JP4677859B2 - Ｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、周囲が暗くなると点灯し、明るくなると消灯するＬＥＤ照明装置に関する。

従来、ＬＥＤ（発光ダイオード）を使用した照明装置としては、発光ダイオードの発光状態をフォトダイオードで検出し、フォトダイオードの検出値に応じて定電流回路を制御して発光ダイオードに流れる電流を制御し発光ダイオードの光量を略一定に保つものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

このような定電流回路を使用して発光ダイオードを点灯制御するＬＥＤ照明装置において、周囲の明るさに応じて発光ダイオードを自動的に点滅するものとして、図２に示す回路がある。すなわち、商用交流電源１にサージ電圧吸収素子２を並列に接続するとともに、限流素子であるコンデンサ３と抵抗４との直列回路を介してダイオードブリッジからなる全波整流回路５の交流入力端子を接続し、定電流源を構成している。そして、全波整流回路５の整流出力端子に定電圧ダイオード６を並列に接続し、この定電圧ダイオード６の両端から一定電圧を出力するようにしている。

一方、複数の発光ダイオード７を直列に接続するとともにこの発光ダイオード７の直列回路に抵抗８を並列に接続した発光ダイオード回路９を設け、この発光ダイオード回路９の正極側接続端子を、抵抗１０を直列に介して全波整流回路５の整流出力端子の正極側に接続し、前記発光ダイオード回路９の負極側接続端子を、ＮＰＮ型の第１のトランジスタ１１のコレクタに接続している。そして、第１のトランジスタ１１のエミッタを全波整流回路５の整流出力端子の負極側に接続している。

前記定電圧ダイオード６の両端に、可変抵抗１２と光導電素子（ＣｄＳ）１３との直列回路を並列に接続し、可変抵抗１２と光導電素子１３との接続点を、抵抗１４を介してＮＰＮ型の第２のトランジスタ１５のベースに接続している。そして、光導電素子１３にコンデンサ１６を並列に接続している。第２のトランジスタ１５は、コレクタを、抵抗１７を介して前記定電圧ダイオード６の正極端に接続し、エミッタを前記第１のトランジスタ１１のベースに接続している。なお、第１のトランジスタ１１のベース,エミッタ間に抵抗１８を接続している。

この照明装置は、周囲が暗くなると光導電素子１３の抵抗値が大きくなるので第２のトランジスタ１５がオンし、これにより、第１のトランジスタ１１がオンする。こうして、発光ダイオード回路９に電流が流れ、各発光ダイオード７が点灯して照明を行う。また、周囲が明るくなると、光導電素子１３の抵抗値が小さくなるので第２のトランジスタ１５がオフし、第１のトランジスタ１１もオフする。こうして、発光ダイオード回路９への通電が停止され各発光ダイオード７は消灯する。
特開２００３−１６３０９０号公報

しかしながら、従来のＬＥＤ照明装置は、電源に定電流源を使用していることから、周囲が暗く第２、第１のトランジスタ１５，１１がオンしているときには定電流源から一定の電流が、発光ダイオード回路９、定電圧ダイオード６等に分割して流れるが、周囲が明るくなって第２、第１のトランジスタ１５，１１がオフしても、定電流源からは発光ダイオード７の点灯時と同じ一定の電流が今度は定電圧ダイオード６のみを介して流れ続けるため、発光ダイオードの消灯時においても点灯時と同じような電力消費が行われ、全体として消費電力が増大する問題があった。
そこで、本発明は、発光ダイオードの消灯時における電力消費を抑えることで全体として消費電力の低減化を図ることができるＬＥＤ照明装置を提供する。

本発明は、限流素子としてコンデンサ又はインダクタを使用し、交流電流を整流して定電流を供給する定電流源と、この定電流源から定電流を供給されて点灯する発光ダイオード回路と、この発光ダイオード回路に並列に接続した半導体スイッチ素子と、周囲の光を受光素子で受光し、受光量が所定レベル以上の時には半導体スイッチ素子をオン動作し、受光量が所定レベル未満の時には半導体スイッチ素子をオフ動作するスイッチ素子制御回路とを具備したＬＥＤ照明装置にある。

定電流源は、交流電流が商用交流電源からのものであればコンデンサを限流素子として使用し、高周波電源からのものであればインダクタを限流素子として使用する。発光ダイオードの点灯時には定電流源から一定の電流が発光ダイオード回路等に分割して流れる。発光ダイオードの消灯時には定電流源から一定の電流が半導体スイッチ素子を介して流れるようになり、半導体スイッチ素子の両端間電圧は小さく、従って、電力消費は抑えられる。

本発明によれば、発光ダイオードの消灯時における電力消費を抑えることで全体として消費電力の低減化を図ることができるＬＥＤ照明装置を提供できる。

以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１に示すように、商用交流電源２１にサージ電圧吸収素子２２を並列に接続するとともに、限流素子であるコンデンサ２３と抵抗２４との直列回路を介してダイオードブリッジからなる全波整流回路２５の交流入力端子を接続し、定電流源を構成している。そして、全波整流回路２５の整流出力端子に定電圧ダイオード２６を並列に接続し、この定電圧ダイオード２６の両端から一定電圧を出力するようにしている。なお、商用交流電源２１に代えて高周波電源を使用する場合は限流素子としてインダクタを使用することになる。

一方、複数の発光ダイオード２７を直列に接続するとともにこの発光ダイオード２７の直列回路に抵抗２８を並列に接続した発光ダイオード回路２９を設け、この発光ダイオード回路２９の正極側接続端子を、抵抗３０を直列に介して全波整流回路２５の整流出力端子の正極側に接続し、前記発光ダイオード回路２９の負極側接続端子を前記全波整流回路２５の整流出力端子の負極側に接続している。

前記定電圧ダイオード２６の両端に、半導体スイッチ素子であるＮＰＮ型のトランジスタ３１のコレクタ、エミッタ間を並列に接続するとともに、受光素子である光導電素子（ＣｄＳ）３２と抵抗３３との直列回路を並列に接続している。そして、前記トランジスタ３１のベースを光導電素子３２と抵抗３３との接続点に接続している。これにより、前記光導電素子３２は前記トランジスタ３１のベース、コレクタ間に接続され、前記抵抗３３は前記トランジスタ３１のベース、エミッタ間に接続される。前記光導電素子３２と抵抗３３との直列回路は、スイッチ素子制御回路を構成するものである。

この照明装置は、周囲が暗くなると光導電素子３２の抵抗値が大きくなる。そして、光導電素子３２の受光量が所定レベル未満になるとトランジスタ３１がオフ動作する。これにより、定電流源である全波整流回路２５から発光ダイオード回路２９に電流が流れ、各発光ダイオード２７が点灯して照明を行う。このときには、全波整流回路２５から定電圧ダイオード２６にも電流が流れる。従って、このときの電力消費量は従来とそれほど代わらない。

また、周囲が明るくなると、光導電素子３２の抵抗値が小さくなる。そして、光導電素子３２の受光量が所定レベル以上になるとトランジスタ３１がオン動作するようになる。トランジスタ３１がオン動作すると、発光ダイオード回路２９がトランジスタ３１によって短絡されるので、通電が停止される。こうして、発光ダイオード回路２９の各発光ダイオード７は消灯する。

トランジスタ３１がオン動作すると、定電圧ダイオード２６の両端間が短絡される。従って、定電圧ダイオード２６の両端間電圧はトランジスタ３１のコレクタ、エミッタ間電圧になり、充分に小さくなる。

定電流源ではトランジスタ３１がオン動作して全波整流回路２５の出力端子間が短絡に近い状態になってその出力電圧が低下しても商用交流電圧のほとんどがコンデンサ２３の両端にかかるようになる。このコンデンサ２３での消費電力はほとんどない。そして、全波整流回路２５の出力端子から出力される電流はほとんど変化しない。

このように、定電流源を使用することでトランジスタ３１がオン動作しても大きな短絡電流が流れることはなく定電流源からは一定の電流しか流れ込まない。こうして、トランジスタ３１及び光導電素子３２と抵抗３３との直列回路によって消費される電力量は小さく抑えられる。

このように、発光ダイオード回路２９の発光ダイオード２７が消灯しているときには電力消費が小さく抑えられるので、点灯時を合わせた全体の消費電力の低減化を図ることができる。
なお、この実施の形態では、受光素子として光導電素子（ＣｄＳ）を使用したがこれに限定するものではなく、フォトダイオードやフォトトランジスタなど他の受光素子を使用することもできる。また、この実施の形態では半導体スイッチ素子としてＮＰＮ型のトランジスタを使用したが、ＰＮＰ型のトランジスタを使用することもできる。また、トランジスタとしてはバイポーラ形でもユニポーラ形でもよい。また、ＭＯＳ型でも接合型でもよい。

本発明の一実施の形態に係るＬＥＤ照明装置の回路構成図。 従来例を示す回路構成図。

符号の説明

２１…商用交流電源、２３…コンデンサ（限流素子）、２５…全波整流回路、２７…発光ダイオード、２９…発光ダイオード回路、３１…トランジスタ（半導体スイッチ素子）、３２…光導電素子（受光素子）。

Claims (1)

1. 限流素子としてコンデンサ又はインダクタを使用し、交流電流を整流して定電流を供給する定電流源と、
   定電流源から定電流を供給されて点灯する発光ダイオード回路と、
   発光ダイオード回路に並列に接続した半導体スイッチ素子と、
   周囲の光を受光素子で受光し、受光量が所定レベル以上の時には前記半導体スイッチ素子をオン動作し、受光量が所定レベル未満の時には前記半導体スイッチ素子をオフ動作するスイッチ素子制御回路と、
   を具備したことを特徴とするＬＥＤ照明装置。

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