JP6883785B2 - Lighting devices, lighting fixtures and signboards - Google Patents
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Description
本発明は、LED等の発光素子に電流を印加する点灯装置、点灯装置を備える照明器具、及び、照明器具を備える看板に関し、特に、可視光通信用の変調回路を備える点灯装置等に関する。 The present invention relates to a lighting device for applying an electric current to a light emitting element such as an LED, a lighting device including a lighting device, and a signboard including the lighting device, and more particularly to a lighting device including a modulation circuit for visible light communication.
近年、LED等の発光素子に電流を印加する点灯装置において、可視光通信用の変調回路を備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。このような点灯装置により、照明装置がデータ通信装置にもなり、便利なワイヤレス環境が構築される。 In recent years, a lighting device that applies a current to a light emitting element such as an LED has been proposed to include a modulation circuit for visible light communication (see, for example, Patent Document 1). With such a lighting device, the lighting device also becomes a data communication device, and a convenient wireless environment is constructed.
特許文献1の点灯装置によれば、LEDと直列に接続された抵抗に対して、並列に接続されるように、抵抗とスイッチ素子との直列回路が付加される。これにより、点灯装置に対して、簡単に可視光通信のための回路を付加できるというものである。 According to the lighting device of Patent Document 1, a series circuit of the resistor and the switch element is added so as to be connected in parallel to the resistor connected in series with the LED. As a result, a circuit for visible light communication can be easily added to the lighting device.
しかしながら、特許文献1の点灯装置では、点灯装置とLEDとの接続不良等による異常状態が発生した場合には、LEDが破壊されてしまう可能性がある。点灯装置とLEDとの接続不良等によって定電流源の出力経路が断線状態になった場合には、定電流源の出力電圧が最大まで上昇する。この状態で、点灯装置とLEDとの接続不良等によって点灯装置とLEDとが再接続(つまり、脱着)された場合には、定電流源の出力端子に接続された平滑用コンデンサからの放電により、過大な電流がLEDに印加され、LEDが破壊されてしまう可能性がある。 However, in the lighting device of Patent Document 1, if an abnormal state occurs due to a poor connection between the lighting device and the LED, the LED may be destroyed. When the output path of the constant current source is disconnected due to a poor connection between the lighting device and the LED, the output voltage of the constant current source rises to the maximum. In this state, if the lighting device and the LED are reconnected (that is, detached) due to a poor connection between the lighting device and the LED, etc., due to discharge from the smoothing capacitor connected to the output terminal of the constant current source. , Excessive current may be applied to the LED and the LED may be destroyed.
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、可視光通信の機能を有する点灯装置であって、発光素子の接続不良等の異常が生じた場合であっても、発光素子が破壊されることが抑制された点灯装置等を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and is a lighting device having a function of visible light communication, and even when an abnormality such as a connection failure of the light emitting element occurs, the light emitting element can be used. An object of the present invention is to provide a lighting device or the like that is suppressed from being destroyed.
上記目的を達成するために、本発明の一形態に係る点灯装置は、発光素子に電流を印加する点灯装置であって、定電流源と、前記定電流源の出力端子に接続されたコンデンサと、前記コンデンサと並列に接続され、かつ、前記発光素子と直列に接続されるスイッチ素子と、可視光通信用の信号に基づいて前記スイッチ素子をオンオフさせる変調回路と、前記スイッチ素子を流れる電流が第1所定値以上である場合に、前記スイッチ素子を流れる電流を定電流にするための定電流制御をする定電流制御回路とを備える。そして、前記スイッチ素子は、第1トランジスタであり、前記定電流制御回路は、前記第1トランジスタの制御端子の電圧を制御することにより、前記定電流制御をする。 In order to achieve the above object, the lighting device according to one embodiment of the present invention is a lighting device that applies a current to a light emitting element, and includes a constant current source and a capacitor connected to an output terminal of the constant current source. , The switch element connected in parallel with the capacitor and connected in series with the light emitting element, the modulation circuit that turns the switch element on and off based on the signal for visible light communication, and the current flowing through the switch element. It is provided with a constant current control circuit that controls a constant current to make the current flowing through the switch element constant when the value is equal to or higher than the first predetermined value. The switch element is a first transistor, and the constant current control circuit controls the constant current by controlling the voltage of the control terminal of the first transistor.
上記目的を達成するために、本発明の一形態に係る照明器具は、発光素子と、前記発光素子に電流を印加する上記点灯装置とを備える。 In order to achieve the above object, the luminaire according to one embodiment of the present invention includes a light emitting element and the lighting device for applying an electric current to the light emitting element.
上記目的を達成するために、本発明の一形態に係る看板は、発光素子と、前記発光素子に電流を印加する上記点灯装置と、前記発光素子によって照らされ、文字及び図形の少なくとも一つを示す表示板とを備える。 In order to achieve the above object, the signboard according to one embodiment of the present invention is illuminated by a light emitting element, the lighting device for applying an electric current to the light emitting element, and at least one of characters and figures. It is provided with a display board for showing.
本発明により、可視光通信の機能を有する点灯装置であって、発光素子の接続不良等の異常が生じた場合であっても、発光素子が破壊されることが抑制された点灯装置等が提供される。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention provides a lighting device having a visible light communication function, in which the light emitting element is suppressed from being destroyed even when an abnormality such as a connection failure of the light emitting element occurs. Will be done.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、動作タイミング等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、各図は、必ずしも厳密に図示したものではない。各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that all of the embodiments described below show a specific example of the present invention. The numerical values, shapes, materials, components, arrangement positions and connection forms of the components, operation timings, and the like shown in the following embodiments are examples, and are not intended to limit the present invention. Further, among the components in the following embodiments, the components not described in the independent claims indicating the highest level concept of the present invention will be described as arbitrary components. Moreover, each figure is not necessarily exactly illustrated. In each figure, substantially the same configurations are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted or simplified.
(実施の形態1)
まず、実施の形態1に係る点灯装置について説明する。
(Embodiment 1)
First, the lighting device according to the first embodiment will be described.
図1は、実施の形態1に係る点灯装置10の回路図である。この点灯装置10は、LEDユニット14に電流を印加する(つまり、点灯させる)機能と可視光通信の機能とを有する装置であり、定電流源11、及び、変調部13を備える。
FIG. 1 is a circuit diagram of the
LEDユニット14は、点灯装置10の負荷となる発光素子の一例であり、ここでは、負荷配線15によって点灯装置10と接続され、直列に接続された複数のLED1〜5で構成される。なお、発光素子は、LEDに限られず、有機EL、無機EL等の他の発光素子であってもよい。また、LEDユニット14は、直列に接続された複数のLEDに限られず、1個のLEDで構成されてもよいし、並列に接続された複数のLEDで構成されてもよいし、直列に接続された複数のLEDセットが並列に接続されて構成されてもよい。
The
定電流源11は、負荷であるLEDユニット14に定電流を印加する電源であり、負荷が断線状態になると出力電圧を最大電圧まで上昇させる。
The constant
変調部13は、可視光通信用の信号に基づいてスイッチ素子であるトランジスタQ1をオンオフさせる変調回路の機能と、トランジスタQ1を流れる電流が第1所定値以上である場合にトランジスタQ1を定電流モードにする定電流制御回路の機能とを併せ持つ。具体的には、変調部13は、定電圧レギュレータREG1、マイコン(マイクロコンピュータ)MCU1、コンデンサC1及びC2、トランジスタQ1〜Q4、抵抗R1、R3〜R6で構成される。
The
トランジスタQ1は、可視光通信用のスイッチ素子であり、コンデンサC1と並列に接続され、かつ、LEDユニット14と直列に接続されている。トランジスタQ1は、例えば、MOSFETである。
The transistor Q1 is a switch element for visible light communication, is connected in parallel with the capacitor C1, and is connected in series with the
コンデンサC1は、定電流源11の出力端子(つまり、2つの出力端子間)に接続された平滑用コンデンサである。変調部13では、可視光通信用のスイッチ素子としてトランジスタQ1が周期的にオンオフしている。トランジスタQ1のオフ期間では、電流経路が遮断されるために、定電流源11の出力電圧が上昇する。その上昇量を抑えるために、コンデンサC1が設けられている。コンデンサC1の容量は、例えば、トランジスタQ1のオフ期間での出力電圧の上昇量ΔVFがLEDユニット14の順方向電圧VFの30%以下となる値が望ましい。具体的には、オフ期間Toffが208μsec、出力電流Iout=0.7A、順方向電圧VF=15Vである場合、上昇量ΔVFは、ΔVF=15V×0.3=4.5Vより、4.5Vとなる。よって、コンデンサC1の最低容量C1minは、C1min=Toff×Iout/ΔVF=208μsec×0.7A/4.5V≒32.4μFより、32.4μFとなる。従って、コンデンサC1の容量として、例えば、33μF以上に設定する。
The capacitor C1 is a smoothing capacitor connected to the output terminals of the constant current source 11 (that is, between the two output terminals). In the
定電圧レギュレータREG1は、定電流源11の出力電圧から、変調部13の内部の回路を動作させるための定電圧の電源電圧を生成する回路モジュールである。定電圧レギュレータREG1は、例えば、5Vの電源電圧を出力する小型のスイッチングレギュレータ又はシリーズレギュレータ等である。
The constant voltage regulator REG1 is a circuit module that generates a constant voltage power supply voltage for operating the circuit inside the
マイコンMCU1は、定電圧レギュレータREG1で生成された電源電圧で動作するマイクロコンピュータである。マイコンMCU1は、例えば、プログラムを保持するROM、一時的な記憶領域としてのRAM、プログラムを実行するプロセッサ、A/Dコンバータ及びD/Aコンバータ等の入出力回路、カウンタ・タイマ等で構成されるLSIである。マイコンMCU1は、変調回路の一部として機能する。具体的には、マイコンMCU1は、内蔵のプログラムに従って、可視光通信用の信号に基づいてトランジスタQ1をオンオフさせるための駆動信号を出力端子SIGから出力する。可視光通信用の信号は、内蔵のプログラムによって決定される固定の文字列、あるいは、動的に変化し得る文字列等である。 The microcomputer MCU1 is a microcomputer that operates with the power supply voltage generated by the constant voltage regulator REG1. The microcomputer MCU1 is composed of, for example, a ROM for holding a program, a RAM as a temporary storage area, a processor for executing the program, input / output circuits such as an A / D converter and a D / A converter, a counter / timer, and the like. It is an LSI. The microcomputer MCU1 functions as a part of the modulation circuit. Specifically, the microcomputer MCU1 outputs a drive signal for turning on / off the transistor Q1 based on the signal for visible light communication from the output terminal SIG according to the built-in program. The signal for visible light communication is a fixed character string determined by a built-in program, a character string that can change dynamically, or the like.
抵抗R6、トランジスタQ5、抵抗R5、トランジスタQ3及びQ4は、トランジスタQ1のゲートを駆動する駆動回路であり、変調回路の一部を構成する。この駆動回路は、マイコンMCU1からの駆動信号に応じてトランジスタQ1をオンオフするように、トランジスタQ1のゲート・ソース間容量を充放電させる。具体的には、マイコンMCU1からの駆動信号がHIGHのときには、トランジスタQ5がオンし、これにより、トランジスタQ3がオフし、トランジスタQ4がオンする。その結果、トランジスタQ4及び抵抗R4を介してトランジスタQ1のゲートが放電されることで、トランジスタQ1のゲート電位が0Vとなり、トランジスタQ1がオフする。一方、マイコンMCU1からの駆動信号がLOWのときには、トランジスタQ5がオフし、これにより、トランジスタQ3がオンし、トランジスタQ4がオフする。その結果、トランジスタQ3及び抵抗R4を介してトランジスタQ1のゲートが充電されることで、トランジスタQ1のゲート電位がHIGHとなり、トランジスタQ1がオンする。マイコンMCU1からの駆動信号によってトランジスタQ1がオンオフすることで、LEDユニット14からの発光に、可視光通信用のデジタル光符号が重畳される。なお、抵抗R4は、トランジスタQ1のゲートの充放電を制限する抵抗である。抵抗R4によって、トランジスタQ1のオンオフのスピードを調整することで、トランジスタQ1のスイッチング時のノイズを抑制できる。
The resistor R6, the transistor Q5, the resistor R5, the transistors Q3 and Q4 are drive circuits for driving the gate of the transistor Q1 and form a part of the modulation circuit. This drive circuit charges and discharges the gate-source capacitance of the transistor Q1 so that the transistor Q1 is turned on and off according to the drive signal from the microcomputer MCU1. Specifically, when the drive signal from the microcomputer MCU1 is HIGH, the transistor Q5 is turned on, so that the transistor Q3 is turned off and the transistor Q4 is turned on. As a result, the gate of the transistor Q1 is discharged via the transistor Q4 and the resistor R4, so that the gate potential of the transistor Q1 becomes 0V and the transistor Q1 is turned off. On the other hand, when the drive signal from the microcomputer MCU1 is LOW, the transistor Q5 is turned off, so that the transistor Q3 is turned on and the transistor Q4 is turned off. As a result, the gate of the transistor Q1 is charged via the transistor Q3 and the resistor R4, so that the gate potential of the transistor Q1 becomes HIGH and the transistor Q1 is turned on. When the transistor Q1 is turned on and off by the drive signal from the microcomputer MCU1, the digital optical code for visible light communication is superimposed on the light emitted from the
コンデンサC2、トランジスタQ2、抵抗R3及びR1は、トランジスタQ1を流れる電流(つまり、ドレイン電流)が第1所定値以上である場合に、トランジスタQ1を流れる電流を定電流にするための定電流制御をする定電流制御回路12を構成している。第1所定値は、LEDユニット14に流れる電流として許容できる最大値であり、例えば、2Aである。トランジスタQ1を流れる電流がトランジスタQ1と直列に接続された抵抗R1を流れるので、抵抗R1の両端にはトランジスタQ1を流れる電流に応じた電圧が生じる。その電圧は、トランジスタQ2のベース・エミッタ間に印加されるので、トランジスタQ2の閾値電圧Vbeを超えるとトランジスタQ2がオンし、トランジスタQ1のゲート電位を下げる。トランジスタQ2は、抵抗R1に生じた電圧に依存してトランジスタQ1の制御端子の電圧を制御する第2トランジスタの一例である。コンデンサC2は、制御の位相補償のために設けられている。通常時は、抵抗R1の両端電圧がトランジスタQ2の閾値電圧Vbeを超えないように抵抗R1の値が設定されている。LEDユニット14に過電流が流れると、抵抗R1の両端で生じる電圧が大きくなり、それにより、トランジスタQ2を流れる電流が大きくなり、トランジスタQ1は、強制的にオフする方向に制御される。
The capacitor C2, the transistor Q2, the resistors R3 and R1 perform constant current control for making the current flowing through the transistor Q1 constant when the current flowing through the transistor Q1 (that is, the drain current) is equal to or higher than the first predetermined value. The constant
次に、以上のように構成された実施の形態1に係る点灯装置10の動作について説明する。
Next, the operation of the
図2Aは、実施の形態1に係る点灯装置10の動作を示すタイミングチャートである。本図では、上から、定電流源11の出力電圧Vdc、LEDユニット14を流れる電流Iout、トランジスタQ1のゲート・ソース間電圧Vgs(Q1)を示す。
FIG. 2A is a timing chart showing the operation of the
時刻t0までは、点灯装置10は、正常動作をしている。マイコンMCU1は、可視光通信用の信号に基づいて周期的にトランジスタQ1をオンオフさせる制御をしており(ゲート・ソース間電圧Vgs(Q1)参照)、その結果、LEDユニット14を流れる電流Ioutは断続した電流となっている。出力電圧Vdcは、コンデンサC1によって安定化されている。
Until time t0, the
時刻t0において、負荷配線15とLEDユニット14との接触不良等により、LEDユニット14が点灯装置10から切り離され、電流経路が断線したとする。すると、LEDユニット14を流れる電流Ioutはゼロとなり、定電流源11は出力電圧Vdcを上昇させ、コンデンサC1を充電する。なお、マイコンMCU1は、トランジスタQ1をオンオフさせる制御を継続する(ゲート・ソース間電圧Vgs(Q1)参照)。
It is assumed that at time t0, the
時刻t1において、負荷配線15とLEDユニット14との接触不良の解消等により、LEDユニット14が点灯装置10に再接続され、電流経路が導通したとする。この状態では、出力電圧Vdcが大きくなっており、コンデンサC1が充電されているために、電流経路が導通すると、トランジスタQ1がオンしたときに、LEDユニット14に大きな電流が流れる。このとき、抵抗R1等で構成される定電流制御回路12により、トランジスタQ1を流れる電流が第1所定値以上となったことが検知され、トランジスタQ1を流れる電流が定電流(電流Ipk)となるように制御される。つまり、トランジスタQ1のゲート・ソース間電圧Vgs(Q1)が下げられ、LEDユニット14を流れる電流の増大が抑制される。なお、出力電圧Vdcは、負荷電流が生じたことにより、急速に低下していく。
It is assumed that at time t1, the
時刻t2において、出力電圧Vdcが通常時のレベルまで低下し、LEDユニット14を流れる電流も通常のレベルとなり、定電流制御回路12による定電流制御は解除される。
At time t2, the output voltage Vdc drops to the normal level, the current flowing through the
図2Bは、図2Aにおける時刻t1付近を時間的に拡大したタイミングチャートである。より詳しくは、図2Aの時刻t1においてLEDユニット14が点灯装置10に再接続されてから最初にトランジスタQ5がオフする期間(図2Bの時刻t10〜t13)の前後におけるタイミングチャートが示されている。本図では、上から、トランジスタQ5のコレクタ電圧Vce(Q5)、トランジスタQ1のゲート・ソース間電圧Vgs(Q1)、LEDユニット14を流れる電流Ioutを示す。
FIG. 2B is a timing chart in which the time t1 in FIG. 2A is enlarged in time. More specifically, a timing chart is shown before and after the period (time t10 to t13 in FIG. 2B) in which the transistor Q5 is first turned off after the
時刻t10において、マイコンMCU1の出力端子SIGからの駆動信号により、トランジスタQ5がオフするので、トランジスタQ5のコレクタ電圧Vce(Q5)がHIGHとなる。その結果、トランジスタQ3がオンし、トランジスタQ1のゲート・ソース間電圧Vgs(Q1)が上昇する。 At time t10, the transistor Q5 is turned off by the drive signal from the output terminal SIG of the microcomputer MCU1, so that the collector voltage Vce (Q5) of the transistor Q5 becomes HIGH. As a result, the transistor Q3 is turned on, and the gate-source voltage Vgs (Q1) of the transistor Q1 rises.
時刻t11において、トランジスタQ1のゲート・ソース間電圧Vgs(Q1)がトランジスタQ1の閾値電圧に達し、LEDユニット14を流れる電流Ioutが立ち上がる。
At time t11, the gate-source voltage Vgs (Q1) of the transistor Q1 reaches the threshold voltage of the transistor Q1, and the current Iout flowing through the
時刻t12において、定電流制御回路12では、抵抗R1を流れる電流Ioutによって、抵抗R1の両端電圧がトランジスタQ2の閾値電圧Vbe以上となり、トランジスタQ2がオンし始める。トランジスタQ2がオンすることで、トランジスタQ1のゲート・ソース間電圧Vgs(Q1)は、電圧Vgs1をピークとして、低下する。トランジスタQ1のゲート・ソース間電圧Vgs(Q1)は、トランジスタQ2により、抵抗R1に生じる電圧がトランジスタQ2の閾値電圧Vbeとなるように、フィードバック制御され、電圧Vgs2で安定する。その結果、時刻t12から時刻t13では、トランジスタQ2は定電流モードで動作し、電流Ipkが流れる。
At time t12, in the constant
時刻t13において、マイコンMCU1の出力端子SIGからの駆動信号により、トランジスタQ5がオンするので、トランジスタQ5のコレクタ電圧Vce(Q5)がLOWとなる。その結果、トランジスタQ4がオンし、トランジスタQ1のゲート・ソース間電圧Vgs(Q1)は略0Vとなり、LEDユニット14を流れる電流Ioutはゼロとなる。
At time t13, the transistor Q5 is turned on by the drive signal from the output terminal SIG of the microcomputer MCU1, so that the collector voltage Vce (Q5) of the transistor Q5 becomes LOW. As a result, the transistor Q4 is turned on, the gate-source voltage Vgs (Q1) of the transistor Q1 becomes approximately 0V, and the current Iout flowing through the
このように、本実施の形態に係る点灯装置10は、LEDユニット14に電流を印加する装置であって、定電流源11と、定電流源11の出力端子に接続されたコンデンサC1と、コンデンサC1と並列に接続され、かつ、LEDユニット14と直列に接続されるトランジスタQ1と、可視光通信用の信号に基づいてトランジスタQ1をオンオフさせる変調回路(変調部13のマイコンMCU1等)と、トランジスタQ1を流れる電流が第1所定値以上である場合に、トランジスタQ1を流れる電流を定電流にするための定電流制御をする定電流制御回路12とを備える。
As described above, the
これにより、接続不良等によって点灯中にLEDユニット14と点灯装置10とが断線して再接続されるという異常(つまり、脱着)が発生した場合であっても、トランジスタQ1を流れる電流が第1所定値以上となった後に定電流となる。よって、過大な電流がLEDユニット14に印加されてLEDユニット14が破壊されてしまうことが抑制される。
As a result, even if an abnormality (that is, attachment / detachment) occurs in which the
また、可視光通信に用いられるスイッチ素子は、第1トランジスタ(つまり、トランジスタQ1)であり、定電流制御回路12は、トランジスタQ1の制御端子の電圧を制御することにより、定電流制御をする。
Further, the switch element used for visible light communication is the first transistor (that is, transistor Q1), and the constant
これにより、可視光通信用のスイッチ素子が定電流制御にも兼用され、点灯装置10の回路がコンパクト化される。
As a result, the switch element for visible light communication is also used for constant current control, and the circuit of the
また、定電流制御回路12は、トランジスタQ1と直列に接続された抵抗R1と、抵抗R1に生じた電圧に依存してトランジスタQ1の制御端子の電圧を制御する第2トランジスタ(つまり、トランジスタQ2)を含む。
Further, the constant
これにより、抵抗R1とトランジスタQ2とを用いた簡単な構成で定電流制御回路12が実現される。
As a result, the constant
(実施の形態2)
次に、実施の形態2に係る点灯装置について説明する。
(Embodiment 2)
Next, the lighting device according to the second embodiment will be described.
図3は、実施の形態2に係る点灯装置10aの回路図である。この点灯装置10aは、実施の形態1と同様に、LEDユニット14に電流を印加する(つまり、点灯させる)機能と可視光通信の機能とを有する装置であり、定電流源11、及び、変調部13aを備える。点灯装置10aは、基本的に、実施の形態1の点灯装置10がもつ機能を有するが、変調部13aの構成が、実施の形態1と異なる。つまり、変調部13aは、実施の形態1の変調部13に対して、新たにバイパス回路16を有し、さらに、実施の形態1の定電流制御回路12に代えて回路構成が異なる定電流制御回路12aを有する点で、実施の形態1と異なる。以下、実施の形態1と異なる点を中心に説明する。
FIG. 3 is a circuit diagram of the
バイパス回路16は、定電流源11の出力端子に接続され、LEDユニット14及びトランジスタQ1に流れる電流をバイパスさせる回路であり、抵抗R10〜R14、トランジスタQ10〜Q12、及び、定電圧ダイオードZD10で構成される。バイパス回路16は、全体としてLEDユニット14及びトランジスタQ1に並列に接続された回路であり、LEDユニット14及びトランジスタQ1に流れる電流が第2所定値以上である場合に、その電流をバイパスさせる。第2所定値は、LEDユニット14に流れる電流として許容できる最大値であり、例えば、2Aである。
The
より詳しくは、バイパス回路16は次のように構成されている。トランジスタQ12は、バイパス電流を流すためのトランジスタであり、例えば、パワーMOSFETであり、一般に、トランジスタQ1より定格電流の大きいトランジスタが用いられる。抵抗R14は、トランジスタQ12の電力ストレスの緩和のために設けられている。定電圧ダイオードZD10は、トランジスタQ11がオフの場合にトランジスタQ12のゲートが抵抗R13を介してバイアスされるときのバイアス電圧を制限するために設けられている。定電圧ダイオードZD10は、例えば、トランジスタQ12のゲート電位を10Vに制限する。トランジスタQ11は、信号反転のために設けられている。抵抗R12は、トランジスタQ11のベースをバイアスするための抵抗である。
More specifically, the
トランジスタQ10は、電流制御用トランジスタであり、抵抗R10を流れる負荷電流によって生じる検出電圧がトランジスタQ10の閾値電圧Vbeとなるように、トランジスタQ12のベース電位を制御する。抵抗R11により、トランジスタQ10のベース電流が制限される。コンデンサC10は、制御の位相補償のために設けられている。 The transistor Q10 is a current control transistor, and controls the base potential of the transistor Q12 so that the detection voltage generated by the load current flowing through the resistor R10 becomes the threshold voltage Vbe of the transistor Q10. The resistor R11 limits the base current of the transistor Q10. The capacitor C10 is provided for control phase compensation.
定電流制御回路12aは、基本的には実施の形態1と同様の機能、つまり、トランジスタQ1を流れる電流が第1所定値以上である場合に、トランジスタQ1を流れる電流を定電流にする定電流制御をする機能を有するが、実施の形態1と異なる回路で構成される。つまり、定電流制御回路12aは、トランジスタQ1と直列に接続された抵抗R1と、抵抗R1の一端とトランジスタQ1の制御端子(ゲート)との間に接続された定電圧ダイオードZD1とで構成される。抵抗R1を流れる電流によって抵抗R1に生じる電圧が、定電圧ダイオードZD1の降伏電圧とトランジスタQ1の閾値電圧との和(つまり、第1所定値)以上になると、トランジスタQ1のゲート電位が下がってトランジスタQ1を流れる電流が制限される。つまり、トランジスタQ1が定電流モードで動作する。
The constant
次に、以上のように構成された実施の形態2に係る点灯装置10aの動作について説明する。
Next, the operation of the
図4は、実施の形態2に係る点灯装置10aの動作を示すタイミングチャートである。本図では、上から、定電流源11の出力電圧Vdc、LEDユニット14を流れる電流Iout、トランジスタQ1のゲート・ソース間電圧Vgs(Q1)、トランジスタQ12を流れる電流(つまり、ドレイン電流)Id(Q12)を示す。
FIG. 4 is a timing chart showing the operation of the
時刻t0までは、点灯装置10aは、正常動作をしている。マイコンMCU1は、可視光通信用の信号に基づいて周期的にトランジスタQ1をオンオフさせる制御をしており(ゲート・ソース間電圧Vgs(Q1)参照)、その結果、LEDユニット14を流れる電流Ioutは断続した電流となっている。出力電圧Vdcは、コンデンサC1によって安定化されている。抵抗R10に生じる電圧は、トランジスタQ10の閾値電圧Vbe以下であり、その結果、トランジスタQ10はオフし、トランジスタQ11はオンし、トランジスタQ12はオフ(ドレイン電流Id(Q12)参照)している。
Until time t0, the
時刻t0において、負荷配線15とLEDユニット14との接触不良等により、LEDユニット14が点灯装置10aから切り離され、電流経路が断線したとする。すると、LEDユニット14を流れる電流Ioutはゼロとなり、定電流源11は出力電圧Vdcを上昇させ、コンデンサC1を充電する。なお、マイコンMCU1は、トランジスタQ1をオンオフさせる制御を継続する(ゲート・ソース間電圧Vgs(Q1)参照)。
It is assumed that at time t0, the
時刻t1において、負荷配線15とLEDユニット14との接触不良の解消等により、LEDユニット14が点灯装置10aに再接続され、電流経路が導通したとする。この状態では、出力電圧Vdcが大きくなっており、コンデンサC1が充電されているために、電流経路が導通すると、トランジスタQ1がオンしたときに、LEDユニット14に大きな電流が流れる。このとき、定電流制御回路12aにおいて、抵抗R1に生じる電圧が定電圧ダイオードZD1の降伏電圧とトランジスタQ1の閾値電圧との和(つまり、第1所定値)以上となり、トランジスタQ1のゲート電位が下がってトランジスタQ1を流れる電流が制限される。つまり、トランジスタQ1が定電流モードで動作する。
It is assumed that at time t1, the
また、バイパス回路16において、抵抗R10に生じる電圧が上昇し、トランジスタQ10がオンし、トランジスタQ11がオフし、トランジスタQ12がオンし、その結果、抵抗R14を介してトランジスタQ12にバイパス電流が流れる。つまり、LEDユニット14及びトランジスタQ1に流れる電流が第2所定値以上となり、バイパス回路16にバイパス電流が流れる。バイパス電流が流れたことにより、コンデンサC1の電荷は放電され、出力電圧Vdcは、急速に低下していく。
Further, in the
時刻t2において、出力電圧Vdcが通常時のレベルまで低下し、LEDユニット14を流れる電流も通常のレベルとなり、定電流制御回路12aによる定電流制御は解除される。さらに、トランジスタQ10がオフし、トランジスタQ11がオンし、トランジスタQ12がオフし、その結果、トランジスタQ12によるバイパス電流はなくなる。
At time t2, the output voltage Vdc drops to the normal level, the current flowing through the
このように、本実施の形態に係る点灯装置10aは、実施の形態1と同様に、LEDユニット14に電流を印加する装置であって、定電流源11と、定電流源11の出力端子に接続されたコンデンサC1と、コンデンサC1と並列に接続され、かつ、LEDユニット14と直列に接続されるトランジスタQ1と、可視光通信用の信号に基づいてトランジスタQ1をオンオフさせる変調回路(変調部13のマイコンMCU1等)と、トランジスタQ1を流れる電流が第1所定値以上である場合に、トランジスタQ1を流れる電流を定電流にするための定電流制御をする定電流制御回路12aとを備える。
As described above, the
これにより、接続不良等によって点灯中にLEDユニット14と点灯装置10aとが断線して再接続されるという異常(つまり、脱着)が発生した場合であっても、トランジスタQ1を流れる電流が第1所定値以上となった後に定電流となる。よって、過大な電流がLEDユニット14に印加されてLEDユニット14が破壊されてしまうことが抑制される。
As a result, even if an abnormality (that is, attachment / detachment) occurs in which the
また、本実施の形態に係る点灯装置10aでは、定電流制御回路12aは、トランジスタQ1と直列に接続された抵抗R1と、抵抗R1の一端とトランジスタQ1の制御端子(ゲート)との間に接続された定電圧ダイオードZD1とを含む。
Further, in the
これにより、可視光通信用のスイッチ素子が定電流制御にも兼用され、点灯装置10の回路がコンパクト化される。また、抵抗R1と定電圧ダイオードZD1とを用いた簡単な構成で定電流制御回路12aが実現される。
As a result, the switch element for visible light communication is also used for constant current control, and the circuit of the
また、本実施の形態に係る点灯装置10aは、さらに、定電流源11の出力端子に接続され、LEDユニット14及びトランジスタQ1に流れる電流をバイパスさせるバイパス回路16を備える。バイパス回路16は、LEDユニット14及びトランジスタQ1に流れる電流が第2所定値以上である場合に、LEDユニット14及びトランジスタQ1に流れる電流をバイパスさせる。
Further, the
これにより、接続不良等によって点灯中にLEDユニット14と点灯装置10とが断線して再接続されるという異常が発生した場合であっても、定電流源11から電流がバイパスされ、LEDユニット14及びトランジスタQ1に過電流が流れることが抑制される。よって、過大な電流がLEDユニット14に印加されてLEDユニット14が破壊されてしまうことが抑制される。
As a result, even if an abnormality occurs in which the
また、実施の形態1では、コンデンサC1の容量が大きい場合にはトランジスタQ1への電力ストレスが大きくなる傾向があるが、本実施の形態のバイパス回路16により、その電力ストレスが低減される。
Further, in the first embodiment, when the capacitance of the capacitor C1 is large, the power stress on the transistor Q1 tends to be large, but the
また、抵抗R14によってサージ電力を吸収することで、トランジスタQ12を大型化することなく点灯装置10aを設計することもできる。
Further, by absorbing the surge power by the resistor R14, the
(実施の形態3)
次に、実施の形態3として、上記実施の形態に係る点灯装置10及び10aの応用例を説明する。
(Embodiment 3)
Next, as the third embodiment, application examples of the
図5は、実施の形態3の応用例に係る照明器具20の外観図である。照明器具20は、部屋の天井、壁又は柱等に設置されるスポットライトであり、回路ボックス21、灯体22及び配線23を備える。回路ボックス21は、上記実施の形態に係る点灯装置10又は10aを収納しているボックスである。灯体22は、発光素子としてのLED電球を収納している。配線23は、回路ボックス21と灯体22に収納されたLED電球とを電気的に接続する負荷配線の一例である。
FIG. 5 is an external view of the
このような照明器具20は、上記実施の形態に係る点灯装置10又は10aを備えるので、照明と可視光通信とを同時に行う。また、接続不良等によって点灯中にLED電球の灯体22への脱着という異常状態が発生した場合であっても、点灯装置10及び10aを構成する回路素子が破壊されてしまうことが抑制される。
Since such a
なお、本図では、照明器具20として、スポットライトが示されたが、点灯装置10又は10aの応用例に係る照明器具としては、スポットライトに限られない。シャンデリア、シーリングライト、スタンド、和風照明、ブラケット、フットライト、ペンダント、ベースライト、ダウンライト、キッチンライト、浴室灯、エクステリアライト等であってもよい。
In this figure, the spotlight is shown as the
図6は、実施の形態3の応用例に係る看板30の外観図である。看板30は、発光素子としてのLED電球(図示せず)とLED電球に電流を印加する上記実施の形態に係る点灯装置10又は10a(図示せず)とを収納している筐体31、及び、表示板32を備える。表示板32は、LED電球によって裏面から照らされ、文字及び図形の少なくとも一つを示す表示板であり、例えば、文字が刻まれた半透明の樹脂基板である。
FIG. 6 is an external view of the
このような看板30は、上記実施の形態に係る点灯装置10又は10aを備えるので、表示板32による文字等の表示と可視光通信とを同時に行う。可視光通信では、例えば、表示板32に表示された文字を示すデータ、及び/又は、看板30が設置された場所を示すデータが照明光に重畳されて送信される。また、このような看板30によれば、接続不良等によって点灯中にLED電球と点灯装置10又は10aとが断線して再接続されるという異常状態が生じた場合であっても、点灯装置10及び10aを構成する回路素子が破壊されてしまうことが抑制される。
Since such a
なお、図6の看板30では、発光素子としてのLEDと表示板32とは別体であったが、一体化されていてもよい。筐体31内に、複数のLEDを並べて配置し、それら複数のLEDの発光色を制御することで、複数のLEDを、表示板として、文字及び図形の少なくとも一つを表示させてもよい。
In the
以上、本発明に係る点灯装置、照明器具及び看板について、実施の形態1〜3に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を実施の形態1〜3に施したものや、実施の形態1〜3における一部の構成要素を組み合わせて構築される別の形態も、本発明の範囲内に含まれる。 The lighting device, the luminaire, and the signboard according to the present invention have been described above based on the first to third embodiments, but the present invention is not limited to these embodiments. As long as the gist of the present invention is not deviated, various modifications that can be conceived by those skilled in the art are applied to the first to third embodiments, and other embodiments constructed by combining some components of the first to third embodiments are also available. , Included within the scope of the present invention.
例えば、上記実施の形態では、コンデンサC1は、変調部13及び13aに設けられたが、この位置に限られない。定電流源11の出力端子間に接続されるのであれば、定電流源11に内蔵されてもよいし、定電流源11と変調部13及び13aとの間の位置に接続されてもよい。
For example, in the above embodiment, the capacitor C1 is provided in the
また、上記実施の形態2では、バイパス回路16は、トランジスタを用いたディスクリートな回路で構成されたが、オペアンプを用いて構成されてもよい。
Further, in the second embodiment, the
また、上記実施の形態2では、バイパス回路16は、変調部13aに設けられたが、この位置に限られず、定電流源11の出力端子間に接続されるのであれば、定電流源11に内蔵されてもよいし、定電流源11と変調部13aとの間の位置に接続されてもよい。
Further, in the second embodiment, the
10、10a 点灯装置
11 定電流源
12、12a 定電流制御回路
13、13a 変調部(変調回路を含む回路)
14 LEDユニット(発光素子)
16 バイパス回路
C1 コンデンサ
Q1 トランジスタ(スイッチ素子)
20 照明器具
30 看板
32 表示板
10,
14 LED unit (light emitting element)
16 Bypass circuit C1 capacitor Q1 transistor (switch element)
20
Claims (6)
定電流源と、
前記定電流源の出力端子に接続されたコンデンサと、
前記コンデンサと並列に接続され、かつ、前記発光素子と直列に接続されるスイッチ素子と、
可視光通信用の信号に基づいて前記スイッチ素子をオンオフさせる変調回路と、
前記スイッチ素子を流れる電流が第1所定値以上である場合に、前記スイッチ素子を流れる電流を定電流にするための定電流制御をする定電流制御回路とを備え、
前記スイッチ素子は、第1トランジスタであり、
前記定電流制御回路は、前記第1トランジスタの制御端子の電圧を制御することにより、前記定電流制御をする
点灯装置。 A lighting device that applies an electric current to a light emitting element.
With a constant current source
A capacitor connected to the output terminal of the constant current source and
A switch element connected in parallel with the capacitor and connected in series with the light emitting element,
A modulation circuit that turns the switch element on and off based on a signal for visible light communication,
A constant current control circuit that controls a constant current to make the current flowing through the switch element constant when the current flowing through the switch element is equal to or higher than a first predetermined value is provided .
The switch element is a first transistor and
The constant current control circuit is a lighting device that controls the constant current by controlling the voltage of the control terminal of the first transistor.
前記スイッチ素子と直列に接続された抵抗と、
前記抵抗に生じた電圧に依存して前記第1トランジスタの制御端子の電圧を制御する第2トランジスタとを含む
請求項1記載の点灯装置。 The constant current control circuit
A resistor connected in series with the switch element,
Lighting apparatus of claim 1 further comprising a second transistor for controlling the voltage of the control terminal of the first transistor depends on the voltage generated in the resistor.
前記スイッチ素子と直列に接続された抵抗と、
前記抵抗の一端と前記第1トランジスタの制御端子との間に接続された定電圧ダイオードとを含む
請求項1記載の点灯装置。 The constant current control circuit
A resistor connected in series with the switch element,
Lighting apparatus of claim 1 further comprising connected a constant voltage diode between a control terminal of the first transistor and one end of the resistor.
前記バイパス回路は、前記発光素子及び前記スイッチ素子に流れる電流が第2所定値以上である場合に、前記発光素子及び前記スイッチ素子に流れる電流をバイパスさせる
請求項1〜3のいずれか1項に記載の点灯装置。 Further, a bypass circuit connected to the output terminal of the constant current source and bypassing the current flowing through the light emitting element and the switch element is provided.
The bypass circuit according to any one of claims 1 to 3 for bypassing the current flowing through the light emitting element and the switch element when the current flowing through the light emitting element and the switch element is equal to or higher than a second predetermined value. The lighting device described.
前記発光素子に電流を印加する請求項1〜4のいずれか1項に記載の点灯装置と
を備える照明器具。 Light emitting element and
A lighting fixture comprising the lighting device according to any one of claims 1 to 4 , wherein a current is applied to the light emitting element.
前記発光素子に電流を印加する請求項1〜4のいずれか1項に記載の点灯装置と、
前記発光素子によって照らされ、文字及び図形の少なくとも一つを示す表示板と
を備える看板。 Light emitting element and
The lighting device according to any one of claims 1 to 4 , wherein a current is applied to the light emitting element.
A signboard illuminated by the light emitting element and comprising a display board showing at least one of characters and figures.
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