JP7016571B2

JP7016571B2 - Ｌｅｄ照明装置

Info

Publication number: JP7016571B2
Application number: JP2017114034A
Authority: JP
Inventors: 厚北川; 香苗佐々木
Original assignee: アール・ビー・コントロールズ株式会社
Priority date: 2017-06-09
Filing date: 2017-06-09
Publication date: 2022-02-07
Anticipated expiration: 2037-06-09
Also published as: JP2018206714A

Description

本発明は、ＬＥＤの系列が複数並列に接続された灯具と、その灯具に電力を供給する電源部とを備えたＬＥＤ照明装置に関する。

ＬＥＤを発光させるための電力を出力する電源部と、内部にＬＥＤを備え、この電源部に対して接続することによって発光する灯具とを有するＬＥＤ照明装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この灯具は複数の機種が有り、機種によって内蔵するＬＥＤの個数が相違するものがある。ＬＥＤの輝度は流れる電流にほぼ比例するので、定電流制御がされる。このため、複数のＬＥＤを備えた灯具では各ＬＥＤを直列に接続して、各ＬＥＤに流れる電流値を同じ値にするように構成されている。

ただし、直列接続されるＬＥＤの個数が増加すると、印加する電圧が高電圧になるので、直列に接続するＬＥＤの個数は一定の個数に制限する必要がある。ところが、その個数よりも多くの個数のＬＥＤを１個の灯具内に設けたい場合には、ＬＥＤが直列に接続される系統を２系統、もしくはそれ以上の複数の系統に分けて、各系統を並列に接続することによって、より多くのＬＥＤを１個の灯具内に設けることが考えられる。

特開２０１５－１３３２２９号公報（図２）

上記の複数の系統を内蔵させる構成で、例えば同じ仕様の２系統のＬＥＤが並列に接続されている灯具の場合、１系統のＬＥＤに所定の電流値の電流が流れるように電圧が設定され、その電圧が印加された状態で２系統分の電流が流れる。この状態でいずれか一方の系統のＬＥＤに断線故障やレアオープンといった電流が減少する異常が生じると、電源部は異常発生前と同じ電流を流すように制御しようとする。ところが、灯具全体として流れる電流は減少しているので、その減少した電流値を異常発生前の電流値に戻すべく、灯具に印加する電圧を上昇させることになる。このため、異常が発生せずに残ったＬＥＤの系列も高電圧が印加され、定格以上の電流が流れることによって破損してしまうおそれが生じる。

そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、灯具内に複数の系統のＬＥＤが並列に接続されている場合であって、いずれかの系統に電流が減少する異常が生じても、残りの正常な系統に定格以上の電流が流れることによる破損が生じないＬＥＤ照明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照明装置は、複数の系列のＬＥＤが互いに並列に接続された灯具と、この灯具内の各系列のＬＥＤに同時に電力を供給してＬＥＤを発光させる電源部とを備えたＬＥＤ照明装置において、上記電源部内に、上記ＬＥＤの各系列に対して電流検知用の抵抗を直列に接続し、各抵抗の分圧を１個の検出点に集め、いずれかの系列のＬＥＤに電流が減少する異常が生じた場合に、減少した電流分を補うため上記電源部の出力電圧が上昇することによって残りのいずれかの系統に流れる電流値が所定の電流値を超えると、その超えたことを、この検出点の電位が所定の基準電位よりも高くなることによって検知するものであって、上記電源部内に１個のコンパレータを設け、このコンパレータのマイナス側端子に上記検出点を接続し、プラス側端子に上記基準電位を入力し、かつ、上記コンパレータのプラス側端子に入力される基準電位を、上記灯具の機種に応じて変更することを特徴とする。

上記構成では、検出点の電位は、各系統の電位のうち、一番高い電位になる。この状態でいずれかの系統の断線故障やレアオープンといった電流が減少する異常が生じると、定電流制御のため、灯具に供給する電圧が上昇する。そのため、異常が生じていない系統に流れる電流が定格以上に増加して、その結果、検出点の電位は正常の場合の電位よりも高くなる。従って、検出点の電位が上昇することによって、いずれかの系統に電流減少の異常が生じたことを検知することができる。

なお、検出点の電位をマイコンで読み込んでこの電流減少の異常の発生の有無を判断してもよいが、上記電源部内に１個のコンパレータを設け、このコンパレータのマイナス側端子に上記検出点を接続し、プラス側端子に上記基準電位を入力して、いわゆるハードで上記異常の発生を検出するように構成した。

また、その際には、上記コンパレータのプラス側端子に入力される基準電位を、上記灯具の機種に応じて変更する。

以上の説明から明らかなように、本発明は、灯具内にＬＥＤの系統が複数並列に接続されている場合であって、いずれかの系統に電流が減少する異常が生じた場合に、その異常の発生を検知することができ、残りの系統の破損などを回避することができる。

本発明によるＬＥＤ照明器具が適用される浴室を示す図ＬＥＤ照明器具の全体構成を示すブロック図電源部の内部構造を示すブロック図

図１を参照して、１は本発明によるＬＥＤ照明装置が設置される浴室である。本ＬＥＤ照明装置として、１個の電源部２と、この電源部２に着脱自在に接続される複数個の灯具３１，３２，３３，３４とから構成されているものを例に説明するが、電源部と灯具とが着脱できないように接続され、あるいは電源部と灯具とが一体に構成されているものであってもよい。

電源部２は浴室１の天井１１の上部に収納されており、通常は外部に露出しないように構成されている。この電源部２には外部の商用電源２１から交流電力の供給を受けており、浴室１に隣接する脱衣場側に設けられたスイッチ２２によって、灯具３１，３２，３３，３４の点消火が一括して行われるように構成されている。

図２を参照して、電源部２には端子部４１，４２，４３，４４が設けられており、各端子部４１，４２，４３，４４に灯具３１，３２，３３，３４が各々接続される。なお、各端子部４１，４２，４３，４４に接続する灯具は制限されておらず、いずれの端子部にいずれの灯具を接続してもよい。

これら灯具３１，３２，３３，３４は各々内部のＬＥＤの個数やＬＥＤに流す電流値が相違しており、従って、例えば灯具３１では、機種毎に予め設定した抵抗値の抵抗３１１が組み込まれている。なお、他の灯具３２，３３，３４には複数のＬＥＤが直列に接続されたＬＥＤの系統が１系統組み込まれているが、灯具３１ではより多くのＬＥＤを組み込むため、複数個のＬＥＤが直列に接続されたＬＥＤの系統を２系統ＬＥＤ１，ＬＥＤ２組み込み、かつ、上記機種判別用の抵抗３１１を両系統のいずれか一方、本実施の形態ではＬＥＤ１に対して並列に接続した。

図３を参照して、電源部２内にはマイコン５が内蔵されており、このマイコン５が電源部２内の制御を行う。マイコン５には複数のポートが設けられているが、それらポートのうち、４個のポート５１，５２，５３，５４を以下の説明で用いる。

上記商用電源２１から供給される交流１００ボルトの電力は整流器６１で整流された後、ＡＣ－ＤＣコンバータ６で所定の電圧の直流電力に変換される。そして、灯具３１に供給する電流を制御するためのＦＥＴ６２を介して直流電力が灯具３１に供給される。このＦＥＴ６２はマイコン５のポート５１からの信号によって制御され、各灯具の機種毎に設定されている電流が灯具に供給されるように作動制御される。

灯具の機種を判別するために、灯具３１であれば上記抵抗３１１が設けられている。マイコン５はＦＥＴ６２を制御して灯具３１に印加される電圧をゼロから所定の電圧まで上昇させるが、その上昇途中の電圧が各系統ＬＥＤ１，ＬＥＤ２のＶｆ（順方向降下電圧）に到達するまでは各系統ＬＥＤ１，ＬＥＤ２は共に発光しない。その発光しない状態でも抵抗３１１には抵抗値に応じた電流が流れるので、その電流に応じた電圧値をポート５３に入力して、マイコン５が接続されている灯具３１の機種を判別し、その灯具３１に応じた電圧が最終的に灯具３１に印加されるように、ＦＥＴ６２を制御する。ただし、ＬＥＤの輝度は電流にほぼ比例するので、予め設定されている所定の輝度にするため、ＬＥＤは定電流制御される。

系統ＬＥＤ１，ＬＥＤ２が共に発光している状態で、各系統ＬＥＤ１，ＬＥＤ２の電流に起因する電位Ｖ１，Ｖ２を、逆流防止用のダイオードを介して検出点Ａで相互に接続した。両系統ＬＥＤ１，ＬＥＤ２が互いに同じ仕様であれば、電位Ｖ１，Ｖ２は互いに同じ値になり、仕様が相違すれば、検出点Ａの電位は電位Ｖ１，Ｖ２のいずれか高い方の電位になる。本実施の形態では、検出点Ａの電位をコンパレータ７のマイナス側端子に入力した。

一方、コンパレータ７のプラス側端子には基準となる電位を入力するが、その基準となる電位は、マイコン５のポート５２によって灯具の機種毎に可変調節されるように構成されている。なお、この基準となる電位は両系統ＬＥＤ１，ＬＥＤ２の双方に断線故障が生じていない状態で検出点Ａの電位より高くなるように設定されている。以下、断線故障が発生した場合について説明するが、完全に断線して電流がゼロになる場合の他、電流が減少するレアオープンが発生して電流が減少する異常が発生した場合も同様である。

両系統ＬＥＤ１，ＬＥＤ２のいずれか一方に断線故障が生じると、その断線故障が生じた系統には電流が流れなくなる。すると、灯具３１全体に流れる電流が減少するため、マイコン５は灯具３１に流れる電流が設定されている電流値になるようにＦＥＴ６２を制御し、その結果、灯具３１に印加される電圧が大幅に上昇する。一方、検出点Ａの電位は断線していない方の系統の電流値に起因するので、検出点Ａの電位も大幅に上昇する。コンパレータ７のプラス側に入力される電位は、この断線時に検出点Ａに発生する電位よりも低く設定しておくことによって、両系統ＬＥＤ１，ＬＥＤ２のいずれか一方に断線故障が生じると、コンパレータ７の出力が反転して、その出力をポート５４に入力することによってマイコン５は断線故障の発生を検知する。なお、マイコン５が灯具３１内の断線故障の発生を検知すると、ＦＥＴ６２を制御して、灯具３１への電力供給を停止して、断線故障していない方の系統のＬＥＤが高電圧によって定格以上の電流が流れることにより破損することを防止する。あるいは検出点Ａの電位が正常な電位に戻るように定電流制御するための目標となる電流値をリセットして、断線故障していない方の系統を通常の輝度で発光させ続けるようにしてもよい。

ところで、上記実施の形態ではコンパレータ７を用いて、コンパレータ７の出力をポート５４に入力したが、コンパレータ７を用いずに検出点Ａの電位をＡ／Ｄコンバータを介してマイコン５に入力し、断線故障の検知をマイコン５内のプログラムによって行うようにしてもよい。また、上記実施の形態では灯具３１内に２個の系統ＬＥＤ１，ＬＥＤ２を内蔵させた場合について説明したが、３個以上の系統を１個の灯具内に設けた構成に適用してもよい。

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浴室
２電源部
５マイコン
６コンバータ
７コンパレータ
２１商用電源
２２スイッチ
３１灯具

Claims

複数の系列のＬＥＤが互いに並列に接続された灯具と、この灯具内の各系列のＬＥＤに同時に電力を供給してＬＥＤを発光させる電源部とを備えたＬＥＤ照明装置において、上記電源部内に、上記ＬＥＤの各系列に対して電流検知用の抵抗を直列に接続し、各抵抗の分圧を１個の検出点に集め、いずれかの系列のＬＥＤに電流が減少する異常が生じた場合に、減少した電流分を補うため上記電源部の出力電圧が上昇することによって残りのいずれかの系統に流れる電流値が所定の電流値を超えると、その超えたことを、この検出点の電位が所定の基準電位よりも高くなることによって検知するものであって、上記電源部内に１個のコンパレータを設け、このコンパレータのマイナス側端子に上記検出点を接続し、プラス側端子に上記基準電位を入力し、かつ、上記コンパレータのプラス側端子に入力される基準電位を、上記灯具の機種に応じて変更することを特徴とするＬＥＤ照明装置。