JP6914596B2

JP6914596B2 - Ｌｅｄ点灯装置

Info

Publication number: JP6914596B2
Application number: JP2017183710A
Authority: JP
Inventors: 征士中島
Original assignee: アール・ビー・コントロールズ株式会社
Priority date: 2017-09-25
Filing date: 2017-09-25
Publication date: 2021-08-04
Anticipated expiration: 2037-09-25
Also published as: JP2019061783A

Description

本発明は、点消灯スイッチなどによって点灯操作がされると、ＬＥＤに流れる電流値が予め設定された電流値になるようにＬＥＤに印加される電圧を調節する定電流制御を行うＬＥＤ点灯装置に関する。

ＬＥＤの光度、すなわち明るさはＬＥＤに流れる電流にほぼ比例する。そのため、ＬＥＤの点灯時の光度を設定するためには、ＬＥＤに流れる電流を予め設定する必要がある。ＬＥＤに流れる連流値を簡易的に設定するためにはＬＥＤに対して電流制限用の抵抗体を接続する場合もあるが、光度を正確に設定したい場合や、ＬＥＤの特性の経年変化が生じても光度を一定に保持したい場合には、定電流制御が行われる。この定電流制御とは、ＬＥＤに流れる電流値を検知してＬＥＤの両端に印加される電圧値をフィードバック制御することによってＬＥＤに流れる電流値を予め設定した電流値になるように制御する方式である（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−２５９２７号公報（段落[００１９]、図１）

上記従来の定電流制御ではＬＥＤに流れる電流値を検知してフィードバック制御しているため、点灯操作がされるとＬＥＤに流れる電流値がゼロの状態から電流値が予め設定された電流値になるまでＬＥＤの両端電圧を上昇させていく。そのため、点灯操作時ではＬＥＤには電流が流れていないので、定電流制御部は電圧を急激に上昇させ、連動して、ＬＥＤに流れる電流値も急激に上昇する。定電流制御であるからその急激に上昇した電流値が予め設定された電流値に到達した時点で両端電圧の上昇を止めてその時点での電圧を維持すればよいが、定電圧制御部内の応答性に起因する遅延などによって電圧の上昇が止まらず上昇し続ける状態が発生する。電圧が上昇し続けるとＬＥＤに流れる電流値が予め設定した電流値を超えるので、定電流制御部はＬＥＤに印加される電圧を下げる制御を行い、ＬＥＤに流れる電流値は予め設定された電流値に落ち着くので、ＬＥＤは設定した光度で光り続ける。

このような挙動をするため、点灯操作時の直後には一瞬ではあるが規定の光度よりも明るく光り、その後に設定された光度に落ち着くことになる。この点灯操作直後の一瞬の明るすぎる状態が気になる場合があり、その状態を解消することが望まれる。

そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、点灯操作直後に明るすぎる状態が発生しないＬＥＤ点灯装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明によるＬＥＤ点灯装置は、点灯操作がされるとＬＥＤに直流電圧を印加してＬＥＤを所定の光度で発光させるＬＥＤ点灯装置であって、ＬＥＤに印加される電圧を可変することによってＬＥＤに流れる電流値を制御する定電圧制御部を備え、この定電圧制御部にＬＥＤが所定の光度で発光するための電流値を予め設定しておき、上記点灯操作がされると、この定電圧制御部はＬＥＤに流れる電流が予め設定された電流値になるように定電流制御するものにおいて、上記定電流制御部は、上記点灯操作がされる時点で、肉眼ではＬＥＤが発光していることが認識できない程度の微弱な電流をＬＥＤに流し、上記点灯操作がされるとＬＥＤに流れる電流値をこの微弱な電流値から上記予め設定された電流値に増加させることを特徴とする。

点灯操作がされる前の状態、すなわち消灯状態として認識される状態でＬＥＤに肉眼では発光していると認識しない程度の微弱電流を流しておくことによって、点灯操作がされた後の定電流制御をする際に、電流値がゼロであるというフィードバックがされない。

ところで、ＬＥＤに微弱な電流を流すためにＬＥＤの両端に印加する電圧は経年変化などによって変化することがあり、その電圧値が一定であり補正しなければ、ＬＥＤにその電圧を印加しても電流が流れない状態が発生するおそれがある。そこで、上記定電流制御部は、上記微弱な電流が流れる状態でＬＥＤの両端に印加される電圧を、消灯操作時に補正することが望ましい。

なお、点灯操作がされる時点で微弱とはいえ電流を流し続けると無駄な電力が消費される。この無駄な電力の消費を無くしたい場合には、上記定電流制御部は、上記微弱な電流をＬＥＤに流している状態で所定時間以内に点灯操作がされない場合にはＬＥＤへの電流を遮断すると共に、ＬＥＤへの電流が遮断されている状態で点灯操作がされると、ＬＥＤに上記微弱電流が流れる状態に定電流制御し、続いてＬＥＤの電流値を上記予め設定した電流値まで増加させればよい。

以上の説明から明らかなように、本発明は、点灯操作時点でＬＥＤに微弱な電流を流しておくことによって、点灯操作直後にＬＥＤが規定の光度以上の明るさで一瞬光る現象の発生を防止することができる。

本発明の点灯装置の構成を示すブロック図ＬＥＤの両端電圧と電流値との関係を示す図定電流制御部での制御内容を示すフロー図ＬＥＤへの電流遮断状態で点灯操作がされた際の制御を示すフロー図

図１を参照して、１は直流電源であり、ＬＥＤ２を発光させるための電源である。点消灯スイッチ６をオフの状態からオンの状態に切り替えると、マイコン５がその点灯操作を検知してトランジスタ５１をＰＷＭ制御によってパルス信号により周期的にオンにする。すると、ＬＥＤ２の両端には直流電源１に由来する電圧が印加されてＬＥＤ２に電流が流れてＬＥＤ２が発光する。

ＬＥＤ２の明るさである光度はＬＥＤ２に流れる電流にほぼ比例する。そのため、ＬＥＤ２に対して直列に抵抗３を接続し、分圧点ｍの電圧をマイコン５に取り込むことによってマイコン５はＬＥＤ２に流れる電流値を検知することができるように構成した。マイコン５はＬＥＤ２の光度を一定に保持するため、ＬＥＤ２に流れる電流が予め設定された値になるようにトランジスタ５１のオン時間のデューティ比を調節して定電流制御を行う。マイコン５とトランジスタ５１とによって定電流制御部４が構成される。

図２を参照して、ＬＥＤ２の両端に印加される順方向の電圧をゼロの状態から徐々に増加させると、順方向電圧（もしくは点灯電圧）Ｖｆを超えるまでは順方向の電流がほとんど流れず、従ってＬＥＤ２は発光しない。両端電圧がＶｆを超えるとＬＥＤ２に電流が流れはじめ、それに伴ってＬＥＤ２は発光を開始する。

従来の定電圧制御であれば、目標とする発光状態がＡの場合、電流がＩａになるように定電流制御されるが、点灯開始時には電流がゼロの状態であるから、ＬＥＤ２の両端電圧は応答性の遅延などによってＶａを超えてＶｂまで増加する。このＢの状態では電流がＩｂであるため、Ａの状態よりＢの状態の光度が大きく、すなわち予定している明るさよりもさらに明るく発光する。ただし、定電流制御ではＬＥＤ２に流れる電流値をＩａに保持するため、点灯直後はＢの状態であっても、すぐにＡの状態になる。本発明ではこのＢの状態になることなく、点灯操作がされると直ちにＡの状態になるように定電流制御を行う。

図３を参照して、本発明による定電流制御を説明する。上記マイコン５内にはＶｆより若干高い電圧を記憶値Ｖｍｅｍとして記憶している。そこで、点消灯スイッチ６によって点灯操作がされると（Ｓ１）、定電流制御部４はＬＥＤ２の両端電圧を図２のＣに示す状態、すなわち、ＬＥＤ２の両端電圧がＶｍｅｍになるように定電流制御を行う。その状態ではＬＥＤ２に電流値Ｉｃが流れて厳密には発光するが、光度がきわめて小さいのでＬＥＤ２が発光していることは肉眼では認識できない。

このようにＬＥＤ２が通電状態にあると、続いてＬＥＤ２に流れる電流値がＩａになるように定電流制御を行う（Ｓ３）。このように電流値をＩａに増加させる際に既にＬＥＤ２には電流値Ｉｃが流れる通電状態であるので、図２のＢに示す状態にオーバーランせずにＡの状態になる。

点消灯スイッチ６がオフになると（Ｓ４）、ＬＥＤ２を消灯させるが、その際に完全にＬＥＤ２を消灯させるのではなく、図２のＣの状態にする。すなわち、ＬＥＤ２の両端電圧をゼロにするのではなく、上記Ｖｍｅｍにする（Ｓ５）。ただし、この記憶されているＶｍｅｍは経年変化等により継続して補正する必要がある。

そこで、ＬＥＤ２の両端電圧をＶｍｅｍにした状態でＬＥＤ２に電流が流れているか（Ｉ＝ＯＮ）を検知して（Ｓ６）、もしその状態でＬＥＤ２に電流が流れていない状態であれば、両端電圧Ｖに最小単位の電圧Ｖｍｉｎを昇圧してＬＥＤ２に電流が流れるまで昇圧を繰り返す（Ｓ６、Ｓ７）。一方、ＬＥＤ２に電流が流れている状態であれば、逆に電流が流れなくなるまで両端電圧Ｖを最小単位Ｖｍｉｎずつ降圧し、ＬＥＤ２に電流が流れなくなるまでこの降圧を繰り返す（Ｓ８、Ｓ９）。そして、ＬＥＤ２に電流が流れなくなるまで両端電圧Ｖが降圧されたら、その電流が流れなくなった両端電圧ＶにＶｍｉｎを足した電圧を新たなＶｍｅｍとして記憶する（Ｓ１０）。この新たなＶｍｅｍは次回点消灯スイッチ６がオンになった際にＳ２で用いる新たな記憶値になる。

ただし、次に点消灯スイッチ６がオンになるまでＬＥＤ２には微弱ではあるが電流が流れ続けることになる。そこで、次に点消灯スイッチ６がオンになるまでに所定時間がセットされたタイマがカウントアップすると（Ｓ１１）、両端電圧をゼロにしてＬＥＤ２には全く電流が流れないようにした（Ｓ１２）。

このようにＬＥＤ２に全く電流が流れない状態で点消灯スイッチ６がオンされた際の制御を図４に示す。点消灯スイッチ６がオンになると（Ｓ１０１）、ＬＥＤ２の両端電圧が上記Ｓ１０で格納した新たなＶｍｅｍになるように制御し（Ｓ１０２）、その状態でＬＥＤ２に電流が流れているか否かをチェックする（Ｓ１０３）。もしＬＥＤ２に電流が流れていない状態であれば、ＬＥＤ２に電流が流れるまで両端電圧をＶｍｉｎずつ昇圧していき（Ｓ１０３、Ｓ１０４）、ＬＥＤ２に電流が流れ始めると、上記Ｓ３からの制御プロセスを行うようにした。

なお、本発明は上記した形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもかまわない。

１直流電源
２ＬＥＤ
４定電流制御部

Claims

点灯操作がされるとＬＥＤに直流電圧を印加してＬＥＤを所定の光度で発光させるＬＥＤ点灯装置であって、ＬＥＤに印加される電圧を可変することによってＬＥＤに流れる電流値を制御する定電圧制御部を備え、この定電圧制御部にＬＥＤが所定の光度で発光するための電流値を予め設定しておき、上記点灯操作がされると、この定電圧制御部はＬＥＤに流れる電流が予め設定された電流値になるように定電流制御するものにおいて、上記定電流制御部は、上記点灯操作がされる時点で、肉眼ではＬＥＤが発光していることが認識できない程度の微弱な電流をＬＥＤに流し、上記点灯操作がされるとＬＥＤに流れる電流値をこの微弱な電流値から上記予め設定された電流値に増加させることを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
上記定電流制御部は、上記微弱な電流が流れる状態でＬＥＤの両端に印加される電圧を、消灯操作時に補正することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置。
上記定電流制御部は、上記微弱な電流をＬＥＤに流している状態で所定時間以内に点灯操作がされない場合にはＬＥＤへの電流を遮断すると共に、ＬＥＤへの電流が遮断されている状態で点灯操作がされると、ＬＥＤに上記微弱電流が流れる状態に定電流制御し、続いてＬＥＤの電流値を上記予め設定した電流値まで増加させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＬＥＤ点灯装置。