JP6090824B2 - LED lighting device - Google Patents
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Description
本発明は、LED点灯装置に関する。 The present invention relates to an LED lighting device.
近年、LED照明器具の普及に伴い、調光だけでなく、調色も可能な製品が出てきた。 In recent years, with the widespread use of LED lighting fixtures, not only dimming but also products that can be toned have come out.
特許文献1には、LEDの光束を変化させて調光制御するLED調光用点灯装置において、LEDが発光する色のシフトを少なくしながら調光を行う点灯回路が開示されている。
特許文献2には、LEDの不要な点灯を防止することができ、電源効率が高いLED駆動回路が開示されている。
しかしながら、定電流動作でLEDの調光を行う際、調光率が1%を切るような微少電流を流す場合ではマイクロコンピュータの出力や他回路の応答性、ノイズの影響などにより、制御が難しくなる。 However, when dimming an LED with constant current operation, if a very small current that causes the dimming rate to drop below 1% is applied, control is difficult due to the output of the microcomputer, the response of other circuits, the influence of noise, etc. Become.
また、一般的にLEDが発熱すると順方向電圧が低下する。たとえば、昼光色と電球色との組み合わせで調色を行う場合、昼光色のLEDを有する第1のLED回路に十分な電流を流し、電球色のLEDを有する第2のLED回路に微少電流を流し、定電流動作で点灯させるとすると、第1のLED回路では、発熱に伴ってLEDで消費される電力が低下して明るさが低下する。 In general, when the LED generates heat, the forward voltage decreases. For example, when toning is performed with a combination of daylight color and light bulb color, a sufficient current is supplied to the first LED circuit having the daylight color LED, and a minute current is supplied to the second LED circuit having the light bulb color LED. If the light is lit in a constant current operation, in the first LED circuit, the power consumed by the LED decreases as the heat is generated, and the brightness decreases.
これに対して、第2のLED回路には微少の電流しか流さないため、発熱がほぼなく、LEDで消費される電力の低下を起こさないので、明るさは低下しない。このため、昼光色と電球色のバランスが崩れて、色が変化してしまう。 On the other hand, since only a very small current flows through the second LED circuit, there is almost no heat generation and no reduction in power consumed by the LED occurs, so the brightness does not decrease. For this reason, the balance between the daylight color and the light bulb color is lost, and the color changes.
特許文献1に記載の技術は、LEDを流れる直流電流の変化による色のシフトを防ぐものであって、一部のLED回路のLEDの発熱により起こる可能性がある組み合わせの色の変化を防ぐものではない。
The technique described in
特許文献2には、二つのLEDモジュールを備える構成が記載されているが、一部のLED回路のLEDの発熱により起こる可能性がある組み合わせの色の変化を防ぐものではない。
本発明は、2以上のLED回路を用いてLEDを点灯させて調光調色を行う際、微少電流領域の電流を流すことができ、かつ、一部のLED回路のLEDの発熱により起こる可能性がある組み合わせの色の変化を最小限に抑えることができるLED点灯装置を提供することを目的とする。 In the present invention, when dimming and toning light by turning on an LED using two or more LED circuits, a current in a very small current region can flow, and it can occur due to heat generation of LEDs in some LED circuits. It is an object of the present invention to provide an LED lighting device capable of minimizing a change in color of a flexible combination.
本発明にかかるLED点灯装置は、
第1のLED回路と、前記第1のLED回路のLEDと異なる色のLEDを有する第2のLED回路とを備え、調光調色を行うLED点灯装置であって、
前記第1のLED回路のLEDの両端が、スイッチ素子および電圧制限用素子を介して、前記第2のLED回路のLEDの両端に直接、または、抵抗を挟んで接続されており、前記第1のLED回路は前記第2のLED回路から電源を受給することを特徴とする。
LED lighting device according to the present invention,
An LED lighting device that includes a first LED circuit and a second LED circuit having an LED of a different color from the LED of the first LED circuit, and performs dimming and toning,
Both ends of the LED of the first LED circuit are connected directly or both ends of the LED of the second LED circuit via a switch element and a voltage limiting element, with the resistor interposed therebetween. The LED circuit receives power from the second LED circuit.
本発明によれば、2以上のLED回路を用いてLEDを点灯させて調光調色を行う際、微少電流領域の電流を流すことができ、かつ、一部のLED回路のLEDの発熱により起こる可能性がある組み合わせの色の変化を最小限に抑えることができる。 According to the present invention, when dimming toning by turning on an LED using two or more LED circuits, a current in a very small current region can be passed, and due to heat generation of the LEDs of some LED circuits. The possible color changes of the combination can be minimized.
以下、本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.
図1は、LED点灯回路が2つある場合のLED点灯装置の一般的な回路図である。LED点灯装置内にLED点灯回路が2つある場合、たとえば、各LED点灯回路は、定電流回路であって、PFC(Power Factor Correction)を介してそれぞれ電源が供給され、各LEDには、一定の安定した電流が流れる。 FIG. 1 is a general circuit diagram of an LED lighting device when there are two LED lighting circuits. When there are two LED lighting circuits in the LED lighting device, for example, each LED lighting circuit is a constant current circuit, and power is supplied via PFC (Power Factor Correction), and each LED is constant. A stable current flows.
図2は、LED点灯回路が2つある場合のLED点灯装置のLED点灯回路の一例を示す回路図である。図2では、LED点灯回路としてフライバック回路の例を示す。抵抗R1、コンデンサC2およびダイオードD2と、抵抗R3、コンデンサC4およびダイオードD4とはスナバ回路用部品であり、抵抗RS1および抵抗RS2は出力電流検出用抵抗である。 FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of the LED lighting circuit of the LED lighting device when there are two LED lighting circuits. FIG. 2 shows an example of a flyback circuit as the LED lighting circuit. The resistor R1, the capacitor C2, and the diode D2, and the resistor R3, the capacitor C4, and the diode D4 are snubber circuit components, and the resistor RS1 and the resistor RS2 are output current detection resistors.
LED回路10に流れる電流について説明する。制御用ICがトランジスタQ1のON−OFFを制御する。トランジスタQ1がONになると、トランスT1の一次コイルに電流が流れ、発生する磁束によりコアが磁化される。このとき、ダイオードD1の向きが逆なので、LED回路10にはトランスT1による電流は流れない。トランジスタQ1がOFFになると、コアに蓄積されたエネルギーが開放されて、ダイオードD1の向きに電流が流れる。LED回路20に流れる電流についても同様である。
The current flowing through the
LED回路10およびLED回路20は、それぞれ、フィードバック回路を介して制御用ICと接続されている。このフィードバック回路がフォトカプラ等により絶縁されていれば、LED回路10およびLED回路20は互いに電気的に浮いている状態になる。
The
図3は、LED点灯装置の調光調色パターンの一例を示す図である。電球色のLEDを有するLED回路と、昼光色のLEDを有するLED回路の、2つのLED回路を有するLED点灯装置が、図3のような調光調色パターンを実現する場合、たとえば状態「19」や状態「11」の調整を行うためには、片方のLEDを微少電流で点灯させる必要がある。 FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a dimming toning pattern of the LED lighting device. When the LED lighting device having two LED circuits, that is, an LED circuit having a light bulb color LED and an LED circuit having a daylight color LED, realizes a dimming toning pattern as shown in FIG. In order to adjust the state “11”, it is necessary to light one LED with a small current.
図2に示した一般的なLED点灯装置では、調光率が1%を切るような微少電流を流す場合、マイコンの出力や他回路の応答性、ノイズの影響などにより、制御が難しくなる。 In the general LED lighting device shown in FIG. 2, when a very small current is applied such that the dimming rate is less than 1%, control becomes difficult due to the output of the microcomputer, the response of other circuits, the influence of noise, and the like.
また、図2に示した一般的なLED点灯装置のように、各LED回路に別々に電源が供給される場合、片方の色のLED回路に定電流動作で十分な電流を流し、もう一方の色のLED回路に定電流動作で微少電流を流すとすると、十分な電流を流すLED回路では、発熱に伴ってLEDで消費される電力が低下して明るさが低下する。これに対し、微少電流を流すLED回路では発熱がほぼなく、LEDで消費される電力の低下を起こさないので、明るさは低下しない。このため、色の組み合わせのバランスが崩れて、色が変化してしまう。 In addition, as in the general LED lighting device shown in FIG. 2, when power is separately supplied to each LED circuit, a sufficient current is supplied to the LED circuit of one color by constant current operation, and the other one is supplied. If a very small current is passed through the color LED circuit by a constant current operation, the power consumed by the LED is reduced and the brightness is lowered in the LED circuit that passes a sufficient current. On the other hand, the LED circuit that passes a very small amount of heat does not generate heat, and the power consumed by the LED does not decrease, so the brightness does not decrease. For this reason, the balance of the color combination is lost and the color changes.
そこで、本実施の形態では、2つのLED回路のうちLEDを微少電流で点灯させるLED回路のLEDの両端を、スイッチ素子および電圧制限用素子を介して、他方のLEDの両端に接続する。 Therefore, in this embodiment, both ends of the LED of the LED circuit that turns on the LED with a minute current of the two LED circuits are connected to both ends of the other LED via the switch element and the voltage limiting element.
図4は、実施の形態に係るLED回路の一例を示す図である。図4では、抵抗RS1、抵抗RS2、コンデンサC1およびコンデンサC3およびLEDのみを記載し、その他の構成については省略しているが、省略した部分の構成は図2と同様である。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the LED circuit according to the embodiment. In FIG. 4, only the resistor RS1, the resistor RS2, the capacitor C1, the capacitor C3, and the LED are shown, and the other configurations are omitted, but the configuration of the omitted portions is the same as that of FIG.
LED回路30のLED群とLED回路40のLED群とは、異なる色であって、本実施の形態のLED点灯装置は、各LED回路のLED群を流れる電流を変化させることによって、調光調色を行う。図4の例は、LED群は5個であるが、これに限らず何個でもよい。
The LED group of the
図4の例では、LED回路40のLED群の両端を、スイッチ素子および電圧制限用素子SR1およびSR2を介して、LED回路30のLED群の両端に接続する。スイッチ素子とはダイオード、トランジスタ、FET(Field Effect Transistor)などであり、電圧制限用素子とは抵抗、ツェナーダイオードなどである。
In the example of FIG. 4, both ends of the LED group of the
電圧制限用素子を設けることで、LED回路40の動作が停止しているとき、LED回路40のLED群に流れる電流は、LED回路30のLED群に流れる電流よりも少なくなり、LED回路40に微少電流を流すことができる。LED回路40に流れる電流の量は、電圧制限用素子によって決定される。また、LED回路40は、LED回路30のLED群の両端を電源としているので、LED回路30のLEDが発熱して電圧が低下すると、LED回路40への電圧も連動して低下し、色の変化が少なくなる。
By providing the voltage limiting element, when the operation of the
図5は、実施の形態に係るLED回路の他の例を示す図である。図5に示すように、LED回路40のLED群の両端を、スイッチ素子および電圧制限用素子SR1およびSR2を介して、LED回路30のLED群の両端に接続する際、LED群の途中に接続してもよい。
FIG. 5 is a diagram illustrating another example of the LED circuit according to the embodiment. As shown in FIG. 5, when both ends of the LED group of the
図4の例ではAD間にスイッチ素子および電圧制限用素子SR1、CE間にスイッチ素子および電圧制限用素子SR2、図5の例ではHD間にスイッチ素子および電圧制限用素子SR1、CE間にスイッチ素子および電圧制限用素子SR2を設けているが、スイッチ素子および電圧制限用素子は少なくともどちらか一方に設ければよい。 In the example of FIG. 4, the switch element and the voltage limiting element SR1 between AD and the voltage limiting element SR2 between CE, and in the example of FIG. 5, the switch element and the voltage limiting element SR1 between CE and the switch between CE Although the element and the voltage limiting element SR2 are provided, the switch element and the voltage limiting element may be provided in at least one of them.
図6は、実施の形態に係るLED回路の具体例を示す図である。図6の例では、HD間にスイッチ素子および電圧制限用素子を設けている。スイッチ素子はダイオードD5であって、電圧制限用素子は抵抗R5である。1つのLEDに十分な電流を流したときの順方向電圧の値をVfとすると、LED回路40のLED回路が動作している場合、DE間には5*Vfの電位差が発生しているので、HD間の4*Vfよりも電圧が高くなる。したがって、ダイオードD5には逆方向に電圧がかかるためLED回路30から電流は流れない。
FIG. 6 is a diagram illustrating a specific example of the LED circuit according to the embodiment. In the example of FIG. 6, a switching element and a voltage limiting element are provided between the HDs. The switch element is a diode D5, and the voltage limiting element is a resistor R5. Assuming that the value of the forward voltage when a sufficient current flows through one LED is Vf, a potential difference of 5 * Vf is generated between DEs when the LED circuit of the
LED回路40のLED回路の動作が停止すると、LED回路30からダイオードD5と抵抗R5を経由してLED回路40のLEDに電流が流れ始める。抵抗R5によって、LED回路40のLEDに流れる電流を微少電流にすることが可能となる。
When the operation of the LED circuit of the
図7は、実施の形態に係るLED回路の他の具体例を示す図である。図6の構成に加え、CE間にトランジスタQ3を設けている。トランジスタQ3をデューティ比可変のパルス電圧等で駆動すると、調光が可能となり、明るさの幅が広がる。図7の例では、トランジスタQ3は、FETである。 FIG. 7 is a diagram illustrating another specific example of the LED circuit according to the embodiment. In addition to the configuration of FIG. 6, a transistor Q3 is provided between the CEs. When the transistor Q3 is driven with a pulse voltage having a variable duty ratio, etc., dimming is possible and the range of brightness is widened. In the example of FIG. 7, the transistor Q3 is an FET.
図7では、図6の構成に加えて、CE間にトランジスタQ3を設けているが、図6の構成のダイオードD5に代えて、トランジスタQ3を設けてもよい。 In FIG. 7, the transistor Q3 is provided between the CEs in addition to the configuration of FIG. 6, but a transistor Q3 may be provided instead of the diode D5 having the configuration of FIG.
図8は、実施の形態に係るLED回路の他の具体例を示す図である。図6の構成に加え、コンデンサC3とD点の間にダイオードD7を設けている。微少電流で点灯させる際、LED回路30からダイオードD5と抵抗R5を経由して流れてくる電流は、まずはコンデンサC3に充電されるので、点灯が遅れる。これを防ぐためにダイオードD7を追加し、コンデンサC3に充電しないようにしている。
FIG. 8 is a diagram illustrating another specific example of the LED circuit according to the embodiment. In addition to the configuration of FIG. 6, a diode D7 is provided between the capacitor C3 and the point D. When lighting with a very small current, the current flowing from the
ここまで、LED回路40のLEDのみを微少電流で点灯させる構成を説明した。しかしこれに限らず、LED回路30のLEDのみを微少電流で点灯可能にしてもよいし、LED回路30およびLED回路40の両方のLEDを微少電流で点灯可能にしてもよい。
So far, the configuration in which only the LED of the
図9は、実施の形態に係る両方のLED回路のLEDを微少電流で点灯させる場合のLED回路の一例を示す図である。図7の構成に加え、AG間にスイッチ素子および電圧制限用素子を設け、BF間にトランジスタQ4を設けている。トランジスタQ4は、FETであり、ゲート電圧の関係上、BF間に配置するのが望ましい。 FIG. 9 is a diagram illustrating an example of an LED circuit when the LEDs of both LED circuits according to the embodiment are lit with a minute current. In addition to the configuration of FIG. 7, a switch element and a voltage limiting element are provided between AG, and a transistor Q4 is provided between BF. The transistor Q4 is an FET, and is preferably disposed between the BFs due to the gate voltage.
1つのLEDに十分な電流を流したときの順方向電圧の値をVfとすると、LED回路40のLED回路が動作している場合、DE間には5*Vfの電位差が発生しているので、HB間の4*Vfよりも電圧が高くなる。したがって、ダイオードD5には逆方向に電圧がかかるためLED回路30から電流は流れない。
Assuming that the value of the forward voltage when a sufficient current flows through one LED is Vf, a potential difference of 5 * Vf is generated between DEs when the LED circuit of the
LED回路40のLED回路の動作が停止すると、LED回路30からダイオードD5と抵抗R5を経由してLED回路40のLEDに電流が流れ始める。抵抗R5によって、LED回路40のLEDに流れる電流を微少電流にすることが可能となる。
When the operation of the LED circuit of the
一方、LED回路30のLED回路が動作している場合、AB間には5*Vfの電位差が発生しているので、GE間の2*Vfよりも電圧が高くなる。したがって、ダイオードD6には逆方向に電圧がかかるためLED回路30から電流は流れない。
On the other hand, when the LED circuit of the
LED回路30のLED回路の動作が停止すると、LED回路40からダイオードD5と抵抗R5を経由してLED回路30のLEDに電流が流れ始める。抵抗R6によって、LED回路30のLEDに流れる電流を微少電流にすることが可能となる。
When the operation of the LED circuit of the
また、トランジスタQ3およびトランジスタQ4がデューティ比可変のパルス電圧等で駆動することにより、調光が可能となり、明るさの幅が広がる。 Further, by driving the transistor Q3 and the transistor Q4 with a pulse voltage having a variable duty ratio, dimming can be performed and the range of brightness is widened.
本実施の形態のLED点灯装置によれば、2以上のLED回路を用いてLEDを点灯させて調光調色を行う際、微少電流領域の電流を流すことができ、かつ、一部のLED回路のLEDの発熱により起こる可能性がある組み合わせの色の変化を最小限に抑えることができる。また、定電圧源を別途用意する必要がないため、コスト、部品点数についても利点がある。 According to the LED lighting device of the present embodiment, when dimming toning by turning on an LED using two or more LED circuits, a current in a minute current region can be passed, and some LEDs Combination color changes that can occur due to the heat generated by the LEDs of the circuit can be minimized. Further, since there is no need to prepare a constant voltage source separately, there are advantages in terms of cost and the number of parts.
上記の実施の形態では、LED回路として、フライバック回路を例に説明したが、その他の定電流回路を用いてもよい。また、本発明の適用はLED回路に限らず、有機ELなどの半導体発光素子の点灯回路に用いることができる。 In the above embodiment, the flyback circuit has been described as an example of the LED circuit, but other constant current circuits may be used. The application of the present invention is not limited to the LED circuit, and can be used for a lighting circuit of a semiconductor light emitting element such as an organic EL.
また、上記の実施の形態では、2つのLED回路を備えるLED点灯装置を説明したが、3つ以上のLED回路を備えてもよい。 Moreover, in said embodiment, although the LED lighting device provided with two LED circuits was demonstrated, you may provide three or more LED circuits.
上記の実施形態の一部または全部は、以下の請求項のようにも記載されうるが、以下には限られない。 Part or all of the above embodiments can be described as in the following claims, but are not limited thereto.
(付記1)
第1のLED回路と、前記第1のLED回路のLEDと異なる色のLEDを有する第2のLED回路とを備え、調光調色を行うLED点灯装置であって、
前記第1のLED回路のLEDの両端が、スイッチ素子および電圧制限用素子を介して、前記第2のLED回路のLEDの両端に直接、または、抵抗を挟んで接続されており、前記第1のLED回路は前記第2のLED回路から電源を受給することを特徴とするLED点灯装置。
(Appendix 1)
An LED lighting device that includes a first LED circuit and a second LED circuit having an LED of a different color from the LED of the first LED circuit, and performs dimming and toning,
Both ends of the LED of the first LED circuit are connected directly or both ends of the LED of the second LED circuit via a switch element and a voltage limiting element, with the resistor interposed therebetween. The LED circuit is characterized in that it receives power from the second LED circuit.
(付記2)
前記第1のLED回路および前記第2のLED回路は、2以上のLEDを有し、前記第1のLED回路の少なくとも1つのLEDの両端は、前記スイッチ素子および前記電圧制限用素子を介して、前記第2のLED回路の少なくとも1つのLEDの両端に直接、または、抵抗を挟んで接続されることを特徴とする付記1に記載のLED点灯装置。
(Appendix 2)
The first LED circuit and the second LED circuit have two or more LEDs, and both ends of at least one LED of the first LED circuit are connected via the switch element and the voltage limiting element. The LED lighting device according to
(付記3)
前記第1のLED回路は、デューティ比を変更可能なスイッチ素子を備えることを特徴とする付記1または2に記載のLED点灯装置。
(Appendix 3)
The LED lighting device according to
(付記4)
前記第1のLED回路は、LEDと並列に接続されるコンデンサを備え、前記第2のLED回路の電源を供給する前記接続点と前記コンデンサとの間にダイオードを備えることを特徴とする付記1ないし3のいずれかに記載のLED点灯装置。
(Appendix 4)
The first LED circuit includes a capacitor connected in parallel with the LED, and includes a diode between the capacitor and the connection point that supplies power to the second LED circuit. The LED lighting device in any one of thru | or 3.
10、20、30、40 LED回路
C1、C3 コンデンサ
D5、D6、D7 ダイオード
Q3、Q4 トランジスタ
RS1、RS2、R5、R6 抵抗
SR1、SR2 スイッチ素子および電圧制限用素子
10, 20, 30, 40 LED circuit
C1, C3 capacitors
D5, D6, D7 Diode
Q3, Q4 Transistors RS1, RS2, R5, R6 Resistance
SR1, SR2 switch element and voltage limiting element
Claims (4)
前記第1のLED回路のLEDの両端が、スイッチ素子および電圧制限用素子を介して、前記第2のLED回路のLEDの両端に直接、または、抵抗を挟んで接続されており、前記第1のLED回路は前記第2のLED回路から電源を受給することを特徴とするLED点灯装置。 An LED lighting device that includes a first LED circuit and a second LED circuit having an LED of a different color from the LED of the first LED circuit, and performs dimming and toning,
Both ends of the LED of the first LED circuit are connected directly or both ends of the LED of the second LED circuit via a switch element and a voltage limiting element, with the resistor interposed therebetween. The LED circuit is characterized in that it receives power from the second LED circuit.
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