JP2019195075A - Ｌｅｄ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】壊れにくいＬＥＤ装置を提供する。【解決手段】ＬＥＤ装置は、１個以上の発光素子ユニットを含み、両端が電源に接続される。発光素子ユニットは１個あたり、複数個のＬＥＤ１０１が同極性で接続されて構成された１個のＬＥＤセットと、ＬＥＤセットの両端に並列接続され、過電圧となったときインピーダンスが速やかに下降する半導体素子によって構成された１個の共用の電圧制限素子１０５と、各ＬＥＤ１０１に個別に対応し、抵抗成分によって構成され、対応する各ＬＥＤ１０１の両端に並列接続された複数個の均圧抵抗１０７と、を備える。電源から来るサージ電圧が現れるとき、各ＬＥＤ１０１が瞬間的な過電圧及び過電流により壊れることを防ぐように、共用の電圧制限素子１０５を通してサージ電圧を吸収し、且つ、各ＬＥＤ１０１の両端に個別に並列接続された均圧抵抗１０７により過電圧から保護する。【選択図】図３

Description

本発明は、直列接続された複数個のＬＥＤを備えているＬＥＤ装置に関する。

従来のＬＥＤ装置は、ＬＥＤの両端に例えばツェナーダイオード等の電圧制限素子を並列接続することによって構成した発光素子ユニットを有し、ＬＥＤにかかる電圧が異常に上昇するときツェナーダイオードにより異常電圧を吸収する。

特開２００５−０７２４３２号公報

ＬＥＤの両端にツェナーダイオードを並列接続することによって構成した複数個の発光素子ユニットを直列接続または直列・並列接続することによって発光素子セットを構成する場合、ＬＥＤまたはツェナーダイオードの特性が異なることに起因して電圧分布が不均一であるために異常高電圧になったとき、受け端の電圧が比較的高いＬＥＤを通過する電流が大きくなるため、ＬＥＤ装置が壊れるという欠点がある。
本発明は、壊れにくいＬＥＤ装置を提供することを目的とする。

本発明は、複数個の同極性直列接続式ＬＥＤセットの両端に電圧制限素子を並列接続することによって、電圧制限素子を共用することを特徴としている。また、各ＬＥＤの両端に別々に均圧抵抗を並列接続することにより、ＬＥＤを過電圧から保護することを特徴としている。

従来のＬＥＤ装置であって、１個のＬＥＤと１個の電圧制限素子とを並列接続することによって発光素子ユニットを構成し、２個以上の発光素子ユニットを同極になるように直列接続することにより発光素子セットを構成するＬＥＤ装置を示す模式図である。 従来のＬＥＤ装置であって、２個の発光素子セットを逆極になるように直列接続することによって構成されたＬＥＤ装置を示す模式図である。 本発明の第１実施形態によるＬＥＤ装置であって、２個以上の同極性直列接続式ＬＥＤセットの両端に１個の共用の電圧制限素子を並列接続するとともに、各ＬＥＤの両端に均圧抵抗を並列接続することによって発光素子ユニットを構成するＬＥＤ装置を示す模式図である。 本発明の第２実施形態によるＬＥＤ装置であって、図３に示す発光素子ユニットの複数個を同極になるように直列接続または直列・並列接続することによって、発光素子セットを構成するＬＥＤ装置を示す模式図である。 本発明の第３実施形態によるＬＥＤ装置であって、図３に示す発光素子ユニットの複数個を逆極になるように直列接続するＬＥＤ装置を示す模式図である。 本発明の第４実施形態によるＬＥＤ装置であって、図４に示す発光素子セットの複数個を逆極になるように直列接続するＬＥＤ装置を示す模式図である。 本発明の第５実施形態によるＬＥＤ装置であって、図５に示す両発光素子ユニットの両端に別々に接続する逆極性並列接続式ダイオードを備えるＬＥＤ装置を示す模式図である。 本発明の第６実施形態によるＬＥＤ装置であって、図６に示す逆極になるように直列接続された２個以上の発光素子セットのうち、同極になるように直列接続された複数個の発光素子セットの両端に別々に接続された逆極性並列接続式ダイオードを備えるＬＥＤ装置を示す模式図である。

本発明におけるＬＥＤは、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）の略称である。
従来のＬＥＤ装置は、ＬＥＤの両端に例えばツェナーダイオード等の電圧制限素子を並列接続することによって発光素子ユニットを構成し、ＬＥＤにかかる電圧が異常に上昇するときツェナーダイオードにより異常電圧を吸収する。ところが、ＬＥＤの両端にツェナーダイオードを並列接続することによって構成した複数個の発光素子ユニットを直列接続または直列・並列接続することによって発光素子セットを構成する場合、ＬＥＤまたはツェナーダイオードの特性が異なることに起因して電圧分布が不均一であるために異常高電圧になったとき、受け端の電圧が比較的高いＬＥＤを通過する電流が大きくなるために、ＬＥＤ装置が壊れるという欠点がある。

本発明は、１個以上の発光素子ユニットを含み、両端が電源に接続されるＬＥＤ装置である。発光素子ユニットは１個あたり、複数個のＬＥＤ（１０１）が同極性で接続されて構成された１個のＬＥＤセットと、ＬＥＤセットの両端に並列接続され、過電圧となったときインピーダンスが速やかに下降する半導体素子によって構成された１個の共用の電圧制限素子（１０５）と、各ＬＥＤ（１０１）に個別に対応し、抵抗成分によって構成され、対応する各ＬＥＤ（１０１）の両端に並列接続された複数個の均圧抵抗（１０７）と、を備える。
このＬＥＤ装置は、電源から来るサージ電圧が現れるとき、各ＬＥＤ（１０１）が瞬間的な過電圧及び過電流により壊れることを防ぐように、共用の電圧制限素子（１０５）を通してサージ電圧を吸収し、且つ、各ＬＥＤ（１０１）の両端に個別に並列接続された均圧抵抗（１０７）により各ＬＥＤ（１０１）を過電圧から保護する。

なお、原出願（特願２０１２−２７９８２号）に係る発明は、複数個の同極性直列接続式ＬＥＤセットの両端に電圧制限素子を並列接続することによって、電圧制限素子を共用する。また、各ＬＥＤの両端に別々に均圧抵抗を並列接続することによりＬＥＤを過電圧から保護し、電源から来るサージ電圧が現れるとき共用の電圧制限素子を通して吸収することによって、各ＬＥＤが瞬間的な過電圧及び過電流により壊れることを防ぐ。

図１に、従来の回路であって、１個のＬＥＤと１個の電圧制限素子を並列接続することにより発光素子ユニットを構成し、２個以上の発光素子ユニットを同極になるように直列接続することにより発光素子セットを構成する回路の模式図を示す。

図２に、従来のＬＥＤ装置であって、２個の発光素子セットを逆極になるように直列接続することによって構成されたＬＥＤ装置の模式図を示す。
図２に、１個のＬＥＤと１個のツェナーダイオードとを並列接続することにより発光素子ユニットを構成し、２個以上の発光素子ユニットを同極になるように直列接続することにより発光素子セットを構成し、２個以上の発光素子セットを逆方向に直列接続することにより従来のＬＥＤ装置を構成することを示す。

（第１実施形態）
図３に、本発明の第１実施形態によるＬＥＤ装置であって、２個以上の同極性直列接続式ＬＥＤセットの両端に１個の共用の電圧制限素子を並列接続するとともに、各ＬＥＤの両端に均圧抵抗を並列接続することによって発光素子ユニットを構成するＬＥＤ装置の模式図を示す。
図３の主な構成は下記を含む。
ＬＥＤ（１０１）は、発光ダイオードによって構成されている。
電圧制限素子（１０５）は、過電圧となったときインピーダンスが速やかに下降する半導体素子、例えばツェナーダイオードまたはバリスタによって構成されている。
均圧抵抗（１０７）は、抵抗成分によって構成され、各ＬＥＤの両端と並列接続する。
２個以上のＬＥＤ（１０１）を同極になるように直列接続した両端に、１個の共用の電圧制限素子（１０５）を並列接続するとともに、各ＬＥＤ（１０１）の両端に均圧抵抗（１０７）を並列接続することによって、発光素子ユニットを構成する。

（第２実施形態）
図４に、本発明の第２実施形態によるＬＥＤ装置であって、図３に示す発光素子ユニットの複数個を同極になるように直列接続または直列・並列接続することによって、発光素子セットを構成するＬＥＤ装置の模式図を示す。
図４の主な構成は下記を含む。
ＬＥＤ（１０１）は、発光ダイオードによって構成されている。
電圧制限素子（１０５）は、過電圧となったときインピーダンスが速やかに下降する半導体素子、例えばツェナーダイオードまたはバリスタによって構成されている。
均圧抵抗（１０７）は、抵抗成分によって構成され、各ＬＥＤの両端と並列接続する。
２個以上のＬＥＤ（１０１）を同極になるように直列接続した両端に、１個の共用の電圧制限素子（１０５）を並列接続するとともに、各ＬＥＤ（１０１）の両端に均圧抵抗（１０７）を並列接続することによって、発光素子ユニットを構成する。
複数個の発光素子ユニットを同極になるように直列接続または直列・並列接続することによって、発光素子セットを構成する。

（第３実施形態）
図５に、本発明の第３実施形態によるＬＥＤ装置であって、図３に示す発光素子ユニットの複数個を逆極になるように直列接続するＬＥＤ装置の模式図を示す。
図５の主な構成は下記を含む。
ＬＥＤ（１０１）は、発光ダイオードによって構成されている。
電圧制限素子（１０５）は、過電圧となったときインピーダンスが速やかに下降する半導体素子、例えばツェナーダイオードまたはバリスタによって構成されている。
均圧抵抗（１０７）は、抵抗成分によって構成され、各ＬＥＤの両端と並列接続する。
２個以上のＬＥＤ（１０１）を同極になるように直列接続した両端に、１個の共用の電圧制限素子（１０５）を並列接続するとともに、各ＬＥＤ（１０１）の両端に均圧抵抗（１０７）を並列接続することによって、発光素子ユニットを構成する。
２個の発光素子ユニットは、逆極になるように直列接続されている。

（第４実施形態）
図６に、本発明の第４実施形態によるＬＥＤ装置であって、図４に示す発光素子セットの複数個を逆極になるように直列接続するＬＥＤ装置の模式図を示す。
図６の主な構成は下記を含む。
ＬＥＤ（１０１）は、発光ダイオードによって構成されている。
電圧制限素子（１０５）は、過電圧となったときインピーダンスが速やかに下降する半導体素子、例えばツェナーダイオードまたはバリスタによって構成されている。
均圧抵抗（１０７）は、抵抗成分によって構成され、各ＬＥＤの両端と並列接続する。
２個以上のＬＥＤ（１０１）を同極になるように直列接続した両端に、１個の共用の電圧制限素子（１０５）を並列接続するとともに、各ＬＥＤ（１０１）の両端に均圧抵抗（１０７）を並列接続することによって、発光素子ユニットを構成する。
複数個の発光素子ユニットを同極になるように直列接続または直列・並列接続することによって、発光素子セットを構成する。
２個以上の発光素子セットは、逆極になるように直列接続されている。

（第５実施形態）
図７に、本発明の第５実施形態によるＬＥＤ装置であって、図５に示す両発光素子ユニットの両端に別々に接続する逆極性並列接続式ダイオードを備えるＬＥＤ装置の模式図を示す。
図７の主な構成は下記を含む。
ＬＥＤ（１０１）は、発光ダイオードによって構成されている。
電圧制限素子（１０５）は、過電圧となったときインピーダンスが速やかに下降する半導体素子、例えばツェナーダイオードまたはバリスタによって構成されている。
均圧抵抗（１０７）は、抵抗成分によって構成され、各ＬＥＤの両端と並列接続する。
２個以上のＬＥＤ（１０１）を同極になるように直列接続した両端に、１個の共用の電圧制限素子（１０５）を並列接続するとともに、各ＬＥＤ（１０１）の両端に均圧抵抗（１０７）を並列接続することによって、発光素子ユニットを構成する。
２個の発光素子ユニットは、逆極になるように直列接続されている。
逆極性並列接続式ダイオード（１０６）は、発光素子ユニットの両端に別々に接続されている。

（第６実施形態）
図８に、本発明の第６実施形態によるＬＥＤ装置であって、図６に示す逆極になるように直列接続された２個以上の発光素子セットのうち、同極になるように直列接続された複数個の発光素子セットの両端に別々に接続された逆極性並列接続式ダイオードを備えるＬＥＤ装置の模式図を示す。
図８の主な構成は下記を含む。
ＬＥＤ（１０１）は、発光ダイオードによって構成されている。
電圧制限素子（１０５）は、過電圧となったときインピーダンスが速やかに下降する半導体素子、例えばツェナーダイオードまたはバリスタによって構成されている。
均圧抵抗（１０７）は、抵抗成分によって構成され、各ＬＥＤの両端と並列接続する。
２個以上のＬＥＤ（１０１）を同極になるように直列接続する両端に、１個の共用の電圧制限素子（１０５）を並列接続するとともに、各ＬＥＤ（１０１）の両端に均圧抵抗（１０７）を並列接続することによって、発光素子ユニットを構成する。
複数個の発光素子ユニットを同極になるように直列接続または直列・並列接続することによって、発光素子セットを構成する。
２個以上の発光素子セットは、逆極になるように直列接続されている。
逆極性並列接続式ダイオード（１０６）は、逆極になるように直列接続された２個以上の発光素子セットのうち、同極になるように直列接続または直列・並列接続された複数個の発光素子セットの両端に別々に接続されている。

上述の実施形態によるＬＥＤ装置の電源は、定電流電源、定電圧電源、電流電源制限、限圧電源または電流または電圧の制御が行われていない電源を用いることができる。ただし本発明の電圧制限素子の稼働に合わせて、電源出力側の本体の中にあるインピーダンス、または電源出力端と負荷との間にインピーダンス素子を連続設置することによって、電源や電圧が変動するとき、電圧制限素子を流れる電流を通して、インピーダンス素子の両端で電圧降下を変化させることにより、ＬＥＤ装置の両端の電圧を調節する。

（他の実施形態）
本発明の他の実施形態では、ＬＥＤ（１０１）は、１個の発光ダイオードから構成されるか場合のみならず、互いに直列接続または並列接続または直列・並列接続された複数個の発光ダイオードからなるＬＥＤユニットから構成されてもよい。

本発明の他の実施形態では、電圧制限素子（１０５）は、ツェナーダイオード、バリスタ、順方向電圧降下を持つダイオード、および、逆極性順方向電圧降下を持つツェナーダイオードのうち１個から構成されること、および、ツェナーダイオード、バリスタ、順方向電圧降下を持つダイオード、および、逆極性順方向電圧降下を持つツェナーダイオードのうち少なくとも一種以上であり且つ複数個の素子が互いに同極になるように直列接続または並列接続または直列・並列接続されてなる素子ユニットから構成されることを含む。

１０１・・・ＬＥＤ
１０５・・・電圧制限素子
１０６・・・ダイオード
１０７・・・均圧抵抗

Claims (8)

1. １個以上の発光素子ユニットを含み、両端が電源に接続されるＬＥＤ装置であって、
   前記発光素子ユニットは１個あたり、
   複数個のＬＥＤ（１０１）が同極性で接続されて構成された１個のＬＥＤセットと、
   前記ＬＥＤセットの両端に並列接続され、過電圧となったときインピーダンスが速やかに下降する半導体素子によって構成された１個の共用の電圧制限素子（１０５）と、
   各前記ＬＥＤ（１０１）に個別に対応し、抵抗成分によって構成され、対応する各前記ＬＥＤ（１０１）の両端に並列接続された複数個の均圧抵抗（１０７）と、
   を備え、
   前記電源から来るサージ電圧が現れるとき、各前記ＬＥＤ（１０１）が瞬間的な過電圧及び過電流により壊れることを防ぐように、共用の前記電圧制限素子（１０５）を通してサージ電圧を吸収し、且つ、各前記ＬＥＤ（１０１）の両端に個別に並列接続された前記均圧抵抗（１０７）により各前記ＬＥＤ（１０１）を過電圧から保護するＬＥＤ装置。
2. 前記ＬＥＤセットは、
   複数個のＬＥＤ（１０１）が同極性で直列接続されて構成されている請求項１に記載のＬＥＤ装置。
3. 複数個の前記発光素子ユニットを含み、
   複数個の前記発光素子ユニットは、互いに同極になるように直列接続されており、互いに接続された複数個の前記発光素子ユニットにより、少なくとも１個の発光素子セットが構成されている請求項１または２に記載のＬＥＤ装置。
4. 複数個の前記発光素子ユニットを含み、
   複数個の前記発光素子ユニットは、互いに逆極になるように直列接続されている請求項１または２に記載のＬＥＤ装置。
5. 複数個の前記発光素子ユニットが直列接続されて複数個の発光素子セットが構成されている請求項３に記載のＬＥＤ装置。
6. 複数個の前記発光素子セットは、前記ＬＥＤセットの極性が互いに逆極になるように直列接続されている請求項５に記載のＬＥＤ装置。
7. 前記電圧制限素子（１０５）は、ツェナーダイオード、バリスタ、順方向電圧降下を持つダイオード、又は、逆極性順方向電圧降下を持つツェナーダイオードのうち少なくとも１個の素子から構成されている請求項１〜６のいずれか一項に記載のＬＥＤ装置。
8. 前記電圧制限素子（１０５）は、ツェナーダイオード、バリスタ、順方向電圧降下を持つダイオード、又は、逆極性順方向電圧降下を持つツェナーダイオードのうちから選択され、互いに同極になるように直列接続または並列接続または直列・並列接続された複数個の素子から構成されている請求項１〜６のいずれか一項に記載のＬＥＤ装置。

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