JP6921340B2 - Led発光装置 - Google Patents
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Description
図1は、第1実施形態として示すLED発光装置1のブロック図であり、図2は、LED発光装置1の回路図である。図1及び2に示すように、LED発光装置1は、整流回路101と、LED列11と、平滑回路12と、第1電流制限回路13とを有する。説明のため、図2において、LED発光装置1に交流電圧を供給する商用交流電源100が記される(以下同様)。
AC駆動型のLED発光装置では、LED列の中間点にバイパス回路を設け、点灯期間を広げ、明るさの向上と、フリッカ及びTHDの低減とを図ることがある。そこで、図4及び図5を参照して、第2実施形態として、バイパス回路として機能する第2電流制限回路14を備えたLED発光装置2を説明する。図4は、LED発光装置2の回路図である。なお、図2のLED発光装置1と同じ部材については同じ番号を付し、説明は省略する。図5は、LED発光装置2に流れる電流の説明図であり、(a)は、一周期分の全波整流波形、(b)は、LED列11に流れる電流を示している。図5(a)において、縦軸Vは、電圧、横軸tは、時間である。図5(b)において、縦軸Iは、電流、横軸tは、時間である。なお図5(a)、5(b)の横軸tは一致している。また、図5により、LED発光装置2の動作を説明するとき、特別な指示をすることなく図4を参照する。
AC駆動型のLED発光装置では、コンデンサを追加して、フリッカを改善することがある。そこで、図6及び図7により、第3実施形態として、フリッカ対策を施したLED発光装置3を説明する。図6は、LED発光装置3の回路図である。なお、図1、図2、図4を参照して説明されたLED発光装置1及び2と同じ部材については同じ番号を付し、説明は省略する。図7は、LED発光装置3に流れる電流の説明図であり、(a)は、一周期分の全波整流波形、(b)は、整流回路101が出力する電流を示している。図7(a)は、図5(a)と同じものであり、縦軸Vは、電圧、横軸tは、時間である。図7(b)において、縦軸Iは、電流、横軸tは、時間である。なお図7(a)、(b)の横軸tは一致している。また、図7によりLED発光装置3の動作を説明するとき、特別な指示をすることなく図6を参照する。
図8及び図9により、第4実施形態として、第3実施形態であるLED発光装置3にTHD対策を施したLED発光装置4を説明する。図8は、LED発光装置4の回路図である。なお、図1、図2、図4、図6を参照して説明されたLED発光装置1〜3と同じ部材については同じ番号を付し、説明は省略する。図9は、LED発光装置4に流れる電流の説明図であり、(a)は、一周期分の全波整流波形、(b)は、整流回路101が出力する電流を示している。図9(a)は、図5(a)、図7(a)と同じものであり、縦軸Vは、電圧、横軸tは、時間である。図9(b)において、縦軸Iは、電流、横軸tは、時間である。なお図9(a)、(b)の横軸tは一致している。また、図9によりLED発光装置4の動作を説明するとき、特別な指示をすることなく図8を参照する。
図10は、第5実施形態に係るLED発光装置5の回路図である。第5実施形態に係るLED発光装置5は、LED列11が第3LED列11cを更に含むこと、及び第3電流制限回路15、第3並列コンデンサ57及び第3逆流防止ダイオード58を有することが第3実施形態に係るLED発光装置3と相違する。第3電流制限回路15、第3並列コンデンサ57及び第3逆流防止ダイオード58以外のLED発光装置5の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付されたLED発光装置3の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。
図11は、第6実施形態に係るLED発光装置6の回路図である。第6実施形態に係るLED発光装置6は、第1電流制限回路13aを第1電流制限回路13の代わりに有することがLED発光装置1と相違する。第1電流制限回路13a以外のLED発光装置6の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付されたLED発光装置1の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。
LED発光装置1〜6では、平滑回路12をLED列11の第2端子に接続するが、平滑回路12が出力する第1基準電圧は、商用交流電源100の実効値に連動して変化すれば良いので、平滑回路12は、LED列11の第2端子以外の端子に接続しても良い。例えば、平滑回路12は、LED列11の第1端子に接続しても良く、第1LED列11aと第2LED列11bの接続点である第3端子に接続しても良い。また、平滑回路12に含まれる第2平滑抵抗22、平滑コンデンサ23の他端は、グランドに接続しても良い。
図13は、第8実施形態に係るLED発光装置8の回路図である。第8実施形態に係るLED発光装置8は、平滑回路12aを平滑回路12の代わりに有することがLED発光装置1と相違する。平滑回路12a以外のLED発光装置8の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付されたLED発光装置1の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。
図16は、第9実施形態に係るLED発光装置9の回路図である。第9実施形態に係るLED発光装置9は、平滑回路12bを平滑回路12の代わりに有することがLED発光装置1と相違する。平滑回路12b以外のLED発光装置9の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付されたLED発光装置1の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。
図17は、第10実施形態に係るLED発光装置10の回路図である。第10実施形態に係るLED発光装置10は、整流回路101と、LED列11と、平滑回路12と、第1電流制限回路13bと、第2電流制限回路14と、第3電流制限回路15と、第4電流制限回路16と、第5電流制限回路17と、第6電流制限回路18とを有する。また、LED発光装置10は、過電流防止回路19を更に有する。整流回路101の構成及び機能は、図1等を参照して説明したので、ここでは詳細な説明は省略する。
説明された実施形態では、第1電流制限回路が有する第1電流制限素子は、FETであるが、実施形態に係るLED発光装置は、トランジスタをFETの代わりに第1電流制限素子として有してもよい。トランジスタをF第1電流制限素子として使用するとき、第2端子に接続する第1電流入力端子はコレクタであり、第1電流入力端子との間に第1電流が流れる第2端子はエミッタである。また、印加される電圧に応じて第1電流を制御する第1制御端子は、ベースである。
(1)商用交流電源を全波整流する整流回路と、
整流回路と接続し、複数のLEDが直列接続したLED列と、
LED列と接続する電流制限素子と、
電流制限素子と接続する電流検出抵抗と、
コンデンサ及び2個の抵抗を含み、LED列に接続する積分回路と、
2個の抵抗を含み、積分回路の出力電圧と電流検出抵抗の一端の電圧を加算する加算部と、
トランジスタ及び抵抗を含み、トランジスタのベースが加算部に接続し、トランジスタのコレクタが抵抗及び電流制限素子の制御端子に接続する反転増幅器とを備える
ことを特徴とするLED発光装置。
(2)LED列は、第1部分LED列と第2部分LED列を含み、
第1部分LED列と第2部分LED列は、順に整流回路側から直列接続し、
第1部分LED列と第2部分LED列の接続点に接続する他の電流制限素子と、
他の電流制限素子に接続する他の電流検出抵抗と、
2つの抵抗を含み、積分回路の出力電圧と他の電流検出抵抗の一端の電圧を加算する他の加算部と、
トランジスタ及び抵抗を含み、トランジスタのベースが他の加算部に接続し、トランジスタのコレクタが抵抗及び他の電流制限素子の制御端子に接続する他の反転増幅器とを備え、
第2部分LED列を流れる電流が、他の電流検出回路に流れ込む
ことを特徴とする(1)に記載のLED発光装置。
(3)反転増幅器に含まれるトランジスタ及び他の反転増幅器に含まれるトランジスタは、それぞれコレクタとエミッタ間に抵抗を並列接続している
ことを特徴とする(1)又は(2)に記載のLED発光装置。
Claims (11)
- 電流を出力する端子と電流が戻る端子を有する整流回路と、
第1端子と第2端子を有するLED列と、
電圧入力端子及び第1基準電圧出力端子を備える平滑回路と、
第1電流入力端子、第1電流出力端子及び第1基準電圧入力端子を備える第1電流制限回路と、を備え、
前記電流を出力する端子は、前記第1端子に接続し、
前記第2端子は、前記第1電流入力端子に接続し、
前記電圧入力端子は、前記電流を出力する端子から前記第2端子に至る電流経路に接続し、
前記第1基準電圧出力端子は、前記第1基準電圧入力端子に接続し、
前記第1電流出力端子は、前記電流が戻る端子に接続し、
前記整流回路は、交流電圧を全波整流し、
前記平滑回路は、前記電圧入力端子の電圧を平滑し、平滑した電圧を前記第1基準電圧出力端子から出力し、
前記第1電流制限回路は、前記LED列に含まれるLEDが発光しているとき、前記第1電流入力端子に流れる電流が前記第1基準電圧入力端子の電圧で調整される、
ことを特徴とする、LED発光装置。 - 前記第1電流制限回路は、
第1制御端子に印加される電圧に応じて前記第1電流入力端子から前記第1電流出力端子の間を流れる第1電流を制御する第1電流制限素子と、
前記第1電流入力端子に一端が接続し、前記第1制御端子に他端が接続する第1プルアップ抵抗と、
前記第1基準電圧入力端子に一端が接続する第1入力抵抗と、
前記第1入力抵抗の他端に一端が接続し、前記第1電流制限素子の電流出力端子に他端が接続する第1出力抵抗と、
前記第1基準電圧出力端子及び前記第1電流制限素子に一端が接続し、前記電流が戻る端子に他端が接続する第1検出抵抗と、
前記第1プルアップ抵抗に可変抵抗部が直列接続される第1制御素子と、を備え、
前記第1制御素子は、前記第1入力抵抗の他端及び前記第1出力抵抗の一端に接続する第2基準電圧端子を有し、前記第2基準電圧端子の電圧が第2基準電圧と一致するように前記可変抵抗部の抵抗を変化して前記第1制御端子の電圧を制御する、請求項1に記載のLED発光装置。 - 前記第1制御素子の前記可変抵抗部に並列接続された第1並列抵抗を更に有する、請求項2に記載のLED発光装置。
- 前記第1電流制限回路は、前記第1出力抵抗に並列接続されたチャタリング防止コンデンサを更に有する、請求項2又は3に記載のLED発光装置。
- 並列接続された複数の前記第1電流制限回路を有する、請求項2〜4の何れか一項に記載のLED発光装置。
- 前記第1電流制限素子は、並列接続された複数のFETを含む、請求項2〜4の何れか一項に記載のLED発光装置。
- 前記複数のLEDの最終段のLED以外のLEDである第2接続LEDのカソードに接続する第3端子と、
第1電流入力端子、第2電流入力端子、第1基準電圧入力端子、及び第2電流出力端子を備える第2電流制限回路を更に有し、
前記第2電流制限回路の前記第1電流入力端子は、前記第1電流制限回路の第1電流出力端子と接続し、
前記第2電流制限回路の前記第2電流入力端子は、前記第3端子と接続し、
前記第2電流制限回路の前記第1基準電圧入力端子は、前記平滑回路の前記第1基準電圧出力端子に接続し、
前記第2電流制限回路の前記第2電流出力端子は、前記第2電流制限回路の前記第1電流入力端子及び前記第2電流入力端子から流入した電流を出力し、
前記第2電流制限回路の前記第1基準電圧入力端子の電圧は、前記第2電流制限回路の前記第2電流入力端子に流れる電流を調整する、請求項1〜6の何れか一項に記載のLED発光装置。 - 前記第2電流制限回路は、
第2制御端子に印加される電圧に応じて、前記第2電流入力端子から流れ込む第2電流を制御する第2電流制限素子と、
前記第2電流入力端子に一端が接続し、前記第2制御端子に他端が接続する第2プルアップ抵抗と、
前記第1基準電圧入力端子に一端が接続する第2入力抵抗と、
前記第2入力抵抗の他端に一端が接続し、前記第1電流入力端子に他端が接続する第2出力抵抗と、
前記第2電流制限素子の電流出力端子及び前記第1電流入力端子に一端が接続し、他端が前記第2電流出力端子に接続する第2検出抵抗と、
前記第2プルアップ抵抗に可変抵抗部が直列接続される第2制御素子と、を有し、
前記第2制御素子は、前記第2入力抵抗の他端及び前記第2出力抵抗の一端に接続する第2基準電圧端子を有し、前記第2基準電圧端子の電圧が第2基準電圧と一致するように前記可変抵抗部の抵抗を変化して前記第2制御端子の電圧を制御する、請求項7に記載のLED発光装置。 - 前記整流回路の電流を出力する端子と前記複数のLEDの初段のLEDのアノードとの間に一端が接続する電流制限抵抗と、
前記電流制限抵抗の他端にカソードが接続し、前記整流回路の電流が戻る端子にアノードが接続するツェナーダイオードと、
前記電流制限抵抗の他端にゲートが接続し、前記第1電流制限回路にソースが接続し、前記整流回路の電流が戻る端子にドレインが接続する電流制限FETと、
を有する過電流防止回路を更に有する、請求項1〜8の何れか一項に記載のLED発光装置。 - 前記LED列は、
直列接続された複数のLEDを含む第1LED群と、
直列接続された複数のLEDを含む第2LED群と、
前記第1LED群の初段のアノード及び前記第2LED群の初段のアノードのそれぞれに接続する配線が分岐する第1分岐点と、
前記第1LED群の最終段のカソード及び前記第2LED群の最終段のカソードのそれぞれに接続する配線が分岐する第2分岐点と、
前記第1LED群の最終段のカソードと前記第2LED群の初段のアノードとの間に切断可能に配置された並列用切換素子と、
前記第2LED群の初段のアノードと前記第1分岐点との間に切断可能に配置された第1直列用切換素子と、
前記第1LED群の最終段のカソードと前記第2分岐点との間に切断可能に配置された第2直列用切換素子と、
を有する、請求項1〜9の何れか一項に記載のLED発光装置。 - 前記LED列に並列接続された並列コンデンサと、
前記LED列の初段のアノード及び前記並列コンデンサと前記整流回路との間に配置された逆流防止ダイオードと、
を更に有する、請求項1〜10の何れか一項に記載のLED発光装置。
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