JP3152798U

JP3152798U - 温度補償機能付きｌｅｄ照明装置

Info

Publication number: JP3152798U
Application number: JP2009003705U
Authority: JP
Inventors: 裕二鎌田; 善隆大原
Original assignee: 株式会社ミカミ
Priority date: 2009-06-03
Filing date: 2009-06-03
Publication date: 2009-08-13
Anticipated expiration: 2019-06-03

Abstract

【課題】ＬＥＤの順電圧に対応した印加電圧を電源回路から出力することによって環境温度変化に対応するＬＥＤ照明装置を提供する。【解決手段】ＬＥＤ照明装置の駆動回路１は、同一発光色の複数のＬＥＤａを直列接続してなるＬＥＤ群３ａに接続した電圧制御可能な電源回路４と、この電源回路４の出力電圧を可変する可変回路５と、前記各ＬＥＤ群３ａの順電流を一定に維持するための定電流回路７と、環境温度を検知する温度センサ８と、この温度センサ８、前記可変回路５及び前記定電流回路７に接続したＣＰＵ回路９とを備える。前記ＣＰＵ回路９は、環境温度と予め設定した基準温度との温度差に対応する予め設定した補正制御信号を可変回路５に出力し、この可変回路５によって電源回路４の出力電圧を前記順電圧に対応するように電圧制御をする。【選択図】図３

Description

本考案は、環境温度が変化した場合でも安定した発光量及び色度を保持するＬＥＤ照明装置に関するものである。

一般的に、ＬＥＤ照明装置におけるＬＥＤの順電圧（Ｖｆ）はその環境温度により変化し（図１参照。）、特に、ＬＥＤを複数段直列に接続した場合、各ＬＥＤの順電圧（Ｖｆ）が加算されるので順電圧（Ｖｆ）の前記変化は顕著に現れる。温度調節可能な室内で使用する場合はこの順電圧（Ｖｆ）の変化による問題は小さいが、例えば屋外に設置することが多い監視カメラの投光器に適用したＬＥＤ照明装置にあっては、冬季の低温環境において前記順電圧（Ｖｆ）が高くなり、電源電圧（ＬＥＤ印加電圧）を超える場合が出てくる。このような事態になると、定電流特性を維持できなくなってＬＥＤ電流が減少し（図２参照。）、ＬＥＤ光度が落ちる。そして、前記監視カメラは、投光器用ＬＥＤの光度が落ちると、撮像エリアの照度が低下してしまうことになる。

一方、夏季の熱帯夜のような高温環境となった場合は、定電流特性は維持され前記光度や色度は変わらないが、ＬＥＤに定電流を流すためのＦＥＴなどのトランジスタの消費電力が大きくなり発熱するという問題がある。

従来のＬＥＤ駆動回路は、環境温度に対応してＬＥＤを流れる駆動電流量を定電流制御することによってＬＥＤの光度を維持するものが一般的である（特許文献１参照。）。この特許文献１の技術は、ＬＥＤに接続する電流源と、ＬＥＤを流れる駆動電流を制御するトランジスタと、前記電流源に温度補償電流を与える温度補償電流発生回路と、を備えてなる。前記温度補償電流発生回路は、温度検出器と、前記温度検出器の出力が入力される比較器と、前記比較器の出力で温度補償電流を徐々に増加させる電流増加回路とからなる。

特開２００６−０４０９７４号公報

従来のＬＥＤ電流を制御してＬＥＤの光度などを維持する技術は、例えば、前記特許文献１のように駆動電流に温度補償電流を与えるための複雑な温度補償電流発生回路を必要とし、製造費が多大にかかるという問題がある。また、白色ＬＥＤの場合は、青色ＬＥＤに黄色の蛍光剤を塗布して構成されているので、ＬＥＤのＶｆが上昇して電源電圧（ＬＥＤ印加電圧）が不足するとＬＥＤ電流が低下し、青色ＬＥＤの光度及び色度が変化してしまう、という問題もある。

請求項１に係る本考案は、上記目的を達成するために、供給電源に接続するとともに、同一発光色のＬＥＤ群に接続した電圧制御可能な電源回路と、この電源回路の出力電圧を可変する可変回路と、前記ＬＥＤ群を流れる電流を一定に維持するための定電流回路と、設置環境温度を検知する温度センサと、この温度センサ、前記可変回路及び前記定電流回路に接続したＣＰＵ回路とを備え、ＣＰＵ回路は、温度センサが検知した環境温度と予め設定した基準温度との温度差に対応するように、可変回路に前記温度差に応じて予め設定した補正制御信号を可変回路に出力し、この可変回路によって電源回路の出力電圧をＬＥＤ群の順電圧に対応するように変圧制御することを特徴とするものである。

また、請求項２に係る本考案は、供給電源に接続するとともに、発光色が異なる複数のＬＥＤ群に各別に接続した電圧制御可能な電源回路と、前記各種ＬＥＤ群にそれぞれ供給する電源回路の出力電圧をＬＥＤ群の発光色に応じて各別に可変する可変回路と、前記各ＬＥＤ群を流れる電流をＬＥＤの発光色に応じた電流値にそれぞれ一定に維持するための各ＬＥＤ群に各別に接続する定電流回路と、設置環境温度を検知する温度センサと、この温度センサ、前記可変回路及び前記各定電流回路に接続したＣＰＵ回路とを備え、ＣＰＵ回路は、温度センサが検知した環境温度と予め設定した基準温度との温度差に対応するように、可変回路に前記温度差に応じて予め設定した各ＬＥＤ群の補正制御信号を可変回路に出力し、この可変回路によって電源回路の各ＬＥＤ群の出力電圧を各ＬＥＤ群毎の順電圧に対応するように変圧制御することを特徴とするものである。

請求項１に係る考案によれば、温度センサから受信した環境温度と予め設定した基準温度との温度差に対応するように、可変回路に補正制御信号を出力して、電源回路の出力電圧をＬＥＤ群の順電圧に対応するように制御するので、各ＬＥＤの光度が安定しているほか、低温環境の起動動作において、起動後にＬＥＤの自己発熱により順電圧が下がってくるが、それに合わせて印加電圧も追従するため電源電圧の増加を抑え消費電力が低下するうえ、従来の定電圧、定電流方式に比べ安定した起動が可能であるとともに、高温環境においては、順電圧の低下に追従して印加電圧が下がり消費電力も低下し、また、複雑な回路を必要としないので安価に製造できるという効果を奏する。

請求項２に係る考案によれば、温度センサから受信した環境温度と予め設定した基準温度との温度差に対応するように、可変回路に補正制御信号を出力して、電源回路の出力電圧をそれぞれのＬＥＤ群の順電圧に対応するように制御するので、各ＬＥＤ群の光度が安定しているほか、低温環境の起動動作において、起動後にＬＥＤの自己発熱により順電圧が下がってくるが、それに合わせて印加電圧も追従するため電源電圧の増加を抑え消費電力が低下するうえ、従来の定電圧、定電流方式に比べ安定した起動が可能であるとともに、高温環境においては、順電圧の低下に追従して印加電圧が下がり消費電力も低下し、また、複雑な回路を必要としないので安価に製造できるという効果を奏する。

図１は一般的なＬＥＤの環境温度に対応した順電圧特性の一例を示すグラフである。図２は一般的なＬＥＤの環境温度に対応した定電圧、定電流回路で動作させた一例を示すグラフである。図３は本考案の第１実施形態のＬＥＤ照明装置の回路図である。図４は本考案の第１実施形態の環境温度に対応した電源電流特性及びＬＥＤ電流特性を示すグラフである。図５は本考案の第２実施形態のＬＥＤ照明装置の回路図である。

次に、本考案を監視カメラの投光器に適用した好適な第１実施形態を添付図面の図３及び図４に基づいて詳細に説明する。

図３に示すように、ＬＥＤ照明装置の駆動回路１は、供給電源２に接続するとともに、同一発光色の複数のＬＥＤ（ａ）を直列接続してなるＬＥＤ群３ａを並列に接続した複数のＬＥＤ群３ａに電圧を印加する電圧制御可能な電源回路４と、前記各ＬＥＤ群３ａに供給する前記電源回路４の出力電圧を可変する可変回路５と、前記各ＬＥＤ群３ａを動作させるとともに、流れる電流を一定に維持するためのＦＥＴ６及び定電流回路７と、設置場所の環境温度を検知する温度センサ８と、この温度センサ８、前記可変回路５及び前記定電流回路７に接続したＣＰＵ回路９とを備える。前記ＣＰＵ回路９は、温度センサ８が検知した環境温度と予め設定した基準温度との温度差に対応するように、可変回路５に前記温度差に応じて予め設定した補正制御信号を出力し、この可変回路５によって電源回路４の出力電圧を、各ＬＥＤ（ａ）の順電圧を加算したＬＥＤ群３ａの順電圧に対応するように電圧制御をする。

前記基準温度は、エアコンでコントロールされた家屋内やビル内の生活環境温度である２０〜２５°Ｃ、例えば２０°Ｃとし、また、照明装置が設置された環境温度と前記基準温度との温度差に対応する補償電圧は、環境温度に対応した順電圧特性を予め測定して、その測定結果に基づきＣＰＵ回路９の記憶部に記憶させておき、温度変化に応じて可変回路５に出力される。

図３に示すように、各ＦＥＴ６は、各ＬＥＤ群３ａにそれぞれ直列に接続され、それらのゲートは定電流回路７に接続されている。そして、前記定電流回路７は、前記各ゲートに所定の電圧をかけＬＥＤ群３ａに一定のＬＥＤ電流を流すように構成してある。なお、前記ＬＥＤ群３ａ及びＦＥＴ６と直列に接続した抵抗１０は、ＬＥＤ電流値を検出するためのものである。

ＣＰＵ回路９は、マイコン（図示せず）を組み込んだ電圧制御をするための回路であり、前記基準温度と温度センサ８からの検出温度との温度差に対応する予め記憶させた補正制御信号を可変回路５に出力するように構成してある。

可変回路５は、公知のものであり、前記ＣＰＵ回路９から入力した各補正制御信号に対応して、電源回路４に出力電圧を変更するように動作するものである。

以上のように構成したＬＥＤ照明装置の駆動回路１は、起動すると温度センサ８からの温度検知信号がＣＰＵ回路９に入力し、ＣＰＵ回路９は基準温度との温度差に対応した補正制御信号を可変回路５に出力する。この信号を入力した可変回路５は、電源回路４のＬＥＤ群３ａへの出力電圧を、ＬＥＤ群３ａの環境温度に応じた順電圧に対応して変更させる。このようにして、駆動回路１は、ＬＥＤ群３ａの順電圧より高い電源電圧を常に確保するため、低温域での安定した動作が得られ、ＬＥＤ群３ａの光度は安定している。また、高温域においては、一般的には図１に示すようにＬＥＤ群の順電圧が低下するため、余った電圧でＬＥＤ駆動用ＦＥＴの電力消費が増して不要な熱が発生するうえ電力効率が下がるが、駆動回路１では、電源回路４のＬＥＤ群３ａへの出力電圧を順電圧に対応して低下させることによって、不要な熱の発生を防ぐうえ、電力効率も維持し得る。そして、電源回路４のＬＥＤ群３ａへの出力電圧を各順電圧に対応して変更させ、定電流が維持されれば、各ＬＥＤ群３ａの光度及び色度は安定する。

図４は、本駆動回路１における電源電流とＬＥＤ電流の温度特性を示すグラフであるが、このグラフで明らかなように、電源電流にはばらつきが少なく、環境温度によってＬＥＤ電流が変動しないことがわかる。

次に、本考案の第２実施形態を添付図面の図５に基づいて説明する。

図５に示すように、ＬＥＤ照明装置の駆動回路２１は、前述の駆動回路１とは、各ＬＥＤ群１３ａ〜１３ｎが異なる色、例えば、赤、青、緑の三色で発光するものである。そして、色の異なる各ＬＥＤはチップを構成する組成材料が異なるため、ＬＥＤ群１３ａ〜１３ｎの順電圧は、若干異なるものである。

図５に示すように、前記駆動回路２１は、供給電源に接続するとともに、それぞれ発光色が異なる複数の、それぞれが直列接続したＬＥＤ（ａ）〜（ｎ）からなるＬＥＤ群１３ａ〜１３ｎに各別に並列接続した電圧制御可能な電源回路１４と、前記各ＬＥＤ群１３ａ〜１３ｎにそれぞれ供給する電源回路１４の出力電圧をＬＥＤ（ａ）〜（ｎ）の発光色に応じて各別に可変する可変回路１５と、前記各ＬＥＤ群１３ａ〜１３ｎを動作させるとともに、流れる電流をＬＥＤ（ａ）〜（ｎ）の発光色に応じた電流値でそれぞれ一定に維持するための各ＬＥＤ群１３ａ〜１３ｎに各別に接続する各ＦＥＴ１６及び定電流回路１７ａ〜１７ｎと、設置環境温度を検知する温度センサ１８と、この温度センサ１８、前記可変回路１５及び前記各定電流回路１７ａ〜１７ｎに接続したＣＰＵ回路１９とを備える。前記ＣＰＵ回路１９は、温度センサ１８が検知した環境温度と基準温度との温度差に応じて予め設定した各ＬＥＤ群１３ａ〜１３ｎ毎の補正制御信号を可変回路１５に出力し、この可変回路１５によって電源回路１４の各ＬＥＤ群１３ａ〜１３ｎ毎の出力電圧を各ＬＥＤ（ａ）〜（ｎ）の順電圧を加算してなる前記ＬＥＤ群１３ａ〜１３ｎ毎の各順電圧に対応するように電圧制御する。

前記基準温度は、エアコンでコントロールされた家屋内やビル内の生活環境温度である２０〜２５°Ｃ、例えば２０°Ｃとし、また、照明装置が設置された環境温度と前記基準温度との温度差に対応する補償電圧は、各ＬＥＤ群１３ａ〜１３ｎ毎に環境温度に対応した順電圧特性を予め測定して、その測定結果に基づきＣＰＵ回路１４の記憶部に記憶させておき、温度変化に応じて可変回路１５に出力される。

図３に示すように、各ＦＥＴ１６は、各ＬＥＤ群１３ａ〜１３ｎにそれぞれ直列に接続され、それらのゲートは定電流回路１７ａ〜１７ｎに接続されている。そして、前記定電流回路１７ａ〜１７ｎは、それぞれの前記ゲートに所定の電圧をかけＬＥＤ群１３ａ〜１３ｎに各別の一定ＬＥＤ電流を流すように構成してある。なお、前記ＬＥＤ群１３ａ〜１３ｎ及び各ＦＥＴ１６と直列に接続した抵抗２０は、各ＬＥＤ電流値を検出するためのものである。

ＣＰＵ回路１９は、マイコン（図示せず）を組み込んだ電圧制御をするための回路であり、前記基準温度と温度センサ８からの検出温度との温度差に対応する予め記憶させた補正制御信号を可変回路１５に出力するように構成してある。

可変回路１５は、公知のものであり、前記ＣＰＵ回路１９から入力した補正制御信号に対応して、電源回路１４の出力電圧を変更するように動作するものである。

以上のように構成したＬＥＤ照明装置の駆動回路２１は、起動すると温度センサ１８からの温度検知信号がＣＰＵ回路１９のマイコンに入力し、ＣＰＵ回路１９は基準温度との温度差に対応した補正制御信号を可変回路１５に出力する。この信号が入力された可変回路１５は、電源回路１４の各ＬＥＤ群１３ａ〜１３ｎへの出力電圧を、ＬＥＤ群１３ａ〜１３ｎの環境温度に応じた各順電圧に対応して変更させる。このようにして、駆動回路２１は、ＬＥＤ群１３ａ〜１３ｎの順電圧より高い電源電圧を常に確保するため、低温域での安定した動作が得られ、ＬＥＤ群１３ａ〜１３ｎの光度は安定している。また、高温域においては、一般的には図１に示すようにＬＥＤ群の順電圧が低下するため、余った電圧でＬＥＤ駆動用ＦＥＴの電力消費が増して不要な熱が発生するうえ電力効率も下がるが、駆動回路２１では、電源回路４のＬＥＤ１３ａ〜１３ｎ群への出力電圧を順電圧に対応して低下させることによって、不要な熱の発生を防ぐうえ、電力効率も維持し得る。そして、電源回路１４のＬＥＤ群１３ａ〜１３ｎへの出力電圧を各順電圧に対応して変更させることにより、各ＬＥＤ群１３ａ〜１３ｎの光度及び色度は安定する。

なお、本考案は前記各実施形態になんら限定されるものではなく、例えば、監視カメラの投光器だけではなく、その他の屋外用、特殊環境用（大型冷蔵室等）の照明装置に適用してもよい。

１，２１駆動回路
２，１２電源
ａ，ｂ，ｎＬＥＤ
３ａ，１３ａ，１３ｂ，１３ｎＬＥＤ群
４，１４電源回路
５，１５可変回路
６，１６ＦＥＴ
７，１７ａ，１７ｂ，１７ｎ定電流回路
８，１８温度センサ
９，１９ＣＰＵ回路
１０，２０電流測定用抵抗

Claims

供給電源に接続するとともに、同一発光色のＬＥＤ群に接続した電圧制御可能な電源回路と、この電源回路の出力電圧を可変する可変回路と、前記ＬＥＤ群を流れる電流を一定に維持するための定電流回路と、設置環境温度を検知する温度センサと、この温度センサ、前記可変回路及び前記定電流回路に接続したＣＰＵ回路とを備え、ＣＰＵ回路は、温度センサが検知した環境温度と予め設定した基準温度との温度差に対応するように、可変回路に前記温度差に応じて予め設定した補正制御信号を可変回路に出力し、この可変回路によって電源回路の出力電圧をＬＥＤ群の順電圧に対応するように変圧制御することを特徴とするＬＥＤ照明装置。
供給電源に接続するとともに、発光色が異なる複数のＬＥＤ群に各別に接続した電圧制御可能な電源回路と、前記各種ＬＥＤ群にそれぞれ供給する電源回路の出力電圧をＬＥＤ群の発光色に応じて各別に可変する可変回路と、前記各ＬＥＤ群を流れる電流をＬＥＤの発光色に応じた電流値にそれぞれ一定に維持するための各ＬＥＤ群に各別に接続する定電流回路と、設置環境温度を検知する温度センサと、この温度センサ、前記可変回路及び前記各定電流回路に接続したＣＰＵ回路とを備え、ＣＰＵ回路は、温度センサが検知した環境温度と予め設定した基準温度との温度差に対応するように、可変回路に前記温度差に応じて予め設定した各ＬＥＤ群の補正制御信号を可変回路に出力し、この可変回路によって電源回路の各ＬＥＤ群への出力電圧を各ＬＥＤ群毎の順電圧に対応するように変圧制御することを特徴とするＬＥＤ照明装置。