JP4826412B2 - Light emitting device - Google Patents
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Description
本発明は、固体発光素子を光源とする発光装置に関する。 The present invention relates to a light emitting device using a solid light emitting element as a light source.
従来から、発光ダイオード等の固体発光素子を光源とする発光装置が提供されている。このような発光装置の点灯制御方式としては、例えば交流電圧を整流平滑した直流電圧を固体発光素子に印加して点灯する直流点灯制御方式(例えば特許文献1参照)と、交流電圧を整流平滑した直流電圧を昇圧し、昇圧した直流電圧を高周波でスイッチングすることで得られる矩形波電圧を固体発光素子に印加して点灯するスイッチング点灯制御方式(例えば特許文献2参照)と、交流電圧を固定発光素子に印加して交流電圧の一周期中の所定の区間のみを利用して点灯するパルス点灯制御方式とが知られている。近年では、従来の電球を光源とした交通信号機に代わって発光ダイオードを光源とした交通信号機の普及が進んでおり、このような交通信号機に用いる発光装置には、部品点数が少ないために容易に小型化することができ且つ故障率の低いパルス点灯制御方式が用いられている。
ところで、近年ではタクシー等の自動車に搭載して交通事故の瞬間を映像で記録するドライブレコーダーの普及が進んでいる。このドライブレコーダーは、自動車のフロントガラスにビデオカメラを取り付けて前方を撮影するもので、急ブレーキ等の衝撃が自動車に与えられると一定期間だけ映像を記録するものである。 By the way, in recent years, a drive recorder that is mounted on a car such as a taxi and records a moment of a traffic accident with a video has been spreading. This drive recorder attaches a video camera to the windshield of an automobile and shoots the front, and records an image for a certain period when an impact such as sudden braking is applied to the automobile.
しかしながら、上記のような従来のパルス点灯制御方式を交通信号機に採用する場合には、発光効率の点から直列に接続する発光ダイオードの個数を多くする必要があり、直列に接続する発光ダイオードの個数を多くすることで点灯に必要な電圧が大きくなって交流電圧の一周期において発光ダイオードが点灯しない不点灯期間が生じるため、上記のドライブレコーダー等のビデオカメラで撮影する際に撮影間隔とタイミングによっては点灯状態を認識できない虞があった。これに対して、直流点灯制御方式では不点灯期間が無くて発光効率も良いものの平滑コンデンサが必要であり、回路の大きさによっては容量の大きな電解コンデンサが必要となって力率が低下するという問題があった。 However, when the conventional pulse lighting control method as described above is adopted for a traffic signal device, it is necessary to increase the number of light emitting diodes connected in series from the viewpoint of luminous efficiency, and the number of light emitting diodes connected in series. As the voltage required for lighting increases and there is a non-lighting period in which the light emitting diode does not light up in one cycle of the AC voltage, depending on the shooting interval and timing when shooting with a video camera such as the above drive recorder May not be able to recognize the lighting state. In contrast, the DC lighting control method has a non-lighting period and good luminous efficiency, but requires a smoothing capacitor. Depending on the size of the circuit, an electrolytic capacitor with a large capacity is required and the power factor is reduced. There was a problem.
本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、簡単な回路構成で不点灯期間を短くすることのできる高力率の発光装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a high power factor light emitting device capable of shortening the non-lighting period with a simple circuit configuration.
請求項1の発明は、上記目的を達成するために、限流要素と複数の固体発光素子とを直列に接続した直列回路を複数個並列に接続して成る発光部と、交流電源に接続されて交流電圧を全波整流して発光部に駆動電圧を供給する点灯装置とを備えた発光装置であって、発光部は、少なくとも1つの直列回路の固体発光素子の不点灯期間が他の直列回路の固体発光素子の不点灯期間よりも短いことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is connected to a light emitting section formed by connecting a plurality of series circuits in which a current limiting element and a plurality of solid state light emitting elements are connected in series, and an AC power source. And a lighting device that supplies a drive voltage to the light emitting unit by full-wave rectifying the AC voltage, and the light emitting unit has a non-lighting period of at least one series circuit solid-state light emitting element in the other series. It is characterized by being shorter than the non-lighting period of the solid state light emitting device of the circuit.
請求項2の発明は、請求項1の発明において、発光部は、少なくとも1つの直列回路の固体発光素子の個数が他の直列回路の固体発光素子の個数よりも少ないことを特徴とする。
The invention of
請求項3の発明は、請求項2の発明において、発光部は、少なくとも1つの直列回路の固体発光素子の個数が1個であることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the light emitting section is characterized in that the number of solid state light emitting elements of at least one series circuit is one.
請求項4の発明は、請求項1の発明において、発光部は、少なくとも1つの直列回路が点灯装置から供給される駆動電圧を平滑して出力する平滑手段に接続されることを特徴とする。 The invention of claim 4 is characterized in that, in the invention of claim 1, the light emitting section is connected to smoothing means for smoothing and outputting the drive voltage supplied from the lighting device by at least one series circuit.
請求項5の発明は、請求項1乃至4の何れか1項の発明において、発光部と、点灯装置と、発光部及び点灯装置が収納される灯具とを備えたことを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects of the present invention, the light emitting unit, the lighting device, and a lamp in which the light emitting unit and the lighting device are housed are provided.
請求項6の発明は、請求項5の発明において、灯具は、発光部を外部に臨ませるための開口部を有し、不点灯期間の短い直列回路の固体発光素子を開口部の略中央に配置したことを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the present invention, the lamp has an opening for exposing the light emitting portion to the outside, and the solid-state light emitting element of the series circuit having a short non-lighting period is provided at the approximate center of the opening. It is arranged.
請求項7の発明は、請求項5の発明において、灯具は、発光部を外部に臨ませるための開口部を有し、不点灯期間の短い直列回路の固体発光素子を開口部の周縁に配置したことを特徴とする。 According to a seventh aspect of the invention, in the invention of the fifth aspect, the lamp has an opening for exposing the light emitting portion to the outside, and a solid-state light emitting element of a series circuit having a short non-lighting period is arranged at the periphery of the opening. It is characterized by that.
請求項8の発明は、請求項5乃至7の何れか1項の発明において、発光部及び点灯装置及び灯具は、交通信号機用であることを特徴とする。 The invention according to claim 8 is the invention according to any one of claims 5 to 7, wherein the light emitting part, the lighting device, and the lamp are for traffic signals.
請求項1〜3の発明によれば、複数個の直列回路のうち一部の直列回路の固体発光素子の個数を他の直列回路の固体発光素子の個数よりも少なくしたので、簡単な回路構成で不点灯期間が短く且つ力率が低下することのない発光装置を構成することができる。 According to the first to third aspects of the invention, since the number of solid state light emitting elements of some series circuits among the plurality of series circuits is smaller than the number of solid state light emitting elements of other series circuits, a simple circuit configuration is provided. Thus, a light-emitting device can be configured in which the non-lighting period is short and the power factor does not decrease.
請求項4の発明によれば、複数個の直列回路のうち一部の直列回路のみに駆動電圧を平滑した電圧を供給することで該直列回路の固体発光素子を常時点灯させるので、全体として不点灯期間の無い発光装置を構成することができる。また、複数個の直列回路のうち一部の直列回路にのみ平滑手段を接続するので、力率を低下させることなく容易に回路を構成することができる。 According to the invention of claim 4, since the solid-state light emitting device of the series circuit is always lit by supplying a voltage obtained by smoothing the drive voltage to only some of the series circuits, the entire series circuit is not effective. A light emitting device without a lighting period can be formed. Further, since the smoothing means is connected to only some of the series circuits, the circuit can be easily configured without reducing the power factor.
請求項5の発明によれば、請求項1乃至4の何れか1項の効果を奏する灯具を有した発光装置を実現することができる。 According to the invention of claim 5, it is possible to realize a light emitting device having a lamp that exhibits the effect of any one of claims 1 to 4.
請求項6の発明によれば、不点灯期間の短い固体発光素子を含む直列回路を開口部の略中央に配置することで、配線を容易にすることができる。 According to invention of Claim 6, wiring can be made easy by arrange | positioning the series circuit containing the solid light emitting element with a short non-lighting period in the approximate center of an opening part.
請求項7の発明によれば、不点灯期間の短い固体発光素子を開口部の周縁に配置することで、開口部における輝度のばらつきに極端な差が生じないようにすることができる。 According to the seventh aspect of the present invention, by arranging the solid light emitting elements having a short non-lighting period at the periphery of the opening, it is possible to prevent an extreme difference from occurring in luminance variations in the opening.
請求項8の発明によれば、上記課題で述べたドライブレコーダーのビデオカメラで交通信号機を撮影する場合に、ビデオカメラの撮影間隔及びタイミングに依らずに交通信号機の点灯状態を認識することができる。 According to the eighth aspect of the present invention, when the traffic signal is photographed by the video camera of the drive recorder described in the above problem, the lighting state of the traffic signal can be recognized regardless of the photographing interval and timing of the video camera. .
(実施形態1)
以下、本発明の実施形態1について図面を用いて説明する。本実施形態は、図1(a)に示すように、限流要素である抵抗Rと複数の発光ダイオードL1とを直列に接続して成る複数の第一の直列回路10と、抵抗Rと1個の発光ダイオードL2とを直列に接続して成る第二の直列回路11とから成る発光部1と、交流電源ACに接続されて交流電圧を全波整流して発光部1に駆動電圧を供給する点灯装置2とを備え、発光部1は、第一の直列回路10を並列に接続し、第一の直列回路10の後段に第二の直列回路11を並列に接続している。
(Embodiment 1)
Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present embodiment, as shown in FIG. 1A, a plurality of
点灯装置2は、例えばダイオードブリッジから成り、交流電源ACからの交流電圧を全波整流し、整流された脈流電圧V1を発光部1に出力する。尚、点灯装置2は、交流電圧を全波整流するものであれば他の回路構成でも構わない。
The
発光部1は、抵抗Rと複数(本実施形態ではn個)の発光ダイオードL1とを直列に接続して成る第一の直列回路10が複数個並列に接続されて成り、これら第一の直列回路10の後段に抵抗Rと1個の発光ダイオードL2とを直列に接続して成る第二の直列回路11を並列に接続している。尚、第一の直列回路10の発光ダイオードL1と第二の直列回路11の発光ダイオードL2は同じものを用いている。また、第一の直列回路10の発光ダイオードL1の個数は、発光ダイオードL1,L2の1個当たりの順方向電圧Vfが赤色発光ダイオードで約2V、青色・緑色発光ダイオードで約3.5Vであることを考慮すると、交流電源ACが電源電圧100Vの商用電源であれば20個乃至30個を直列に接続することが望ましい。
The light emitting unit 1 is formed by connecting a plurality of
以下、本実施形態の動作説明をする。図1(b)に示すように、第一の直列回路10の発光ダイオードL1は、脈流電圧V1が発光ダイオードL1を点灯させるのに必要な順方向電圧n×Vfを上回っている時のみ点灯するため、点灯状態と不点灯状態とを交互に繰り返す。一方、第二の直列回路11の発光ダイオードL2は、脈流電圧V1が発光ダイオードL2を点灯させるのに必要な順方向電圧Vfを上回っている時のみ点灯する。したがって、第二の直列回路11の発光ダイオードL2は、第一の直列回路10の発光ダイオードL1と比べて点灯期間が長く、不点灯期間もほとんど無いために全体として不点灯期間を短くすることができる。例えば、本実施形態を交通信号機に用いて交通信号機をビデオカメラで撮影する場合に、例え第一の直列回路10の発光ダイオードL1が不点灯状態であっても、第二の直列回路11の発光ダイオードL2が点灯状態であるためにビデオカメラの撮影間隔及びタイミングに依らず発光ダイオードL2の点灯状態を認識することができる。
The operation of this embodiment will be described below. As shown in FIG. 1B, the light emitting diode L1 of the
また、各第一の直列回路10を流れる負荷電流I1及び第二の直列回路11を流れる負荷電流I2の総和で表される発光部1への入力電流Iinは、負荷電流I2が各第一の直列回路10を流れる負荷電流I1の和と比べて小さいために、負荷電流I2の影響をほとんど受けることなく高い力率を維持することができる。
Further, the input current Iin to the light emitting unit 1 represented by the sum of the load current I1 flowing through each
上述のように、抵抗R及び1個の発光ダイオードL2から成る第二の直列回路11を追加するという簡単な回路構成によって不点灯期間を短くすることができ、また力率を低下させることなく高い力率を維持することができる。
As described above, the non-lighting period can be shortened by a simple circuit configuration in which the
尚、本実施形態では第二の直列回路11は1つだけであるが、回路数は1つに限定される必要は無く、上記の効果を奏することのできる範囲であれば複数の第二の直列回路11を設けても構わない。また、本実施形態では第二の直列回路11の発光ダイオードL2の個数は1つであるが、これに限定される必要は無く、第一の直列回路10の発光ダイオードL1の個数よりも少なければ複数の発光ダイオードL2を用いても構わない。
In the present embodiment, only one
(実施形態2)
以下、本発明の実施形態2について図面を用いて説明する。但し、実施形態1と共通する部位については同じ図番号を付して説明を省略する。本実施形態は、図2(a)に示すように、発光部1の第二の直列回路11の直前に脈流電圧V1を平滑化する平滑手段3を並列に接続した点に特徴がある。尚、本実施形態の第二の直列回路11は、第一の直列回路10と同じ構成である。即ち、第一の直列回路10及び第二の直列回路11は、何れも抵抗Rと複数(本実施形態ではn個)の発光ダイオードL1,L2とを直列に接続して成る。
(Embodiment 2)
平滑手段3は、ダイオードDと平滑コンデンサCとから構成され、平滑手段3に入力される脈流電圧V1を平滑し、平滑された平滑電圧V2を第二の直列回路11に出力する。平滑コンデンサCの容量は、平滑電圧V2の下限値が第二の直列回路11の発光ダイオードL2を点灯させるのに必要な順方向電圧n×Vfを上回るようなものを用いている。
The smoothing means 3 includes a diode D and a smoothing capacitor C, smoothes the pulsating voltage V1 input to the smoothing means 3, and outputs the smoothed smoothed voltage V2 to the
以下、本実施形態の動作説明をする。図2(b)に示すように、第一の直列回路10の発光ダイオードL1は、脈流電圧V1が発光ダイオードL1を点灯させるのに必要な順方向電圧n×Vfを上回っている時のみ点灯するため、実施形態1と同様に点灯状態と不点灯状態とを交互に繰り返す。一方、第二の直列回路11の発光ダイオードL2は、平滑手段3から出力される平滑電圧V2が発光ダイオードL2を点灯させるのに必要な順方向電圧n×Vfを常に上回っているために常時点灯する。
The operation of this embodiment will be described below. As shown in FIG. 2B, the light emitting diode L1 of the
上述のように、第二の直列回路11の発光ダイオードL2は不点灯期間が存在しないため、例えば本実施形態を交通信号機に用いて交通信号機をビデオカメラで撮影する場合に、例え第一の直列回路10の発光ダイオードL1が不点灯状態であっても、第二の直列回路11の発光ダイオードL2が常時点灯状態であるためにビデオカメラの撮影間隔及びタイミングに依らず発光ダイオードL2の点灯状態を認識することができる。
As described above, since the light emitting diode L2 of the
また、発光部1への入力電流Iinは、回路全体ではなく第二の直列回路11のみに平滑手段3を接続しているので、負荷電流I2の影響をほとんど受けることなく高い力率を維持することができる。更に、本実施形態は発光部1全体を平滑するものではないので、平滑手段3に用いられる平滑コンデンサCの容量は小さくてもよく、例えばセラミックコンデンサ等の小型で寿命への影響の小さいコンデンサを用いることができる。
Further, since the smoothing means 3 is connected to the
尚、本実施形態では平滑手段3が接続される第二の直列回路11は1つだけであるが、回路数は1つに限定される必要は無く、上記の効果を奏することのできる範囲であれば複数の第二の直列回路11を設けても構わない。
In the present embodiment, the number of the
また、上記実施形態1及び実施形態2では、限流要素として抵抗Rを用いているが、これに限定される必要は無く、抵抗Rの代わりにトランジスタやシャントレギュレータ等で構成される定電流回路を用いても構わない。 In the first and second embodiments, the resistor R is used as the current limiting element. However, the resistor R is not necessarily limited to this, and a constant current circuit including a transistor, a shunt regulator, or the like instead of the resistor R. May be used.
(実施形態3)
以下、本発明の実施形態3について図面を用いて説明する。本実施形態は、図3(c)に示すように、実施形態1の発光部1及び点灯装置2を交通信号機用の灯具4に収納して成る。灯具4は、発光部1を外部に臨ませるための3つの略円形状の開口部40を有する略長円形状の箱体であって、各開口部40の全面に亘って発光部1の発光ダイオードL1,L2が対向配置されている。
(Embodiment 3)
Hereinafter,
発光ダイオードL1,L2が発光する色は開口部40毎に異なっており、同図における左の開口部40から順に緑色、黄色、赤色となっている。尚、発光ダイオードL1,L2が発光する色及びその配列は上記のものに限定される必要は無く、交通信号機の用途に応じて変更可能であることは言うまでもない。
The colors emitted by the light emitting diodes L1 and L2 are different for each
各開口部40では、第二の直列回路11の発光ダイオードL2が略中央に配置され、その周囲に第一の直列回路10の発光ダイオードL1が配置されるようになっている。第二の直列回路10の発光ダイオードL2は不点灯期間がほとんど存在しないため、各開口部40の略中央の発光ダイオードL2はほぼ常時点灯するようになっている。
In each
したがって、例えばドライブレコーダーのビデオカメラで事故の瞬間を撮影した場合に、各開口部40の略中央の発光ダイオードL2はほぼ常時点灯するので、ビデオカメラの撮影間隔及びタイミングに依らず交通信号機の状態を認識することができる。
Therefore, for example, when the moment of an accident is shot with a video camera of a drive recorder, the light-emitting diode L2 at the substantially center of each
尚、実施形態2の発光部1及び点灯装置2を灯具4に収納しても構わない。この場合、図3(a)に示すように、第二の直列回路11の発光ダイオードL2を開口部40の略中央に配置するのが望ましい。このように配置することで、回路の配線が容易となる。また、図3(b)に示すように、第二の直列回路11の発光ダイオードL2を開口部40の周縁に配置するようにしても構わない。このように配置した場合は、発光ダイオードL1と発光ダイオードL2との不点灯期間の有無による輝度のばらつきに極端な差が生じないようにすることができる。
The light emitting unit 1 and the
1 発光部
10 第一の直列回路
11 第二の直列回路
2 点灯装置
L1 第一の発光ダイオード(固体発光素子)
L2 第二の発光ダイオード(固体発光素子)
R 抵抗(限流要素)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
L2 Second light emitting diode (solid state light emitting device)
R resistance (current limiting element)
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