JP4100400B2 - Led駆動装置、これを含む照明装置及び照明器具 - Google Patents

Led駆動装置、これを含む照明装置及び照明器具 Download PDF

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Description

本発明は、例えば、発光ダイオード(以下「LED(Light Emitting Diode」という)を点灯するために用いられるLED駆動装置、これを含む照明装置及び照明器具に関するものである。
近年、白色のLEDの量産化が盛んに行われ、また用途も多様化している。車両の分野においても、例えば、車内に用いる照明器具、高輝度化によるヘッドライト又はデイタイムランニングランプ等として用いる照明器具の開発が行われている。
LEDは、白熱電球と比較して長寿命であり、応答性が速く、小型に実装することができる。また、フィルタを用いないで、各種の色を用途に応じて簡単に作製することができる。さらに、照明器具を薄くすることができ、立体的に実装することができるので、車の形状等のデザインに対して制限を与えることがなく、自由な設計を行うことができる。
この種の照明器具として、図12に示すような照明器具6がある。なお、図12は、図1のH1、H2、H3及びH4と接続している。上記照明器具6は、複数のLED31・・・(図1参照)を直列に接続して設けているLEDユニット3(図1参照)と、LED駆動装置60とを備えている。LED駆動装置60は、直流電源40(図1参照)と、駆動部61と、LEDユニット3と直列に接続している抵抗43とを備えている。駆動部61は、例えば昇圧回路等であり、直流電源40から供給される直流電圧V1(図1参照)より昇圧されている駆動電圧V2を、LEDユニット3に供給している。また、駆動部61は、抵抗43の電圧V4及び抵抗値に基づいて、LEDユニット3に流れる駆動電流I2を検出し、上記駆動電流I2が定電流になるように駆動電圧V2を可変している。これにより、直流電圧V1が変動した場合であっても、駆動部61は、駆動電流I2を定電流にすることができる。
また、図13には、駆動部61(図12参照)がLEDユニット3(図1参照)に対して定電流制御を行った場合における駆動電圧V2と駆動電流I2との関係を示している。図13において、実線Pと実線R1,R2,R3との交点が動作点となる。例えば、実線R1のような特性を示すLEDユニット3の消費電力は、電圧V2sと電流I2sとの積であり、実線R2のような特性を示すLEDユニット3の消費電力は、電圧V2tと電流I2tとの積である。
なお、特許文献1には、図12に示している照明器具6と同様に、複数のLEDを直列に接続することにより、LEDの増加に対応可能な定電流制御を行う照明器具が開示されている。
特開2003−187614号公報(第3,4頁及び第1図)
しかしながら、上記従来のLED駆動装置において、駆動部は、上記定電流制御を行っているので、LEDユニットの各LEDのオン電圧が異なり、図13の実線R1,R2,R3に示すように、LEDユニット毎に駆動電圧V2が異なってしまう。特に、実線R3のような特性を示すLEDユニットの消費電力は、駆動電圧V2が電圧V2uと高いので、大きくなってしまう。これにより、各LEDの発熱量が大きくなり、各LEDに過大なストレスを与えてしまうという問題があった。
本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、LEDに対するストレスを低減することができ、光を安定に照射することができるとともに、寿命を長くすることができるLED駆動装置、これを含む照明装置及び照明器具を提供することにある。
請求項1に記載の発明は、LEDに駆動電圧及び駆動電流を供給する電源手段と、前記駆動電圧を検出する電圧検出手段と、前記駆動電流を検出する電流検出手段と、前記電圧検出手段により検出される駆動電圧と、前記電流検出手段により検出される駆動電流との積からなる消費電力が一定となるように前記電源手段を制御する定電力制御と、前記駆動電流が一定となるように前記電源手段を制御する定電流制御との2つの制御を、前記駆動電圧に基づいて切り替えて行う制御手段とを備えることを特徴とする。
この構成では、LEDの消費電力を一定にしたり、定電流制御を行いながら、LEDに対して過大な消費電力とならないように制御したりすることができるので、LEDに対するストレスを低減することができ、光を安定に照射することができるとともに、寿命を長くすることができる。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記制御手段が、前記駆動電圧を予め決められた電圧以上になることを防止する過電圧保護制御、及び前記駆動電流を予め決められた電流以上になることを防止する過電流保護制御のうち、少なくとも一方を行うことを特徴とする。この構成では、LEDに対して、過大な駆動電圧又は過大な駆動電流を供給することを防止することができる
求項に記載の発明は、請求項1又は2記載の発明において、前記電源手段が、直流電源と、前記直流電源の電圧以上の大きさを有する駆動電圧を前記LEDに供給する昇圧チョッパ部とを備えることを特徴とする。この構成では、複数のLEDを接続することにより、直流電源から供給される電圧以上の駆動電圧が必要になった場合であっても、十分な駆動電圧を供給することができる。
請求項に記載の発明は、請求項1又は2記載の発明において、前記電源手段が、直流電源と、前記直流電源の電圧以上の大きさ又は前記直流電源の電圧以下の大きさを有する駆動電圧を前記LEDに供給する昇降圧回路部とを備えることを特徴とする。この構成では、直流電源から供給される電圧に関係なく、LEDの個数を適宜設定することができるとともに、駆動電圧が低いときであってもLEDを駆動させることができる。
請求項に記載の発明は、請求項に記載の発明において、前記昇降圧回路部が、前記直流電源と電気的に接続する一次巻線、及び前記LEDと電気的に接続する二次巻線を設けるトランスを備えることを特徴とする。この構成では、LEDを直流電源側で発生するノイズから防御することができる。
請求項に記載の発明は、請求項に記載の発明において、前記トランスが、前記電圧検出手段と電気的に接続する三次巻線を設け、前記電圧検出手段が、前記三次巻線に発生する電圧に基づいて前記駆動電圧を検出し、前記電流検出手段が、前記一次巻線に流れる電流に基づいて前記駆動電流を検出することを特徴とする。この構成では、複数のLEDを接続することにより駆動電圧が高くなった場合であっても、直流電源をオフにしたときの交換、作業及びメンテナンスをより安全に行うことができる。
請求項に記載の発明は、請求項1〜のいずれかに記載の発明において、前記電源手段が、オン及びオフを行うスイッチ素子を備え、前記制御手段が、前記駆動電圧に基づいて基準値を生成し、前記基準値及び前記駆動電流に基づいて、前記スイッチ素子のオン及びオフを制御して前記駆動電圧を設定することを特徴とする。この構成では、LEDに対して、過大な駆動電圧又は過大な駆動電流を供給することを防止することができる。
請求項に記載の発明は、請求項1〜のいずれかに記載の発明において、前記制御手段が、マイクロコンピュータと、前記マイクロコンピュータと接続する回路部とであることを特徴とする。この構成では、ソフトウェアで設定することができるので、より細かな制御を行うことができる。
請求項に記載の発明は、照明装置が、請求項1〜のいずれかに記載のLED駆動装置と、前記LED駆動装置により駆動されるLEDとを備えることを特徴とする。この構成では、LEDの消費電力を一定にすることができるので、LEDに対するストレスを低減することができ、光を安定に照射することができるとともに、寿命を長くすることができる。
請求項10に記載の発明は、照明器具が、請求項に記載の照明装置を備えることを特徴とする。この構成では、LEDの消費電力を一定にすることができるので、LEDに対するストレスを低減することができ、光を安定に照射することができるとともに、寿命を長くすることができる。
本発明によれば、LEDに対するストレスを低減することができ、光を安定に照射することができるとともに、寿命を長くすることができる。
基本形態
先ず、基本形態の基本的な構成について図1〜3を用いて説明する。基本形態の照明器具は、例えば、車内に設けられている車内用照明灯、前照灯、補助灯等の車載用照明器具、室内用照明器具、又は表示器具等であり、図2に示すように、灯具1と、照明装置2とを備えている。
灯具1は、車内の上面CBに接しているボディ10と、上記ボディ10に嵌合するカバー11と、レンズ体12とを備えている。ボディ10は、例えば絶縁性の樹脂成形により、円状に形成されている底部100と、底部100の外周縁から下方に延設されている円筒部101とを一体に備えている。上記ボディ10は、レンズ体12及び後述するLEDユニット3を着脱自在に収納している。カバー11は、例えば絶縁性の樹脂成形により、円状に形成されている底部110と、底部110の外周縁から上方に延設されている円筒部111とを一体に備えている。また、上記ボディ11は、底部110の中央に、円状の孔110aを設けている。
レンズ体12は、例えば絶縁性の樹脂成形により、円状に形成されている底部120と、底部120の外周縁から上方に延設されている円筒部121とを一体に備えている。また、上記レンズ体12は、底部120において後述する複数のLED31・・・の前方となる位置に、複数のレンズ122・・・を備えている。各レンズ122は、各LED31から放射された光を制御している。
照明装置2は、LEDユニット3と、LED駆動装置4とを備えている。LEDユニット3は、基板30と、複数(例えば3〜数十)のLED31・・・とを備えている。基板30は、例えばプリント基板、樹脂基板等であり、円状に形成されている。複数のLED31・・・は、上記基板30上に直列に接続して設けられている。上記LEDユニット3は、図1に示すように、LED駆動装置4と電気的に接続し、上記LED駆動装置4から供給される駆動電圧V2及び駆動電流I2に基づいて白色の光を放射する照明負荷である。なお、LED31の数は、用途に応じて適宜設定することができる。
LED駆動装置4は、直流電源40と、駆動部5と、LEDユニット3と並列に接続している抵抗41,42と、LEDユニット3と直列に接続している抵抗43とを順に備えている。なお、上記LED駆動装置4は、図2に示すような上面CBに設けられているものに限定されず、用途に応じて上面CB以外の場所に設けられているものでもよい。
直流電源40は、図1に示すように、例えば商用電源等の交流電源(図示せず)の交流電圧及び交流電流を直流電圧V1及び直流電流I1に変換し、上記直流電圧V1及び直流電流I1を駆動部5に出力している。
駆動部5は、上記直流電源40から入力される直流電圧V1及び直流電流I1を、LEDユニット3を駆動させるための駆動電圧V2及び駆動電流I2に変換し、上記駆動電圧V2及び駆動電流I2をLEDユニット3に供給するものであり、直流電源40とともに電源手段を構成している。また、駆動部5は、抵抗42の電圧V3、及び抵抗43の電圧V4を検出し、上記2つの電圧V3,V4に基づいて駆動電圧V2を検出するものであり、抵抗41,42,43とともに電圧検出手段を構成している。同時に、駆動部5は、上記抵抗43の電圧V4及び抵抗値に基づいて抵抗43に流れる電流、すなわち駆動電流I2を検出するものであり、抵抗43とともに電流検出手段を構成している。
上記駆動部5は、検出される駆動電圧V2と駆動電流I2とが図3に示すような特性になるように定電力制御を行う制御手段でもある。図3において、実線RはLEDユニット3(図1参照)の電圧と電流との特性を示している。実線Pと実線Rとの交点が動作点となる。例えば、実線Rのような特性を示すLEDユニット3の消費電力は、電圧V2bと電流I2bとの積である。経路Aは、直流電源40(図1参照)をオンにしたときのスタートモードであり、駆動電圧V2が上昇するにつれて、駆動電流I2が増加していく。経路AはLEDユニット3の特性によるものであり、駆動部5(図1参照)は、LEDユニット3に対して電力を急激に供給しないで、徐々に供給するような制御を行っている。電圧V2b、電流I2bは、それぞれ一般的なLEDユニット3の定常時の駆動電圧V2、駆動電流I2である。
経路Bは定常時モードであり、駆動部5(図1参照)は、駆動電圧V2が電圧V2a〜V2cの範囲にあるとき、上記駆動電圧V2と、検出される駆動電流I2との積からなる消費電力が一定になる制御を行っている。電圧V2cは駆動電圧V2の上限値であり、電流I2cは駆動電流I2の上限値である。
経路Cは過電圧制御モードであり、駆動部5(図1参照)は、上記駆動電圧V2を予め決められた電圧V2c以上になることを防止する過電圧保護制御を行っている。具体的には、駆動部5は、駆動電圧V2を電圧V2cまで上昇すると、駆動電圧V2及び駆動電流I2の供給を停止する。これにより、各LED31(図1参照)へのストレス、各LED31の温度上昇、又は各LED31が接続されずに開放状態になっていることを防止することができる。なお、定電力制御では、定電流制御より駆動電圧V2の上限値である電圧V2cを高くすることができる。
一方、経路Dは過電流制御モードであり、駆動部5(図1参照)は、上記駆動電流I2を予め決められた電流I2c以上になることを防止する過電流保護制御を行っている。具体的には、駆動部5は、駆動電圧V2が電圧V2a以下に低下すると、駆動電流I2を電流I2cで一定になる制御を行っている。上記のような制御が発生する場合として、複数のLED31・・・(図1参照)のうち少なくとも一つが短絡するという不良が発生した場合、二次短絡になる異常状態の場合、各LED31の動作電圧が周囲温度等の上昇により低下した場合等がある。これにより、各LED31へのストレスを防止することができる。
次に、基本形態の照明装置2の動作について説明する。先ず、スタートモード(経路A参照)において、駆動電圧V2の上昇に従い、駆動電流I2が徐々に増加していく。定常時の動作点(経路Aと経路Bの交点)から定常時モード(経路B参照)に移行する。駆動電圧V2が電圧V2cまで上昇すると、定常時モードから過電圧制御モード(経路C参照)に切り替わる。これに対して、駆動電圧V2が電圧V2aまで低下すると、定常時モードから過電流制御モード(経路D参照)に切り替わる。
以上、基本形態によれば、LEDユニット3の消費電力を一定にすることができるので、各LED31に対するストレスを低減することができ、光を安定に照射することができるとともに、寿命を長くすることができる。また、LEDユニット3に対して、過大な駆動電圧V2又は過大な駆動電流I2を供給することを防止することができる。さらに、LEDユニット3のばらつきを抑えるために各LED31を選別するような工程を必要としないので、各LED31のコストを低減することができる。
なお、基本形態の変形例として、図4に示すように、定電力制御(経路B参照)と定電流制御(経路E参照)とを用途又は時間に応じて切り替えたり、いずれか一方を重視した制御を行ったりしてもよい。つまり、図4の経路Bの傾きが異なるような制御を行ってもよい。
(実施形態
実施形態の照明装置2は、基本形態の照明装置2(図1参照)と同様に、LEDユニット3と、LED駆動装置4とを備えているが、基本形態の照明装置2にはない以下に記載の特徴部分がある。
実施形態のLED駆動装置4(図1参照)において、駆動部5(図1参照)は、図5に示すように、LEDユニット3(図1参照)に対して、基本形態の定電力制御と、駆動電流I2が略一定の電流値となるように制御する定電流制御とを、駆動電圧V2に基づいて切り替えて行っている。具体的には、駆動部5は、駆動電圧V2が電圧V2e〜V2dの範囲では定電流制御を行い(経路B1参照)、駆動電圧V2が電圧V2d〜V2cの範囲では定電力制御を行っている(経路B2参照)。
また、上記駆動部5(図1参照)は、駆動電圧V2が電圧V2e以下になる場合、駆動電圧V2が低くなるにつれて駆動電流I2が小さくなり、駆動電圧V2が高くなるにつれて駆動電流I2が大きくなるように制御している(経路C参照)。これにより、過電流になることを保護することができる。
なお、実施形態の駆動部5は、上記以外の点において、基本形態の駆動部5(図1参照)と同様である。
以上、実施形態によれば、基本形態と同様の効果を得ることができるとともに、定電流制御を行いながら、LEDユニット3に対して過大な消費電力にならないように制御することができるので、さらに、光を安定に照射することができるとともに、寿命を長くすることができる。
(実施形態
実施形態のLED駆動装置4は、図6に示すように、直流電源40と、抵抗41,42,43とを基本形態のLED駆動装置4(図1参照)と同様に備えているが、基本形態のLED駆動装置4にはない以下に記載の特徴部分がある。
実施形態の駆動部5aは、駆動回路部50と、制御部51とを備えている。駆動回路部50は、トランス500を備えている昇降圧回路部である。上記トランス500は、例えばフライバックトランス等であり、直流電源40と電気的に接続している一次巻線500aと、LEDユニット3と電気的に接続している二次巻線500bとを備えている。上記駆動回路部50は、一次巻線500aと直列に接続しているスイッチ素子501と、二次巻線500bと直列に接続しているダイオード502と、LEDユニット3と並列にしてダイオード502と接続しているコンデンサ503とを備えている。
スイッチ素子501は、例えばFET、トランジスタ等のパワー素子であり、高周波でオン及びオフを行っている。ダイオード502は、二次巻線500bに発生する電圧を整流している。コンデンサ503は、例えば電解コンデンサ等であり、大きな容量を有し、ダイオード502を介して二次巻線500bから出力される直流電圧を充電している。上記コンデンサ503に充電されている電圧が駆動電圧V2になり、LEDユニット3に駆動電圧V2及び駆動電流I2が供給される。
制御部51は、制御電源510と、増幅回路部511と、基準値生成回路部512と、PWM制御部513と、ドライバ回路部514とを備えている。制御電源510は、制御部51を動作するための電源であり、直流電源40から直流電圧V1が供給される。増幅回路部511は、アンプ511a,511bを備え、電圧V3,V4をアンプ511a,511bで増幅し、基準値生成回路部512及びPWM制御部513に出力する。基準値生成回路部512は、タイマー部(図示せず)を備え、増幅回路部511から入力される電圧V3,V4に基づいてモードの切り替えを行うとともに、上記タイマー部で基準値を生成し、上記基準値をPWM制御部513に出力する。
PWM制御部513は、基準値生成回路部512で切り替えられたモードに応じて、スイッチ素子501のオンデューティを設定するためのパルス幅変調信号を生成し、上記パルス幅変調信号をドライバ回路部514に出力する。ドライバ回路部514は、PWM制御部513からパルス幅変調信号を入力し、オン信号の場合に、駆動信号をスイッチ素子501に出力する。
次に、実施形態の駆動部5aの動作について説明する。先ず、ドライバ回路部514からの駆動信号により、スイッチ素子501がオンになると、直流電源40−一次巻線500a−スイッチ素子501−直流電源40の閉回路で直流電流I1が流れ、トランス500はエネルギーを蓄積する。次に、ドライバ回路部514からの駆動信号により、スイッチ素子501がオフになると、上記エネルギーが、二次巻線500b−ダイオード502−コンデンサ503−二次巻線500bの閉回路で放出され、コンデンサ503が充電され、電圧が高くなる。上記スイッチ素子501のオン及びオフを高周波で切り替えることにより、安定な直流電圧をコンデンサ503に出力している。上記コンデンサ503の電圧により、LEDユニット3に駆動電圧V2及び駆動電流I2を供給している。上記より、駆動部5aは、駆動電圧V2を直流電圧V1以上の大きさ又は直流電圧V1以下の大きさにしてLEDユニット3に供給することができる。
なお、実施形態の駆動部5aは、上記以外の点において、基本形態の駆動部5(図1参照)と同様である。
以上、実施形態によれば、基本形態と同様の効果を得ることができるとともに、直流電源40から供給される直流電圧V1に関係なく、LED31の個数を適宜設定することができるとともに、駆動電圧V2が低いときであってもLED31を駆動させることができる。また、トランス500により、LEDユニット3と直流電源40とが分離しているので、LEDユニット3を直流電源40側で発生するノイズから防御することができる。
(実施形態
実施形態の駆動部5aは、実施形態の駆動部5a(図6参照)と同様に、駆動回路部50を備えているが、実施形態の駆動部5aにはない以下に記載の特徴部分がある。
実施形態の制御部51aは、図7に示すように、マイクロコンピュータ(マイコン)515と、上記マイクロコンピュータ515に接続している回路部516とから構成されている。基準値生成回路部512a、PWM制御部513a、ドライバ信号生成部517及び誤算演算部518は、マイクロコンピュータ515で動作している。一方、上記回路部516は、制御電源510と、増幅回路部511と、ドライバ回路部514とを備えている。なお、図7の制御電源510、ドライバ回路部514、アンプ511b及びアンプ511aは、図6のF1、F2、F3及びF4と接続している。
実施形態の制御部51aは、上記以外の点において、実施形態の制御部51(図6参照)と同様である。
以上、実施形態によれば、実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、基準値生成回路部512a、PWM制御部513a、ドライバ信号生成部517及び誤算演算部518をソフトウェアで設定することができるので、より細かな制御を行うことができる。
(実施形態
実施形態の駆動部5aは、実施形態の駆動部5a(図6参照)と同様に、制御部51を備えているが、実施形態の駆動部5aにはない以下に記載の特徴部分がある。
実施形態の駆動回路部50aは、実施形態の駆動回路部50(図6参照)に代わって設けられているものであり、図8に示すように、直流電源40(図6参照)側から順に、インダクタ504と、スイッチ素子501と、ダイオード502aと、コンデンサ503aとを備えている昇圧チョッパ部である。なお、図8は、図6のG1、G2、G3及びG4と接続している。
インダクタ504は、直流電源40(図6参照)から直流電圧V1(図6参照)が供給される。ダイオード502aは、インダクタ504に発生する電圧を整流している。コンデンサ503aは、例えば電解コンデンサ等であり、大きな容量を有し、ダイオード502aを介してインダクタ504から出力される直流電圧を充電している。上記コンデンサ503aに充電されている電圧が駆動電圧V2(図6参照)になり、LEDユニット3(図6参照)に駆動電圧V2及び駆動電流I2(図6参照)が供給される。なお、実施形態のスイッチ素子501は、実施形態のスイッチ素子501(図6参照)と同様である。
次に、実施形態の駆動部5aの動作について説明する。先ず、ドライバ回路部514(図6参照)からの駆動信号により、スイッチ素子501がオンになると、直流電源40(図6参照)−インダクタ504−スイッチ素子501−直流電源40の閉回路で直流電流I1(図6参照)が流れ、インダクタ504はエネルギーを蓄積する。次に、ドライバ回路部514からの駆動信号により、スイッチ素子501がオフになると、上記エネルギーが、インダクタ504からコンデンサ503aに放出され、コンデンサ503aが充電され、電圧が高くなる。上記スイッチ素子501のオン及びオフを高周波で切り替えることにより、直流電圧V1(図6参照)より高い直流電圧をコンデンサ503aに出力している。上記コンデンサ503aの電圧により、LEDユニット3(図6参照)に駆動電圧V2(図6参照)及び駆動電流I2(図6参照)を供給している。上記より、駆動部5aは、駆動電圧V2を直流電圧V1以上にしてLEDユニット3に供給することができる。
なお、実施形態の駆動回路部50aは、上記以外の点において、実施形態の駆動回路部50(図6参照)と同様である。
以上、実施形態によれば、複数のLED31・・・を接続することにより、直流電源40から供給される直流電圧V1以上の駆動電圧V2が必要になった場合であっても、十分な駆動電圧V2を供給することができる。
なお、実施形態の変形例として、実施形態の制御部と同様に、マイクロコンピュータを用いている制御部であってもよい。このような構成にしても、実施形態と同様の効果を得ることができる。
(実施形態
実施形態の駆動部5aは、実施形態の駆動部5a(図6参照)と同様に、制御部51を備えているが、実施形態の駆動部5aにはない以下に記載の特徴部分がある。
実施形態の駆動回路部50bは、実施形態の駆動回路部50(図6参照)に代わって設けられているものであり、図9に示すように、直流電源40(図6参照)側から順に、スイッチ素子501と、インダクタ504と、ダイオード502aと、コンデンサ503aとを備えている昇降圧回路部である。上記駆動回路部50bは、直流電源40側の接地電位(グランド)の位置とLEDユニット3側の接地電位の位置が異なっている。上記より、LEDユニット3は、コンデンサ503aの極性に対応して接続している。なお、図9は、図6のG1及びG2と接続している。
インダクタ504は、直流電源40(図6参照)からスイッチ素子501を介して直流電圧V1(図6参照)が供給される。ダイオード502aは、インダクタ504に発生する電圧を整流している。コンデンサ503aは、例えば電解コンデンサ等であり、大きな容量を有し、ダイオード502aを介してインダクタ504から出力される直流電圧を充電している。上記コンデンサ503aに充電されている電圧が駆動電圧V2になり、LEDユニット3に駆動電圧V2及び駆動電流I2が供給される。なお、実施形態5のスイッチ素子501は、実施形態のスイッチ素子501(図6参照)と同様である。
次に、実施形態の駆動部5aの動作について説明する。先ず、ドライバ回路部514(図6参照)からの駆動信号により、スイッチ素子501がオンになると、直流電源40(図6参照)−スイッチ素子501−インダクタ504−直流電源40の閉回路で直流電流I1(図6参照)が流れ、インダクタ504はエネルギーを蓄積する。次に、ドライバ回路部514からの駆動信号により、スイッチ素子501がオフになると、上記エネルギーが、インダクタ504−ダイオード502a−コンデンサ503a−インダクタ504の閉回路で放出され、コンデンサ503aは、図9に示すような極性に電圧が充電される。上記スイッチ素子501のオン及びオフを高周波で切り替えることにより、安定な直流電圧をコンデンサ503aに出力している。上記コンデンサ503aの電圧により、LEDユニット3に駆動電圧V2及び駆動電流I2を供給している。上記より、駆動部5aは、駆動電圧V2を直流電圧V1以上の大きさ又は直流電圧V1以下の大きさにしてLEDユニット3に供給することができる。
なお、実施形態の駆動回路部50aは、上記以外の点において、実施形態の駆動回路部50(図6参照)と同様である。
以上、実施形態によれば、複数のLED31・・・を接続することにより、直流電源40から供給される直流電圧V1以上の駆動電圧V2又は直流電圧V1以下の駆動電圧V2が必要になった場合であっても、十分な駆動電圧V2を供給することができる。
(実施形態
実施形態の駆動部5aは、実施形態の駆動部5a(図6参照)と同様に、制御部51を備えているが、実施形態の駆動部5aにはない以下に記載の特徴部分がある。
実施形態の駆動回路部50cは、実施形態の駆動回路部50(図6参照)に代わって設けられているものであり、図10に示すように、トランス505が、一次巻線505aと、二次巻線505bとを備えているとともに、ダイオード506及びコンデンサ507と直列に接続して電気的に接続する三次巻線505cを備えている。なお、実施形態のトランス505は、上記以外の点において、実施形態のトランス500(図6参照)と同様である。また、図10は、図6のG1、G2、H1及びH2と接続するとともに、制御電源510、ドライバ回路部514及びアンプ511a,511bと接続している。
ダイオード506は、三次巻線505cに発生する電圧を整流している。コンデンサ507は、例えば電解コンデンサ等であり、三次巻線505cに発生する電圧よりダイオード506を介して充電されている。制御部51(図6参照)は、上記コンデンサ507の電圧V5を検出し、上記検出された電圧V5より駆動電圧V2を検出している。
また、駆動回路部50cは、スイッチ素子501を介して一次巻線505と直列に接続する抵抗508を備えている。制御部51(図6参照)は、抵抗508の電圧V6を検出し、上記検出された電圧V6及び抵抗508の抵抗値より抵抗508に流れる電流、すなわち一次巻線505aに流れる電流を求め、上記電流より駆動電流I2を検出している。
次に、実施形態の駆動部5aの動作について説明する。先ず、ドライバ回路部514(図6参照)からの駆動信号により、スイッチ素子501がオンになると、直流電源40(図6参照)−一次巻線505a−スイッチ素子501−抵抗508−直流電源40の閉回路で直流電流I1(図6参照)が流れ、トランス505はエネルギーを蓄積する。次に、ドライバ回路部514からの駆動信号により、スイッチ素子501がオフになると、上記エネルギーが、二次巻線505b−ダイオード502−コンデンサ503−二次巻線505bの閉回路、及び三次巻線505c−ダイオード506−コンデンサ507−三次巻線505cの閉回路で放出され、コンデンサ503,507が充電され、ともに電圧V2,V5が高くなる。上記スイッチ素子501のオン及びオフを高周波で切り替えることにより、安定な直流電圧をコンデンサ503,507に出力している。上記コンデンサ503の電圧V2により、LEDユニット3に駆動電圧V2及び駆動電流I2を供給している。また、コンデンサ507の電圧V5により駆動電圧V2を検出している。
なお、実施形態の駆動回路部50cは、上記以外の点において、実施形態の駆動回路部50(図6参照)と同様である。
以上、実施形態によれば、実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、複数のLED31・・・を接続することにより駆動電圧V2が高くなった場合であっても、直流電源40をオフにしたときの交換、作業及びメンテナンスをより安全に行うことができる。
なお、基本形態及び実施形態1〜のいずれかの変形例として、図11に示すようなLEDユニット3aを備えてもよい。上記LEDユニット3aは、一対のLED31,31を並列に接続し、上記LED31,31を複数対、直列に接続している。このような構成にしても、LEDユニット3の駆動電圧V2(図1,6参照)を検出することにより、基本形態及び実施形態1〜のいずれかと同様の効果を得ることができる。なお、図11は、図1,6のH1及びH2と接続している。
基本形態の照明装置の回路図である。 同上の照明器具の断面図である。 同上の照明装置において、駆動電圧と駆動電流との関係を示す図である。 同上の他の照明装置において、駆動電圧と駆動電流との関係を示す図である。 本発明による実施形態の照明装置において、駆動電圧と駆動電流との関係を示す図である。 本発明による実施形態の照明装置の回路図である。 本発明による実施形態の照明装置の部分回路図である。 本発明による実施形態の照明装置の部分回路図である。 本発明による実施形態の照明装置の部分回路図である。 本発明による実施形態の照明装置の部分回路図である。 本発明による基本形態及び実施形態1〜の他の照明装置における部分回路図である。 従来の照明装置の部分回路図である。 同上の照明装置において、駆動電圧と駆動電流との関係を示す図である。
符号の説明
3 LEDユニット
31 LED
40 直流電源
41,42,43 抵抗
5 駆動部
V1 直流電圧
I1 直流電流
V2 駆動電圧
I2 駆動電流
V3,V4 電圧

Claims (10)

  1. LEDに駆動電圧及び駆動電流を供給する電源手段と、
    前記駆動電圧を検出する電圧検出手段と、
    前記駆動電流を検出する電流検出手段と、
    前記電圧検出手段により検出される駆動電圧と、前記電流検出手段により検出される駆動電流との積からなる消費電力が一定となるように前記電源手段を制御する定電力制御と、前記駆動電流が一定となるように前記電源手段を制御する定電流制御との2つの制御を、前記駆動電圧に基づいて切り替えて行う制御手段と
    を備えることを特徴とするLED駆動装置。
  2. 前記制御手段が、前記駆動電圧を予め決められた電圧以上になることを防止する過電圧保護制御、及び前記駆動電流を予め決められた電流以上になることを防止する過電流保護制御のうち、少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項1記載のLED駆動装置。
  3. 前記電源手段が、
    直流電源と、
    前記直流電源の電圧以上の大きさを有する駆動電圧を前記LEDに供給する昇圧チョッパ部と
    を備えることを特徴とする請求項1又は2記載のLED駆動装置。
  4. 前記電源手段が、
    直流電源と、
    前記直流電源の電圧以上の大きさ又は前記直流電源の電圧以下の大きさを有する駆動電圧を前記LEDに供給する昇降圧回路部
    を備えることを特徴とする請求項1又は2記載のLED駆動装置。
  5. 前記昇降圧回路部が、前記直流電源と電気的に接続する一次巻線、及び前記LEDと電気的に接続する二次巻線を設けるトランスを備えることを特徴とする請求項記載のLED駆動装置。
  6. 前記トランスが、前記電圧検出手段と電気的に接続する三次巻線を設け、
    前記電圧検出手段が、前記三次巻線に発生する電圧に基づいて前記駆動電圧を検出し、
    前記電流検出手段が、前記一次巻線に流れる電流に基づいて前記駆動電流を検出する
    ことを特徴とする請求項5記載のLED駆動装置。
  7. 前記電源手段が、オン及びオフを行うスイッチ素子を備え、
    前記制御手段が、前記駆動電圧に基づいて基準値を生成し、前記基準値及び前記駆動電流に基づいて、前記スイッチ素子のオン及びオフを制御して前記駆動電圧を設定する
    ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか記載のLED駆動装置。
  8. 前記制御手段が、マイクロコンピュータと、前記マイクロコンピュータと接続する回路部とであることを特徴とする請求項1〜7のいずれか記載のLED駆動装置。
  9. 請求項1〜8のいずれか記載のLED駆動装置と、
    前記LED駆動装置により駆動されるLEDと
    を備えることを特徴とする照明装置
  10. 請求項9記載の照明装置を備えることを特徴とする照明器具。
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