JP5469717B2

JP5469717B2 - 開路保護回路、開路保護方法及び照明装置

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Publication number: JP5469717B2
Application number: JP2012207715A
Authority: JP
Inventors: 立智徐; ▲うぇい▼強張; 建平應
Original assignee: Delta Electronics Inc
Current assignee: Delta Electronics Inc
Priority date: 2012-05-21
Filing date: 2012-09-21
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2032-09-21
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Description

本発明は開路保護回路、開路保護方法及び照明装置に関する。

ＬＥＤの電気特性及び光学特性により、通常、電流源を利用してＬＥＤ負荷に電力を供給する。電流源を利用してＬＥＤ負荷に電力を供給する場合、ＬＥＤ負荷が故障し、例えば直列接続された複数のＬＥＤ負荷のいずれか（１個以上のＬＥＤを含む）が破損され、または直列接続された複数のＬＥＤ負荷の全体が電気回路と接触不良になると、ＬＥＤ負荷が開路状態になってしまう。ＬＥＤ負荷が開路状態になったとき、保護対策を講じないと、出力電圧が急上昇するので、電気回路の他の部分が破損される。そのため、開路保護機能が必要である。

開路保護機能を実現するための開路保護技術が多く開示されているが、その一つとして、直列接続された複数のＬＥＤ負荷の両端にツェナーダイオードを逆並列接続（anti-parallel）する技術が挙げられる。図１に示すように、１つの分岐回路における直列接続された複数のＬＥＤ負荷が開路状態になっていない場合に、電流源からの電流が直列接続された複数のＬＥＤ負荷を流れ、すべてのツェナーダイオード４２において、逆方向降伏（reverse breakdown）現象が起こらない。１つの分岐回路における直列接続された複数のＬＥＤ負荷のいずれかが破損され或いは電気回路との接触不良になるとき、開路状態になったＬＥＤ負荷４と逆並列接続されるツェナーダイオード４２において逆方向降伏現象が起こり、ほとんどの電流がＬＥＤ負荷４と逆並列接続されるツェナーダイオード４２を流れる。このとき、直列接続された複数のＬＥＤ負荷の全体が開路状態にならず、他のＬＥＤ負荷の正常動作が保証できる。

しかしながら、上記の技術において、ツェナーダイオード４２の消費電力が大きい。また、ツェナーダイオード４２と直列接続された複数のＬＥＤ負荷とが集積形成されるので、分岐回路における複数のＬＥＤ負荷のすべてが電気回路と接触不良、或いは当該分岐回路にＬＥＤ負荷が接続されていないとき、電気回路の他の部分が破損される。
また、サイリスタ（ＳＣＲ：silicon controlled rectifier）とＬＥＤ負荷とを並列接続する技術が開示された。図２に示すように、ＬＥＤ負荷１００が開路状態になっていないとき、サイリスタ１２０の制御端の電圧がそのトリガー電圧より低いので、電流源の電流がＬＥＤ負荷１００を流れ、サイリスタ１２０がオフ状態になっている。ＬＥＤ負荷１００が開路状態になるとき、サイリスタ１２０の制御端の電圧がそのトリガー電圧を超えるので、サイリスタ１２０がオンされ、オフ状態からオン状態に変更する。このとき、電流がサイリスタ１２０を流れるので、ＬＥＤ負荷が短絡され、ＬＥＤ負荷に対する開路保護機能を実現する。上記の技術によって、電気回路が破損されないことが保証できるが、サイリスタは半制御部品（half-controlled device）であり、オンされるとオフできないので、出力側のＬＥＤ負荷が正常に回復したとき、自動的に正常な動作状態に戻ることができない。したがって、ＬＥＤ負荷の活性交換（hot-plugging）が実現できない。

このため、本業者は、従来の開路保護回路における問題を解決するように工夫している。

本発明は、故障が解消されたとき電気回路が自動的に正常状態に回復でき（つまり、ＬＥＤ負荷の活性交換ができ）、分岐回路における複数のＬＥＤ負荷のすべてが電気回路と接触不良、或いは当該分岐回路にＬＥＤ負荷が接続されていないとき、電気回路の他の部分が破損されなく、消費電力が低減できる開路保護回路を提供することを目的とする。

本発明の技術方案において、開路保護回路は、電流源により給電されるＬＥＤ負荷を備える装置に用いられる開路保護回路であって、ＬＥＤ負荷の両端に並列接続されるスイッチング回路と、前記スイッチング回路に接続されるタイマー回路と、前記タイマー回路に接続され、前記ＬＥＤ負荷の開路状態を検出するための検出回路とを含み、前記ＬＥＤ負荷が故障し開路状態になった場合に、前記検出回路が起動信号を前記タイマー回路に送信し、前記タイマー回路が設定時間に亘って駆動信号を前記スイッチング回路に送信し、前記設定時間内に前記スイッチング回路をオンさせ、前記ＬＥＤ負荷を短絡させる操作を行う。

本発明の技術方案において、照明装置は、上記の開路保護回路と、前記ＬＥＤ負荷とを含み、前記開路保護回路は、前記ＬＥＤ負荷の両端に並列接続される。
本発明の技術方案において、照明装置は、複数の上記の開路保護回路と、直列接続された複数の前記ＬＥＤ負荷とを含み、ＬＥＤ負荷ごとにその両端に前記開路保護回路が並列接続される。

本発明の技術方案において、照明装置は、第１正極端及び第１負極端を有し、第１端及び第２端を有する交流電流源により給電される第１列のＬＥＤ負荷と、第２正極端及び第２負極端を有し、前記交流電流源により給電される第２列のＬＥＤ負荷と、前記第１列のＬＥＤ負荷に並列接続される第１開路保護回路とする上記の開路保護回路と、前記第２列のＬＥＤ負荷に並列接続される第２開路保護回路とする上記の開路保護回路と、第１コンデンサ端及び第２コンデンサ端を有し、前記第１コンデンサ端が前記交流電流源の前記第１端に接続される第１均流化コンデンサと、第１整流正極端及び第１整流負極端を有し、前記第１整流負極端が前記第１列のＬＥＤ負荷の前記第１正極端に接続され、前記第１整流正極端が前記第２コンデンサ端に接続される第１整流ダイオードと、第２整流正極端及び第２整流負極端を有し、前記第２整流正極端が前記第２列のＬＥＤ負荷の前記第２負極端に接続され、前記第２整流負極端が前記第２コンデンサ端に接続される第２整流ダイオードとを含み、前記第２端が前記第１負極端と前記第２正極端に接続され、前記第１列のＬＥＤ負荷が前記交流電流源の正の半周期内に動作し、前記第２列のＬＥＤ負荷が前記交流電流源の負の半周期内に動作する。

本発明の技術方案において、開路保護方法は、ＬＥＤ負荷用の開路保護方法であって、
前記ＬＥＤ負荷が開路状態になっているか否かを検出するステップと、前記ＬＥＤ負荷が故障し開路状態になったことが検出されたとき、検出回路が起動信号をタイマー回路に送信するステップと、前記タイマー回路が設定時間に亘って駆動信号を前記ＬＥＤ負荷に並列接続されるスイッチング回路に送信するステップと、前記ＬＥＤ負荷を短絡させるために前記設定時間内に前記スイッチング回路をオンさせるステップとを含む。

ＬＥＤ負荷を使用する装置において、本発明の開路保護回路は、ＬＥＤ故障が解消されるとき、電気回路が自動的に正常状態に回復でき、分岐回路における複数のＬＥＤ負荷がすべて電気回路と接触不良、或いは当該分岐回路にＬＥＤ負荷を接続していないとき、電気回路の他の部分が破損されなく、当該開路保護回路の消費電力が低減できる

従来技術に係る開路保護回路の模式図である。従来技術に係る開路保護回路の模式図である。本発明の実施例に係るＬＥＤ負荷の各形態の模式図である。本発明の実施例に係る開路保護回路の模式図である。本発明の一実施例に係る検出回路の模式図である。本発明の他の一実施例に係る開路保護回路の模式図である。本発明の実施例に係る開路保護回路の具体的な電気回路図である。本発明の一実施例に係る照明装置の模式図である。本発明の一実施例に係る照明装置の模式図である。本発明の一実施例に係る照明装置の模式図である。本発明の一実施例に係る照明装置の模式図である。本発明の一実施例に係る照明装置の模式図である。実施例に係る開路保護方法のフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の具体的な実施例を説明する。ここで記載された実施例が説明のために挙げられたものであり、本発明は、これらの実施例に限定されない。本発明におけるＬＥＤ負荷は、電流源と接続され、少なくとも１つのＬＥＤを含む。図３に示すように、ＬＥＤ負荷は、複数のＬＥＤが直列接続される形態と、ＬＥＤが直列接続されてから並列接続される形態と、ＬＥＤが並列接続されてから直列接続される形態と、ＬＥＤが直列接続されてからさらに直列接続される形態とを含む。以下の図面において、複数のＬＥＤが直列接続される形態のみを示したが、これらの形態に限定されない。

図４は、本発明の実施例に係る開路保護回路３の模式図である。開路保護回路３の両端がそれぞれＬＥＤ負荷２の両端に接続され、すなわち開路保護回路３の全体がＬＥＤ負荷２に並列接続される。開路保護回路３は、ＬＥＤ負荷２と並列接続されるスイッチング回路３１と、タイマー回路３２と、検出回路３３とを含む。図４に示すように、電流源ｉは、ＬＥＤ負荷２と接続され、ＬＥＤ負荷２に電力を供給する。ＬＥＤ負荷２が開路状態になっていないとき、つまりＬＥＤ負荷が正常に動作するときに、電流源ｉからの電流がＬＥＤ負荷２を流れ、スイッチング回路３１を流れないので、ＬＥＤ負荷２が正常に動作する。ＬＥＤ負荷２が故障し開路状態になった場合に（以下、ＬＥＤ負荷における１つや複数のＬＥＤが破損され開路状態になった状況と、すべてのＬＥＤ負荷が電気回路との接触不良或いはＬＥＤ負荷が接続されていない故障状況とを、ＬＥＤ負荷開路という）、開路保護回路３は、検出回路３３が起動信号をタイマー回路３２に送信し、タイマー回路３２は、設定時間内にスイッチング回路３１がオンし続けるように当該設定時間を亘って駆動信号をスイッチング回路３１に送信する。当該設定時間内に、電流がＬＥＤ負荷２を流れなくスイッチング回路３１を流れるので、ＬＥＤ負荷２が短絡され、電気回路の保護機能を果たす。

当該設定時間が経過した後、スイッチング回路３１がオフされるが、ＬＥＤ負荷２が開路状態のままである場合、開路保護回路３が上記の動作を繰り返させ、引き続き電気回路に対する保護を行う。ＬＥＤ負荷２が正常に電気回路に接続され、非開路状態（ＬＥＤ負荷２における１つや複数のＬＥＤが直される状況と、接触不良のＬＥＤ負荷２の位置が調整され改めて電気回路に接続される状況と、本来ＬＥＤ負荷が接続されていない分岐回路にＬＥＤ負荷２が接続される状況とを含む）になると、検出回路３３は、ＬＥＤ負荷２が開路状態になっていることが検出できず、電流源からＬＥＤ負荷２が給電され、自動的に正常な動作状態に戻る。すなわちＬＥＤ負荷２の活性交換が実現できる。

なお、図４に示すように、ＬＥＤ負荷２と検出回路３３との点線は、検出回路３３とＬＥＤ負荷２とが電気的に接続可能であることを示す。上記ＬＥＤ負荷２の両端の電圧に対する検出によって、上記ＬＥＤ負荷２が開路状態になっているか否かを検出する。また、検出回路３３と上記ＬＥＤ負荷２とが非電気的に接続されることができる。例えば検出回路３３が光伝導素子（例えばフォトダイオード、フォトトランジスタやフォトレジスタなど）を含み、ＬＥＤ負荷２の発光に対する検出によって判断する。例えば、図５に示すように、検出回路３３がフォトダイオードＤ１を含む。ＬＥＤ負荷２が開路状態になっていない場合に、ＬＥＤ負荷２からの発光がフォトダイオードＤ１に入射し、フォトダイオードＤ１に逆方向電流が発生されるので、検出回路３３のａ、ｂ両端で設定値を超える電圧が発生される。ＬＥＤ負荷２が開路状態になった場合に、フォトダイオードＤ１に入射する光が発光せず、ａｂ両端の電圧が設定値の電圧を超えない。そのため、検出回路３３は、ａｂ両端の電圧に対する検出により、タイマー回路３２を起動するか否かを判定することによって、開路検出機能を果たすことができるので、ＬＥＤ負荷２と電気的に接続される必要がない。

なお、タイマー回路３２は、例えば５５５タイマーのようなアナログ回路として構成されることができるし、例えばデジタル制御チップにおけるタイマー回路のようなデジタル回路として構成されることができる。スイッチング回路３１は、例えばＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴなどのオン/オフが制御端に制御されるスイッチング素子を含む。

また、図４におけるタイマー回路と検出回路は、同一の電源から給電されても良いし、個別の電源から給電されても良い。

図６は本発明の一実施例に係る開路保護回路５の模式図である。図６に示すように、開路保護回路５の両端がそれぞれＬＥＤ負荷２の両端と接続され、即ち開路保護回路５の全体がＬＥＤ負荷２に並列接続される。開路保護回路５は、スイッチング回路５１と、タイマー回路５２と、検出回路５３と、給電電圧発生器５４と４つの部分を備え、電流源（例えば直流電流源ｉ）からＬＥＤ負荷４００に電力が供給できる。スイッチング回路５１がＬＥＤ負荷４００両端に並列接続され、タイマー回路５２がスイッチング回路５１に接続され、検出回路５３がタイマー回路５２に接続され、給電電圧発生器５４が検出回路５３とタイマー回路５２とに正常に動作させる電圧を印加する。本発明の一実施例において、給電電圧発生器５４は、ＬＥＤ負荷４００両端に並列接続される。ＬＥＤ負荷４００が正常に動作するとき、ＬＥＤ負荷４００両端の電圧を検出回路５３とタイマー回路５２との正常動作電圧に変換させる。ＬＥＤ負荷４００が開路状態になったとき、検出回路５３が起動信号をタイマー回路５２に送信し、タイマー回路５２が起動信号を受信した後、直ちにスイッチング回路５１をオンさせるために駆動信号を出力し、設定された一定時間に亘ってオンを維持するように動作される。当該設定時間内に、電流源ｉの電流がスイッチング回路５１を流れる。当該設定時間はタイマー回路５２により設定されるが、実際の作業に応じて変更できる。当該設定時間内に、給電電圧発生器５４は、検出回路５３と、タイマー回路５２と、スイッチング回路５１とに引き続き動作電圧を印加する。設定時間が経過した後、タイマー回路５２が駆動信号を出力せず、スイッチング回路５１のスイッチがオフされる。そのとき正常なＬＥＤ負荷４００が接続されていないと、開路保護回路は再び上記の操作を行う。正常なＬＥＤ負荷４００が既に接続された場合に、開路保護回路５の検出回路５３は負荷が開路状態になっていることが検出できず、スイッチング回路５１がオフされる。このとき、電流が正常なＬＥＤ負荷４００を流れ、動作が正常状態に戻る。

図７は本発明の実施例に係る開路保護回路６の具体的な電気回路図である。図７に示すように、開路保護回路６の両端がそれぞれＬＥＤ負荷７の両端に接続され、即ち開路保護回路６の全体がＬＥＤ負荷７に並列接続される。開路保護回路６は、スイッチング回路６１と、タイマー回路６２と、検出回路６３と、給電電圧発生器６４と４つの部分を備える。スイッチング回路６１と、給電電圧発生器６４と、検出回路６３とがＬＥＤ負荷７の両端に並列接続される。検出回路６３の出力端がタイマー回路６２の入力端に接続され、タイマー回路６２の出力端がスイッチング回路６１の入力端に接続される。給電電圧発生器６４が検出回路６３とタイマー回路６２とに正常に動作させる電圧を印加する。給電電圧発生器６４は、ＬＥＤ負荷７が正常に動作するとき、ＬＥＤ負荷７両端の電圧を、検出回路６３とタイマー回路６２との正常動作電圧に変換する。具体的に、スイッチング回路６１は、ソース側がＬＥＤ負荷７の負極端に接続され、ゲート側がタイマー回路６２の出力端に接続され、ドレイン側がＬＥＤ負荷７の正極端に接続される電界効果トランジスタＱ１３を含む。タイマー回路６２は、入力端が検出回路６３の出力端に接続され、出力端がスイッチング回路６１の入力端に接続される５５５タイマーからなる単安定トリガーを含む。検出回路６３は、負極端がＬＥＤ負荷７の正極端に接続され、正極端がトランジスタＱ１１のベース側に接続され、さらに抵抗Ｒ１２を介してＬＥＤ負荷７の負極端に接続されるツェナーダイオードＺＤ１と、エミッタ端がＬＥＤ負荷７の負極端に接続され、コレクタ端がタイマー回路６２の入力端に接続され、さらに抵抗Ｒ１３を介して電源電圧ＶＣＣに接続されるトランジスタＱ１１とを含む。給電電圧発生器６４は、ツェナーダイオードＺＤ２と、トランジスタＱ１４と、ダイオードＤ１と、コンデンサＣ１１とを備える。ダイオードＤ１の正極端がトランジスタＱ１４のエミッタ端に接続され、負極端がコンデンサＣ１１の一端に接続される。コンデンサＣ１１の他端がＬＥＤ負荷７の負極端に接続される。トランジスタＱ１４のベース側がツェナーダイオードＺＤ２の負極端に接続され、さらに抵抗Ｒ１１を介してＬＥＤ負荷７の正極端に接続される。トランジスタＱ１４のコレクタ端がＬＥＤ負荷７の正極端に接続される。コンデンサＣ１１の両端に印加される電圧が電源電圧ＶＣＣである。

また、ＬＥＤ負荷７が正常に動作するとき、ＬＥＤ負荷７両端の電圧によってトランジスタＱ１４及びダイオードＤ１をオンさせ、トランジスタＱ１４及びダイオードＤ１を介してコンデンサＣ１１に充電させる。これによって、コンデンサＣ１１の両端に安定な電圧が発せされ、当該電圧によって検出回路６３とタイマー回路６２に電力を供給する。また、ＬＥＤ負荷７が正常に動作するとき、ツェナーダイオードＺＤ１が降伏状態にならず、Ｑ１１がオンされていないので、検出回路６３がＬＥＤ負荷７が開路状態になっていないことが検出した。

ＬＥＤ負荷７が故障したとき、ＬＥＤ負荷７両端の電圧が上昇する。このとき、トランジスタＱ１４及びダイオードＤ１はオン状態を維持して、検出回路６３とタイマー回路６２とに電力を供給するようにトランジスタＱ１４及びダイオードＤ１を介して引き続きコンデンサＣ１１に充電する。ＬＥＤ負荷７両端の電圧がツェナーダイオードＺＤ１の逆方向降伏電圧より上回るとき、ツェナーダイオードＺＤ１の降伏現象が起こり、トランジスタＱ１１がオンされる。これによって、検出回路６３が立ち下がり信号である起動信号を次の５５５タイマー回路に送信する。５５５タイマー回路が設定時間に亘ってハイレベルの駆動信号を出力し、電界効果トランジスタＱ１３を駆動してオンさせる。これによって、電流源ｉの電流が電界効果トランジスタＱ１３を流れ、即ちＬＥＤ負荷７を短絡することにより、ＬＥＤ負荷７の回路保護を実現する。このとき、ＬＥＤ負荷７両端の電圧がゼロに近いので、トランジスタＱ１４とダイオードＤ１とがオフされ、Ｃ１１に充電されなくなるが、Ｃ１１に蓄えた電力によって引き続き検出回路６３及びタイマー回路６２に正常に動作させる電圧を印加する。上記設定時間が経過した後、５５５タイマー回路がローレベル信号を出力し、電界効果トランジスタＱ１３がオフされる。このとき、故障が解消されなかったと、ＬＥＤ負荷７の両端の電圧が再び上昇し、開路保護回路６が再び起動されＬＥＤ負荷７に対する開路保護を行う。一方、故障が解消されたとき、電流源がＬＥＤ７に給電するので、検出回路６３は開路状態になっていることが検出できない。このため、スイッチング回路６１がオフされ、ＬＥＤ負荷７が正常な動作状態に戻る。

なお、注意すべきことは、５５５タイマー回路により設定された時間内に、Ｖｃｃの電圧は５５５チップ及び検出回路６３の正常動作電圧以上になるように、給電電圧発生器６４と５５５タイマーの設定時間とを設定する必要がある。また、必要に応じてＬＥＤ負荷７の両端に並列接続されるフィルタコンデンサＣｏ１を追加しても良い。また、ＬＥＤ負荷７が開路状態になり、スイッチング回路６１がオンされる期間内に、フィルタコンデンサＣｏ１の電圧も電界効果トランジスタＱ１３により放出される。スイッチング回路６１のオン期間内にコンデンサＣｏ１がスイッチング回路６１のスイッチング素子を介して急速に放電されることによるノイズを減少するために、開路保護回路６のスイッチング回路６１に、さらにトランジスタＱ１２及び抵抗Ｒ１４で構成される限流回路を追加しても良い。限流回路において、トランジスタＱ１２のベース側が電界効果トランジスタＱ１３のソース側及び抵抗Ｒ１４の一端に接続され、コレクタ端がタイマー回路６２の出力端及び電界効果トランジスタＱ１３のゲート側に接続され、エミッタ端が抵抗Ｒ１４の他端及びＬＥＤ負荷７の負極端に接続される。抵抗Ｒ１４を流れる電流で抵抗Ｒ１４の両端に生じた電圧はトランジスタＱ１２のオン電圧より高いとき、トランジスタＱ１２がオンされ、５５５タイマー回路の電圧を減少するので、限流、ノイズの減少が実現できる。

本発明の開路保護回路は、１つや複数ＬＥＤが破損されたとき開路保護を行うことができるに加え、ある分岐回路における複数又はすべてのＬＥＤが電気回路と接触不良である場合、或いはある分岐回路にＬＥＤが接続されていない場合に、開路保護を行うことができる。したがって、ＬＥＤ負荷が故障したとき、電気回路が破破損されるような高電圧が発生されないので、回路の他の部分が破破損されることなく、当該開路保護回路の消費電力が低くなる。

本発明は、図７に示された各回路部分に限定されない。例えば、給電電圧発生器６４に代えて、降圧コンバータ（Ｂｕｃｋ）と、昇圧コンバータ（Ｂｏｏｓｔ）と、他の同性質のトポロジーコンバータ（topology converter）などのＤＣ-ＤＣコンバータモジュールを使用しても良い。タイマー回路６２がデジタル制御チップにおけるタイマーを使用しタイマー機能を実現しても良い。スイッチング回路６１に用いられたスイッチがＩＧＢＴ又は他のスイッチング素子を使用してもよい。本業者は、本発明に開示された内容に基づいて、図７に示された各回路の構成部分対して各種の変更を行うことができる。

図８は本発明の一実施例に係る照明装置の模式図である。図８に示すように、電流源ｉから直列接続された２つのＬＥＤ負荷７１、７２に給電し、２つのＬＥＤ負荷７１、７２のそれぞれに本発明の開路保護回路７０１、７０２が並列接続される。一つのＬＥＤ負荷が故障し開路状態になったとき、故障したＬＥＤ負荷と並列接続される開路保護回路が、開路状態になったＬＥＤ負荷を短絡させ開路保護を行うので、他の負荷は続いて動作することができる。また、開路故障になったＬＥＤ負荷の故障が解消されたとき、当該ＬＥＤ負荷は自動的に正常な動作状態に戻ることができるので、活性交換が実現できる。なお、ＬＥＤ負荷と開路保護回路の個数は2つに限らず、任意の個数でも良い。

図９は本発明の一実施例に係る照明装置の模式図である。当該照明装置において、交流電流源ｉａｃは、第１端及び第２端を備え、第１列のＬＥＤ負荷８１と第２列のＬＥＤ負荷８２に給電する。当該照明装置は、第１正極端及び第１負極端を有し、第１負極端が交流電流源ｉａｃの第２端に接続されるＬＥＤ８１と、第２正極端及び第２負極端を有し、第２正極端が交流電流源ｉａｃの第２端に接続されるＬＥＤ８２と、ＬＥＤ８１と並列接続される第１開路保護回路８０１と、ＬＥＤ８２と並列接続される第２開路保護回路８０２と、第１コンデンサ端及び第２コンデンサ端を有し、第１コンデンサ端が交流電流源ｉａｃの第１端に接続され、交流電流源ｉａｃからの電流から直流成分をカットして、交流電流を均流化する第１均流化コンデンサＣ１と、第１整流正極端及び第１整流負極端を有し、第１整流負極端がＬＥＤ８１の第１正極端に接続され、第１整流正極端が第２コンデンサ端に接続される整流機能を有する第１整流ダイオードＤ１と、第２整流正極端及び第２整流負極端を有し、第２整流正極端がＬＥＤ８２の第２負極端に接続され、第２整流負極端が第２コンデンサ端に接続される整流機能を有する第２整流ダイオードＤ２とを含む。第１整流ダイオードＤ１と第２整流ダイオードＤ２とによって、ＬＥＤ８１を交流電流源ｉａｃの正の半周期内に動作させ、ＬＥＤ８２を交流電流源ｉａｃの負の半周期内に動作させることにより、交流電流のタイムシェアリング機能（time sharing function）を実現する。当該照明装置は、当該交流電流源ｉａｃを含んでも良い含まなくても良い。当該照明装置における一つの負荷が故障し開路状態になったとき、その負荷と並列接続される開路保護回路は、開路状態になったＬＥＤ負荷を短絡させ開路保護を行うので、他の負荷は続いて動作することができる。そして、開路故障になったＬＥＤ負荷の故障が解消されたとき、当該ＬＥＤ負荷が自動的に正常な動作状態に戻ることができるので、活性交換が実現できる。

この種類の照明装置は、図９に示された２列のＬＥＤ負荷に限らず、ＬＥＤ負荷の配列数は任意である。図１０と図１１に示すように３列のＬＥＤ負荷を含むことができるし、図１２に示すように４列のＬＥＤ負荷を含むことができる。

図１０と図１１に示すように、照明装置は、図９に示された素子に加え、さらに第３列のＬＥＤ負荷を含む。当該ＬＥＤ負荷は、図１０に示すようにＬＥＤ９１と同様に交流電流源ｉａｃの正の半周期内に動作することができるし、図１０に示すようにＬＥＤ９２と同様に交流電流源ｉａｃの負の半周期内に動作することができる。図１０に示すように、本発明の一実施例である照明装置は、図９に示された素子に加え、さらに、第３正極端及び第３負極端を有するＬＥＤ９３と、ＬＥＤ９３と並列接続される第３開路保護回路９０３と、第３コンデンサ端及び第４コンデンサ端を有し、第３コンデンサ端がＬＥＤ９２の第２正極端とＬＥＤ９３の第３負極端に接続され、第４コンデンサ端が交流電流源ｉａｃの第２端に接続され、交流電流源ｉａｃからの電流から直流成分をカットし、交流電流を均流化する第２均流化コンデンサＣ２と、第３整流正極端及び第３整流負極端を有し、第３整流正極端が交流電流源ｉａｃの第１端に接続され、第３整流負極端がＬＥＤ９３の第３正極端に接続される整流機能を有する第３整流ダイオードＤ３とを含む。このため、ＬＥＤ９１、ＬＥＤ９２及びＬＥＤ９３のそれぞれの交流の均流化がＣ１、Ｃ２により実現される。そして、第３整流ダイオードＤ３によって、交流電流源ｉａｃの正の半周期内にＬＥＤ９３を動作させ、交流電流のタイムシェアリング機能を実現する。一つの負荷が故障し開路状態になったとき、その負荷と並列接続される開路保護回路は、開路状態になったＬＥＤ負荷を短絡させて開路保護を行うので、他の負荷は続いて動作することができる。そして、開路故障になったＬＥＤ負荷の故障が解消されたとき、当該ＬＥＤ負荷が自動的に正常な動作状態に戻ることができるので、活性交換が実現できる。

図１１に示された照明装置は、図９に示された素子に加え、さらに、第３正極端及び第３負極端を有するＬＥＤ１０３と、ＬＥＤ１０３と並列接続された第３開路保護回路１００３と、第３コンデンサ端及び第４コンデンサ端を有し、第３コンデンサ端がＬＥＤ１０１の第１負極端とＬＥＤ１０３の第３正極端に接続され、第４コンデンサ端が交流電流源ｉａｃの第２端に接続され、交流電流源ｉａｃからの電流から直流成分をカットし、交流電流を均流化する第２均流化コンデンサＣ２と、第３整流正極端及び第３整流負極端を有し、第３整流負極端が交流電流源ｉａｃの第１端に接続され、第３整流正極端がＬＥＤ１０３の第３負極端に接続される整流機能を有する第３整流ダイオードＤ３とを含む。このため、ＬＥＤ１０１、ＬＥＤ１０２及びＬＥＤ１０３のそれぞれの交流の均流化がＣ１、Ｃ２により実現される。そして、第３整流ダイオードＤ３によって、交流電流源ｉａｃの負の半周期内にＬＥＤ１０３を動作させ、交流電流のタイムシェアリング機能を実現する。一つの負荷が故障し開路状態になったとき、その負荷と並列接続される開路保護回路は、開路状態になったＬＥＤ負荷を短絡させて開路保護を行うので、他の負荷は続いて動作することができるし続く。また、開路故障になったＬＥＤ負荷の故障が解消されたとき、当該ＬＥＤ負荷が自動的に正常な動作状態に戻ることができるので、活性交換が実現できる。

照明装置は、図１０と図１１とに示された素子に加え、さらに第４列のＬＥＤ負荷９４を含む。第３列のＬＥＤ負荷９３が交流電流源ｉａｃの正の半周期内に動作する場合、当該第４列のＬＥＤ負荷９４が交流電流源ｉａｃの負の半周期内に動作する。第３列のＬＥＤ負荷９３が交流電流源ｉａｃの負の半周期内に動作する場合、当該第４列のＬＥＤ負荷９４が交流電流源ｉａｃの正の半周期内に動作する。図１２を例として、本発明の一実施例である照明装置において、第３列のＬＥＤ負荷９３が交流電流源の正の半周期内に動作し、第４列のＬＥＤ負荷９４が交流電流源の負の半周期内に動作する。ＬＥＤ９３と第３整流ダイオードＤ３及び第３開路保護回路９０３との接続関係がＬＥＤ９１と同様であり、ＬＥＤ９４と第４整流ダイオードＤ４及び第４開路保護回路９０４との接続関係がＬＥＤ９２と同様である。本発明の一実施例である照明装置は、第５コンデンサ端及び第６コンデンサ端を有し、第５コンデンサ端が交流電流源ｉａｃの第１端に接続され、第６コンデンサ端が第３整流ダイオードＤ３の第３整流正極端と第４整流ダイオードＤ４の第４整流負極端とに接続され、交流電流源ｉａｃからの電流から直流成分をカットし、交流電流を均流化する第３均流化コンデンサＣ３を含む。このため、ＬＥＤ９１、ＬＥＤ９２、ＬＥＤ９３及びＬＥＤ９４のそれぞれの交流の均流化がＣ１、Ｃ２、Ｃ３により実現される。一つの負荷が故障し開路状態になった場合、その負荷と並列する開路保護回路は、開路状態になったＬＥＤ負荷を短絡させて開路保護を行うので、他の負荷は続いて動作することができる。また、開路故障になったＬＥＤ負荷の故障が解消されたとき、当該ＬＥＤ負荷が自動的に正常な動作状態に戻ることができるので、活性交換が実現できる。

図８〜図１２に示された照明装置において、電流源を含んでも良い、含まなくても良い。

本発明において、開路保護回路とＬＥＤ負荷とを含む装置を例えば通常の照明装置、ディスプレー装置或いは他の装置などの照明装置とすることができる。

本発明において、電流源の種類が限定されていなく、実際作業の必要に応じて、交流電流源を選択しても良い、直流電流源を選択しても良い。
図１３は実施例に係る開路保護方法のフローチャートである。ＬＥＤ負荷の開路保護方法は、以下のように実施される。まず、ステップＳ１００１において、検出回路はＬＥＤ負荷が開路状態になっているか否かを検出する。ＬＥＤ負荷が開路状態になっていないことが検出された場合、ステップＳ１００５に移動し、ＬＥＤ負荷が正常に動作する。その後、ステップＳ１００１に戻り、検出回路は再びＬＥＤ負荷の開路状態を検出する。そして、ＬＥＤ負荷が開路状態になったことが検出された場合、ステップＳ１００２に移動し、ステップＳ１００２において、検出回路は１つの起動信号をタイマー回路に送信する。次に、ステップＳ１００３に移動し、ステップＳ１００３において、タイマー回路が設定時間に亘って駆動信号をＬＥＤ負荷と並列接続されるスイッチング回路に送信する。次に、ステップＳ１００４に移動し、ステップＳ１００４において、設定された時間内にスイッチング回路がオンされ、設定された時間が経過した後、スイッチング回路がオフされる。そして、ステップＳ１００１に戻って、引き続きＬＥＤ負荷の開路状態を検出する。ＬＥＤ負荷の開路故障が解消されたことが検出されたとき、ステップＳ１００５に移動する。設定された時間が経過した後、ＬＥＤ負荷が開路状態になっていることが検出されたとき、上記のＳ１００２〜Ｓ１００４のステップを繰り返し、引き続き電気回路に対する保護を行う。

以上、実施例を使用し本発明について説明したが、これは本発明を説明するためのものので、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。上記の実施例で本発明を詳細に説明したが、本発明に対する如何なる変更又は改良は、いずれも本発明の保護範囲に含まれるのは自明である。

４：ＬＥＤ負荷
４０：電流源
４２：ツェナーダイオード
１００：ＬＥＤ負荷
１２０：サイリスタ
１３０：抵抗
１４０：ツェナーダイオード
２：ＬＥＤ負荷
３：開路保護回路
３１：スイッチング回路
３２：タイマー回路
３３：検出回路
４００：ＬＥＤ負荷
５：開路保護回路
５１：スイッチング回路
５２：タイマー回路
５３：検出回路
５４：給電電圧発生器
６：開路保護回路
７：ＬＥＤ負荷
６１：スイッチング回路
６２：タイマー回路
６３：検出回路
６４：給電電圧発生器
７１：ＬＥＤ負荷
７２：ＬＥＤ負荷
７０１：開路保護回路
７０２：開路保護回路
８１：ＬＥＤ負荷
８２：ＬＥＤ負荷
８０１：開路保護回路
８０２：開路保護回路
９１：ＬＥＤ負荷
９２：ＬＥＤ負荷
９３：ＬＥＤ負荷
９４：ＬＥＤ負荷
９０１：開路保護回路
９０２：開路保護回路
９０３：開路保護回路
９０４：開路保護回路
Ｓ１００１〜Ｓ１００５: ステップ

Claims

電流源により給電されるＬＥＤ負荷を備える装置に用いられる開路保護回路であって、
ＬＥＤ負荷の両端に並列接続されるスイッチング回路と、
前記スイッチング回路に接続されるタイマー回路と、
前記タイマー回路に接続され、前記ＬＥＤ負荷の開路状態を検出するための検出回路とを含み、
当該開路保護回路は、
前記ＬＥＤ負荷が故障して開路状態になった場合に、前記検出回路から起動信号を前記タイマー回路に送信し、前記タイマー回路から設定時間に亘る駆動信号を前記スイッチング回路に送信することにより、前記設定時間内に前記スイッチング回路をオンさせて前記ＬＥＤ負荷を短絡させる
操作を行い、
前記スイッチング回路は前記設定時間が経過した後にオフされるが、前記検出回路が前記ＬＥＤ負荷の開路状態を検出した場合、当該開路保護回路は前記操作を繰り返し、
また、前記検出回路が前記ＬＥＤ負荷の故障が解消されたことを検出した場合、前記ＬＥＤ負荷は自動的に動作状態に戻ることを特徴とする開路保護回路。
前記検出回路は、前記ＬＥＤ負荷に電気接続され、前記ＬＥＤ負荷の両端の電圧の検出によって、前記ＬＥＤ負荷の開路状態を検出し、又は、前記検出回路は、前記ＬＥＤ負荷の発光状況の検出によって、前記ＬＥＤ負荷の開路状態を検出する光伝導素子を含むことを特徴とする請求項１に記載の開路保護回路。
前記ＬＥＤ負荷と並列接続され、前記検出回路及び前記タイマー回路に電力を供給する給電電圧発生器をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の開路保護回路。
前記給電電圧発生器は、ＤＣ―ＤＣコンバータであることを特徴とする請求項３に記載の開路保護回路。
前記タイマー回路は、５５５回路であり、又は、前記タイマー回路は、デジタル制御チップにおけるタイマー回路であることを特徴とする請求項１に記載の開路保護回路。
前記スイッチング回路は、オン/オフがその制御端により制御されるスイッチング素子を含み、
前記ＬＥＤ負荷が正常に接続されている場合に、前記スイッチング素子がオフされ、ＬＥＤ負荷が正常に動作し、
前記ＬＥＤ負荷が開路状態になった場合に、前記スイッチング素子は前記設定時間に亘る駆動信号を受信してオンされることにより、前記設定時間内に前記ＬＥＤ負荷を短絡させる
ことを特徴とする請求項１に記載の開路保護回路。
前記スイッチング回路は、ノイズを減少させるために前記スイッチング素子にカップリング結合される限流回路を含むことを特徴とする請求項６に記載の開路保護回路。
請求項１に記載の開路保護回路と、
前記ＬＥＤ負荷とを含み、
前記開路保護回路は、前記ＬＥＤ負荷の両端に並列接続される
ことを特徴とする照明装置。
前記ＬＥＤ負荷に電力を供給するように前記ＬＥＤ負荷と接続される電流源をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の照明装置。
複数の請求項１に記載の開路保護回路と、
直列接続された複数のＬＥＤ負荷とを含み、
ＬＥＤ負荷ごとにその両端に前記開路保護回路が並列接続される
ことを特徴とする照明装置。
前記ＬＥＤ負荷に電力を供給するように複数の前記ＬＥＤ負荷と接続される電流源をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の照明装置。
第１正極端及び第１負極端を有し、第１端及び第２端を有する交流電流源により給電される第１列のＬＥＤ負荷と、
第２正極端及び第２負極端を有し、前記交流電流源により給電される第２列のＬＥＤ負荷と、
前記第１列のＬＥＤ負荷に並列接続される第１開路保護回路とする請求項１に記載の開路保護回路と、
前記第２列のＬＥＤ負荷に並列接続される第２開路保護回路とする請求項１に記載の開路保護回路と、
第１コンデンサ端及び第２コンデンサ端を有し、前記第１コンデンサ端が前記交流電流源の前記第１端に接続される第１均流化コンデンサと、
第１整流正極端及び第１整流負極端を有し、前記第１整流負極端が前記第１列のＬＥＤ負荷の前記第１正極端に接続され、前記第１整流正極端が前記第２コンデンサ端に接続される第１整流ダイオードと、
第２整流正極端及び第２整流負極端を有し、前記第２整流正極端が前記第２列
のＬＥＤ負荷の前記第２負極端に接続され、前記第２整流負極端が前記第２コン
デンサ端に接続される第２整流ダイオードとを含み、
前記交流電流源の前記第２端が前記第１負極端と前記第２正極端に接続され、前記第１列のＬＥＤ負荷が前記交流電流源の正の半周期内に動作し、前記第２列のＬＥＤ負荷が前記交流電流源の負の半周期内に動作する
ことを特徴とする照明装置。
第３正極端及び第３負極端を有し、前記交流電流源により給電され、前記交流電流源の正の半周期内に動作する第３列のＬＥＤ負荷と、
前記第３列のＬＥＤ負荷に並列接続される第３開路保護回路とする請求項１に
記載の開路保護回路と、
第３コンデンサ端及び第４コンデンサ端を有し、前記第３コンデンサ端が前記第２列のＬＥＤ負荷の前記第２正極端と前記第３列のＬＥＤ負荷の前記第３負極端に接続され、前記第４コンデンサ端が前記交流電流源の前記第２端に接続される第２均流化コンデンサと、
第３整流正極端及び第３整流負極端を有し、前記第３整流正極端が前記交流電流源の前記第１端に接続され、前記第３整流負極端が前記第３列のＬＥＤ負荷の前記第３正極端に接続される第３整流ダイオードとをさらに含む
ことを特徴とする請求項１２に記載の照明装置。
第３正極端及び第３負極端を有し、前記交流電流源により給電され、前記交流電流源の負の半周期内に動作する第３列のＬＥＤ負荷と、
前記第３列のＬＥＤ負荷に並列接続される第３開路保護回路とする請求項１に
記載の開路保護回路と、
第３コンデンサ端及び第４コンデンサ端を有し、前記第３コンデンサ端が前記第１列のＬＥＤ負荷の前記第１負極端と前記第３列のＬＥＤ負荷の前記第３正極端に接続され、前記第４コンデンサ端が前記交流電流源の前記第２端に接続される第２均流化コンデンサと、
第３整流正極端及び第３整流負極端を有し、前記第３整流正極端が前記第３列のＬＥＤ負荷の前記第３負極端に接続され、前記第３整流負極端が前記交流電流源の前記第１端に接続される第３整流ダイオードとをさらに含む
ことを特徴とする請求項１２に記載の照明装置。
第３正極端及び第３負極端を有し、前記第３負極端が前記交流電流源の第２端に接続され、前記交流電流源により給電され、前記交流電流源の正の半周期内に動作する第３列のＬＥＤ負荷と、
第４正極端及び第４負極端を有し、前記第４正極端が前記交流電流源の第２端に接続され、前記交流電流源により給電され、前記交流電流源の負の半周期内に動作する第４列のＬＥＤ負荷と、
前記第３列のＬＥＤ負荷に並列接続される第３開路保護回路とする請求項１に記載の開路保護回路と、
前記第４列のＬＥＤ負荷に並列接続される第４開路保護回路とする請求項１に記載の開路保護回路と、
第３コンデンサ端及び第４コンデンサ端を有し、前記第３コンデンサ端が前記第２列のＬＥＤ負荷の前記第２正極端と前記第３列のＬＥＤ負荷の前記第３負極端に接続され、前記第４コンデンサ端が前記交流電流源の前記第２端に接続される第２均流化コンデンサと、
第５コンデンサ端及び第６コンデンサ端を有し、前記第５コンデンサ端が前記交流電流源の前記第１端に接続される第３均流化コンデンサと、
第３整流正極端及び第３整流負極端を有し、前記第３整流負極端が前記第３列のＬＥＤ負荷の前記第３正極端に接続され、前記第３整流正極端が前記第６コンデンサ端に接続される第３整流ダイオードと、
第４整流正極端及び第４整流負極端を有し、前記第４整流正極端が前記第４列のＬＥＤ負荷の前記第４負極端に接続され、前記第４整流負極端が前記第６コンデンサ端に接続される第４整流ダイオードとをさらに含む
ことを特徴とする請求項１２に記載の照明装置。
さらに前記交流電流源を含むことを特徴とする請求項１２に記載の照明装置。
ＬＥＤ負荷用の開路保護方法であって、
前記ＬＥＤ負荷が開路状態になっているか否かを検出するステップと、
前記ＬＥＤ負荷が故障して開路状態になったことが検出された場合、検出回路により起動信号をタイマー回路に送信するステップと、
前記タイマー回路により設定時間に亘る駆動信号を前記ＬＥＤ負荷に並列接続されるスイッチング回路に送信するステップと、
前記ＬＥＤ負荷を短絡させるために、前記設定時間内に前記スイッチング回路をオンさせるステップとを含み、
前記スイッチング回路は前記設定時間が経過した後にオフされるが、前記ＬＥＤ負荷が引き続き開路状態になっている場合、上記の各ステップを繰り返して行い、
前記ＬＥＤ負荷の故障が解消された場合、前記ＬＥＤ負荷が自動的に動作状態に戻る
ことを特徴とする開路保護方法。