JP6256830B2

JP6256830B2 - 照明装置

Info

Publication number: JP6256830B2
Application number: JP2013267331A
Authority: JP
Inventors: 神田　隆司; 隆司神田
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-12-25
Filing date: 2013-12-25
Publication date: 2018-01-10
Anticipated expiration: 2033-12-25
Also published as: JP2015125802A

Description

本発明は、固体発光素子を光源とする照明装置に関する。

従来例として、特許文献１に記載されている照明装置(ＬＥＤ点灯装置)を例示する。特許文献１記載の従来例は、定電流電源に複数の発光モジュールが互いに並列に接続されて構成される。

定電流電源は、発光モジュールの一対の主端子にそれぞれ接続される一対の出力端子と、各発光モジュールから出力された接続情報が入力される入力端子とを有する。また、定電流電源は、出力端子間に、出力電流を可変設定可能な、例えば半固定型の可変定電流源を有している。

さらに、定電流電源は、マイコンからなる制御部を備える。この制御部は、入力端子から入力される接続情報を認識して、可変定電流源からの出力電流を設定するように構成される。

各発光モジュールは、主端子間に、抵抗と、スイッチング素子としてのトランジスタと、１つ、あるいは複数の光源であるＬＥＤ(発光ダイオード)とが互いに直列に接続され、且つＬＥＤと主端子との間に接続情報出力用の情報出力抵抗が接続されて構成される。なお、この情報出力抵抗が、情報出力端子に接続される。

定電流電源の制御部は、情報出力端子に接続される入力端子の電位に基づいて、並列接続されている発光モジュールの接続数を認識し、認識した接続数に対応して、可変定電流源から供給する出力電流を可変させる。

特開２０１１−９２３２号公報

しかしながら、特許文献１記載の従来例は、並列接続される発光モジュールの個数を認識して出力電流を可変するために、定電流電源にマイコンからなる制御部を備える必要がある。そのため、回路構成が複雑になり、製造コストの上昇を招くという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、発光モジュールの並列接続数に対応しつつ回路構成の簡素化を図ることを目的とする。

本発明の照明装置は、複数の固体発光素子の直列回路からなる発光モジュールと、スイッチング電源回路からなり、出力端子間に複数の前記発光モジュールが並列に接続される電源回路と、前記電源回路を制御するフィードバック回路と、何れか１つの前記発光モジュールに流れる電流を検出する検出部とを備え、前記複数の発光モジュールの各々は、複数個の発光ダイオードの直列回路と、前記直列回路に直列接続されるトランジスタとを有し、前記検出部は、前記複数の発光モジュールの各々が有している複数の前記トランジスタとともにカレントミラー回路を構成するトランジスタを有しており、前記フィードバック回路は、前記検出部が検出する電流を目標値に一致させるように前記電源回路を制御することを特徴とする。

この照明装置において、前記出力端子間に接続される複数の前記発光モジュールは、定格電圧及び定格電流が同一となるように構成されることが好ましい。

本発明の照明装置は、電源回路に並列接続される発光モジュールの個数が変わっても常に一定の負荷電流を各発光モジュールに流して安定点灯させることができ、しかも、従来例よりも簡単な回路構成で実現できる。故に、本発明の照明装置は、発光モジュールの並列接続数に対応しつつ回路構成の簡素化を図ることができるという効果がある。

本発明に係る照明装置の実施形態を示す回路ブロック図である。本発明に係る照明装置の別の実施形態を示す回路ブロック図である。

以下、本発明に係る照明装置の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

本実施形態の照明装置は、図１に示すように光源ユニット１と電源ユニット２で構成される。

光源ユニット１は、複数(図示例では３つ)の発光モジュール１０と、検出部１１とを備える。各発光モジュール１０は、固体発光素子である複数個(図示例では３個)の発光ダイオード１００の直列回路と、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタ１０１とで構成される。３つの発光ダイオード１００の直列回路は、一端の発光ダイオード１００のアノード同士が電源ユニット２の高電位側の出力端子２２に並列に接続される。また、各発光ダイオード１００の直列回路は、他端の発光ダイオード１００のカソードがそれぞれバイポーラトランジスタ(以下、トランジスタと略す。)１０１のコレクタに接続される。これら３つのトランジスタ１０１は、それぞれのエミッタが電源ユニット２の低電位側の出力端子２３と並列に接続される。また、各トランジスタ１０１は、ベースとコレクタが接続されている。

検出部１１は、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタ１１０で構成される。このバイポーラトランジスタ１１０は、エミッタが電源ユニット２の低電位側の出力端子２３に接続され、コレクタが電源ユニット２の検出端子２４に接続されるように構成される。なお、バイポーラトランジスタ１１０のベースは、１つの発光モジュール１０のトランジスタ１０１のベースに接続される。つまり、各発光モジュール１０のトランジスタ１０１は、検出部１１のバイポーラトランジスタ１１０とともにカレントミラー回路を構成している。したがって、互いに並列に接続されている３つの発光モジュール１０並びに検出部１１には、同一の負荷電流Ｉｄが流れることになる。

電源ユニット２は、電源回路２０とフィードバック回路２１を備える。電源回路２０は、例えば、商用の交流電源(図示せず)から供給される交流電圧・交流電流を直流電圧・直流電流に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ(図示せず)を備える。また、電源回路２０は、ＡＣ／ＤＣコンバータから出力される直流電圧を所望の直流電圧に降圧し且つ出力電流が調整可能であるＤＣ／ＤＣコンバータ(図示せず)を備える。なお、ＡＣ／ＤＣコンバータは、いわゆる昇圧チョッパ回路からなる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータは、いわゆる降圧チョッパ回路からなる。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータの高電位側の出力端子が電源ユニット２の出力端子２２に接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータの低電位側の出力端子が電源ユニット２の出力端子２３に接続される。

電源回路２０は、さらに、ＡＣ／ＤＣコンバータを構成するスイッチング素子と、ＤＣ／ＤＣコンバータを構成するスイッチング素子とを各別に駆動する駆動回路を備える。このような駆動回路は従来周知であって、例えば、市販されているＬＥＤ照明用のドライバＩＣ(例えば、ルネサスエレクトロニクス株式会社製のＬＥＤ照明用コントロールＩＣなど)が用いられる。また、このような駆動回路(ドライバＩＣ)は、通常、フィードバック端子を備えており、このフィードバック端子に入力される信号(電圧信号)に対応してＤＣ／ＤＣコンバータの出力を調整するように構成されている。

フィードバック回路２１は、オペアンプ２１０、帰還抵抗２１１、入力抵抗２１２、目標値設定部２１３、電流電圧変換回路(抵抗２１４、ＰＮＰ型のバイポーラトランジスタ２１５、定電圧電源２１６、抵抗２１７)などで構成される。オペアンプ２１０の反転入力端子は、入力抵抗２１２を介してバイポーラトランジスタ２１５のコレクタに接続され、且つ帰還抵抗２１１を介してオペアンプ２１０の出力端子と接続される。また、オペアンプ２１０の非反転入力端子には、目標値設定部２１３から出力される基準電圧が入力される。さらに、オペアンプ２１０の出力端子(フィードバック回路２１の出力端子)は、上述した駆動回路のフィードバック端子に接続される。

バイポーラトランジスタ２１５は、定電圧電源２１６にエミッタが接続され、コレクタが抵抗２１４を介して低電位側の出力端子２３に接続され、ベースが抵抗２１７を介して検出端子２４に接続されている。

目標値設定部２１３は、１個の発光モジュール１０に流すべき負荷電流Ｉｄの目標値を設定するものであって、負荷電流Ｉｄの目標値に対応した基準電圧を生成するように構成される。なお、このような目標値設定部２１３は、例えば、可変抵抗器を含む分圧回路で構成され、駆動回路の動作電源電圧を可変抵抗器の抵抗値に応じて分圧することで基準電圧を生成することが好ましい。

フィードバック回路２１は、検出端子２４に流れる負荷電流Ｉｄを電流電圧変換回路によって電圧(検出電圧)に変換し、当該検出電圧と基準電圧の差分をオペアンプ２１０で増幅した電圧信号を電源回路２０に出力する。つまり、負荷電流Ｉｄが目標値よりも大きければ、フィードバック回路２１の検出電圧が下降し、負荷電流Ｉｄが目標値よりも小さければ、フィードバック回路２１の検出電圧が上昇する。

電源回路２０の駆動回路は、フィードバック回路２１の検出電圧が下降すれば、出力電流を減らすように電源回路２０を駆動し、フィードバック回路２１の検出電圧が上昇すれば、出力電流を増やすように電源回路２０を駆動する。すなわち、電源回路２０は、１個の発光モジュール１０に流れる負荷電流Ｉｄを目標値に一致させるように定電流制御されることになる。

ここで、電源ユニット２から光源ユニット１に供給される出力電流Ｉｓは、光源ユニット１を構成する発光モジュール１０の負荷電流Ｉｄの総和となる。故に、並列接続されているＮ個の光源ユニット１には、カレントミラー回路によって等しい負荷電流Ｉｄが流れるので、出力電流Ｉｓ＝Ｉｄ×Ｎの関係が成立する(図示例ではＮ＝３)。つまり、電源ユニット２は、出力電流Ｉｓを負荷電流Ｉｄ×Ｎの電流値に一致させるように電源回路２０が定電流制御されることになる。

上述のように本実施形態の照明装置は、複数の固体発光素子(発光ダイオード１００)の直列回路からなる発光モジュール１０を備える。また、本実施形態の照明装置は、出力端子２２，２３間に複数の発光モジュール１０が並列に接続される電源回路２０と、何れか１つの発光モジュール１０に流れる電流(負荷電流Ｉｄ)を検出する検出部１１とを備える。電源回路２０は、検出部１１の検出結果に対応して出力電流Ｉｓを調整するように構成される。

本実施形態の照明装置は上述のように構成されるので、電源回路２０に並列接続される発光モジュール１０の個数が変わっても常に一定の負荷電流Ｉｄを各発光モジュール１０に流して安定点灯させることができる。しかも、本実施形態の照明装置は、従来例のようなマイコンを利用した制御回路ではなく、オペアンプを用いた簡単な回路構成で実現されるから、従来例と比較して回路構成の簡素化を図ることができる。

また、本実施形態の照明装置では、出力端子２２，２３間に接続される複数の発光モジュール１０は、定格電圧及び定格電流が同一となるように構成されても構わない。

さらに、本実施形態の照明装置では、発光モジュール１０の発光ダイオード１００の個数を３個としたが、２個あるいは４個以上であっても構わない。すなわち、本実施形態の照明装置は、負荷電流Ｉｄを目標値に一致させるように電源回路２０が定電流制御されるので、各光源モジュール１０を構成する発光ダイオード１００の個数に関わらず、各発光モジュール１０に一定の負荷電流Ｉｄを流して安定点灯できる。

また、周囲温度の変化に応じて各発光モジュール１０の特性(発光ダイオード１００の電流・電圧特性)が変化しても、電源ユニット２から各発光モジュール１０に供給される負荷電流Ｉｄが目標値に定電流制御されるので、光源ユニット１を安定点灯できる。

なお、図２に示すように、各発光モジュール１０は、トランジスタ１０１の代わりに発光ダイオード１００の直列回路に抵抗１０２が直列接続されて構成されても構わない。ただし、各発光ダイオード１００の抵抗１０２は、互いに抵抗値が等しいことが好ましい。

図２に示す実施形態におけるフィードバック回路２１は、電流電圧変換回路がなく、入力抵抗２１２が検出端子２４に直接接続される。

抵抗１０２の抵抗値をＲとすると、発光モジュール１０に負荷電流Ｉｄが流れると抵抗１０２の両端にＩｄ×Ｒの電圧降下Ｖｄが生じる。この電圧降下Ｖｄが検出電圧としてフィードバック回路２１に入力される。故に、電源回路２０は、１個の発光モジュール１０に流れる負荷電流Ｉｄを目標値に一致させるように定電流制御される。すなわち、電源ユニット２から各発光モジュール１０に供給される負荷電流Ｉｄが目標値に定電流制御されるので、光源ユニット１を安定点灯できる。また、各発光モジュール１０が発光ダイオード１００の直列回路と抵抗１０２で構成されるので、バイポーラトランジスタ１１０を備える場合よりも回路構成の簡素化を図ることができる。

１光源ユニット
２電源ユニット
１０光源モジュール
１１検出部
２２，２３出力端子
１００発光ダイオード(固体発光素子)

Claims

複数の固体発光素子の直列回路からなる発光モジュールと、
スイッチング電源回路からなり、出力端子間に複数の前記発光モジュールが並列に接続される電源回路と、
前記電源回路を制御するフィードバック回路と、
何れか１つの前記発光モジュールに流れる電流を検出する検出部と
を備え、
前記複数の発光モジュールの各々は、
複数個の発光ダイオードの直列回路と、
前記直列回路に直列接続されるトランジスタと
を有し、
前記検出部は、前記複数の発光モジュールの各々が有している複数の前記トランジスタとともにカレントミラー回路を構成するトランジスタを有しており、
前記フィードバック回路は、前記検出部が検出する電流を目標値に一致させるように前記電源回路を制御する
ことを特徴とする照明装置。
前記出力端子間に接続される複数の前記発光モジュールは、定格電圧及び定格電流が同一となるように構成されることを特徴とする請求項１記載の照明装置。