JP5632732B2

JP5632732B2 - Light emitting diode lighting device and lighting device using the light emitting diode lighting device

Info

Publication number: JP5632732B2
Application number: JP2010283628A
Authority: JP
Inventors: 勝義仁保; 正和寺岡; 貴久櫻田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2010-12-20
Filing date: 2010-12-20
Publication date: 2014-11-26
Anticipated expiration: 2030-12-20
Also published as: JP2012133939A

Description

本発明は、発光ダイオード点灯装置及び該発光ダイオード点灯装置を用いた照明装置に関するものである。 The present invention relates to a light emitting diode lighting device and a lighting device using the light emitting diode lighting device.

従来から、発光ダイオードを点灯させる発光ダイオード点灯装置が提供されている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, a light-emitting diode lighting device for lighting a light-emitting diode has been provided (see, for example, Patent Document 1).

この種の発光ダイオード点灯装置は、入力された直流電力又は交流電力を、発光ダイオードの点灯に適した直流電力に変換して出力するものである。 This type of light emitting diode lighting device converts input DC power or AC power into DC power suitable for lighting of the light emitting diode and outputs the converted DC power.

この種の発光ダイオード点灯装置として、図５に示すように、直流電源２から入力された直流電力を降圧して発光ダイオードアレイ３に出力する点灯回路４を備える発光ダイオード点灯装置１がある。 As this type of light-emitting diode lighting device, there is a light-emitting diode lighting device 1 including a lighting circuit 4 that steps down DC power input from a DC power supply 2 and outputs it to the light-emitting diode array 3 as shown in FIG.

点灯回路４は、周知のいわゆるバックコンバータ（降圧チョッパ回路）からなる。すなわち、点灯回路４は、カソードを直流電源２の高電圧側の出力端に接続されたダイオードＤ１と、このダイオードＤ１のアノードと直流電源２の低電圧側の出力端との間に接続されたスイッチ装置４０と、一端がダイオードＤ１のカソードに接続されたコンデンサＣ１と、このコンデンサの他端に一端が接続されるとともに他端がダイオードＤ１とスイッチ装置４０との接続点に接続されたインダクタＬ１とを備え、コンデンサＣ１の両端が出力端として発光ダイオードアレイ３に接続されている。 The lighting circuit 4 includes a known so-called buck converter (step-down chopper circuit). That is, the lighting circuit 4 is connected between the diode D1 whose cathode is connected to the output terminal on the high voltage side of the DC power supply 2 and the anode of the diode D1 and the output terminal on the low voltage side of the DC power supply 2. Switch device 40, capacitor C1 having one end connected to the cathode of diode D1, and inductor L1 having one end connected to the other end of the capacitor and the other end connected to a connection point between diode D1 and switch device 40 And both ends of the capacitor C1 are connected to the light emitting diode array 3 as output ends.

スイッチ装置４０は、例えば、直流電源２の低電圧側の出力端とダイオードＤ１のアノードとの間に接続されたスイッチング素子と、このスイッチング素子を周期的にオンオフ駆動する駆動部とが、１チップに集積化された集積回路からなる。上記のスイッチング素子としては例えば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を用いることができ、この場合には、ソースが直流電源２の低電圧側の出力端に接続され、ドレインがダイオードＤ１のアノードに接続される。また、上記の駆動部は、点灯回路４の出力電流を一定に維持するように上記のオンオフ駆動のオンデューティを随時変化させる。このようなスイッチ装置４０は周知であって市販もされているので詳細な図示並びに説明は省略する。 The switch device 40 includes, for example, a switching element connected between the output terminal on the low voltage side of the DC power supply 2 and the anode of the diode D1, and a driving unit that periodically drives the switching element on and off. It is composed of an integrated circuit integrated. For example, a field effect transistor (FET) can be used as the switching element. In this case, the source is connected to the output terminal on the low voltage side of the DC power supply 2, and the drain is connected to the anode of the diode D1. . Further, the driving unit changes the on-duty of the on-off driving as needed so as to keep the output current of the lighting circuit 4 constant. Since such a switch device 40 is well known and commercially available, detailed illustration and description thereof will be omitted.

さらに、図５の例では、ある程度の大電流が流れたときにジュール熱で溶断して点灯回路４への直流電力の入力を停止させる回路遮断手段としてのヒューズ５が、直流電源２から点灯回路４への給電路に挿入されている。 Further, in the example of FIG. 5, the fuse 5 serving as a circuit interrupting means for stopping the input of DC power to the lighting circuit 4 by fusing with Joule heat when a certain amount of current flows flows from the DC power supply 2 to the lighting circuit. 4 is inserted in the power feeding path to 4.

特開２００７−１８９００４号公報JP 2007-189004 A

ここで、ヒューズ５としては、少なくともスイッチ装置４０のスイッチング素子がオフされない状態で点灯回路４の出力端間が短絡されたときには溶断されるものが用いられる。なお、ここでいう「スイッチング素子がオフされない状態」には、スイッチング素子がオンされたままとなる状態だけでなく、スイッチング素子に対してオフ制御の入力がされても十分に高い（つまり回路設計上で要求される程度の）インピーダンスが達成されない状態も含まれる。従って、何らかの故障により点灯回路４の出力電圧が異常に高くなった場合に、発光ダイオードアレイ３が破壊に至って点灯回路４の出力端間が短絡され、且つ、点灯回路４においてスイッチ装置４０のスイッチング素子のオフによる出力電流の抑制が行われなければ、ヒューズ５が溶断することで点灯回路４の各回路部品は電気的ストレスから保護される。上記のように点灯回路４の出力電圧が異常に高くなる故障としては、例えばスイッチ装置４０の短絡が考えられ、この場合には点灯回路４の出力電圧が直流電源２の出力電圧と同程度となる。 Here, a fuse that is blown when the output terminals of the lighting circuit 4 are short-circuited in a state where at least the switching element of the switch device 40 is not turned off is used as the fuse 5. It should be noted that the “state where the switching element is not turned off” here is not only a state where the switching element remains turned on, but is sufficiently high even if an OFF control is input to the switching element (that is, circuit design). Also included are situations where the impedance (as required above) is not achieved. Accordingly, when the output voltage of the lighting circuit 4 becomes abnormally high due to some failure, the light emitting diode array 3 is destroyed, the output terminals of the lighting circuit 4 are short-circuited, and the switching device 40 is switched in the lighting circuit 4. If the output current is not suppressed by turning off the element, the fuse 5 is blown to protect each circuit component of the lighting circuit 4 from electrical stress. As a failure in which the output voltage of the lighting circuit 4 becomes abnormally high as described above, for example, a short circuit of the switch device 40 can be considered. In this case, the output voltage of the lighting circuit 4 is approximately the same as the output voltage of the DC power supply 2. Become.

しかしながら、上記のように点灯回路４の出力電圧が異常に高くなった場合であっても、仮に発光ダイオードアレイ３が上記のような破壊に至らず、且つ、ヒューズ５が溶断に至らなかった場合、点灯回路４の各回路部品や発光ダイオードアレイ３に過剰な電圧がかかることにより、異常発熱が発生する可能性がある。 However, even when the output voltage of the lighting circuit 4 becomes abnormally high as described above, the light emitting diode array 3 is not destroyed as described above, and the fuse 5 is not blown. When excessive voltage is applied to each circuit component of the lighting circuit 4 and the light emitting diode array 3, abnormal heat generation may occur.

本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、異常発熱が発生しにくい発光ダイオード点灯装置及び該発光ダイオード点灯装置を用いた照明装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described reasons, and an object thereof is to provide a light-emitting diode lighting device that hardly generates abnormal heat and a lighting device using the light-emitting diode lighting device.

本発明の発光ダイオード点灯装置は、入力された直流電力を降圧して発光ダイオードに出力することにより前記発光ダイオードを点灯させるバックコンバータからなる点灯回路と、前記点灯回路への給電路に挿入されて少なくとも前記点灯回路のスイッチング素子がオフされない状態で前記点灯回路の出力端間が短絡されたときには前記点灯回路への直流電力の入力を停止させる回路遮断手段と、前記点灯回路の出力電圧が所定の短絡閾値電圧以上となったときに前記点灯回路の出力端間を短絡させる保護回路とを備えることを特徴とする。 The light-emitting diode lighting device of the present invention is inserted into a lighting circuit composed of a buck converter for lighting the light-emitting diode by stepping down the input DC power and outputting it to the light-emitting diode, and a power supply path to the lighting circuit. A circuit shut-off means for stopping the input of DC power to the lighting circuit when at least an output terminal of the lighting circuit is short-circuited in a state where the switching element of the lighting circuit is not turned off; and an output voltage of the lighting circuit is a predetermined value And a protection circuit that short-circuits between the output terminals of the lighting circuit when the voltage becomes equal to or higher than a short-circuit threshold voltage.

この発光ダイオード点灯装置において、少なくとも１個のスイッチング素子を含み前記点灯回路の前段に接続された力率改善回路を備え、前記力率改善回路は、少なくとも前記保護回路により前記点灯回路の出力端間が短絡されたときには動作を停止することが望ましい。 The light-emitting diode lighting device includes a power factor correction circuit including at least one switching element and connected to a preceding stage of the lighting circuit, and the power factor correction circuit is provided between output terminals of the lighting circuit by at least the protection circuit. It is desirable to stop the operation when is short-circuited.

また、この発光ダイオード点灯装置において、前記点灯回路は、前記保護回路が前記点灯回路の出力端間を短絡させる前に動作を停止することが望ましい。 In this light emitting diode lighting device, it is preferable that the lighting circuit stops operating before the protection circuit short-circuits between the output terminals of the lighting circuit.

本発明の照明装置は、上記いずれかの発光ダイオード点灯装置と、前記点灯回路の出力によって点灯される少なくとも１個の発光ダイオードとを備えることを特徴とする。 The illumination device of the present invention includes any one of the above-described light-emitting diode lighting devices and at least one light-emitting diode that is turned on by an output of the lighting circuit.

本発明によれば、点灯回路の出力電圧が異常に上昇した場合には、保護回路により点灯回路の出力端間が短絡されることで、回路遮断手段により確実に点灯回路への給電が停止されるから、保護回路が設けられない場合に比べて異常発熱が発生しにくい。 According to the present invention, when the output voltage of the lighting circuit rises abnormally, the output circuit of the lighting circuit is short-circuited by the protection circuit, so that the power supply to the lighting circuit is surely stopped by the circuit interruption means. Therefore, abnormal heat generation is less likely to occur than when no protection circuit is provided.

実施形態１を示す回路ブロック図である。1 is a circuit block diagram showing a first embodiment. 実施形態２を示す回路ブロック部である。6 is a circuit block unit showing a second embodiment. 同上の変更例を示す回路ブロック部である。It is a circuit block part which shows the example of a change same as the above. 同上の別の変更例を示す回路ブロック部である。It is a circuit block part which shows another example of a change same as the above. 従来例を示す回路ブロック図である。It is a circuit block diagram which shows a prior art example.

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

（実施形態１）
本実施形態の基本構成は図５で説明した従来例と共通であるので、共通する部分についての説明は省略する。 (Embodiment 1)
The basic configuration of this embodiment is the same as that of the conventional example described with reference to FIG.

図１に示すように、本実施形態の発光ダイオード点灯装置１は、点灯回路４の出力電圧（すなわちコンデンサＣ１の両端電圧）が所定の電圧（以下、「短絡閾値電圧」と呼ぶ。）を上回ったときに点灯回路４の出力端間を短絡する保護回路６を備える。 As shown in FIG. 1, in the light-emitting diode lighting device 1 of the present embodiment, the output voltage of the lighting circuit 4 (that is, the voltage across the capacitor C1) exceeds a predetermined voltage (hereinafter referred to as “short-circuit threshold voltage”). A protective circuit 6 for short-circuiting the output terminals of the lighting circuit 4 when the lighting circuit 4 is connected.

保護回路６は、アノードが点灯回路４の高電圧側の出力端に接続されるとともにカソードが点灯回路４の低電圧側の出力端に接続されたサイリスタＱ１と、このサイリスタＱ１のゲートと点灯回路４の高電圧側の出力端との間においてアノードをサイリスタＱ１側として接続されたツェナーダイオードＺＤとを備える。より具体的には、ツェナーダイオードＺＤは、サイリスタＱ１のゲートにアノードが直接接続されるとともに、カソードが抵抗Ｒ１を介して点灯回路４の高電圧側の出力端に接続されている。また、サイリスタＱ１のゲートは、抵抗Ｒ２とコンデンサＣ２との並列回路を介して点灯回路４の低電圧側の出力端に接続されている。 The protection circuit 6 includes a thyristor Q1 having an anode connected to the output terminal on the high voltage side of the lighting circuit 4 and a cathode connected to the output terminal on the low voltage side of the lighting circuit 4, and the gate of the thyristor Q1 and the lighting circuit. 4 and a Zener diode ZD having an anode connected to the thyristor Q1 side between the output terminals on the high voltage side. More specifically, the Zener diode ZD has an anode directly connected to the gate of the thyristor Q1, and a cathode connected to the output terminal on the high voltage side of the lighting circuit 4 via the resistor R1. The gate of the thyristor Q1 is connected to the output terminal on the low voltage side of the lighting circuit 4 through a parallel circuit of a resistor R2 and a capacitor C2.

すなわち、点灯回路４の出力電圧が短絡閾値電圧以上になると、サイリスタＱ１がオンされることで、点灯回路４の出力端間がサイリスタＱ１を介して短絡される。言い換えると、保護回路６において、サイリスタＱ１以外の回路素子は、点灯回路４の出力電圧が短絡閾値電圧以上となったときにサイリスタＱ１をオン制御するサイリスタ駆動部を構成している。上記の短絡閾値電圧は、保護回路６の抵抗Ｒ１，Ｒ２による分圧比の逆数（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２をサイリスタＱ１のゲートトリガ電圧に乗じた電圧に、ツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧を加算した電圧となる。上記の短絡閾値電圧は、直流電源２の出力電圧よりも低く、且つ、点灯回路４の正常動作中の出力電圧（すなわち接続される発光ダイオードアレイ３の順方向降下電圧）よりも高くされる。 That is, when the output voltage of the lighting circuit 4 becomes equal to or higher than the short-circuit threshold voltage, the thyristor Q1 is turned on, so that the output terminals of the lighting circuit 4 are short-circuited via the thyristor Q1. In other words, in the protection circuit 6, the circuit elements other than the thyristor Q1 constitute a thyristor driving unit that turns on the thyristor Q1 when the output voltage of the lighting circuit 4 becomes equal to or higher than the short-circuit threshold voltage. The short-circuit threshold voltage is a voltage obtained by adding the Zener voltage of the Zener diode ZD to the voltage obtained by multiplying the gate trigger voltage of the thyristor Q1 by the reciprocal (R1 + R2) / R2 of the voltage dividing ratio by the resistors R1 and R2 of the protection circuit 6. . The short-circuit threshold voltage is lower than the output voltage of the DC power supply 2 and higher than the output voltage during normal operation of the lighting circuit 4 (that is, the forward voltage drop of the connected light-emitting diode array 3).

上記構成によれば、点灯回路４においてスイッチング装置４０のドレイン−ソース間の短絡などの異常が発生して出力電圧が異常に高くなった場合であっても、保護回路６により点灯回路４の出力端間が短絡される。また、ヒューズ５としては、少なくともスイッチ装置４０のスイッチング素子がオフされない状態で点灯回路４の出力端間が短絡されたときには溶断するものが用いられている。既に説明したように、ここでいう「スイッチング素子がオフされない状態」には、スイッチング素子がオンされたままとなる状態だけでなく、スイッチング素子に対してオフ制御の入力がされても十分に高い（つまり回路設計上で要求される程度の）インピーダンスが達成されない状態も含まれる。従って、点灯回路４において上記のスイッチング素子がオフされない状態となる短絡などの異常が発生しているときには、上記のような保護回路６による短絡で確実にヒューズ５が溶断して点灯回路４への給電が停止される。以上により、保護回路６が設けられない場合に比べて異常発熱が発生しにくい。 According to the above configuration, even when an abnormality such as a short circuit between the drain and source of the switching device 40 occurs in the lighting circuit 4 and the output voltage becomes abnormally high, the output of the lighting circuit 4 is output by the protection circuit 6. The ends are short-circuited. As the fuse 5, a fuse that blows when the output terminals of the lighting circuit 4 are short-circuited in a state where at least the switching element of the switch device 40 is not turned off is used. As already explained, the “state where the switching element is not turned off” here is not only a state where the switching element remains on, but is sufficiently high even if an OFF control is input to the switching element. A state where impedance is not achieved (that is, as required in circuit design) is also included. Therefore, when an abnormality such as a short circuit in which the switching element is not turned off occurs in the lighting circuit 4, the fuse 5 is surely blown by the short circuit by the protection circuit 6 as described above, and is connected to the lighting circuit 4. Power supply is stopped. As described above, abnormal heat generation is less likely to occur than when the protection circuit 6 is not provided.

さらに、短絡閾値電圧を、発光ダイオードアレイ３が破壊に至らない程度に十分に低い電圧とすれば、保護回路６による短絡によって発光ダイオードアレイ３の破壊が防止される。 Further, if the short-circuit threshold voltage is set to a voltage that is sufficiently low that the light-emitting diode array 3 does not break down, the light-emitting diode array 3 can be prevented from being broken due to the short circuit by the protection circuit 6.

（実施形態２）
本実施形態の基本構成は実施形態１と共通であるので、共通する部分についての説明は省略する。 (Embodiment 2)
Since the basic configuration of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, description of the common parts is omitted.

本実施形態では、スイッチ装置４０は、スイッチング素子Ｑ２と、このスイッチング素子Ｑ２をオンオフ駆動する駆動部４１とを備え、停止制御端子４１１は駆動部４１に設けられている。スイッチング素子Ｑ２は、例えばドレインがダイオードＤ１のアノードに接続されてソースが抵抗Ｒ３を介して直流電源２の低電圧側の出力端に接続されたＦＥＴからなる。スイッチング素子Ｑ２としては、上記のようなＦＥＴのほか、ＩＧＢＴなどの他の周知のスイッチング素子を使用してもよい。駆動部４１は、例えば１チップの集積回路からなり、スイッチング素子Ｑ２を繰り返しオンオフ駆動するものであって、点灯回路４の出力電流を一定に維持するようなフィードバック制御で上記オンオフ駆動のオンデューティを随時変更する。より具体的には例えば、駆動部４１は、コンデンサＣ１への出力電流が０となったときにスイッチング素子Ｑ２をオン制御し、その後、上記の抵抗Ｒ３の両端電圧が後述するオフ電圧に達したときにスイッチング素子Ｑ２をオフ制御する。上記のオフ電圧は、点灯回路４の出力電流が所定の目標電流よりも低いときには高くされ、点灯回路４の出力電流が目標電流よりも高いときには低くされるといったように、点灯回路４の出力電流に応じて随時変更されるものである。上記のような駆動部４１は周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。 In the present embodiment, the switch device 40 includes a switching element Q2 and a drive unit 41 that drives the switching element Q2 on and off, and the stop control terminal 411 is provided in the drive unit 41. The switching element Q2 is composed of, for example, an FET whose drain is connected to the anode of the diode D1 and whose source is connected to the output terminal on the low voltage side of the DC power supply 2 via the resistor R3. As the switching element Q2, in addition to the FET as described above, other well-known switching elements such as IGBTs may be used. The drive unit 41 is composed of, for example, a one-chip integrated circuit, and repeatedly drives the switching element Q2 on and off. The on-duty of the on / off drive is controlled by feedback control that maintains the output current of the lighting circuit 4 constant. Change from time to time. More specifically, for example, the drive unit 41 turns on the switching element Q2 when the output current to the capacitor C1 becomes 0, and then the voltage across the resistor R3 reaches an off voltage described later. Sometimes the switching element Q2 is turned off. The off voltage is increased when the output current of the lighting circuit 4 is lower than a predetermined target current, and is decreased when the output current of the lighting circuit 4 is higher than the target current. It will be changed as needed. Since the drive unit 41 as described above can be realized by a known technique, detailed illustration and description thereof are omitted.

また、本実施形態では、点灯回路４の出力電圧が所定の電圧（以下、「出力停止電圧」と呼ぶ。）以上となったときに、点灯回路４が動作を停止し、つまり点灯回路４のスイッチング素子Ｑ２がオフ状態に維持される。 Further, in the present embodiment, when the output voltage of the lighting circuit 4 becomes equal to or higher than a predetermined voltage (hereinafter referred to as “output stop voltage”), the lighting circuit 4 stops its operation, that is, the lighting circuit 4 Switching element Q2 is maintained in the off state.

具体的には、図２に示すように、点灯回路４のスイッチ装置４０として、フォトカプラ８ａの出力端子を介してグランド（すなわち直流電源２の低電圧側の出力端と同電位）に接続された停止制御端子４１１を有し、この停止制御端子４１１がグランドに接続されたときに動作を停止するものを用いる。さらに、上記のフォトカプラ８ａの入力端子を、保護回路６においてサイリスタＱ１のゲートとツェナーダイオードＺＤとの間に接続する。すなわち、出力停止電圧は、ツェナーダイオードＺＤに電流が流れてフォトカプラ８ａがオンされるときの点灯回路４の出力電圧である。また、本実施形態における短絡閾値電圧は、フォトカプラ８ａの発光ダイオードの順方向降下電圧を、実施形態１における短絡閾値電圧に加算した電圧となる。 Specifically, as shown in FIG. 2, the switching device 40 of the lighting circuit 4 is connected to the ground (that is, the same potential as the output terminal on the low voltage side of the DC power supply 2) via the output terminal of the photocoupler 8a. A stop control terminal 411 that stops operation when the stop control terminal 411 is connected to the ground is used. Further, the input terminal of the photocoupler 8a is connected between the gate of the thyristor Q1 and the Zener diode ZD in the protection circuit 6. That is, the output stop voltage is an output voltage of the lighting circuit 4 when a current flows through the Zener diode ZD and the photocoupler 8a is turned on. The short-circuit threshold voltage in the present embodiment is a voltage obtained by adding the forward drop voltage of the light emitting diode of the photocoupler 8a to the short-circuit threshold voltage in the first embodiment.

さらに、点灯回路４が停止されるタイミングは、保護回路６による短絡が行われるタイミングよりも前となっている。このような動作を実現する方法としては、例えば、サイリスタＱ１としてゲートトリガ電圧が十分に高いものを用いて出力停止電圧を短絡閾値電圧よりも低くするという方法や、保護回路６のコンデンサＣ２のキャパシタンスを十分に大きくするという方法などが考えられる。 Furthermore, the timing at which the lighting circuit 4 is stopped is before the timing at which the short circuit by the protection circuit 6 is performed. As a method for realizing such an operation, for example, a method in which the gate trigger voltage is sufficiently high as the thyristor Q1 and the output stop voltage is made lower than the short-circuit threshold voltage, or the capacitance of the capacitor C2 of the protection circuit 6 is used. A method of increasing the size sufficiently is conceivable.

本実施形態でも実施形態１と同様の効果が得られる。 In this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

ここで、点灯回路４の動作中に発光ダイオードアレイ３が取り外された場合を考える。すると、点灯回路４のスイッチ装置４０では短絡が発生していないにも関わらず、出力電流を一定に維持しようとするフィードバック動作により点灯回路４の出力電圧が徐々に高くなる。 Here, a case where the light emitting diode array 3 is removed during the operation of the lighting circuit 4 is considered. Then, the output voltage of the lighting circuit 4 gradually increases due to the feedback operation for maintaining the output current constant, although the switch device 40 of the lighting circuit 4 does not cause a short circuit.

実施形態１では、上記のような場合に保護回路６においてサイリスタＱ１がオンされて点灯回路４の出力端間が短絡されてしまう。保護回路６により点灯回路４の出力端間が短絡されても、点灯回路４においてスイッチング素子が適宜オフされることにより出力電流が抑制されれば、回路遮断手段の動作（ヒューズ５の場合は溶断）は避けられる。しかしながら、保護回路６が動作して（すなわち点灯回路４の出力端間を短絡させて）しまうから、復旧の際には保護回路６を復帰させる作業が必要となる。具体的には、保護回路６において点灯回路４の出力端間を短絡する素子であるサイリスタＱ１は自己消弧能力を有さないから、復旧の際には、保護回路６を復帰させる（すなわち、サイリスタＱ１をオフさせる）ために、サイリスタＱ１への電流を一旦停止させる作業（例えば電源のオフ）が必要となる。 In the first embodiment, the thyristor Q1 is turned on in the protection circuit 6 in the above case, and the output terminals of the lighting circuit 4 are short-circuited. Even if the output circuit of the lighting circuit 4 is short-circuited by the protection circuit 6, if the output current is suppressed by appropriately turning off the switching element in the lighting circuit 4, the operation of the circuit breaking means (in the case of the fuse 5, fusing) ) Is avoided. However, since the protection circuit 6 operates (that is, the output terminals of the lighting circuit 4 are short-circuited), it is necessary to restore the protection circuit 6 at the time of recovery. Specifically, since the thyristor Q1, which is an element that short-circuits between the output terminals of the lighting circuit 4 in the protection circuit 6, does not have a self-extinguishing capability, the protection circuit 6 is restored at the time of recovery (that is, In order to turn off the thyristor Q1, it is necessary to temporarily stop the current supplied to the thyristor Q1 (eg, to turn off the power).

これに対し、本実施形態では、上記のように点灯回路４自体が正常である場合には保護回路６による短絡が行われる前に点灯回路４が停止され、従って保護回路６が動作に至らないから、復旧の際に保護回路６を復帰させる作業が不要となる。 On the other hand, in this embodiment, when the lighting circuit 4 itself is normal as described above, the lighting circuit 4 is stopped before the short circuit by the protection circuit 6 is performed, and therefore the protection circuit 6 does not operate. Therefore, the work of returning the protection circuit 6 at the time of restoration becomes unnecessary.

さらに、上記のような停止後、点灯回路４の出力電圧が所定の電圧（以下、「動作再開電圧」と呼ぶ。）未満に低下したときに点灯回路４が自動的に動作を再開するものとすれば、発光ダイオードアレイ３を再度接続するだけで復旧が可能となる。例えば、図２の例においてフォトダイオード８ａのオフ時に点灯回路４が動作を再開するものとすると、上記の動作再開電圧は出力停止電圧と等しくなる。すなわち、発光ダイオードアレイ３が接続されていない状態では、点灯回路４の停止後に点灯回路４の出力電圧が動作再開電圧未満にまで低下すると点灯回路４の動作が再開され、点灯回路４の出力電圧が再び出力停止電圧を超えたときに点灯回路４が停止されるという間欠動作が繰り返されるが、発光ダイオードアレイ３が接続されると、点灯回路４の出力電圧が出力停止電圧未満で安定することにより点灯回路４が連続動作に復帰する。 Furthermore, after the stop as described above, when the output voltage of the lighting circuit 4 drops below a predetermined voltage (hereinafter referred to as “operation restart voltage”), the lighting circuit 4 automatically restarts operation. By doing so, it is possible to recover by simply reconnecting the light emitting diode array 3. For example, in the example of FIG. 2, if the lighting circuit 4 resumes operation when the photodiode 8a is turned off, the operation resumption voltage is equal to the output stop voltage. That is, in the state where the light emitting diode array 3 is not connected, when the output voltage of the lighting circuit 4 drops below the operation restart voltage after the lighting circuit 4 is stopped, the operation of the lighting circuit 4 is restarted. The intermittent operation that the lighting circuit 4 is stopped when the voltage exceeds the output stop voltage again is repeated. However, when the light emitting diode array 3 is connected, the output voltage of the lighting circuit 4 is stabilized below the output stop voltage. As a result, the lighting circuit 4 returns to continuous operation.

ここで、保護回路６が設けられていない場合、発光ダイオードアレイ３を取り外した後には点灯回路４の出力電圧が過剰に（例えば直流電源２の出力電圧程度にまで）高くなるので、そのまま点灯回路４に発光ダイオードアレイ３を接続すると発光ダイオードアレイ３に過剰な電気的ストレスがかかってしまう。これに対し、本実施形態では、発光ダイオードアレイ３が取り外された状態での点灯回路４の出力電圧は出力停止電圧程度となり少なくとも直流電源２の出力電圧よりは低くなるので、上記のような接続時に発光ダイオードアレイ３にかかる電気的ストレスが抑えられる。 Here, when the protection circuit 6 is not provided, the output voltage of the lighting circuit 4 becomes excessively high (for example, up to about the output voltage of the DC power supply 2) after the light emitting diode array 3 is removed. When the light emitting diode array 3 is connected to 4, excessive electrical stress is applied to the light emitting diode array 3. On the other hand, in the present embodiment, the output voltage of the lighting circuit 4 with the light emitting diode array 3 removed is about the output stop voltage, which is at least lower than the output voltage of the DC power supply 2. Sometimes electrical stress applied to the light emitting diode array 3 is suppressed.

なお、実施形態１と実施形態２とのそれぞれにおいて、発光ダイオードアレイ３として、図１，２では複数個の発光ダイオードからなる１個の直列回路を用いているが、発光ダイオードアレイ３としては上記のような直列回路同士又は１個ずつの発光ダイオード同士が複数個互いに並列に接続されたものを用いてもよい。また、発光ダイオードアレイ３に代えて１個の発光ダイオードのみが点灯回路４の出力端間に接続されていてもよい。 In each of the first and second embodiments, the light emitting diode array 3 is a single series circuit composed of a plurality of light emitting diodes in FIGS. Such a series circuit or a plurality of light emitting diodes connected in parallel may be used. Further, instead of the light emitting diode array 3, only one light emitting diode may be connected between the output terminals of the lighting circuit 4.

また、実施形態１と実施形態２とのそれぞれにおいて、点灯回路４の入力端に接続される直流電源２としては、周知の電池を用いることができるが、これに限られず、周知の直流電源回路を用いてもよい。例えば、直流電源２として、図３に示すように、外部の交流電源７から入力された交流電力を整流および平滑化する整流平滑回路を用いることができる。図３の例では、直流電源２は、交流電源７から入力された交流電力を全波整流するダイオードブリッジ２１と、ダイオードブリッジ２１の出力を平滑化する平滑コンデンサＣ０とを備え、ヒューズ５はダイオードブリッジ２１の一方の交流入力端に接続されている。平滑コンデンサＣ０としては例えば電解コンデンサを用いることができる。また、図３の例では、ヒューズ５はダイオードブリッジ２１と交流電源７との間に接続されている。さらに、図３の例では、点灯回路４のコンデンサＣ１と保護回路６との間と、直流電源２のダイオードブリッジ２１と平滑コンデンサＣ０との間とに、それぞれ抵抗Ｒ４，Ｒ５が接続されている。直流電源２のダイオードブリッジ２１と平滑コンデンサＣ０との間に接続された抵抗Ｒ５は、電源投入時の平滑コンデンサＣ０への突入電流を抑制するものであり、図３ではダイオードブリッジ２１の出力の低電圧側に接続されているが、高電圧側に接続されてもよい。また、点灯回路４と保護回路６との間の抵抗Ｒ４は、図３では点灯回路４の出力の低電圧側に接続されているが、高電圧側に接続されてもよい。ここで、図３の例において平滑コンデンサＣ０を省略して直流電源２をダイオードブリッジ２１すなわち整流回路のみで構成してもよい。 In each of the first and second embodiments, a known battery can be used as the DC power source 2 connected to the input terminal of the lighting circuit 4, but the present invention is not limited to this, and a known DC power source circuit is not limited thereto. May be used. For example, as the DC power source 2, as shown in FIG. 3, a rectifying / smoothing circuit that rectifies and smoothes AC power input from an external AC power source 7 can be used. In the example of FIG. 3, the DC power supply 2 includes a diode bridge 21 that performs full-wave rectification of AC power input from the AC power supply 7, and a smoothing capacitor C0 that smoothes the output of the diode bridge 21. It is connected to one AC input end of the bridge 21. As the smoothing capacitor C0, for example, an electrolytic capacitor can be used. In the example of FIG. 3, the fuse 5 is connected between the diode bridge 21 and the AC power supply 7. Further, in the example of FIG. 3, resistors R4 and R5 are connected between the capacitor C1 and the protection circuit 6 of the lighting circuit 4 and between the diode bridge 21 and the smoothing capacitor C0 of the DC power supply 2, respectively. . A resistor R5 connected between the diode bridge 21 of the DC power supply 2 and the smoothing capacitor C0 suppresses an inrush current to the smoothing capacitor C0 when the power is turned on. In FIG. Although connected to the voltage side, it may be connected to the high voltage side. Further, the resistor R4 between the lighting circuit 4 and the protection circuit 6 is connected to the low voltage side of the output of the lighting circuit 4 in FIG. 3, but may be connected to the high voltage side. Here, in the example of FIG. 3, the smoothing capacitor C0 may be omitted, and the DC power supply 2 may be configured by only the diode bridge 21, that is, the rectifier circuit.

さらに、図４に示すように、直流電源２として、少なくとも１個のスイッチング素子（図示せず）を有する力率改善回路２２が、上記のダイオードブリッジ２１の後段に接続されたものを用いてもよい。上記のような力率改善回路２２としては、例えば周知のブーストコンバータ（昇圧チョッパ回路）を用いることができる。 Further, as shown in FIG. 4, as the DC power source 2, a power factor correction circuit 22 having at least one switching element (not shown) connected to the subsequent stage of the diode bridge 21 may be used. Good. As the power factor correction circuit 22 as described above, for example, a known boost converter (boost chopper circuit) can be used.

また、図４の例では、力率改善回路２２は、フォトカプラ８ｂの出力端子を介してグランドに接続された停止制御端子２２１を有し、この停止制御端子２２１がグランドに接続されたときに動作（すなわち上記のスイッチング素子のオンオフ駆動）を停止する。上記のフォトカプラ８ｂの入力端子は、保護回路６においてサイリスタＱ１のゲートとツェナーダイオードＺＤとの間に接続されている。すなわち、点灯回路４の出力電圧が所定の電圧（以下、「前段停止電圧」と呼ぶ。）に達したときには、ツェナーダイオードＺＤに電流が流れて各フォトカプラ８ａ，８ｂがそれぞれオンされることにより、力率改善回路２２と点灯回路４とがそれぞれ停止される。図４の例における短絡閾値電圧は、２個のフォトカプラ８ａ，８ｂの発光ダイオードの順方向降下電圧の和を、実施形態１における短絡閾値電圧に加算した電圧となる。また、図４の例では前段停止電圧は出力停止電圧と等しくなるが、これらは互いに異なる電圧としてもよい。 In the example of FIG. 4, the power factor correction circuit 22 has a stop control terminal 221 connected to the ground via the output terminal of the photocoupler 8b, and when this stop control terminal 221 is connected to the ground. The operation (that is, the on / off driving of the switching element) is stopped. The input terminal of the photocoupler 8b is connected between the gate of the thyristor Q1 and the Zener diode ZD in the protection circuit 6. That is, when the output voltage of the lighting circuit 4 reaches a predetermined voltage (hereinafter referred to as “pre-stage stop voltage”), a current flows through the Zener diode ZD and the photocouplers 8a and 8b are turned on. The power factor correction circuit 22 and the lighting circuit 4 are stopped. The short-circuit threshold voltage in the example of FIG. 4 is a voltage obtained by adding the sum of the forward drop voltages of the light emitting diodes of the two photocouplers 8a and 8b to the short-circuit threshold voltage in the first embodiment. Further, in the example of FIG. 4, the pre-stage stop voltage is equal to the output stop voltage, but these may be different from each other.

ここで、力率改善回路２２の動作中には、力率改善回路２２の停止中よりも、直流電源２への単位時間当たりの入力電流が減少するから、保護回路６による短絡後にヒューズ５の溶断に時間がかかる可能性がある。そこで、図４の例では、速やかにヒューズ５の溶断（すなわち回路遮断手段の動作）が達成されるように、少なくとも保護回路６により点灯回路４の出力端間が短絡されるときには、力率改善回路２２を停止させることで点灯回路４への入力電流を増加させている。力率改善回路２２を停止させるタイミングは、保護回路６による短絡が行われるタイミングの前であってもよいし、保護回路６による短絡が行われるタイミングと同時であってもよい。なお、図４では力率改善回路２２と点灯回路４との両方についてフォトカプラ８ａ，８ｂを設けているが、力率改善回路２２と点灯回路４との一方又は両方についてフォトカプラ８ａ，８ｂを省略してもよい。 Here, since the input current per unit time to the DC power supply 2 is reduced during the operation of the power factor correction circuit 22 than when the power factor improvement circuit 22 is stopped, the fuse 5 Fusing may take time. Therefore, in the example of FIG. 4, the power factor is improved when at least the protective circuit 6 is short-circuited between the output terminals of the lighting circuit 4 so that the fuse 5 can be blown immediately (that is, the operation of the circuit breaker). By stopping the circuit 22, the input current to the lighting circuit 4 is increased. The timing at which the power factor correction circuit 22 is stopped may be before the timing at which the short circuit by the protection circuit 6 is performed, or at the same time as the timing at which the short circuit by the protection circuit 6 is performed. In FIG. 4, the photocouplers 8a and 8b are provided for both the power factor correction circuit 22 and the lighting circuit 4, but the photocouplers 8a and 8b are provided for one or both of the power factor correction circuit 22 and the lighting circuit 4. It may be omitted.

さらに、上記各種の発光ダイオード点灯装置１において、保護回路６よりも前段側の抵抗Ｒ３〜Ｒ５として、ある程度の大電流が流れたときに回路を遮断させるものを用いてもよい。特に、点灯回路４への給電路を構成する抵抗Ｒ３，Ｒ５がヒューズ５よりも先に回路を遮断させるものとした場合、その抵抗Ｒ３，Ｒ５が回路遮断手段となる。 Furthermore, in the various light emitting diode lighting devices 1, as the resistors R <b> 3 to R <b> 5 on the upstream side of the protection circuit 6, one that shuts off the circuit when a certain amount of current flows may be used. In particular, when the resistors R3 and R5 constituting the power supply path to the lighting circuit 4 are to shut off the circuit before the fuse 5, the resistors R3 and R5 serve as a circuit breaking means.

上記各種の発光ダイオード点灯装置１は、点灯回路４の出力によって点灯される発光ダイオードアレイ３（又は１個の発光ダイオード）とともに照明装置を構成することができる。 The various light emitting diode lighting devices 1 can constitute a lighting device together with the light emitting diode array 3 (or one light emitting diode) that is turned on by the output of the lighting circuit 4.

１発光ダイオード点灯装置
３発光ダイオードアレイ
４点灯回路
５ヒューズ（回路遮断手段）
６保護回路
２２力率改善回路
Ｑ２スイッチング素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light emitting diode lighting device 3 Light emitting diode array 4 Lighting circuit 5 Fuse (circuit interruption | blocking means)
6 Protection circuit 22 Power factor correction circuit Q2 Switching element

Claims

A lighting circuit composed of a buck converter for lighting the light emitting diode by stepping down the input DC power and outputting it to the light emitting diode;
Circuit interrupting means for stopping the input of DC power to the lighting circuit when the output terminal of the lighting circuit is short-circuited in a state where at least the switching element of the lighting circuit is not turned off by being inserted into the power supply path to the lighting circuit When,
A light emitting diode lighting device comprising: a protection circuit for short-circuiting between output terminals of the lighting circuit when the output voltage of the lighting circuit becomes equal to or higher than a predetermined short-circuit threshold voltage.

Including a power factor correction circuit including at least one switching element and connected to a preceding stage of the lighting circuit;
2. The light emitting diode lighting device according to claim 1, wherein the power factor correction circuit stops its operation when at least the output circuit of the lighting circuit is short-circuited by the protection circuit.

3. The light emitting diode lighting device according to claim 1, wherein the lighting circuit stops operating before the protection circuit short-circuits between output terminals of the lighting circuit. 4.

The light-emitting diode lighting device according to any one of claims 1 to 3,
An illumination device comprising: at least one light emitting diode that is turned on by an output of the lighting circuit.