JP3188550U - オープン回路保護及び色温度と輝度とを合わせて調節できるｌｅｄ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オープン回路保護及び色温度と輝度とを合わせて調節できるＬＥＤ駆動装置を提供する。【解決手段】発光ダイオード区域３１は複数のストリングライトに分けられ、そのうち少なくとも一つのストリングライトは複数の青色発光ダイオードを直列接続し、残りのストリングライトはそれぞれ複数の黄色発光ダイオードを直列接続して構成される。さらに、少なくとも一つの黄色ストリングライト３１１を青色ストリングライト３１０に並列接続した後に残りのストリングライトと直列接続してノード３１２を形成する。ＬＥＤ駆動装置２は切り替えスイッチ２４０を用いて、青色ストリングライトまたは黄色ストリングライトを導通させることで灯具の色温度を改変すると共に、制御チップ２３０の電源入力ピンを介して係るノードに電気接続するように制御する。発光ダイオードの異常によりオープン回路が形成された時に稼働を中止させ、保護効果を形成する。【選択図】図３

Description

本考案はＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、発光ダイオード）灯具用電源装置に関し、特に簡単なジャンパー（Ｊｕｍｐｅｒ）を用いて、灯具の光色を柔軟に調節し製品の適用性を向上できる、オープン回路保護及び色温度と輝度とを合わせて調節できるＬＥＤ駆動装置に関する。

現時点のＬＥＤ灯具の駆動装置はほとんどスイッチング電源コンバータ（Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を主な電気回路として使用されており、係るスイッチング電源コンバータは、フライバック（Ｆｌｙ−ｂａｃｋ）コンバータ、フォーワード（Ｆｏｒｗａｒｄ）コンバータ、ブースト（Ｂｏｏｓｔ）コンバータ、バック（Ｂｕｃｋ）コンバータ、プッシュプール（Ｐｕｓｈ−ｐｕｌｌ）コンバータ、ハーフブリッジ（Ｈａｌｆ−ｂｒｉｄｇｅ）コンバータとフルブリッジ（Ｆｕｌｌ−ｂｒｉｄｇｅ）コンバータなどの回路形態がよく見かける。図１に示す駆動装置１の例は、ブーストコンバータを主とする回路構造は、入力電圧を負荷に必要な電圧レベルに引き上げる機能を有している。調光モジュール１０と、整流モジュール１１と、制御モジュール１２と、出力モジュール１３とを設けられ、制御モジュール１２は制御チップ１２０と、保護抵抗器１２１と、トランジスタ１２２と、検出抵抗器１２３とを設けられている。調光モジュール１０はトライアック（Ｔｒｉ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ＡＣ Ｓｗｉｔｃｈ， ＴＲＩＡＣ）であり、検出抵抗器１２３はトランジスタ１２１を介してＬＥＤに直列接続され、ＴＲＩＡＣが入力電圧の導通角の切り替えるによって輝度を調節するときに、検出抵抗器１２３がＬＥＤの駆動電流を検出したときに、電圧を降下させ、制御チップ１２０により電圧降下と入力電圧とを比較した後に、高レベル電圧または低レベル電圧をトランジスタ１２２に出力させ、適時にトランジスタ１２２を導通または非導通することによって、パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ， ＰＷＭ）信号の動作周期（Ｄｕｔｙ Ｃｙｃｌｅ）を調節し、駆動電流の出力を制御することによって、ＬＥＤの発光輝度調節が行われている。さらに、回路全体の過負荷によって駆動装置１の損傷を避けるため、制御チップ１２０は保護抵抗器１２１を介して、出力モジュール１３から出力される駆動電圧を検出して、回路全体が正常に稼働しているかを判断する。しかし、この種の手段はＬＥＤの損傷により、一部のＬＥＤストリングライトがオープン回路を形成されたとき、残りのＬＥＤストリングライトには出力モジュール１３から出力される電圧がそのまま流れることになる。このように、係るＬＥＤストリングライトは引き続き正常に稼働できるものの、時間経過後には過度な電圧が流されることによって損傷し、灯具の寿命を縮めると同時に、使用者の満足度を低下させる。

さらに、現在の灯具は青色ＬＥＤと黄色ＬＥＤとの組み合わせ設置方式により、必需な光色を形成されているが、しかし、研究開発段階で青色ＬＥＤと黄色ＬＥＤの設置個数をいったん決定した後に、後で生産された灯具にはＬＥＤの物理特性の違いにより、光色に誤差の問題が存在していても、調節ができないほか、青色ＬＥＤまたは黄色ＬＥＤの稼働数を増減させることはできない。そのため、メーカは工場出荷前の検査に大量の色差大きい製品を淘汰せざるを得なくなり良品率を低下し、二級品の在庫が増加する問題を引き起こしてしまい、産業の経済発展にとって不利である。

よって、灯具に青色光と黄色光とを混合した発光ダイオードを発光源に使用できる同時に、簡単なスイッチ素子を利用して、工場出荷前に灯具の光色を柔軟に調節し、製品の品質を確保すると共に、製品の損耗率及び生産コストを軽減し、経済効果に貢献することは、本考案で解決したい課題である。

公知技術の問題について、本考案の目的は、簡単な回路配置及びスイッチ素子をもって、灯具に光色の微調整及びオープン回路に対する保護機能を備え合わせて、コストを増加しない前提において、製品の適用性及び品質を向上できる、オープン回路保護及び色温度と輝度とを合わせて調節できるＬＥＤ駆動装置を提供する。

本考案の目的に基づき、係るオープン回路保護及び色温度と輝度とを合わせて調節できるＬＥＤ駆動装置は、ダウンライトまたは反射型ランプに適用すれば複数の発光ダイオードを駆動できる。係るＬＥＤ駆動装置は主に調光モジュールと、整流モジュールと、制御モジュールと、出力モジュールより構成される。制御モジュールに制御チップを内設していて、発光ダイオードに電気接続すると共に、トランジスタと検出抵抗器とを介して出力モジュールに接続されている。特徴として、発光ダイオード区域は複数のストリングライトに分けられ、そのうち少なくとも一つのストリングライトは複数の青色発光ダイオードを直列接続して構成し、残りのストリングライトはそれぞれ複数の黄色発光ダイオードを直列接続して構成する。少なくとも一つの黄色発光ダイオードを青色ダイオードに並列接続した後に残りのストリングライトと直列接続してノードを形成する。係る出力モジュールに切り替えスイッチを設けていて、切り替えスイッチは３端子素子であり、そのうちの２つの端子をそれぞれ青色ストリングライトと、黄色ストリングライトに接続していて、かつ制御チップの電源入力ピンをノードに電気接続させ、発光ダイオードの異常により、オープン回路を形成したときは、ノードの電圧レベルを制御チップの稼働電圧より低くし、制御チップの稼働を中止させ、回路全体の保護効果を形成すると共に、切り替えスイッチによって、青色ストリングライトまたは黄色ストリングライトを導通させ、灯具発光の色温度を改変する。

そのうち、調光モジュールより調光信号が出力されたときは、制御チップによって、トランジスタの作動を制御し、発光ダイオードに流れる電流の調節により、灯具の照明強度を改変する。ＬＥＤ駆動装置はブースト（Ｂｏｏｓｔ）コンバータの回路構造を使用され、切り替えスイッチはジャンパーであり、灯具の回路板に取り付けていて、かつ整流モジュールはブリッジ全波整流器であり、調光モジュールはトライアックであり、外部電源の入力相の導通角を調節し、入力パワーを改変して、調光信号を形成する。

前述とおり、本考案はジャンパーを用いて、青色ストリングライトまたは黄色ストリングライトの導通状況を改変でき、メーカは灯具の工場出荷前に色温度を柔軟に調節して、注文要求に対応でき、不良率及び二級品の在庫数を軽減できる。さらに、ノードの設置により、制御チップは公知製品のように、抵抗器を用いて分圧及び整流する必要はなく、直接に必要な稼働電圧を取得できる。このように、発光ダイオードの損傷によって、オープン回路が形成されたときに、制御チップはノードより必需な稼働電圧を取得できないため、全体の回路の稼働を中止させ、回路保護の効果を達成できる。

公知のブーストコンバータ駆動装置の回路図である。 本考案の好ましい実施例のブロック図である。 本考案の好ましい実施例の回路図である。 本考案の好ましい実施例の灯具の概略図である。

審査官の方々が本考案の内容のさらなる理解を図るため、以下にて図面と合わせて説明する。ご参照ください。

図２〜４、本考案の好ましい実施例によるブロック図と、回路図とモジュール概略図とを参照する。図に示すように、本考案のオープン回路保護及び色温度と輝度とを合わせて調節できるＬＥＤ駆動装置２は、ダウンライトまたは反射型ランプの灯具３に適用すれば、複数のＬＥＤ ３１を駆動発光できる。灯具３は少なくとも一つのランプシェード３０と、回路板３２と、ランプホルダー３３とを設けられている。ランプホルダー３３にて回路板３２を収容した後に、ランプシェード３０に接合して置き、回路板３２はＬＥＤ駆動装置２と電気接続し、その上方にＬＥＤ ３１を設けられている。ＬＥＤ ３１区域は複数のストリングライトに分けられ、そのうち少なくとも一つのストリングライトは複数のＬＥＤを直列接続して、青色ストリングライト３１０を形成し、残りのストリングライトはそれぞれ複数の黄色ＬＥＤを直列接続して形成され、少なくとも一つの黄色ストリングライト３１１を青色ストリングライト３１０と並列接続した上、残りのストリングライトと直列接続して、一つのノード３１２を構成する。

ＬＥＤ駆動装置２はブーストコンバータ構造を使用されている。主に調光モジュール２０と、整流モジュール２１と、変換モジュール２２と、制御モジュール２３と、出力モジュール２４より構成される。調光モジュール２０はＴＲＩＡＣであり、整流モジュール２１はブリッジ全波整流器であり、ＴＲＩＡＣを介して外部電源（図示しない）と電気接続されている。変換モジュール２２は主にインダクタ２２０とダイオード２２１と、コンデンサー２２２とを組合せてなる。制御モジュール２３に制御チップ２３０と、トランジスタ２３１と、検出抵抗器２３２とを内設されている。出力モジュール２４に３端子素子の切り替えスイッチ２４０を設けられている。インダクタ２２０の一端を整流モジュール２１の出力端に接続し、他端はダイオード２２１の陽極に接続していて、かつダイオード２２１の陰極はコンデンサー２２２と切り替えスイッチ２４０の入力端に接続され、切り替えスイッチ２４０の２つの出力端はそれぞれ青色ストリングライト３１０と黄色ストリングライト３１１に接続されている。本実施例において、切り替えスイッチ２４０は例えばジャンパーを実施し、回路板３２に設け置き、灯具３メーカは工場出荷前に切り替えスイッチ２４０を切り換えることによって、青色ストリングライト３１０または黄色ストリングライト３１１の導通状態を改変できる。このように、青色ストリングライト３１０のＬＥＤを点灯させるか否か、灯具３に寒色光または暖色光を出射させることによって、灯具３の色温度を改変できる。

制御チップ２３０はＶＩＮ、ＣＳ、ＧＮＤ、ＧＡＴＥ、ＰＷＭＤ、ＶＤＤ、ＬＤ／ＳＳ、ＲＴなど８つのピンを設けていて、かつＧＡＴＥピンをトランジスタ２３１のゲート極に電気接続し、ＣＳピンをトランジスタ２３１のソース極と検出抵抗器２３２に電気接続していて、かつ制御チップ２３０のＶＩＮ、すなわち電源入力ピンをノード３１２に電気接続し、トランジスタ２３１のドレイン極をダイオード２２１の陽極に接続する。さらに、ＴＲＩＡＣによって、外部電源の入力相の導通角を受信し、入力パワーを改変させ、調光信号を形成される。制御チップ２３０は調光信号に基づいて、トランジスタ２３１の作動を調節することによって、ＬＥＤ ３１に流れる電流の量を調節して、灯具３の照度を改変する。同時に、ノード３１２はＬＥＤ ３１に電流が流れているため、電圧を有しており、制御チップ２３０はこの電圧によって、必要な稼働電圧が得られる。このように、ＬＥＤ ３１の異常によって、オープン回路が形成されたとき、ノード３１２の電圧レベルは制御チップ２３０の稼働電圧より低くなるため、制御チップ２３０には必要な稼働電圧が得られないため、作動を中止し、灯具３の作動が中止され、ＬＥＤ ３１と回路全体の保護効果を有する。

（先行技術）
１ 駆動装置
１０ 調光モジュール
１１ 整流モジュール
１２ 制御モジュール
１２０ 制御チップ
１２１ 保護抵抗器
１２２ トランジスタ
１２３ 検出抵抗器
１３ 出力モジュール
（本考案）
２ ＬＥＤ駆動装置
２０ 調光モジュール
２１ 整流モジュール
２２ 変換モジュール
２２０ インダクタ
２２１ ダイオード
２２２ コンデンサー
２３ 制御モジュール
２３０ 制御チップ
２３１ トランジスタ
２３２ 検出抵抗器
２４ 出力モジュール
２４０ 切替えスイッチ
３ 灯具
３０ ランプシェード
３１ ＬＥＤ
３１０ 青色ＬＥＤストリングライト
３１１ 黄色ＬＥＤストリングライト
３１２ ノード
３２ 回路板
３３ ランプホルダー

Claims (5)

1. オープン回路保護及び色温度と輝度とを合わせて調節できるＬＥＤ駆動装置であって、
   ダウンライトまたは反射型ランプに適用すれば複数の発光ダイオードを駆動でき、前記ＬＥＤ駆動装置は主に調光モジュールと、整流モジュールと、変換モジュールと、制御モジュールと、出力モジュールより構成され、前記制御モジュールに制御チップを内設していて、前記変換モジュールと前記発光ダイオードとを電気接続すると共に、トランジスタと検出抵抗器とを介して、前記出力モジュールと電気接続して置き、
   前記発光ダイオード区域は複数のストリングライトを分けていて、そのうち少なくとも一つのストリングライトは、複数の青色ストリングライトを直列接続して形成し、残りのストリングライトは複数の黄色ストリングライトを直列接続して形成し、少なくとも一つの前記黄色ストリングライトは前記青色ストリングライトと並列接続した上、残りのストリングライトと直列接続してノードを形成し、前記出力モジュールは切り替えスイッチを有し、前記切り替えスイッチは３端子素子であり、そのうち２つの出力端はそれぞれ前記青色ストリングライトと前記黄色ストリングライトに接続され、前記制御チップの電源入力ピンを前記ノードと電気接続され、前記発光ダイオードの異常によりオープン回路が形成されたときに、前記ノードにおける電圧レベルは前記制御チップの稼働電圧より低くなるため、前記制御チップの作動を中止することによって、回路全体の保護効果を形成され、前記切り替えスイッチを切り換えて、青色ストリングライトまたは黄色ストリングライトを導通させ、前記灯具の色温度を改変できることを特徴とする、オープン回路保護及び色温度と輝度とを合わせて調節できるＬＥＤ駆動装置。
2. 前記調光モジュールより調光信号を出力されたときに、前記制御チップが前記トランジスタを制御し、前記発光ダイオードに流れる電流を調節することによって、前記灯具の照明強度を改変できることを特徴とする、請求項１記載のオープン回路保護及び色温度と輝度とを合わせて調節できるＬＥＤ駆動装置。
3. 前記ＬＥＤ駆動装置はブーストコンバータ回路構造を使用されていることを特徴とする、請求項２記載のオープン回路保護及び色温度と輝度とを合わせて調節できるＬＥＤ駆動装置。
4. 前記切り替えスイッチはジャンパーであり、前記灯具の前記回路板に設けられていることを特徴とする、請求項３記載のオープン回路保護及び色温度と輝度とを合わせて調節できるＬＥＤ駆動装置。
5. 前記整流モジュールはブリッジ全波整流器であり、前記調光モジュールはトライアックを用いて、外部電源を受け入れ入力相の導通角を調節することによって、入力パワーを改変すると共に、調光信号を形成することを特徴とする、請求項４記載のオープン回路保護及び色温度と輝度とを合わせて調節できるＬＥＤ駆動装置。

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