JP6423784B2 - Led照明用電源装置 - Google Patents
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LEDバルブは、内部に定電流出力型のDC−DCコンバータ回路をLEDバルブ駆動用に有しており、回路の性質上、広い入力電圧範囲で動作するようにできる。そのため、12V/24V両用のものも市販されている。
これに対し、冷却用ファンは、一般に、定格電圧で動作するように設計されており、LEDバルブの動作入力電圧範囲が広い場合にも、定格電圧が常に冷却ファンに印加されるようにする必要がある。
しかし、この方法は、高い入力電圧が印加された場合に、リニアレギュレータ定電圧出力回路13で消費される電力が大きくなり、効率が悪いだけでなく、発熱が大きくなる。例えば、12V用では、自動車走行時に、LEDバルブには、一般的に約14Vが印加される。この場合、定格12Vの冷却ファンがよく使用される。冷却ファンの電流を0.1Aとすると、リニアレギュレータ定電圧出力回路13で消費される電力は、(14V−12V)×0.1A=0.2Wとなり、LEDの消費電力が一般的なヘッドライトバルブでは、20W程度であるので、小さく問題にならない。ところが、24V用として使った場合には、自動車走行時に、LEDバルブには、一般的に約28Vが印加される。冷却ファンの電流を0.1Aとすると、リニアレギュレータ定電圧出力回路13で消費される電力は、(28V−12V)×0.1A=1.6Wとなり、LEDバルブの冷却に影響を与えるレベルになり、不都合な問題が発生する。
しかしながら、定電圧出力型DC/DCコンバータ20は、リニアレギュレータ定電圧出力回路13に比べて回路規模が大きく、部品点数も多くなり、小型化が必要とされる自動車用LEDバルブには向かない。また、コストも上昇するという問題がある。
これは、図6に示すように、直列接続された複数個のLEDバルブ10と、これら直列接続された複数個のLEDバルブ10にさらに冷却ファン11を直列に接続し、これらのLEDバルブ10と冷却ファン11に電流を供給する定電流供給回路21の出力端子16と17に接続したものである。
この発明によれば、冷却ファン11を駆動する駆動回路とLEDバルブ10を駆動する駆動回路を共用することができ、部品点数の削減を図ることができ、また、LEDバルブ10が消灯しているときは冷却ファン11を駆動させず、省電力を図ることができるとするものである。
前記定電流出力型電源回路25は、定電流出力型DC/DCコンバータからなる。
定電流出力型電源回路と、
この定電流出力型電源回路の出力側に1又は複数個を直列に接続したLEDバルブと、
このLEDバルブと互いに並列に接続した定電圧駆動する冷却ファンと
からなり、
前記冷却ファンは、前記LEDバルブに印加される一定値の順方向電圧に対して、このLEDバルブに印加される電圧と同一の定格電圧のものからなり、
前記LEDバルブは、自動車のライト用であって、前記定電流出力型電源回路は、車載バッテリに接続された出力電流検出用抵抗と、この出力電流検出用抵抗で検出した電圧の変動に応じてパルス電圧のデューティ比を前記電圧変動が一定になるように制御する電源用ICと、この電源用ICの出力でスイッチングするスイッチング素子とを具備した定電流出力型DC/DCコンバータからなることを特徴とするLED照明用電源装置としたので次の効果を有する。
(1)冷却ファンへの電力供給は、LEDバルブと同様に、定電流出力型電源回路としての定電流出力型DC/DCコンバータを使用して行うことにより、電力効率が極めて優れ、冷却ファンを駆動することによる発熱を小さく抑えることができる。また、冷却ファンは、定格電圧で動作するように設計されているが、LEDバルブの動作入力範囲が広い場合にも、定格電圧が常に冷却ファンに印加されるようにすることができる。さらに、LEDバルブに印加される電圧と同一の定格電圧の冷却ファンを用いた場合には、電圧調整用の抵抗等の部品を省略することができる。
(2)専用の冷却ファンの電源供給回路は、不要で、回路規模も小さく、コストも抑えることができる。
(3)定電流出力型DC/DCコンバータは、リニアレギュレータに比べて小型化ができ、取り付けスペースの狭い自動車用のランプ用として好適である。
(4)電力効率が極めて優れ、冷却ファンを駆動することによる発熱を小さく抑えることができる。
定電流出力型電源回路と、
この定電流出力型電源回路の出力側に1又は複数個を直列に接続したLEDバルブと、
このLEDバルブと互いに並列に接続した定電圧駆動する冷却ファンと
からなり、
前記冷却ファンは、前記LEDバルブに印加される一定値の順方向電圧に対して、このLEDバルブに印加される電圧よりやや低い定格電圧のものからなり、
この冷却ファンと直列に電圧調整用抵抗を挿入し、
この電圧調整用抵抗は、前記冷却ファンとの直列回路の両端の印加電圧が、前記LEDバルブの印加電圧と略等しくなるようにその抵抗値を調整したものからなり、
前記LEDバルブは、自動車のライト用であって、前記定電流出力型電源回路は、車載バッテリに接続された出力電流検出用抵抗と、この出力電流検出用抵抗で検出した電圧の変動に応じてパルス電圧のデューティ比を前記電圧変動が一定になるように制御する電源用ICと、この電源用ICの出力でスイッチングするスイッチング素子とを具備した定電流出力型DC/DCコンバータからなることを特徴とするLED照明用電源としたので次の効果を有する。
(1)冷却ファンへの電力供給は、LEDバルブと同様に、定電流出力型電源回路としての定電流出力型DC/DCコンバータを使用して行うことにより、電力効率が極めて優れ、冷却ファンを駆動することによる発熱を小さく抑えることができる。また、冷却ファンは、定格電圧で動作するように設計されているが、LEDバルブの動作入力範囲が広い場合にも、定格電圧が常に冷却ファンに印加されるようにすることができる。
(2)専用の冷却ファンの電源供給回路は、不要で、挿入するとしても抵抗1本だけで済み、回路規模も小さく、コストも抑えることができる。
(3)定電流出力型DC/DCコンバータは、リニアレギュレータに比べて小型化ができ、取り付けスペースの狭い自動車用のランプ用として好適である。
(4)電力効率が極めて優れ、冷却ファンを駆動することによる発熱を小さく抑えることができる。
冷却ファン11は、LEDバルブ10に印加される一定値の順方向電圧に対し、このLEDバルブ10に印加される電圧と同一の定格のものを用いる。又はやや低い定格電圧のものを用いた場合には、この冷却ファン11と直列に1本の電圧調整用抵抗27を挿入し、この冷却ファン11と電圧調整用抵抗27の直列回路の両端の印加電圧が、前記LEDバルブ10の印加電圧と略等しくなるように前記電圧調整用抵抗27の抵抗値を調整する。
定電流出力型電源回路25は、定電流出力型DC/DCコンバータが用いられる。
図1において、25は、定電流出力型DC/DCコンバータなどの電源回路で、この定電流出力型電源回路25の入力端子14と15には、車載バッテリなどの直流電源19が接続されている。また、前記定電流出力型電源回路25の出力端子16と17には、LEDバルブ10と冷却ファン11が互いに並列に接続されている。前記LEDバルブ10は、1個又は直列に接続された複数個のLEDバルブ10からなり、また、冷却ファン11には、必要に応じて電圧調整用抵抗27が直列に接続される。
ここで、1個又は直列に接続された複数個のLEDバルブ10の順方向電圧は、一定の電圧になり、定電圧となる。このLEDバルブ10の定電圧と冷却ファン11の定格電圧が同じ値に設計されたもの同士を並列に接続することが望ましい。このようにすれば、電圧調整用の抵抗等を省略することができる。しかし、同じ値に設計されたものが無い場合には、LEDバルブ10の定電圧に対して少し低い定格電圧に設計された冷却ファン11を用いてLEDバルブ10と並列に接続する。少し低い定格電圧に設計された冷却ファン11では、冷却ファン11と直列に電圧調整用抵抗27を挿入する。
前記定電流出力型電源回路25は、LEDバルブ10への電流Ibと冷却ファン11への電流Icを合計した電流Iaが一定になるように動作するので、LEDバルブ10への電流Ibと冷却ファン11への電流Icをそれぞれ個別に設定し、合計が一定値にすればよい。
図1に示す定電流出力型電源回路として定電流出力型DC/DCコンバータ25を用いた例を図2にて詳細に説明する。
この定電流出力型DC/DCコンバータ25は、例えば、T8306と名づけられた4端子の電源用IC26を主たる素子とし、この電源用IC26の入力側のIS端子とVIN端子間に、入力端子14と出力端子16の間に挿入された出力電流検出用抵抗28による検出電圧が入力される。出力側のGD端子は、MOSFETからなるスイッチング素子29のG(ゲート)に接続される。このスイッチング素子29のS(ソース)は、接地され、D(ドレイン)は、コイル30とダイオード31の接続点に接続され、前記コイル30の他端は、LEDバルブ10のカソードに接続され、前記ダイオード31のカソードは、車載バッテリなどの直流電源19に接続されている。32は、コンデンサである。
詳しくは、定電流出力型DC/DCコンバータ25の出力電流が小さくなり、IS端子とVIN端子間に入力される電圧Vsと電源用IC26内部の基準電圧Vrとの関係が、Vs<Vrになると、電源用IC26の内部で図3(a)に示すように、スイッチング周期のONするデューティ比を大きくなるように制御する。そのため、スイッチング素子(MOSFET)29のONが長くなり、出力電流検出用抵抗28を流れる電流が増え、Vsが大きくなる。
逆に、出力電流が大きくなり、IS端子とVIN端子間に入力される電圧Vsと電源用IC26内部の基準電圧Vrとの関係が、Vs>Vrになると、電源用IC26の内部で図3(b)に示すように、スイッチング周期のONするデューティ比を小さくなるように制御する。そのため、スイッチング素子29のONが短くなり、出力電流検出用抵抗28を流れる電流が減り、Vsが小さくなる。
以上の動作を繰り返してVsが一定、すなわち、出力電流検出用抵抗28に流れる電流が一定になるように制御される。
Claims (2)
- 定電流出力型電源回路と、
この定電流出力型電源回路の出力側に1又は複数個を直列に接続したLEDバルブと、
このLEDバルブと互いに並列に接続した定電圧駆動する冷却ファンと
からなり、
前記冷却ファンは、前記LEDバルブに印加される一定値の順方向電圧に対して、このLEDバルブに印加される電圧と同一の定格電圧のものからなり、
前記LEDバルブは、自動車のライト用であって、前記定電流出力型電源回路は、車載バッテリに接続された出力電流検出用抵抗と、この出力電流検出用抵抗で検出した電圧の変動に応じてパルス電圧のデューティ比を前記電圧変動が一定になるように制御する電源用ICと、この電源用ICの出力でスイッチングするスイッチング素子とを具備した定電流出力型DC/DCコンバータからなることを特徴とするLED照明用電源装置。 - 定電流出力型電源回路と、
この定電流出力型電源回路の出力側に1又は複数個を直列に接続したLEDバルブと、
このLEDバルブと互いに並列に接続した定電圧駆動する冷却ファンと
からなり、
前記冷却ファンは、前記LEDバルブに印加される一定値の順方向電圧に対して、このLEDバルブに印加される電圧よりやや低い定格電圧のものからなり、
この冷却ファンと直列に電圧調整用抵抗を挿入し、
この電圧調整用抵抗は、前記冷却ファンとの直列回路の両端の印加電圧が、前記LEDバルブの印加電圧と略等しくなるようにその抵抗値を調整したものからなり、
前記LEDバルブは、自動車のライト用であって、前記定電流出力型電源回路は、車載バッテリに接続された出力電流検出用抵抗と、この出力電流検出用抵抗で検出した電圧の変動に応じてパルス電圧のデューティ比を前記電圧変動が一定になるように制御する電源用ICと、この電源用ICの出力でスイッチングするスイッチング素子とを具備した定電流出力型DC/DCコンバータからなることを特徴とするLED照明用電源装置。
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