JP5725736B2 - LED power supply device and LED lighting apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、LED電源装置及びLED照明器具に関するものである。 The present invention relates to an LED power supply device and an LED lighting fixture.
CO2削減のため高効率なLED照明が求められている。さらに、使用環境に合わせた光色可変のLED照明が求められている。 There is a need for highly efficient LED lighting to reduce CO 2 . Furthermore, there is a demand for LED illumination that can change the light color according to the usage environment.
従来のLED照明では、光色の異なる複数のLED群を1つの照明器具に搭載し、それぞれのLED群に個別に接続された定電流回路を1つずつ制御してLED群ごとに明るさを変更することで、光色を可変にしていた(例えば、特許文献1参照)。 In conventional LED lighting, a plurality of LED groups having different light colors are mounted on a single lighting fixture, and a constant current circuit individually connected to each LED group is controlled one by one to increase the brightness for each LED group. By changing it, the light color was made variable (for example, refer to Patent Document 1).
従来のLED照明器具では、それぞれのLED群に個別に定電流回路が接続されているので高価であり、また、LEDの電流が大きくなるとその定電流回路の損失が大きくなるという課題があった。 Conventional LED lighting fixtures are expensive because a constant current circuit is individually connected to each LED group, and there is a problem that the loss of the constant current circuit increases when the LED current increases.
本発明は、例えば、高効率な光色可変のLED照明を低コストで得ることを目的とする。 An object of the present invention is, for example, to obtain highly efficient light color variable LED illumination at low cost.
本発明の一の態様に係るLED電源装置は、
定電流を供給する定電流電源回路と、
それぞれ少なくとも1つのLEDからなり、前記定電流電源回路からの定電流により当該少なくとも1つのLEDを点灯させて光を発する複数の発光部であって、互いに並列に接続された複数の発光部のいずれかに直列に接続され、オンで導通状態になり、オフで遮断状態となる少なくとも1つのスイッチ素子と、
前記少なくとも1つのスイッチ素子のオン/オフを所定の周期で切り替えることで、前記少なくとも1つのスイッチ素子に接続された発光部を前記周期で点滅させる制御回路とを備えることを特徴とする。
An LED power supply apparatus according to one aspect of the present invention is provided.
A constant current power supply circuit for supplying a constant current;
Each of a plurality of light emitting units each including at least one LED and emitting light by turning on the at least one LED with a constant current from the constant current power supply circuit, wherein any of the plurality of light emitting units connected in parallel with each other At least one switch element connected in series, turned on to be conductive, and turned off to be cut off,
And a control circuit that causes the light emitting unit connected to the at least one switch element to blink at the period by switching on / off of the at least one switch element at a predetermined period.
本発明の一の態様によれば、LED電源装置が、発光部ごとに定電流電源回路を個別に備える必要がないため、高効率な光色可変のLED照明を低コストで得られる。 According to one aspect of the present invention, the LED power supply device does not need to be provided with a constant current power supply circuit for each light emitting unit, so that highly efficient light color variable LED illumination can be obtained at low cost.
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
実施の形態1.
図1は、本実施の形態に係る照明装置10(LED照明器具)の回路図である。図2は、照明装置10が備えるLEDモジュール11の表面の外観と、LEDモジュール11及び色温度制御回路50間の接続を示す図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a lighting device 10 (LED lighting fixture) according to the present embodiment. FIG. 2 is a diagram illustrating the appearance of the surface of the
照明装置10は、商用交流電源ACが供給される電源装置20(LED電源装置)と、この電源装置20が出力する直流電流を入力して点灯するLEDモジュール11とを備える。
The
LEDモジュール11は、複数の発光部として、LEDアレイ1a(「LED1」ともいう)(第1発光部)と、LEDアレイ2a(「LED2」ともいう)(第2発光部)とを備える。また、LEDモジュール11は、LEDアレイ1aとLEDアレイ2aとを実装する基板12(例えば、プリント基板)を備える。LEDアレイ1a及びLEDアレイ2aは、それぞれ少なくとも1つのLEDからなり、後述する出力定電流回路40(定電流電源回路)からの定電流により当該少なくとも1つのLEDを点灯させて光を発する。具体的には、LEDアレイ1aは、色温度が例えば3000K(ケルビン)の複数の第1光色LEDからなり、全体としても色温度が3000Kの光(第1色の光)を発する。LEDアレイ2aは、色温度が例えば5000Kの複数の第2光色LEDからなり、全体としても色温度が5000Kの光(第1色と異なる第2色の光)を発する。LEDアレイ1aとLEDアレイ2aとは互いに並列に接続され、LEDアレイ1aとLEDアレイ2aをそれぞれ構成する第1光色LEDと第2光色LEDは、交互に並ぶように基板12上に実装される。このように、LEDアレイ1aを構成する第1光色LEDとLEDアレイ2aを構成する第2光色LEDを交互に配置することで、第1光色LEDの発光色と第2光色LEDの発光色とが混合しやすくなる。
The
電源装置20は、整流平滑回路30、出力定電流回路40、色温度制御回路50、制御回路60(例えば、マイクロコンピュータ)を備える。整流平滑回路30は、商用交流電源ACをダイオードブリッジ31により全波整流し、平滑コンデンサ32により平滑して直流電圧を得る。出力定電流回路40は、定電流を供給する。具体的には、出力定電流回路40は、整流平滑回路30の直流電圧を入力し、定電流の直流電流を出力する。色温度制御回路50は、この出力定電流回路40が出力する直流電流を入力し、接続されるLEDモジュール11に流れる電流を制御する。制御回路60は、外部(調光器等)からの調光信号及び色温度信号を入力し、この入力した調光信号及び色温度信号に基づいて、出力定電流回路40を制御する出力制御信号と色温度制御回路50を制御する色温度制御信号を生成する。
The
電源装置20(制御回路60)に入力される調光信号は、PWM(パルス幅変調)のデューティ比によって明るさの情報を示す信号(複数の発光部全体の調光度を指令する調光信号)である。電源装置20(制御回路60)に入力される色温度信号は、PWMのデューティ比によって色温度の情報を示す信号(複数の発光部全体の発光色を指令する調色信号)である。 The dimming signal input to the power supply device 20 (control circuit 60) is a signal indicating brightness information according to a PWM (pulse width modulation) duty ratio (a dimming signal for instructing the dimming degree of the plurality of light emitting units as a whole). It is. The color temperature signal input to the power supply device 20 (control circuit 60) is a signal indicating the color temperature information based on the PWM duty ratio (a toning signal for instructing the emission color of the entire plurality of light emitting units).
出力定電流回路40は、定電流制御用のFET41、抵抗42、チョークコイル43、トランジスタ44、ダイオード45、電流検出抵抗46、定電流制御回路47、電解コンデンサ48を備える。定電流制御用のFET41は、ドレイン端子が整流平滑回路30の高電位側に接続される。抵抗42は、このFET41のドレイン端子とゲート端子に並列に接続される。チョークコイル43は、一端がFET41のソース端子に接続される。トランジスタ44は、コレクタ端子がFET41のゲート端子に接続され、エミッタ端子が整流平滑回路30の低電位側に接続される。ダイオード45は、カソード端子がFETのソース端子に接続され、アノード端子が整流平滑回路30の低電位側に接続される。電流検出抵抗46は、一端が整流平滑回路30の低電位側に接続され、他端が後段の色温度制御回路50に接続される。定電流制御回路47は、電流検出抵抗46の他端とトランジスタ44のベース端子と制御回路60に接続される。電解コンデンサ48は、正極がチョークコイル43を介してFET41のソース端子に接続され、負極が整流平滑回路30の低電位側に接続される。なお、図1の出力定電流回路40は、FET41やチョークコイル43を高電位(High)側に配置した例であるが、FET41やチョークコイル43を低電位(Low)側に配置してもよい。
The output constant
制御回路60は、外部から入力された調光信号のデューティ比に応じて、出力定電流回路40から出力される電流を制御するための出力制御信号を生成する。出力定電流回路40の定電流制御回路47は、制御回路60からの出力制御信号を入力し、この入力した出力制御信号に基づいて、トランジスタ44のスイッチングを制御し、このトランジスタ44のスイッチングによりFET41をオン/オフさせて、所定の定電流を得る。この電流に応じて、LEDモジュール11全体から発せられる光の明るさが変化する。
The
出力定電流回路40とLEDモジュール11の基板12との間の配線には直流電流のみが流れる。
Only a direct current flows through the wiring between the output constant
色温度制御回路50は、複数のスイッチ素子として、LEDアレイ1aと直列接続されたスイッチ素子であるFET1(第1スイッチ素子)と、LEDアレイ2aと直列接続されたスイッチ素子であるFET2(第2スイッチ素子)とを備える。また、色温度制御回路50は、FET1とFET2のオン/オフを制御するFET駆動回路51を備える。FET1及びFET2は、それぞれオンで導通状態になり、オフで遮断状態となる。したがって、FET1がオンになるとLEDアレイ1aが点灯可能となり、FET2がオンになるとLEDアレイ2aが点灯可能になる。
The color
制御回路60は、FET駆動回路51を制御してFET1のオン/オフを所定の周期で切り替えることで、FET1に接続されたLEDアレイ1aをその周期で点滅させる。また、FET駆動回路51は、FET駆動回路51を制御してFET2のオン/オフを所定の周期で切り替えることで、FET2に接続されたLEDアレイ2aをその周期で点滅させる。具体的には、制御回路60は、外部から入力された色温度信号のデューティ比に応じて、色温度制御回路50がFET1とFET2をオン/オフする周期を制御するための色温度制御信号を生成する。色温度制御回路50のFET駆動回路51は、制御回路60からの色温度制御信号を入力し、この入力した色温度制御信号に基づいて、FET1とFET2のオン/オフを制御する。このオン/オフの周期に応じて、LEDモジュール11全体から発せられる光の色温度が変化する。
The
次に、照明装置10の動作(照明制御方法)の説明をする。 Next, the operation of the lighting device 10 (lighting control method) will be described.
図3(a)は、PWM信号の波形の例を示す図である。図3(b)は、調光信号のデューティ比と明るさの関係を示すグラフであり、図3(c)は、色温度信号のデューティ比と色温度の関係を示すグラフである。 FIG. 3A is a diagram illustrating an example of a waveform of a PWM signal. FIG. 3B is a graph showing the relationship between the duty ratio of the dimming signal and the brightness, and FIG. 3C is a graph showing the relationship between the duty ratio of the color temperature signal and the color temperature.
図3(a)に示すように、デューティ比(Duty)は、PWM信号の立ち上がりエッジから次の立ち上がりエッジまでの時間(1周期の時間)Tに対する、PWM信号の立ち上がりエッジから立ち下がりエッジまでの時間tの比率である。前述したように、外部から入力される調光信号、色温度信号は、ともにPWM信号であり、そのデューティ比(即ち、オン時間の割合)で動作(調光制御処理、色温度制御処理)を制御回路60に指示する信号である。
As shown in FIG. 3A, the duty ratio (Duty) is determined from the rising edge of the PWM signal to the falling edge with respect to the time T (time of one cycle) from the rising edge of the PWM signal to the next rising edge. It is the ratio of time t. As described above, the dimming signal and the color temperature signal input from the outside are both PWM signals, and the operation (the dimming control process and the color temperature control process) is performed with the duty ratio (that is, the ratio of the on time). This is a signal for instructing the
図3(b)に示すように、制御回路60は、入力された調光信号のデューティ比が0%であれば、光源の明るさ(調光度)を100%に調節し、入力された調光信号のデューティ比が100%であれば、光源の明るさを0%に調節する(消灯させる)。制御回路60は、調光信号のオン時間が長くなると、LEDアレイ1a及びLEDアレイ2aが発する光の明るさを暗くする。つまり、制御回路60は、入力された調光信号のデューティ比が大きいほど、光源が暗く点灯するように制御する。
As shown in FIG. 3B, if the duty ratio of the input dimming signal is 0%, the
図3(c)に示すように、制御回路60は、入力された色温度信号のデューティ比が0%であれば、光源の色温度を5000Kに調節し、入力された色温度信号のデューティ比が100%であれば、光源の色温度を3000Kに調節する。制御回路60は、色温度信号のオン時間が長くなると、色温度が3000Kの光を発するLEDアレイ1aが点灯する時間を長くし、色温度が5000Kの光を発するLEDアレイ2aが点灯する時間を短くする。したがって、色温度信号のオン時間が長くなると、LEDアレイ1aとLEDアレイ2aから発せられ、混ざり合った光の色温度は相対的にLEDアレイ1aが発する色温度である3000Kに近づく。つまり、制御回路60は、入力された色温度信号のデューティ比が大きいほど、光源の色温度が低くなるように制御する。
As shown in FIG. 3C, if the duty ratio of the input color temperature signal is 0%, the
図4(a)〜(c)は、照明装置10の動作例を示すタイミングチャートである。図5(a)は、FET1及びFET2のデューティ比と明るさ及び色温度の関係を示すグラフであり、図5(b)は、調光信号のデューティ比と明るさ及び色温度の関係を示すグラフである。
FIGS. 4A to 4C are timing charts showing an operation example of the
前述したように、照明装置10の電源装置20には、信号としてPWMのデューティ比によって明るさの情報を入力する調光信号と、PWMのデューティ比によって色温度の情報を入力する色温度信号が印加されている。この2つの信号は制御回路60が受信する。
As described above, the
制御回路60は、調光信号に基づき、出力定電流回路40の定電流制御用のFET41のスイッチングを制御して、チョークコイル43、電解コンデンサ48、ダイオード45からなるDC/DCコンバータでその出力電流の値を制御して明るさを調節する。このとき、制御回路60は、調光信号のデューティ比によって示された調光度を得るための定電流の電流値を指示する出力制御信号を出力定電流回路40に入力する。なお、制御回路60は、調光信号をそのまま出力制御信号として出力定電流回路40に入力してもよい。出力定電流回路40は、電流検出抵抗46で出力電流、即ち、LEDに流す電流を検出して、定電流制御回路47で出力制御信号が指示する電流値に合わせた定電流をLEDへ供給する。
The
制御回路60は、色温度信号に基づき、色温度制御回路50のFET1及びFET2のスイッチングを制御して、FET1がオンの期間はLEDアレイ1aを駆動して発光させ、FET2がオンの期間はLEDアレイ2aを駆動して発光させる。このとき、制御回路60は、色温度信号のデューティ比によって示された色温度を得るためのスイッチング動作を指示する色温度制御信号を色温度制御回路50に入力する。なお、制御回路60は、色温度信号をそのまま色温度制御信号として色温度制御回路50に入力してもよい。色温度制御回路50は、FET駆動回路51で色温度制御信号が指示するスイッチング動作を行う。
The
前述したように、例えばLEDアレイ1aが3000Kの発光色、LEDアレイ2aが5000Kの発光色とすれば、FET1及びFET2がオンの期間は出力定電流回路40はLEDアレイ1a及びLEDアレイ2aに同じ電流を流す。例えば、FET1及びFET2のオンの期間がそれぞれ50%であれば(1周期の50%でFET1がオンかつFET2がオフとなり、1周期の残りの50%でFET1がオフかつFET2がオンとなる)、LEDアレイ1a及びLEDアレイ2aの合成発光色は4500Kとすることができる。FET1及びFET2のオンの期間の割合を変更することでその合成色は3000K〜5000Kで可変となる。即ち、FET1及びFET2を所定の周期でオン/オフ制御することで3000K〜5000Kの間の光色を自由に作り出すことができる。このとき、LEDアレイ1a及びLEDアレイ2aが発する合成の光束は、LEDアレイ1a及びLEDアレイ2aがそれぞれ同じ電流が供給されると略同じ光束の光を発するものであれば、図5(a)に示すように、一定に維持される。なお、LEDアレイ1a及びLEDアレイ2aがそれぞれ同じ電流が供給されても異なる光束の光を発するものであれば、出力定電流回路40の出力電流をLEDアレイ1a及びLEDアレイ2aの光束比(同じ電流を流したときの光束の比率)に合わせて調節することで明るさを一定に制御可能である。
As described above, for example, if the LED array 1a has an emission color of 3000K and the
また、光色一定で合成の明るさだけを変更したい場合は、図5(b)に示すように、FET1及びFET2のオン/オフ制御状態を一定にしたまま、出力定電流回路40の出力を変更することで実現できる。FET1及びFET2のオン/オフ周期は、人間の目がちらつきとして認識できない周波数以上(一般には200Hz以上)であることが望ましい。
Further, when it is desired to change only the combined brightness with a constant light color, as shown in FIG. 5B, the output of the output constant
以下、図4(a)〜(c)の例について詳細に説明する。ここでは、LEDアレイ1aを構成する第1光色LED(色温度は3000K)及びLEDアレイ2aを構成する第2光色LED(色温度は5000K)は、例として、いずれも0.4Aの電流が入力されると100%の光出力で点灯し、光出力は電流値に比例するものとする。なお、第1光色LED及び第2光色LEDの特性は、これに限るものではない。
Hereinafter, examples of FIGS. 4A to 4C will be described in detail. Here, the first light color LED (color temperature is 3000K) constituting the LED array 1a and the second light color LED (color temperature is 5000K) constituting the
図4(a)の例において、電源装置20の制御回路60は、出力定電流回路40を制御して、その出力電流を0.4Aにする。また、制御回路60は、色温度制御回路50を制御して、FET1を1周期の25%オンにし、FET2を1周期の75%オンにする。このとき、制御回路60は、FET1とFET2とが交互にオンになるように(オン/オフが反転するように)制御する。FET1が1周期の25%オンであるため、LEDアレイ1a(LED1)は1周期の25%のみ100%(照明装置10全体の100%)の光出力で点灯し、1周期の75%は消灯する。一方、FET2が1周期の75%オンであるため、LEDアレイ2a(LED2)は1周期の75%のみ100%(照明装置10全体の100%)の光出力で点灯し、1周期の25%は消灯する。これにより、照明装置100が発する光の(見た目の)明るさは100%、(見た目の)色温度は4500K(=3000×0.25+5000×0.75)となる。なお、この例では、調光信号として、デューティ比が0%のPWM信号(調光度100%を指令する信号)が制御回路60に入力されているものとする。また、色温度信号として、デューティ比が43.75%のPWM信号(色温度4500Kを指令する信号)が制御回路60に入力されているものとする。
In the example of FIG. 4A, the
図4(b)の例において、電源装置20の制御回路60は、出力定電流回路40を制御して、その出力電流を0.4Aにする。また、制御回路60は、色温度制御回路50を制御して、FET1を1周期の50%オンにし、FET2を1周期の50%オンにする。このとき、制御回路60は、FET1とFET2とが交互にオンになるように(オン/オフが反転するように)制御する。FET1が1周期の50%オンであるため、LEDアレイ1a(LED1)は1周期の50%のみ100%の光出力で点灯し、1周期の50%は消灯する。同様に、FET2が1周期の50%オンであるため、LEDアレイ2a(LED2)は1周期の50%のみ100%(照明装置10全体の100%)の光出力で点灯し、1周期の50%は消灯する。これにより、照明装置100が発する光の(見た目の)明るさは100%、(見た目の)色温度は4000K(=3000×0.5+5000×0.5)となる。なお、この例では、調光信号として、デューティ比が0%のPWM信号(調光度100%を指令する信号)が制御回路60に入力されているものとする。また、色温度信号として、デューティ比が50%のPWM信号(色温度4000Kを指令する信号)が制御回路60に入力されているものとする。
In the example of FIG. 4B, the
図4(c)の例において、電源装置20の制御回路60は、出力定電流回路40を制御して、その出力電流を0.4Aにする。また、制御回路60は、色温度制御回路50を制御して、FET1を1周期の75%オンにし、FET2を1周期の25%オンにする。このとき、制御回路60は、FET1とFET2とが交互にオンになるように(オン/オフが反転するように)制御する。FET1が1周期の75%オンであるため、LEDアレイ1a(LED1)は1周期の75%のみ100%の光出力で点灯し、1周期の25%は消灯する。一方、FET2が1周期の25%オンであるため、LEDアレイ2a(LED2)は1周期の25%のみ100%(照明装置10全体の100%)の光出力で点灯し、1周期の75%は消灯する。これにより、照明装置100が発する光の(見た目の)明るさは100%、(見た目の)色温度は3500K(=3000×0.75+5000×0.25)となる。なお、この例では、調光信号として、デューティ比が0%のPWM信号(調光度100%を指令する信号)が制御回路60に入力されているものとする。また、色温度信号として、デューティ比が56.25%のPWM信号(色温度3500Kを指令する信号)が制御回路60に入力されているものとする。
In the example of FIG. 4C, the
図4(a)〜(c)の例において、制御回路60は、入力した調光信号に応じて出力定電流回路40に供給させる定電流を制御することで、照明装置100が発する光の明るさを容易に変更することができる。例えば、調光信号として、デューティ比が50%のPWM信号(調光度50%を指令する信号)が制御回路60に入力されていれば、制御回路60は、出力定電流回路40に供給させる定電流を50%に制御することで、照明装置100が発する光の明るさを半減させることができる。
In the example of FIGS. 4A to 4C, the
図4(a)〜(c)の例では、制御回路60が、FET1とFET2とが交互にオンになるように制御しているが、FET1とFET2とのいずれかがオンであるように(即ち、全てのスイッチ素子がオフにならないように)制御していればよく、例えば、FET1又はFET2が常時にオンになるように制御してもよい。
In the example of FIGS. 4A to 4C, the
上記のように、本実施の形態において、制御回路60は、複数のスイッチ素子の少なくとも1つのオン/オフを所定の周期で切り替えることで、複数の発光部の少なくとも1つをその周期で点滅させる。このとき、制御回路60は、入力した色温度信号に応じて、その周期を制御する。
As described above, in the present embodiment, the
以上のように、本実施の形態では、電源装置20が備える出力定電流回路40が1つであるため、電源装置20を安価に構成できるだけでなく、LEDアレイ1a又はLEDアレイ2aに電流を流すスイッチ素子(FET1及びFET2)の損失が非常に小さいため、照明装置10全体で効率を高くすることができる。さらにスイッチ素子をオン/オフするだけの簡単な構成のため照明装置10全体を安価にすることができる。
As described above, in the present embodiment, since the
なお、LEDアレイ1a及びLEDアレイ2aの発光色は、それぞれ3000K、5000K以外でもよく、例えば4200〜6500Kの白色又は昼白色と2700〜3000Kの電球色とを組み合わせることで、実用的な色可変のLED照明を得ることができる。また、LEDアレイ1a及びLEDアレイ2aは、全て同じ光色のLEDで構成されている必要はなくFET1及びFET2をオフしたときの合成の光色(色温度)によって選択すればよい。例えば、LEDアレイ1aは4個とも色温度が3000KのLEDで構成し、LEDアレイ2aは5000KのLEDを2個と3000KのLEDを2個有するように構成すると、全てのLEDが発光したときに得られる発光色の色温度を3500Kとすることができる。また、本実施の形態では、LEDアレイ1a及びLEDアレイ2aは、それぞれ4個のLEDで構成されているが、3個以下のLEDあるいは5個以上のLEDで構成されていてもよい。あるいは、LEDアレイ1a及びLEDアレイ2aを、それぞれ1つのLEDに置き換えてもよい。また、LEDアレイ1a及びLEDアレイ2aは、互いに異なる数のLEDで構成されていてもよい。
The light emission colors of the LED array 1a and the
本実施の形態では、LEDモジュール11が2つの発光部(LEDアレイ1a、LEDアレイ2a)で構成されているが、LEDモジュール11は、3つ以上の発光部で構成されていてもよい。また、本実施の形態では、2つの発光部(LEDアレイ1a、LEDアレイ2a)のそれぞれに1つずつスイッチ素子(FET1、FET2)が直列に接続されているが、一部の発光部(LEDアレイ1a、あるいは、LEDアレイ2a)のみにスイッチ素子(FET1、あるいは、FET2)が直列に接続されていてもよい。発光部が3つ以上ある場合についても同様である。即ち、電源装置20は、スイッチ素子を少なくとも1つ備えていればよい。
In the present embodiment, the
本実施の形態では、1つの基板12にLEDアレイ1aとLEDアレイ2aを実装してLEDモジュール11を構成しているが、2つの基板にそれぞれLEDアレイ1aとLEDアレイ2aを分けて実装してLEDモジュール11を構成してもよい。また、本実施の形態では、LEDアレイ1aとLEDアレイ2aを構成する第1光色LEDと第2光色LEDを交互に基板12に実装しているが、交互に実装せずに基板12の一方側に第1光色LEDを、他方側に第2光色LEDを纏めて実装してもよい。また、本実施の形態では、第1光色LEDと第2光色LEDとが基板12上に一直線状に交互に並べられているが、他の並べ方を採用してもよい。例えば、第1光色LEDと第2光色LEDとが基板12上に千鳥格子状に配置されてもよいし、リング状に交互に並べられてもよいし、第1光色LEDと第2光色LEDとが隣り合わないようにランダムに並べられてもよい。このように、同じ色温度のLEDが2つ以上連続して並ばないようにすることで、発光色の混色性が向上する。また、本実施の形態では、LEDモジュール11を構成する基板12の形状が略長方形であるが、LEDモジュール11を構成する基板12の形状は、正方形、円形、馬蹄形等であってもよく、取り付けられる照明機器の形状に合わせて形成してもよい。
In the present embodiment, the
本実施の形態では、LEDモジュール11と電源装置20を同じ筐体に収納してもよいし、別々の筐体に収容してもよい。LEDモジュール11と電源装置20を別々の筐体に収容する場合、電源装置20の色温度制御回路50だけをLEDモジュール11と同じ筐体に収容してもよい。このとき、色温度制御回路50のスイッチ素子であるFET1及びFET2と、FET駆動回路51をLEDアレイ1a及びLEDアレイ2aと同じ基板12上に配置してもよい。この場合、FET1及びFET2がオン/オフすることでFET1及びFET2に流れるパルス状の電流がLEDモジュール11の基板12内だけになり、出力定電流回路40とLEDモジュール11との間の主電流は直流電流のみとなるためノイズ発生を抑制することができる。
In the present embodiment, the
本実施の形態では、電源装置20の制御回路60が、調光信号のデューティ比が大きいほど、光源が暗く点灯するように制御するが、調光信号のデューティ比が大きいほど、光源が明るく点灯するように制御してもよい。また、本実施の形態では、制御回路60が、色温度信号のデューティ比が大きいほど、光源の色温度が低くなるように制御するが、色温度信号のデューティ比が大きいほど、光源の色温度が高くなるように制御してもよい。
In the present embodiment, the
実施の形態2.
本実施の形態について、主に実施の形態1との差異を説明する。
Embodiment 2. FIG.
In the present embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described.
図6は、本実施の形態に係る照明装置10の回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram of
本実施の形態では、電源装置20に、実施の形態1と同様のLEDモジュール11を複数接続しており、電源装置20には、それぞれのLEDモジュール11に対応する色温度制御回路50を1つずつ設けている。また、本実施の形態では、LEDモジュール11及び対応する色温度制御回路50の組み合わせを1つずつ個別に筐体13a,13bに収容し、さらに、少なくとも電源装置20の出力定電流回路40を別の筐体14に収容している。
In the present embodiment, a plurality of
例えば、筐体13aに収容されたLEDモジュール11と筐体13bに収容されたLEDモジュール11とは、互いに並列接続されている。筐体13aに収容された色温度制御回路50と筐体13bに収容された色温度制御回路50とは、それぞれ出力定電流回路40及び制御回路60に接続されている。制御回路60は、筐体13aに収容されたLEDモジュール11と筐体13bに収容されたLEDモジュール11とに同一の色温度信号を出力するとともに、出力定電流回路40から、筐体13aに収容されたLEDモジュール11のLEDアレイ1a及びLEDアレイ2a、筐体13bに収容されたLEDモジュール11のLEDアレイ1a及びLEDアレイ2aに電流を供給する。電源装置20及びLEDモジュール11の動作の詳細は、実施の形態1と同様なので説明を省略する。
For example, the
このように、本実施の形態では、LEDモジュール11と同じ筐体13に電源装置20の色温度制御回路50(FET駆動回路51、FET1、FET2)が備えられる。即ち、LEDモジュール11と色温度制御回路50とが、同一の筐体13に配置され、出力定電流回路40が、この筐体13とは別の筐体14に配置されている。このため、筐体13(LEDモジュール11)と筐体14(出力定電流回路40)との距離が離れたときに、筐体13と筐体14とを接続する電線が延びるが、この電線による外部への漏れ電流を減らす、あるいは、この電線による浮動容量によるレスポンスの劣化等を防止することができる。なお、LEDモジュール11と色温度制御回路50とが、同一の基板に配置され、出力定電流回路40が、この基板とは別の基板に配置されるようにしてもよく、この場合も上記と略同様の効果が得られる。
As described above, in the present embodiment, the color temperature control circuit 50 (
実施の形態3.
本実施の形態について、主に実施の形態1との差異を説明する。
In the present embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described.
図7は、本実施の形態に係る照明装置10の回路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram of
本実施の形態では、色温度制御回路50のスイッチ素子であるFET1及びFET2をLEDアレイ1a及びLEDアレイ2aのアノード側に直列接続している。即ち、本実施の形態では、スイッチ素子が、LEDの高電位側に直列接続されている。動作は実施の形態1と同様であるが、本実施の形態では、LEDアレイ1a及びLEDアレイ2aのカソードが常に低電位に接続され、対地電位が低く安定していることから、誤動作が発生し難く、また、その漏洩電流も抑制できる。
In the present embodiment, FET1 and FET2 which are switching elements of the color
実施の形態4.
本実施の形態について、主に実施の形態1との差異を説明する。
Embodiment 4 FIG.
In the present embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described.
図8は、本実施の形態に係る照明装置10(一部のみ)の回路図である。図9は、照明装置10の動作例を示すタイミングチャートである。
FIG. 8 is a circuit diagram of lighting device 10 (only a part) according to the present embodiment. FIG. 9 is a timing chart illustrating an operation example of the
本実施の形態では、実施の形態1と同様のLEDアレイを3個並列接続し、また、各LEDアレイにスイッチ素子を1つずつ直列接続している。 In the present embodiment, three LED arrays similar to those in the first embodiment are connected in parallel, and one switch element is connected in series to each LED array.
電源装置20(色温度制御回路50)には、並列接続されたLEDアレイ1a(第1発光部)とLEDアレイ2a(第2発光部)とLEDアレイ3a(第3発光部)が接続される。色温度制御回路50は、LEDアレイ1aとLEDアレイ2aとLEDアレイ3aのそれぞれに直列に接続される3つのスイッチ素子(FET1、FET2、FET3)を備える。
The LED array 1a (first light emitting unit),
LEDアレイ1aとLEDアレイ2aは、例えば同じ色温度のLEDをそれぞれ4個ずつ備えている。ここでは、実施の形態1と同様に、LEDアレイ1aが3000Kの色温度で発光するLEDを直列に接続したものであり、LEDアレイ2aが5000Kの色温度で発光するLEDを直列に接続したものであるとする。LEDアレイ3aは、例えば赤色のLEDを2個備えている。
For example, the LED array 1a and the
電源装置20(色温度制御回路50)は、FET1、FET2、FET3を個別にオン/オフ制御することにより、LEDアレイ1a、LEDアレイ2a、LEDアレイ3aを点灯制御し、それぞれの発光色を混合して電球色を精度よく作り出す。例えば、FET3のオン時間の比を変更することでLEDアレイ3aの発光量を変化させ、LEDアレイ1a、LEDアレイ2a、LEDアレイ3aの合成光が色度図上の電球色の範囲内の光となるようにする。
The power supply device 20 (color temperature control circuit 50) controls the lighting of the LED array 1a, the
例えば、電源装置20の制御回路60は、図9に示すように、色温度制御回路50を制御して、FET1を1周期の25%オンにし、FET2を1周期の50%オンにし、FET3を1周期の25%オンにする。このとき、制御回路60は、FET1とFET2とFET3とが順番にオンになり、1周期の中で常にいずれかのスイッチ素子が必ずオンになるように制御する。これにより、色度を調整して目標の光色を得ることができる。
For example, as shown in FIG. 9, the
このように、本実施の形態では、個別にオン/オフ制御されるLEDアレイの数を増やすことで、実施の形態1と比べて、さらにきめ細かい色温度や明るさの制御が可能になる。 Thus, in the present embodiment, by controlling the number of LED arrays that are individually turned on / off, it becomes possible to control the color temperature and brightness more finely than in the first embodiment.
実施の形態5.
本実施の形態について、主に実施の形態1との差異を説明する。
Embodiment 5 FIG.
In the present embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described.
図10は、本実施の形態に係る照明装置10の回路図である。
FIG. 10 is a circuit diagram of
本実施の形態では、電源装置20は、さらに、電圧検出回路70、保護回路80を備える。電圧検出回路70は、出力定電流回路40の出力電圧を電圧検出抵抗71と電圧検出抵抗72とで分圧して保護回路80に印加する。保護回路80は、この出力電圧をコンパレータ81で基準電圧82と比較する。そして、保護回路80は、この出力電圧の上昇を検出することで、LEDアレイ1a及びLEDアレイ2aのいずれかにおけるLEDのオープン故障を検出する。保護回路80は、LEDアレイ1a及びLEDアレイ2aのいずれかにおけるLEDのオープン故障を検出した場合、異常検出信号(所定の信号)を出力する。制御回路60は、保護回路80から異常検出信号が出力されている場合には、この異常検出信号を入力し、入力した異常検出信号に基づいて、保護回路80がLEDのオープン故障を検出したLEDアレイに接続されたFET(例えば、FET1)以外の少なくとも1つのFET(例えば、FET2)をオンになるように制御する。
In the present embodiment, the
図4(a)の例において、FET2がオンの期間でLEDアレイ2aのいずれかのLEDがオープン故障すると、LEDアレイ2aには電流が流れなくなるため、LEDアレイ2aは消灯する。FET1がオフの期間に入ると、LEDアレイ1aも消灯する。
In the example of FIG. 4A, when any LED of the
このとき、出力定電流回路40はLEDに定電流を流すためにその出力電圧を上昇させる。電圧検出回路70は、この出力電圧を電圧検出抵抗71と電圧検出抵抗72とで分圧し、保護回路80のコンパレータ81に印加する。コンパレータ81の基準電圧82は予め直列接続されたLEDの両端電圧より高く、出力定電流回路40の無負荷時の出力電圧より低く設定されている。そのため、コンパレータ81はその出力電圧を(LowからHiに)反転させ、異常検出信号として制御回路60に印加する。
At this time, the output constant
制御回路60は、FET2をオン制御している中で保護回路80が保護動作をした(異常検出信号が出力された)ことからLEDアレイ2aでLEDがオープン故障したと判断する。そして、制御回路60は、FET2を常時オフとなるように制御するとともに、FET1を常時オンとなるように制御する。これによりLEDアレイ1aは点灯を継続することができる。
The
このように、制御回路60は、FET2のみがオンの状態で、保護回路80から異常検出信号が出力された場合、LEDアレイ2aにてLEDのオープン故障が発生したと判定する。そして、制御回路60は、色温度制御回路50を制御して、FET1を常時オンにし、FET2を常時オフにする。FET1が常時オンであり、FET2が常時オフであるため、LEDアレイ1aは常時100%の光出力で点灯する。これにより、照明装置100が発する光の(見た目の)明るさは100%、(見た目の)色温度は3000Kとなる。
As described above, when only the FET 2 is on and the abnormality detection signal is output from the
ここで、LEDアレイ2aにてLEDのオープン故障が発生したのではなく、LEDアレイ1aにてLEDのオープン故障が発生したとしても、保護回路80は、上記と同様に動作して異常検出信号を出力する。上記のように、保護回路80から異常検出信号が出力されたときにFET2のみがオンの状態であれば、制御回路60は、LEDアレイ2aにてLEDのオープン故障が発生したと判断してもよいが、一旦LEDアレイ2aにてLEDのオープン故障が発生したと推定して動作してもよい。即ち、制御回路60は、保護回路80から異常検出信号が出力された場合、一旦FET1を常時オンにし、FET2を常時オフにする制御をした後、保護回路80からの異常検出信号の出力が継続して出力されているか否かを判定する。制御回路60は、異常検出信号が継続して出力されていないと判定した場合、LEDアレイ2aにてLEDのオープン故障が発生したという推定が正しかったと判断する。一方、制御回路60は、異常検出信号が継続して出力されていると判定した場合、LEDアレイ2aにてLEDのオープン故障が発生したのではなく、LEDアレイ1aにてLEDのオープン故障が発生したと判断する。そして、制御回路60は、色温度制御回路50を制御して、FET1を常時オフにし、FET2を常時オンにする。FET1が常時オフであり、FET2が常時オンであるため、LEDアレイ2aは常時100%の光出力で点灯する。これにより、照明装置100が発する光の(見た目の)明るさは100%、(見た目の)色温度は5000Kとなる。
Here, even if the LED open failure has occurred in the
この例では、LEDアレイ1a及びLEDアレイ2aが上記のように発光色が異なる設定にしてあるため、LEDアレイ1a及びLEDアレイ2aのどちらが故障したかを目視で確認でき、その故障修理を短時間で実施することができる。
In this example, since the LED array 1a and the
図4(b)の例のように、制御回路60がFET1を1周期の50%オンになるように制御し、FET2を1周期の50%オンになるように制御している状態、あるいは、図4(c)の例のように、制御回路60がFET1を1周期の75%オンになるように制御し、FET2を1周期の25%オンになるように制御している状態で、LEDアレイ2aのいずれかのLEDがオープン故障した場合、上記と同様に、制御回路60は、FET1を常時オンとなるように制御するとともに、FET2を常時オフとなるように制御する。これによりLEDアレイ1aは点灯を継続することができる。一方、LEDアレイ1aのいずれかのLEDがオープン故障した場合、制御回路60は、FET1を常時オフとなるように制御するとともに、FET2を常時オンとなるように制御する。これによりLEDアレイ2aは点灯を継続することができる。
As in the example of FIG. 4B, the
なお、ここでは、FET1及びFET2の両方が交互にオンになるようにスイッチング動作している状態でLEDにオープン故障が発生する例を示しているが、FET1及びFET2のいずれか一方がスイッチング動作し、他方が常時オンの状態等でLEDにオープン故障が発生する場合でも、同様の動作で対応可能である。 Here, an example is shown in which an open failure occurs in the LED in a state where the switching operation is performed so that both FET1 and FET2 are alternately turned on. However, either one of FET1 or FET2 performs the switching operation. Even when an open failure occurs in the LED when the other is always on, the same operation can be used.
以上のように、本実施の形態によれば、共通の出力定電流回路40に接続されたLEDの1つがオープン故障した場合に他のLEDを保護することができる。また、そのような場合に他のLEDを点灯させることにより一定の明るさを確保することができる。即ち、直列接続したLEDがオープン故障した際に、全てのLEDが消灯して、真っ暗になることを防止できる。また、その照明からの光が変化する(例えば、色温度が変化する)ため、どのLED(発光部)が故障しているかを目視確認でき、その故障修理を短期間に実施することができる。
As described above, according to the present embodiment, when one of the LEDs connected to the common output constant
図11は、照明装置10の実際の動作例を示すタイミングチャートである。
FIG. 11 is a timing chart showing an actual operation example of the
出力定電流回路40は、無負荷状態、即ち、FET1及びFET2の両方がオフの状態では、電流を流そうとその出力電圧を最大まで上昇させる。この状態は異常状態であるため、保護回路80にて異常電圧が検出され、これを受けて制御回路60が出力定電流回路40の動作を停止させる。したがって、実際の動作としては、FET1及びFET2がそのオン時間を時間Td(1周期の数%、あるいは、0%超1%以下の割合)だけ重複させた後に、FET1及びFET2の一方のみがオン動作するよう制御することが望ましい。これにより、正常な状態(LEDのオープン故障等がない状態)に保護回路80が動作することを回避できる。また、FET1及びFET2のオン時間を重複させるとき、例えばFET1を徐々にオフ、FET2を徐々にオンにしてもよく、この場合、LEDアレイ1aとLEDアレイ2aのトータルの明るさを略一定とすることができる。
The output constant
以上、本発明の実施の形態について説明したが、これらのうち、2つ以上の実施の形態を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、これらのうち、1つの実施の形態を部分的に実施しても構わない。あるいは、これらのうち、2つ以上の実施の形態を部分的に組み合わせて実施しても構わない。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, you may implement combining 2 or more embodiment among these. Alternatively, one of these embodiments may be partially implemented. Or you may implement combining two or more embodiment among these partially.
1 FET、1a LEDアレイ、2 FET、2a LEDアレイ、3 FET、3a LEDアレイ、10 照明装置、11 LEDモジュール、12 基板、13a,13b,14 筐体、20 電源装置、30 整流平滑回路、31 ダイオードブリッジ、32 平滑コンデンサ、40 出力定電流回路、41 FET、42 抵抗、43 チョークコイル、44 トランジスタ、45 ダイオード、46 電流検出抵抗、47 定電流制御回路、48 電解コンデンサ、50 色温度制御回路、51 FET駆動回路、60 制御回路、70 電圧検出回路、71 電圧検出抵抗、72 電圧検出抵抗、80 保護回路、81 コンパレータ、82 基準電圧、AC 商用交流電源。 1 FET, 1a LED array, 2 FET, 2a LED array, 3 FET, 3a LED array, 10 lighting device, 11 LED module, 12 substrate, 13a, 13b, 14 housing, 20 power supply device, 30 rectifying and smoothing circuit, 31 Diode bridge, 32 smoothing capacitor, 40 output constant current circuit, 41 FET, 42 resistance, 43 choke coil, 44 transistor, 45 diode, 46 current detection resistor, 47 constant current control circuit, 48 electrolytic capacitor, 50 color temperature control circuit, 51 FET drive circuit, 60 control circuit, 70 voltage detection circuit, 71 voltage detection resistor, 72 voltage detection resistor, 80 protection circuit, 81 comparator, 82 reference voltage, AC commercial AC power supply.
Claims (7)
それぞれ少なくとも1つのLEDからなり、前記定電流電源回路からの定電流により当該少なくとも1つのLEDを点灯させて光を発する複数の発光部であって、互いに並列に接続された複数の発光部のうち、いずれか1つの発光部に直列に接続され、オンで導通状態になり、オフで遮断状態となる1つのスイッチ素子と、
前記複数の発光部のうち、他の発光部に直列に接続され、オンで導通状態になり、オフで遮断状態となる他のスイッチ素子と、
前記定電流電源回路の出力電圧を基準電圧と比較し、比較結果に基づいて異常検出信号を出力する保護回路と、
前記1つのスイッチ素子のオンオフを所定の周期で切り替えることで、前記1つの発光部を前記所定の周期で点滅させ、前記他のスイッチ素子のオンオフを他の周期で切り替えることで、前記他の発光部を前記他の周期で点滅させる制御回路であって、前記1つのスイッチ素子をオンに制御し、前記他のスイッチ素子をオフに制御しているときに、前記保護回路から前記異常検出信号が出力された場合、前記1つの発光部が故障したと判断して、前記1つのスイッチ素子を常時オフに制御し、前記他のスイッチ素子を常時オンに制御する制御回路とを備えることを特徴とするLED電源装置。 A constant current power supply circuit for supplying a constant current;
Each of a plurality of light emitting units, each of which includes at least one LED, emits light by turning on the at least one LED with a constant current from the constant current power supply circuit. , One switch element connected in series to any one light emitting unit, turned on and turned on, and turned off and turned off;
Among the plurality of light emitting units, other switch elements connected in series to other light emitting units, turned on when turned on, and turned off when turned off,
A protective circuit that compares the output voltage of the constant current power supply circuit with a reference voltage and outputs an abnormality detection signal based on the comparison result;
By switching on / off of the one switch element at a predetermined cycle, the one light emitting unit blinks at the predetermined cycle, and by switching on / off of the other switch element at another cycle, the other light emission parts and a control circuit Ru was flashing the other period, said one switch element is controlled to be on, when they are controlled to turn off the other switching element, the abnormality detection signal from the protection circuit Is output, the control unit determines that the one light emitting unit has failed, controls the one switch element to be always off, and controls the other switch element to be always on. LED power supply.
前記制御回路は、前記複数の発光部全体の発光色を指令する調色信号に応じて前記1つのスイッチ素子と前記他のスイッチ素子とを制御することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のLED電源装置。 The plurality of light emitting units emit different colors of light,
Wherein the control circuit, one of claims 1 to 3, characterized by controlling said plurality of light emitting portions whole in accordance with a toning signal for commanding emission color said one switch element and the other switch element The LED power supply device according to claim 1.
前記複数の発光部とを備えることを特徴とするLED照明器具。 LED power supply device according to any one of claims 1 to 5 ,
An LED lighting apparatus comprising the plurality of light emitting units.
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