the DC / DC converter is not operating.
ここで、操作コイルはDC/DCコンバータの入力端子間に接続される。
また、DC/DCコンバータを構成するスイッチング素子のスイッチング動作に起因して発生する電圧が操作コイルに印加されるように、操作コイルがDC/DCコンバータ内に接続される構成としてもよい。
Here, the operation coil is connected between the input terminals of the DC / DC converter.
Moreover, it is good also as a structure by which an operation coil is connected in a DC / DC converter so that the voltage generated resulting from the switching operation of the switching element which comprises a DC / DC converter may be applied to an operation coil.
本発明の第2の側面は、上記第1の側面のLED点灯装置、LED点灯装置に着脱可能に装着されたLED、並びにLED点灯装置及びLEDを保持する器具本体を備えた照明装置である。 The 2nd side of the present invention is the lighting installation provided with the LED lighting device of the above 1st side, the LED which was detachably attached to the LED lighting device, and the LED lighting device and the instrument main part which holds the LED.
<基本構成>
図1に本発明のLED点灯装置を示す。LED点灯装置9は、交流電源1(例えば、商用電源)からの交流電圧を整流する整流回路2、整流回路2の出力を受けて制限された電流をLED5に供給するためのDC/DCコンバータ3、DC/DCコンバータ3の出力を平滑するコンデンサ4、コンデンサ4に並列接続された放電抵抗6とスイッチ7bの直列回路、及びスイッチ7bを制御するDC/DCコンバータ動作検知手段7aを備える。DC/DCコンバータ動作検知手段7a及び放電スイッチ7bによりDC/DCコンバータ動作検知スイッチ7が構成される。
<Basic configuration>
FIG. 1 shows an LED lighting device of the present invention. The LED lighting device 9 includes a
図1において、整流回路2、DC/DCコンバータ3、コンデンサ4及び放電抵抗6は、図4において説明したものと同様である。また、各部の電圧及び電流波形は図5に示したものと同様であるので説明を省略する。
In FIG. 1, the
LED点灯装置9は、交流電源1からの電圧を受ける入力端子T1及びT2、並びにLED5(LEDのアレイ)への出力端子T3及びT4を備える。LED5は出力端子T3及びT4において着脱可能にLED点灯装置9に接続される。LED点灯装置9、LED5、並びにLED点灯装置9及びLED5を保持する器具本体(不図示)によって照明装置が構成される。
The LED lighting device 9 includes input terminals T1 and T2 that receive a voltage from the
スイッチ7bは、DC/DCコンバータ動作検知手段7aからの制御信号がない時は閉状態となる常閉接点タイプのスイッチである。従って、交流電源1が投入されDC/DCコンバータ3が動作している時は、DC/DCコンバータ動作検知手段7aからの制御信号によりスイッチ7bは開状態となっている。その後、交流電源1が遮断されてDC/DCコンバータ3が非動作となった時に、DC/DCコンバータ動作検知手段7aからの制御信号がなくなったことによりスイッチ7bは閉状態となる。
The switch 7b is a normally closed contact type switch that is closed when there is no control signal from the DC / DC converter operation detecting means 7a. Therefore, when the
上記の構成により、LED点灯中は放電抵抗6が非接続状態となり、無駄な消費電力を発生させることはなく、従って発熱もない。そして、LED消灯後に速やかに放電抵抗6が接続状態とされるので、コンデンサ4に残っていた充電電圧が放電抵抗6を介して放電される。これにより、LED消灯後に出力端子T3−T4間に電圧が発生することはなく、安全にLED交換を行うことができる。
With the above configuration, the discharge resistor 6 is not connected while the LED is lit, so that no wasted power is generated and therefore no heat is generated. Then, since the discharge resistor 6 is immediately connected after the LED is turned off, the charging voltage remaining in the
<実施例>
図2に本発明の第1の実施例によるLED点灯装置を示す。上記の基本構成の概念の下、本実施例のLED点灯装置9は、操作コイル8a及びスイッチ8bからなる常閉接点タイプ(b接点タイプ)のリレースイッチ8を備え、スイッチ8bが放電抵抗6に直列接続される。即ち、上記のDC/DCコンバータ動作検知手段7aの一例として操作コイル8aを用い、DC/DCコンバータ3の動作に関連する電圧が操作コイル8aに印加されるようにする。本実施例では、操作コイル8aは、DC/DCコンバータ3への入力電圧が印加されるようにDC/DCコンバータ3の入力端子間に接続される。
<Example>
FIG. 2 shows an LED lighting device according to the first embodiment of the present invention. Under the concept of the basic configuration described above, the LED lighting device 9 of this embodiment includes a normally closed contact type (b contact type) relay switch 8 including an operation coil 8a and a switch 8b, and the switch 8b is connected to the discharge resistor 6. Connected in series. That is, the operation coil 8a is used as an example of the DC / DC converter operation detecting means 7a, and a voltage related to the operation of the DC /
従って、交流電源1が投入されてDC/DCコンバータ3に入力電圧が印加されている時は、操作コイル8aに励磁電流が流れ、これによりスイッチ8bは開状態となる。その後、交流電源1が遮断されてDC/DCコンバータ3に入力電圧が印加されなくなった時に、操作コイル8aからの制御信号がなくなることによりスイッチ8bは閉状態となる。これにより、DC/DCコンバータ3の非動作時にスイッチ8bが閉じ、コンデンサ4に残っていた充電電圧が放電抵抗6を介して放電されるように構成される。
Therefore, when the
上記の構成により、LED点灯中は放電抵抗6が非接続状態となり、無駄な消費電力を発生させることはなく、従って発熱もない。なお、リレースイッチ8の操作コイル8aで消費される電力は、放電抵抗6を常時接続した場合の電力よりもはるかに小さい。そして、LED消灯後に速やかに放電抵抗6が接続状態とされるので、コンデンサ4に残っていた充電電圧が消灯直後に放電される。これにより、LED消灯後に出力端子T3−T4間に電圧が発生することはなく、LED消灯後に安全にLED交換を行うことができる。
With the above configuration, the discharge resistor 6 is not connected while the LED is lit, so that no wasted power is generated and therefore no heat is generated. The power consumed by the operation coil 8a of the relay switch 8 is much smaller than the power when the discharge resistor 6 is always connected. Since the discharge resistor 6 is immediately connected after the LED is turned off, the charging voltage remaining in the
上記のLED点灯装置9、LED点灯装置9に着脱可能に装着されたLED5、並びにLED点灯装置9及びLED5を保持する器具本体(不図示)を備えることにより、照明装置を構成することができる。上記のLED点灯装置9を搭載したことにより、交流電源1を遮断して消灯した後に安全にLED交換を行うことができる照明装置を提供することができる。
An illumination device can be configured by including the LED lighting device 9, the LED 5 that is detachably mounted on the LED lighting device 9, and the fixture main body (not shown) that holds the LED lighting device 9 and the LED 5. By mounting the LED lighting device 9 described above, it is possible to provide an illumination device that can safely replace the LED after the
<変形例>
上記実施例においては、リレースイッチ8の操作コイル8aをDC/DCコンバータ3の入力端子間に接続する例を示したが、DC/DCコンバータ3を構成するスイッチング素子のスイッチング動作に起因して発生する電圧が操作コイル8aに印加されるようにしてもよい。
<Modification>
In the above embodiment, an example in which the operation coil 8a of the relay switch 8 is connected between the input terminals of the DC /
例えば、DC/DCコンバータ3として図3A又は3Bに示すような一般的な降圧コンバータ回路を用いる場合、カレントトランスCTを図3Aの経路a若しくはb又は図3Bの経路cに挿入し、図3Cに示すようにCT出力が操作コイル8aに印加されるようにしてもよい。なお、図3AのDC/DCコンバータ3は、トランジスタ31(スイッチング素子)、トランジスタ31をPWM制御する制御回路32、電流制限用のコイル33、ダイオード34及び検出抵抗35を備え、制御回路32は、検出抵抗35に発生する電圧、即ち、LED電流が所定値で一定となるようにトランジスタ31を所定周波数(例えば、数十kHz程度)でPWM制御する。また、図3BのDC/DCコンバータ3は、トランジスタ31(スイッチング素子)、トランジスタ31をPWM制御する制御回路32、トランス36及びダイオード37を備え、制御回路32はトランジスタ31を所定周波数(例えば、数十kHz程度)でPWM制御する。
For example, when a general step-down converter circuit as shown in FIG. 3A or 3B is used as the DC /
上記変形例の場合、ACスイッチSが閉じられた状態でリモコン制御により消灯されているような場合、即ち、DC/DCコンバータ3に入力電圧が印加された状態で制御回路32が停止されてトランジスタ31が開放状態となっている場合にも、操作コイル8aに電圧が印加されなくなり、スイッチ8bを閉状態とすることができる。従って、変形例の構成によると、LED消灯状態が交流電源1の遮断によるものであるのか、あるいはリモコンによる消灯制御によるものであるのかにかかわらず、安全にLED交換を行うことができる。
In the case of the above modification, the
上記実施例では、DC/DCコンバータ3の動作監視にリレースイッチの操作コイル部により行ったが、リレースイッチに限られるものではなく、半導体を用いたフォトカプラ等を用いてもよい。
また、上記実施例は図3Aに示した回路構成以外のDC/DCコンバータを用いるLED点灯装置にも適用することができ、変形例の構成はそれらのDC/DCコンバータを構成するコイルについても適用することができる。
In the above embodiment, the operation of the DC /
The above embodiment can also be applied to an LED lighting device using a DC / DC converter other than the circuit configuration shown in FIG. 3A, and the configuration of the modified example is also applied to coils constituting the DC / DC converter. can do.
以上により、LED点灯装置及びそれを用いた照明装置において、DC/DCコンバータ非動作時に放電抵抗がコンデンサに接続されるようにして、LED点灯装置の効率低下や発熱を防止するとともに、LED交換時の感電の可能性をなくすことができる。 As described above, in the LED lighting device and the lighting device using the LED lighting device, the discharge resistor is connected to the capacitor when the DC / DC converter is not in operation to prevent the LED lighting device from being reduced in efficiency and heat generation, and when the LED is replaced. The possibility of electric shock can be eliminated.
2.整流回路
3.DC/DCコンバータ
4.コンデンサ
5.LED
6.放電抵抗
7.DC/DCコンバータ動作検知スイッチ
7a.DC/DCコンバータ動作検知手段
7b.スイッチ
8.リレースイッチ
8a.操作コイル
8b.スイッチ
9.LED点灯装置
2. 2. Rectifier circuit DC / DC converter4. Capacitor 5. LED
6). 6. Discharge resistance DC / DC converter operation detection switch 7a. DC / DC converter operation detecting means 7b. Switch 8. Relay switch 8a. Operating coil 8b. Switch 9. LED lighting device
Claims (4)
交流電圧を整流する整流回路、
前記整流回路の出力を受けて、制限された電流をLEDに供給するためのDC/DCコンバータ、
前記DC/DCコンバータの出力を平滑するコンデンサ、及び
前記コンデンサに並列接続された放電抵抗及びスイッチの直列回路
を備え、
前記スイッチが操作コイルを備えた常閉接点タイプのリレースイッチからなり、該操作コイルに前記DC/DCコンバータの動作に関連して発生する電圧が印加されるように、該操作コイルが該DC/DCコンバータに接続され、該DC/DCコンバータの非動作時に該スイッチが閉じるように構成されたLED点灯装置。 An LED lighting device,
Rectifier circuit for rectifying AC voltage,
A DC / DC converter for receiving the output of the rectifier circuit and supplying a limited current to the LED;
A capacitor for smoothing the output of the DC / DC converter, and a series circuit of a discharge resistor and a switch connected in parallel to the capacitor;
The switch comprises a normally closed contact type relay switch having an operation coil, and the operation coil is connected to the DC / DC so that a voltage generated in connection with the operation of the DC / DC converter is applied to the operation coil. An LED lighting device connected to a DC converter and configured to close the switch when the DC / DC converter is not operating.
前記LED点灯装置に着脱可能に装着されたLED、及び
前記LED点灯装置及び前記LEDを保持する器具本体
を備えた照明装置。 LED lighting device according to any one of claims 1 to 3,
An LED that is detachably mounted on the LED lighting device, and an illumination device that includes the LED lighting device and a fixture main body that holds the LED.
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