JP4449333B2 - Led点灯装置およびled標識灯 - Google Patents
Led点灯装置およびled標識灯 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4449333B2 JP4449333B2 JP2003125128A JP2003125128A JP4449333B2 JP 4449333 B2 JP4449333 B2 JP 4449333B2 JP 2003125128 A JP2003125128 A JP 2003125128A JP 2003125128 A JP2003125128 A JP 2003125128A JP 4449333 B2 JP4449333 B2 JP 4449333B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- current
- led
- effective value
- emitting diode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000003550 marker Substances 0.000 title claims description 11
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 53
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 17
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 11
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 11
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 8
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 7
- 101100365087 Arabidopsis thaliana SCRA gene Proteins 0.000 description 4
- 101150105073 SCR1 gene Proteins 0.000 description 4
- 101100134054 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) NTG1 gene Proteins 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 3
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
- Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
- Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオードを調光点灯させるLED点灯装置およびLED標識灯に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、航空標識灯は、定電流源より交流電流が供給されて、光源が点灯されている。従来、航空標識灯は、光源としてハロゲンランプが用いられている(例えば、特許文献1参照。)。そして、当該ハロゲンランプは、位相制御された交流電流に応じて光出力が調整されるようにしている。
【0003】
近年、消費電力が低く、長寿命であることや色光の選択ができることなどの理由により、光源として発光ダイオードを用いた航空標識灯が用いられている(例えば、特許文献2参照。)。ところで、発光ダイオードの調光をPWM調光信号のデューティ比に応じた電圧に応じて行えるようにしたLED点灯装置が提供されている(例えば、特許文献3参照。)。しかしながら、航空標識灯においては、位相制御により負荷に流れる電流が一定となるように制御された電源装置(定電流源)から電流を供給して、発光ダイオードの調光を行えるようにすることが一般的である。
【0004】
【特許文献1】
特開平11−224509号公報(第4頁、第5図)
【0005】
【特許文献2】
特開2002−50203号公報(第6頁、第1図)
【0006】
【特許文献3】
特開2002−231471号公報(第3頁、第1図)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
発光ダイオードの調光を定電流源から供給される位相制御された交流電流により行えるようにしたLED点灯装置の具体的な構成は開示されていない。
【0008】
また、ハロゲンランプを調光する場合と同一の制御方法で発光ダイオードの調光制御をすると、発光ダイオードおよびハロゲンランプのそれぞれの調光曲線は異なるので、ハロゲンランプの航空標識灯を発光ダイオードの航空標識灯に交換したときに、あるいはハロゲンランプおよび発光ダイオードのそれぞれの航空標識灯を混在させたときに、調光時に出射される光量変化による航空標識灯の明るさの違いが航空標識灯としての機能を損なわせるおそれがあるという問題点がある。
【0009】
本発明は、発光ダイオードを位相制御された交流電流に応じて調光点灯させることができ、さらに、発光ダイオードがハロゲンランプのような白熱ランプと同様な調光をすることのできるLED点灯装置およびLED標識灯を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載のLED点灯装置の発明は、発光ダイオードと;位相制御された定電流源より交流電流が入力され、直流電圧を出力する全波整流回路と;全波整流回路の出力側に設けられ、主スイッチ素子のスイッチング動作により全波整流回路から出力された直流電圧を所定の電圧に昇圧して発光ダイオードに供給するチョッパ回路と;発光ダイオードに流れる電流を検出するLED電流検出回路と;全波整流回路の入力電流の実効値を実質的に検出する実効値検出回路と;LED電流検出回路により検出された電流が実効値検出回路により検出された前記実効値を下回るときに、チョッパ回路の主スイッチ素子のオンデューティ比を小さくするようにして、同じく上回るときに、チョッパ回路の主スイッチ素子のオンデューティ比を大きくするようにして、発光ダイオードに流れる電流が実効値検出回路により検出された前記実効値に応じた電流値となるように主スイッチ素子のスイッチング動作を制御する制御回路と;を具備していることを特徴とする。
【0011】
本発明および以下の各発明において、特に言及しない限り、各構成は以下による。
【0012】
発光ダイオードは、1個であってもよく、複数個であってもよい。複数個のとき、直列接続または直並列接続のいずれであってもよい。
【0013】
LED点灯装置は、定電流源から位相制御された交流電流が入力されてもよく、定電流源からの交流電流を外部からの制御信号により位相制御するように構成されていてもよい。また、位相制御された交流電流を入力するとは、位相制御されていない交流電流が入力されることを包含する。
【0014】
チョッパ回路は、入力した直流電圧を昇圧して所定の電圧に変換し、この電圧を発光ダイオードの両端間に印加するように構成されている。発光ダイオードの順方向電圧は、通常、1.5V〜4V程度である。また、定電流源から供給される電流は、通常、負荷などの消費電力に係わらず、定格電流が決まっている。例えば、空港設備では、定格6.6Aである。仮に、航空標識灯の消費電力が10Wであると仮定すると、入力電圧は、10W・6.6A=1.51Vとなる。この値は、発光ダイオード1個の順方向電圧よりも低いため、昇圧しないと、発光ダイオードは点灯させることができない。また、チョッパ回路は、低圧大電流(例えば、2V・5A)よりも高圧小電流の変換の方がより効率が高い。したがって、全波整流回路は、昇圧作用の回路方式、例えば倍電圧整流回路が有利である。そして、発光ダイオードの電力容量は、通常、0.05W〜1W程度であるので、複数個が直列接続または直並列接続されて使用されることになる。ここで、チョッパ回路の効率を考慮した場合、昇圧比が過大とならない範囲の出力電圧となるように複数個の発光ダイオードを直並列接続することが有利である。
【0015】
実効値検出回路は、実質的に全波整流回路の入力電流に応じた実効値を検出することができればよく、その接続箇所、検出手段が限定されるものではない。例えば、全波整流回路がダイオードブリッジで構成されているとき、出力電流を検出するようにしてもよい。発光ダイオードは、一定の負荷であるので、発光ダイオードに流れる電流が実効値検出回路により検出された前記実効値に応じた電流値を下回っているときは、発光ダイオードにおける電力が不足している状態である。また、全波整流回路には、定電流源から位相制御された定電流が供給されているので、チョッパ回路の主スイッチ素子のオンデューティ比を小さくしてチョッパ回路の入力インピーダンスを高インピーダンスにすることにより、チョッパ回路から発光ダイオードに供給される電力が上昇する。すなわち、発光ダイオードに流れる電流が多くなる。逆に、発光ダイオードに流れる電流が実効値検出回路により検出された前記実効値に応じた電流値を上回っているときは、発光ダイオードにおける電力が過剰の状態であるので、チョッパ回路の主スイッチ素子のオンデューティ比を大きくしてチョッパ回路の入力インピーダンスを低インピーダンスにすることにより、チョッパ回路から発光ダイオードに供給される電力が低下し、発光ダイオードに流れる電流が減少する。チョッパ回路は、主スイッチ素子のオンデューティ比が小さいときに高インピーダンスとなり、主スイッチ素子のオンデューティ比が大きいときに低インピーダンスとなっている。
【0016】
本発明によれば、LED電流検出回路により検出された発光ダイオードに流れる電流が実効値検出回路により検出された実効値に応じた電流値を下回るときに、制御回路が主スイッチ素子のオンデューティ比を小さくすることにより、チョッパ回路から発光ダイオードに供給される電力が増加され、発光ダイオードに流れる電流が増加する。そして、発光ダイオードに流れる電流は、前記実効値に応じた電流値に近づき、やがて略一致するようになる。同じく上回るときに、制御回路が主スイッチ素子のオンデューティ比を大きくすることにより、チョッパ回路から発光ダイオードに供給される電力が低下され、発光ダイオードに流れる電流が減少する。そして、発光ダイオードに流れる電流は、前記実効値に応じた電流値に近づき、やがて略一致するようになる。こうして、LED電流検出回路により検出された発光ダイオードに流れる電流が実効値検出回路により検出された全波整流回路の入力電流の実効値に応じた電流値となるようにチョッパ回路の主スイッチ素子のスイッチング動作が制御されるので、全波整流回路に入力される位相制御された交流電流に応じて、発光ダイオードが調光点灯される。
【0017】
請求項2に記載のLED点灯装置の発明は、請求項1記載のLED点灯装置の発明において、前記制御回路には、実効値検出回路により検出された前記実効値に応じて目標電流を出力する関数回路が設けられており、前記制御回路は、LED電流検出回路により検出された電流が前記目標電流を下回るときに、チョッパ回路の主スイッチ素子のオンデューティ比を小さくするようにして、同じく上回るときに、チョッパ回路の主スイッチ素子のオンデューティ比を大きくするようにして、発光ダイオードに流れる電流が関数回路より出力された目標電流となるように主スイッチ素子のスイッチング動作を制御することを特徴とする。
【0018】
関数回路は、発光ダイオードに対する調光曲線が白熱ランプなどの他の光源の調光曲線と略同一となるように、全波整流回路の入力電流の実効値を発光ダイオードに流れる目標電流に変換させるように構成されている。
【0019】
発光ダイオードが例えば白熱ランプの調光曲線のように調光されると、発光ダイオードおよび白熱ランプを混在して使用したときに、明るさの変化が略同一となるので、調光における明るさの違いが抑制され、例えばLED標識灯としての機能が損なわれることが防止される。発光ダイオードは、一定の負荷であるので、発光ダイオードに流れる電流が関数回路より出力された目標電流を下回っているときは、発光ダイオードにおける電力が不足している状態である。また、全波整流回路には、定電流源から位相制御された定電流が供給されているので、チョッパ回路の主スイッチ素子のオンデューティ比を小さくしてチョッパ回路の入力インピーダンスを高インピーダンスにすることにより、チョッパ回路から発光ダイオードに供給される電力が上昇する。すなわち、発光ダイオードに流れる電流が多くなる。逆に、発光ダイオードに流れる電流が関数回路より出力された目標電流を上回っているときは、発光ダイオードにおける電力が過剰の状態であるので、チョッパ回路の主スイッチ素子のオンデューティ比を大きくしてチョッパ回路の入力インピーダンスを低インピーダンスにすることにより、チョッパ回路から発光ダイオードに供給される電力が低下し、発光ダイオードに流れる電流が減少する。
【0020】
本発明によれば、LED電流検出回路により検出された発光ダイオードに流れる電流が関数回路より出力された目標電流を下回るときに、制御回路が主スイッチ素子のオンデューティ比を小さくすることにより、チョッパ回路から発光ダイオードに供給される電力が増加され、発光ダイオードに流れる電流が増加する。そして、発光ダイオードに流れる電流は、前記目標電流に近づき、やがて略一致するようになる。同じく上回るときに、制御回路が主スイッチ素子のオンデューティ比を大きくすることにより、チョッパ回路から発光ダイオードに供給される電力が低下され、発光ダイオードに流れる電流が減少する。そして、発光ダイオードに流れる電流は、前記目標電流に近づき、やがて略一致するようになる。こうして、LED電流検出回路により検出された発光ダイオードに流れる電流が関数回路より出力された全波整流回路の入力電流の実効値に応じて予め設定された発光ダイオードに流れる目標電流となるようにチョッパ回路の主スイッチ素子のスイッチング動作が制御されるので、全波整流回路に入力される位相制御された交流電流に応じて、例えば白熱ランプの調光曲線と同様に、発光ダイオードが調光点灯される。
【0030】
請求項3に記載のLED点灯装置の発明は、請求項1または2記載のLED点灯装置の発明において、全波整流回路およびチョッパ回路の間に過電圧保護回路が介挿され、この過電圧保護回路は、全波整流回路の出力側に所定の高電圧が発生すると導通して、全波整流回路からの電流が流れることを特徴とする。
【0031】
本発明によれば、サージなどにより高電圧が発生すると、過電圧保護回路が動作し、チョッパ回路および発光ダイオードに高電圧が印加されず、チョッパ回路の部品および発光ダイオードの破壊が防止され、安全が確保される。また、部品間の絶縁距離が小さくできるので、LED点灯装置の小形化が可能である。
【0032】
請求項4に記載のLED標識灯の発明は、請求項1ないし3いずれか一記載のLED点灯装置と;このLED点灯装置を配設している標識灯本体と;を具備していることを特徴とする。
【0033】
LED標識灯は、埋込形および地上形のいずれであってもよい。また、空港用、道路用など多用な用途のいずれであってもよい。
【0034】
本発明によれば、位相制御された交流電流により発光ダイオードが調光点灯され、さらに、例えばハロゲンランプなどの白熱ランプの調光曲線と同様に調光させることのできるLED標識灯が提供される。
【0035】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、本発明の第1の実施形態について説明する。
【0036】
図1は、本発明の第1の実施形態を示すLED点灯装置の回路図である。LED点灯装置1は、LED負荷2、全波整流回路3、LED電流検出回路4、実効値検出回路5、チョッパ回路6および制御回路13を有して構成されている。
【0037】
LED負荷2は、複数個の発光ダイオード(LED)7を直列接続して形成されている。そして、LED負荷2は、0(mA)から予め設定された最大負荷電流Imax(mA)の範囲で電流が供給される。ここで、LED負荷2は、0(mA)のときに消灯(0%)状態であり、最大負荷電流Imax(mA)のときに全光(100%)状態であり、0(mA)を超え最大負荷電流Imax(mA)未満のときに調光状態であり、LED負荷2に流れる電流(負荷電流)により調光レベルが変化する。
【0038】
全波整流回路3は、LED点灯装置1の入力端子8,8に接続され、ダイオードD1,D2およびコンデンサC1,C2を有するコンデンサインプット形倍電圧全波整流回路に形成されている。入力端子8,8を介して、定電流源9より位相制御された交流電流が全波整流回路3に入力され、全波整流回路3は、当該交流電流を整流平滑して直流電圧を出力する。全波整流回路3は、入力される交流電圧の実効値よりも大きい直流電圧を出力する。
【0039】
定電流源9は、交流電圧源Vsおよび位相制御装置10を有して構成されている。そして、交流電圧源Vsから供給される交流電流が位相制御装置10により位相制御されている。位相制御装置10は、例えば位相制御素子としてのトライアックTR1を有して構成され、このトライアックTR1は、定電流源9の出力電流を検出するカレントトランス(図示しない。)の出力信号に応じた制御信号がゲートに印加されている。すなわち、位相制御装置10は、定電流源9の出力電流をフィードバックして、定電流源9から出力される位相制御された交流電流が一定となるように制御している。また、位相制御装置10は、外部信号に応じてトライアックTR1の導通角を制御し、定電流源9から出力される位相制御された交流電流を調整するように形成されている。
【0040】
LED電流検出回路4は、LED負荷2に流れる電流を検出するものであり、抵抗R1により形成されている。抵抗R1に流れる電流は、電圧信号に変換されて、誤差増幅器11の反転入力端子に入力されている。
【0041】
実効値検出回路5は、カレントトランスCT1により検出した全波整流回路3の入力電流の実効値を演算するように形成されている。そして、この演算した実効値は、誤差増幅器11の非反転入力端子に出力されている。ここで、当該実効値は、0(V)から予め設定された実効値最大電圧Vmax(V)(例えば、1V)の範囲で変化する。0(V)は、定電流源9から供給される交流電流が0(mA)の状態であり、実効値最大電圧Vmax(V)は、定電流源9から例えば正弦波交流電流が入力されている状態である。
【0042】
誤差増幅器11は、実効値検出回路5により検出された全波整流回路3の入力電流の実効値とLED電流検出回路4により検出されたLED負荷2に流れる電流を比較して、その誤差分をPWM回路12に出力する。
【0043】
そして、実効値検出回路5から出力される前記実効値は、図2に示すように、比例的にLED負荷2に流れる負荷電流(目標電流)に相関されている。すなわち、後述のチョッパ回路6の動作により、当該実効値が0(V)のときにLED負荷2に流れる電流は0(mA)、実効値最大電圧Vmax(V)のときにLED負荷2に流れる電流は負荷最大電流Imax(mA)とされる。
【0044】
チョッパ回路6は、全波整流回路3の出力側に設けられている。すなわち、チョッパ回路6は、インダクタL1および主スイッチ素子としての電界効果トランジスタFET1の直列回路が全波整流回路3の出力側に接続され、ダイオードD3およびコンデンサC3の直列回路が電界効果トランジスタFET1に並列的に接続されている。そして、コンデンサC3の両端がLED負荷2およびLED電流検出回路4(抵抗R1)の直列回路に接続され、電界効果トランジスタFET1のソース側がアースEに接続されている。
【0045】
そして、電界効果トランジスタFET1のゲートは、PWM回路12に接続されている。PWM回路12は、演算生成回路および駆動回路(共に図示しない。)を有して構成されている。演算生成回路は、誤差増幅器11から出力された前記誤差分に基づいて電界効果トランジスタFET1のオンデューティ比の演算を行い、駆動回路は、オンデューティ比に基づいて電界効果トランジスタFET1のスイッチング動作を行う。
【0046】
チョッパ回路6において、PWM回路12により電界効果トランジスタFET1がオンされると、全波整流回路3の出力側に接続されているインダクタL1には、全波整流回路3からの電流により電磁エネルギーが蓄積される。次に、電界効果トランジスタFET1がオフされると、全波整流回路3から出力された直流電圧にインダクタL1の両端電圧が重畳されて、ダイオードD3を介してコンデンサC3の両端間に印加され、コンデンサC3を充電する。これにより、コンデンサC3の両端間にチョッパ回路6の入力電圧よりも高い出力電圧が発生する。チョッパ回路6は、全波整流回路3から出力された直流電圧を所定の電圧に昇圧(変換)して、LED負荷2に供給する。すなわち、入力電圧に対して出力電圧が大きくなるように形成されている。
【0047】
チョッパ回路6により、全波整流回路3から出力された直流電圧が昇圧されることにより、1個あたりの順方向電圧が1.5V〜4V程度である発光ダイオード7を複数個直列接続しているLED負荷2が点灯可能となっている。そして、チョッパ回路6の入力電圧は、倍電圧全波整流回路に構成された全波整流回路3からの出力電圧(直流電圧)である。全波整流回路3は、入力電圧のほぼ2倍の大きさの直流電圧を出力するので、チョッパ回路6の入力電圧に対する出力電圧の昇圧比は小さくなっている。このように、LED点灯装置1の入力端子8,8に入力される位相制御された交流電圧を全波整流回路3およびチョッパ回路6で昇圧することにより、入力される交流電圧をLED負荷2の両端間に印加する電圧に変換する効率を良好なものとしている。
【0048】
また、チョッパ回路6は、電界効果トランジスタFET1のオンデューティ比が小さいとき入力インピーダンスが高インピーダンスになり、オンデューティ比が大きいとき入力インピーダンスが低インピーダンスになっている。
【0049】
そして、PWM回路12の演算生成回路は、誤差増幅器11において、LED電流検出回路4が検出したLED負荷2に流れる電流が実効値検出回路5により検出された全波整流回路3の入力電流の実効値に応じた電流値を下回っているときに、電界効果トランジスタFET1のオンデューティ比を小さくするように形成されている。この状態では、LED負荷2の両端間に供給(印加)される電圧(チョッパ回路6のコンデンサC3の両端電圧)を上昇させて、LED負荷2に流れる電流を増加させる必要がある。すなわち、LED負荷2における電力を増加させる必要がある。
【0050】
全波整流回路3の入力側には、定電流源9から定電流(位相制御された一定の交流電流)が供給されているので、チョッパ回路6の入力側には、全波整流回路3から定電流(直流電流)が供給される。したがって、チョッパ回路6の入力インピーダンスが高インピーダンスになると、チョッパ回路6から出力される電力が増加して、LED負荷2に供給される。これにより、LED負荷2の電力が増加し、LED負荷2に流れる電流を増加して、実効値検出回路5により検出された前記実効値に応じた電流値に近づくようになる。
【0051】
また、PWM回路12の演算生成回路は、誤差増幅器11において、LED電流検出回路4が検出したLED負荷2に流れる電流が実効値検出回路5により検出された前記実効値に応じた電流値を上回っているときに、電界効果トランジスタFET1のオンデューティ比を大きくするように形成されている。この状態では、LED負荷2の両端間に供給(印加)される電圧を減少させて、LED負荷2に流れる電流を減少させる必要がある。すなわち、LED負荷2における電力を低下させる必要がある。
【0052】
そして、チョッパ回路6の入力インピーダンスが低インピーダンスになると、チョッパ回路6から出力される電力が低下し、LED負荷2の電力が低下して、LED負荷2に流れる電流が減少する。これにより、LED負荷2に流れる電流は、実効値検出回路5により検出された前記実効値に応じた電流値に近づくようになる。
【0053】
上述したように、PWM回路12は、誤差増幅器11から出力される誤差分に応じて電界効果トランジスタFET1のオンデューティ比が小さくまたは大きくなるように演算生成する。これにより、LED負荷2に流れる電流が実効値検出回路5により検出された前記実効値に応じた電流値に近づき、やがて当該電流値になる。なお、カレントトランスCT1、実効値検出回路5、誤差増幅器11およびPWM回路12は、制御回路13を構成している。
【0054】
そして、全波整流回路3およびチョッパ回路6の間に、過電圧保護回路14が設けられている。過電圧保護回路14は、全波整流回路3の出力側にそれぞれ並列的に接続された抵抗R2およびサイリスタSCR1の直列回路と、ツェナーダイオードZD1および抵抗R3の直列回路を有してなり、サイリスタSCR1のカソード、ゲート間に抵抗R3が接続されている。
【0055】
過電圧保護回路14は、例えばLED点灯装置1の入力端子8,8にサージが入力して、全波整流回路3の出力側に所定の高電圧が発生すると、ツェナーダイオードZD1が導通して、抵抗R3に全波整流回路3からの電流が流れる。この結果、抵抗R3の両端間に電圧が発生して、サイリスタSCR1のカソード、ゲート間に印加され、サイリスタSCR1が導通する。サイリスタSCR1が導通すると、全波整流回路3の出力側から抵抗R2に電流が流れるので、全波整流回路3の出力側に発生した高電圧は、チョッパ回路6の各部品やLED負荷2の発光ダイオード7に印加されなくなり、これらが高電圧から保護される。
【0056】
また、チョッパ回路6から電源側を見た場合、定常的には、定電流源9から電流が供給されている状態である。これに対して、過渡的には、全波整流回路3に平滑コンデンサC1,C2を有するので、電圧源から電力供給を受ける状態である。そして、チョッパ回路6の電界効果トランジスタFET1のオンデューティ比の制御の方向性(大小)は、上述したように、電流源に対応するように設定されているので、明るさ設定の変更(入力電流の変化)の過渡時には、一時的に所望の制御状態から外れることがある。この場合、入出力エネルギーの収支がアンバランスとなり、全波整流回路3の整流出力が過電圧となる。ここで、過渡的な過電圧に耐えるように電界効果トランジスタFET1やその他の部品の選定を行うと、大形、高価になるとともに、変換効率を高くすることも困難となる。したがって、過電圧保護回路14により、耐圧の低い部品の使用が可能となり、小形、安価であり、高効率のLED点灯装置1が実現される。
【0057】
次に、本発明の第1の実施形態の作用について述べる。
【0058】
LED点灯装置1の入力端子8,8を介して全波整流回路3の入力側に流れる位相制御された交流電流は、カレントトランスCT1により検出され、実効値検出回路5により実効値に変換されて誤差増幅器11の非反転入力端子に入力される。当該実効値は、図2に示すように、LED負荷2に流れる負荷電流(目標電流)に相関されている。
【0059】
一方、誤差増幅器11の反転入力端子には、LED電流検出回路4により検出されたLED負荷2に流れている電流が抵抗R1の両端電圧に変換されて入力される。そして、PWM回路12は、誤差増幅器11の非反転入力端子および反転入力端子にそれぞれ入力された実効値検出回路5より出力された前記実効値およびLED電流検出回路4より入力された抵抗R1の両端電圧の誤差分に応じて、チョッパ回路6の電界効果トランジスタFET1のオンデューティ比を小さくまたは大きくする。これにより、チョッパ回路6からLED負荷2に供給される電力が調整され、LED負荷2に流れる電流が調整されて実効値検出回路5より出力された前記実効値に応じた負荷電流(目標電流)が流れるようになる。
【0060】
そして、定電流源9から位相制御された交流電流が入力端子8,8に入力されることにより、実効値検出回路5より出力される前記実効値が0(V)〜実効値最大電圧Vmax(V)の範囲で変化し、LED負荷2に流れる負荷電流が0(mA)〜Imax(mA)の範囲で変化する。そして、LED負荷2に流れる負荷電流に応じて、発光ダイオード7から出力される光量が変化する。すなわち、負荷電流0(mA)〜Imax(mA)の変化に対して、図3に示すように、LED負荷2の光出力(調光レベル)が0%〜100%の変化をする。LED負荷2の光出力(調光レベル)は、負荷電流に略比例している。
【0061】
LED点灯装置1は、上述したように、定電流源9からの位相制御された交流電流に応じて、LED負荷2に流れる負荷電流が予め設定された0(mA)〜Imax(mA)の範囲で制御され、LED負荷2が0%〜100%の光出力(調光レベル)の範囲で点灯される。
【0062】
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
【0063】
図4は、本発明の第2の実施形態を示すLED点灯装置の回路図である。なお、図1と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【0064】
図4に示すLED点灯装置15は、図1に示すLED点灯装置1において、実効値検出回路5および誤差増幅器11の非反転入力端子の間に関数回路16を設けたものである。そして、カレントトランスCT1、実効値検出回路5、誤差増幅器11、PWM回路12および関数回路16により、チョッパ回路6の電界効果トランジスタFET1のスイッチング動作を制御する制御回路17が構成されている。
【0065】
関数回路16は、実効値検出回路5から出力された実効値に応じて予め設定されたLED負荷2に流れる負荷電流(目標電流)を誤差増幅器11の非反転入力端子に出力するように構成されている。
【0066】
図5は、白熱ランプ例えばハロゲンランプの給電端子間に印加される入力電圧すなわち位相制御された交流電圧の実効値に対する光出力(調光レベル)の変化を示している。白熱ランプは、図3に示すLED負荷2の調光曲線と異なる調光曲線を有している。
【0067】
図6は、図3に示すLED負荷2の調光曲線Aを白熱ランプと同様な調光曲線Bとなるように変化させる変化図である。調光曲線Bは、調光曲線Aと同様に、LED負荷2に流れる負荷電流が0(mA)〜最大負荷電流Imax(mA)の範囲で変化すると、LED負荷2の光出力(調光レベル)が0(%)〜100(%)の範囲で変化するように予め設定されている。
【0068】
そして、最大負荷電流Imaxの90%の負荷電流が流れるときの調光曲線Bの光出力(調光レベル)と同等の調光曲線Aにおける負荷電流は、最大負荷電流Imaxの35%である。また、最大負荷電流Imaxの75%の負荷電流が流れるときの調光曲線Bの光出力(調光レベル)と同等の調光曲線Aにおける負荷電流は、最大負荷電流Imaxの17%である。また、最大負荷電流Imaxの50%の負荷電流が流れるときの調光曲線Bの光出力(調光レベル)と同等の調光曲線Aにおける負荷電流は、最大負荷電流Imaxの5%である。すなわち、LED負荷2に流れる負荷電流に対して、最大負荷電流Imaxの90%を35%に、75%を17%に、50%を5%に変換することにより、LED負荷2の調光は、調光曲線Aから調光曲線Bに変化される。
【0069】
そして、LED負荷2に流れる負荷電流(目標電流)は、図2に示すように、実効値検出回路5から出力された実効値に対して正比例しているので、実効値検出回路5から出力された実効値に対して、実効値最大電圧Vmaxの90%を35%に、75%を17%に、50%を5%に変換することにより、LED負荷2の調光は、調光曲線Aから調光曲線Bに変化される。
【0070】
関数回路16は、上述のようにして、LED負荷2が白熱ランプのような調光曲線Bにしたがい調光されるように、実効値検出回路5から出力された実効値に対するLED負荷2に流れる負荷電流(目標電流)が予め設定されている。そして、関数回路16からLED負荷2に流れる目標電流に相関した電圧(目標電圧)が誤差増幅器11の非反転入力端子に出力される。
【0071】
そして、誤差増幅器11は、関数回路16から出力された目標電圧とLED電流検出回路4から出力された抵抗R1の両端電圧の誤差分をPWM回路12に出力する。PWM回路12は、誤差増幅器11から出力された誤差分に応じて、チョッパ回路6の電界効果トランジスタFET1のオンデューティ比を小さくまたは大きくする。これにより、チョッパ回路6からLED負荷2に供給される電力が調整され、LED負荷2に流れる電流が調整されて関数回路16から出力された目標電流が流れるようになる。そして、定電流源9から供給される位相制御された交流電流の実効値に応じて、LED負荷2は、白熱ランプと同様な調光が行える。
【0072】
なお、図6に示す調光曲線Bは、白熱ランプの調光曲線に限らず、所望の調光曲線に形成可能である。これにより、LED負荷2の調光が多様化される。
【0073】
また、第1および第2の実施形態において、実効値検出回路5は、入力電流を二乗平均する二乗平均検出回路であってもよい。
【0074】
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。
【0075】
図7〜図8は、本発明の第3の実施形態を示し、図7はLED航空標識灯の概略断面図、図8はLED航空標識灯への概略配線図である。なお、図4と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【0076】
LED標識灯としてのLED航空標識灯18は、図7に示すように、埋込形のLED航空標識灯であり、発光ダイオードユニット19および標識灯本体20を有している。
【0077】
発光ダイオードユニット19は、四角形状の基板21の表面に直列接続された複数個の発光ダイオード7を配列して発光面22を形成している。発光ダイオード7は、赤(R)、緑(G)、青(B)の発光色が必要に応じて選択されている。また、発光ダイオードユニット19は、基板21の背面側にユニット本体23が設けられ、このユニット本体23内にLED用点灯装置(図示しない。)などが配設されている。LED用点灯装置は、図4に示すLED点灯装置15において、LED負荷2以外の構成である。
【0078】
そして、発光ダイオードユニット19は、ユニット本体23からコネクタ24付きの配線コード25を導出している。この配線コード25を介して位相制御された交流電流がLED点灯装置15の入力端子8,8に供給される。
【0079】
標識灯本体20は、空港の滑走路や誘導路などの路面に埋設設置され、2方向に光を投光して滑走路や誘導路などの中心線を示すようにしている。そして、標識灯本体20は、アルミ鋳物などからなり、それぞれほぼ円盤状に形成された上部灯体26と下部灯体27とを固着して構成されている。下部灯体27は、地中に埋設される基台28の上面凹部に嵌合され、ボルトなどによって基台28に固定されている。
【0080】
上部灯体26と下部灯体27との間には、空間部29が形成され、この空間部29と上部灯体26の外面とを連通する一対の投光窓30が互いに反対方向に向かって開口形成されている。各投光窓30には、レンズ31が水密に取り付けられている。そして、空間部29には、各投光窓30の内側に臨む下部灯体27にホルダ32が取り付けられ、この各ホルダ32に発光ダイオードユニット19が発光面22を投光窓30に向けるようにして、それぞれ支持されている。すなわち、標識灯本体20は、発光ダイオードユニット19を収納しているとともに、発光ダイオードユニット19から放射される光を外部へ通過させる投光窓30を有している。
【0081】
そして、基台28には、外部から図示しないコネクタ付きの配線コードが引き込まれており、この配線コードのコネクタは、発光ダイオードユニット19から導出している配線コード25のコネクタ24に電気的に接続されている。
【0082】
定電流源33は、図8に示すように、交流電圧源Vs、位相制御装置34、絶縁トランス35および出力電流検出手段としてのカレントトランスCT2を有して構成されている。交流電圧源Vsから供給される交流電流は、位相制御装置34のトライアックTR1により位相制御され、さらに絶縁トランス35の二次電流に変換されている。この二次電流は、定電流源33の出力電流となっている。そして、当該二次電流は、カレントトランスCT2により検出され、カレントトランスCT2は、当該二次電流に応じた出力信号を位相制御装置34の制御部36に出力している。制御部36は、カレントトランスCT2からの出力信号に応じて、トライアックTR1のゲートに制御信号(制御電圧)を印加してトライアックTR1の導通角を制御し、前記二次電流(定電流源33の出力電流)が一定となるように制御している。すなわち、定電流源33から出力される位相制御された交流電流は一定にされている。
【0083】
また、制御部36は、外部信号が入力され、この外部信号に応じて、トライアックTR1のゲートに制御信号を印加してトライアックTR1の導通角を制御し、定電流源33の出力電流を調整するように形成されている。調整された出力電流は、上記のようにして、一定に制御されている。
【0084】
そして、絶縁トランス35の二次側(定電流源33の出力側)は、対地電圧3kVであるので、ゴムトランス37により絶縁されて、位相制御された交流電流がLED航空標識灯18に供給されている。ゴムトランス37は、絶縁トランス35の二次巻線35aの両端間に複数個が直列接続されている。そして、それぞれのゴムトランス37の出力側にLED航空標識灯18に配設されているLED用点灯装置38が接続されている。
【0085】
LED航空標識灯18は、位相制御装置34に送信される外部信号に応じて、LED負荷2がハロゲンランプの調光曲線と同様に調光される。したがって、LED航空標識灯18およびハロゲンランプを搭載している航空標識灯が混在していても、光出力による明るさの差が抑制され、航空標識灯としての機能が損なわれることが防止される。
【0086】
【発明の効果】
請求項1の発明によれば、LED電流検出回路により検出された発光ダイオードに流れる電流が実効値検出回路により検出された全波整流回路の入力直流の実効値に応じた電流値となるようにチョッパ回路の主スイッチ素子のスイッチング動作が制御されるので、全波整流回路に入力される位相制御された交流電流に応じて、発光ダイオードを調光点灯させることができる。
【0087】
請求項2の発明によれば、LED電流検出回路により検出された発光ダイオードに流れる電流が関数回路より出力された発光ダイオードに流れる目標電流となるようにチョッパ回路の主スイッチ素子のスイッチング動作が制御されるので、全波整流回路に入力される位相制御された交流電流に応じて、例えば白熱ランプの調光曲線と同様に、発光ダイオードを調光点灯することができる。
【0090】
請求項3の発明によれば、サージなどにより高電圧が発生したときに過電圧保護回路が動作するので、チョッパ回路および発光ダイオードに高電圧が印加されず、チョッパ回路の部品および発光ダイオードの破壊を防止することができる。また、過電圧保護回路を設けることにより、部品間の絶縁距離が小さくできるので、LED点灯装置を小形化することができる。
【0091】
請求項4の発明によれば、位相制御された交流電流により発光ダイオードが調光点灯され、さらに、例えばハロゲンランプなどの白熱ランプの調光曲線と同様に調光させることのできるLED標識灯を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態を示すLED点灯装置の回路図。
【図2】同じく、全波整流回路の入力電流の実効値に対する負荷電流の相関図。
【図3】同じく、負荷電流に対する光出力の特性図。
【図4】本発明の第2の実施形態を示すLED点灯装置の回路図。
【図5】同じく、白熱ランプの入力電圧に対する光出力の特性図。
【図6】同じく、発光ダイオードおよび白熱ランプの負荷電流に対する光出力の特性図。
【図7】本発明の第3の実施形態を示すLED航空標識灯の概略断面図。
【図8】同じく、LED航空標識灯への概略配線図。
【符号の説明】
1,15…LED点灯装置、3…全波整流回路、4…LED電流検出回路、5…実効値検出回路、6…チョッパ回路、7…発光ダイオード、16…関数回路、18…LED標識灯としてのLED航空標識灯、20…標識灯本体
Claims (4)
- 発光ダイオードと;
位相制御された定電流源より交流電流が入力され、直流電圧を出力する全波整流回路と;
全波整流回路の出力側に設けられ、主スイッチ素子のスイッチング動作により全波整流回路から出力された直流電圧を所定の電圧に昇圧して発光ダイオードに供給するチョッパ回路と;
発光ダイオードに流れる電流を検出するLED電流検出回路と;
全波整流回路の入力電流の実効値を実質的に検出する実効値検出回路と;
LED電流検出回路により検出された電流が実効値検出回路により検出された前記実効値を下回るときに、チョッパ回路の主スイッチ素子のオンデューティ比を小さくするようにして、同じく上回るときに、チョッパ回路の主スイッチ素子のオンデューティ比を大きくするようにして、発光ダイオードに流れる電流が実効値検出回路により検出された前記実効値に応じた電流値となるように主スイッチ素子のスイッチング動作を制御する制御回路と;
を具備していることを特徴とするLED点灯装置。 - 前記制御回路には、実効値検出回路により検出された前記実効値に応じて目標電流を出力する関数回路が設けられており、前記制御回路は、LED電流検出回路により検出された電流が前記目標電流を下回るときに、チョッパ回路の主スイッチ素子のオンデューティ比を小さくするようにして、同じく上回るときに、チョッパ回路の主スイッチ素子のオンデューティ比を大きくするようにして、発光ダイオードに流れる電流が関数回路より出力された目標電流となるように主スイッチ素子のスイッチング動作を制御することを特徴とする請求項1記載のLED点灯装置。
- 全波整流回路およびチョッパ回路の間に過電圧保護回路が介挿され、この過電圧保護回路は、全波整流回路の出力側に所定の高電圧が発生すると導通して、全波整流回路からの電流が流れることを特徴とする請求項1または2記載のLED点灯装置。
- 請求項1ないし3いずれか一記載のLED点灯装置と;
このLED点灯装置を配設している標識灯本体と;
を具備していることを特徴とするLED標識灯。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003125128A JP4449333B2 (ja) | 2003-04-30 | 2003-04-30 | Led点灯装置およびled標識灯 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003125128A JP4449333B2 (ja) | 2003-04-30 | 2003-04-30 | Led点灯装置およびled標識灯 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004335128A JP2004335128A (ja) | 2004-11-25 |
JP4449333B2 true JP4449333B2 (ja) | 2010-04-14 |
Family
ID=33502488
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003125128A Expired - Fee Related JP4449333B2 (ja) | 2003-04-30 | 2003-04-30 | Led点灯装置およびled標識灯 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4449333B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4715547B2 (ja) * | 2006-02-23 | 2011-07-06 | パナソニック電工株式会社 | 照明用電源回路、照明装置、及び照明システム |
WO2009113784A2 (ko) * | 2008-03-14 | 2009-09-17 | 주식회사 에이엠오 | 엘이디 구동장치 |
JP5363026B2 (ja) * | 2008-04-24 | 2013-12-11 | パナソニック株式会社 | 調光制御システム |
JP2012503858A (ja) * | 2008-09-25 | 2012-02-09 | ジーイー ライティング ソリューションズ エルエルシー | 調節可能なカラー照明光源 |
JP5366770B2 (ja) * | 2009-11-18 | 2013-12-11 | 新電元工業株式会社 | 定電流電源装置 |
US9226364B2 (en) | 2010-10-28 | 2015-12-29 | Citizen Holdings Co., Ltd. | LED lighting circuit, LED illumination device, and LED illumination unit socket |
JP5659843B2 (ja) * | 2011-02-16 | 2015-01-28 | 岩崎電気株式会社 | Led点灯装置及びled電球 |
JP2015082361A (ja) * | 2013-10-21 | 2015-04-27 | コイト電工株式会社 | 航空障害灯の駆動装置および該駆動装置を備えた航空障害灯 |
-
2003
- 2003-04-30 JP JP2003125128A patent/JP4449333B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2004335128A (ja) | 2004-11-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8975825B2 (en) | Light emitting diode driver with isolated control circuits | |
US10506675B2 (en) | Power supply system, lighting device, and illumination system | |
US10827586B2 (en) | Load control device for a light-emitting diode light source | |
US9215769B2 (en) | LED backlight driver system and associated method of operation | |
JP5163590B2 (ja) | Led点灯装置及び標識灯システム | |
CN103650642B (zh) | 点灯控制电路、使用点灯控制电路的照明灯以及使用照明灯的照明装置 | |
US20080018261A1 (en) | LED power supply with options for dimming | |
US9883555B2 (en) | Ballast-compatible lighting driver and light emitting diode lamp comprising the same | |
EP2180765B1 (en) | Light-emitting diode lighting device | |
JP2006139755A (ja) | Led式標識灯点灯装置及び標識灯システム | |
JP4449333B2 (ja) | Led点灯装置およびled標識灯 | |
KR101600822B1 (ko) | 전원 공급 장치와 그를 이용한 엘이디 조명장치 | |
US20170231040A1 (en) | Lighting device and luminaire | |
WO2013055000A1 (ko) | Led 구동 회로 | |
KR20180015999A (ko) | 호환형 엘이디 램프 제어 회로 및 이를 포함하는 엘이디 램프 등기구 | |
JP5152507B2 (ja) | 照明システム | |
US9648690B1 (en) | Dimmable instant-start ballast | |
EP2552179B1 (en) | Lighting device and illumination apparatus using same | |
KR102679473B1 (ko) | 보행자용 신호등의 스위칭에 연동하는 투광등용 디밍 제어 회로 및 이를 포함하는 투광등 | |
US11647573B2 (en) | Driver circuit with reduced current ripple | |
TWM553090U (zh) | 照明系統 | |
JP6978721B2 (ja) | 標識灯点灯装置 | |
JP2023130848A (ja) | 点灯装置および照明器具 | |
CN111837460A (zh) | 照明控制设备 | |
JP2020107436A (ja) | 照明制御システム及び照明システム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060419 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20070611 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070620 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20070820 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20081224 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090123 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090205 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090406 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100105 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100118 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4449333 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130205 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130205 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |