JP7189598B2 - lighting equipment - Google Patents

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本発明は、LED(Light Emitting Diode)を用いた照明装置に関する。 The present invention relates to a lighting device using LEDs (Light Emitting Diodes).

近年、三原色(RGB)LEDを用いた舞台照明や演出照明が普及してきている。三原色LEDは、例えばDMX512規格に準拠したケーブルでコントローラ(例えば、操作卓、PCなど)と接続され、当該コントローラから色ごとに任意のタイミングで調光制御される(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, stage lighting and production lighting using three primary color (RGB) LEDs have become widespread. The three primary color LEDs are connected to a controller (for example, an operator console, a PC, etc.) via a cable conforming to the DMX512 standard, for example, and are dimmed and controlled by the controller for each color at arbitrary timing (see, for example, Patent Document 1).

三原色LEDの駆動方法として、各色のLEDごとに定電流出力のDC/DCコンバータを接続し、各DC/DCコンバータをPWM(Pulse Width Modulation)制御することにより、各色のLEDを個別に調光制御する方法が考えられる。 As a method of driving the three primary color LEDs, a DC/DC converter with constant current output is connected to each LED of each color, and each DC/DC converter is PWM (Pulse Width Modulation) controlled to individually dim and control the LEDs of each color. We can think of a way to do this.

特開2003-264090号公報JP 2003-264090 A

上述の駆動方法では、DC/DCコンバータの起動と停止が頻繁に繰り返される。このDC/DCコンバータの出力のオン/オフにより、大きなノイズが発生する。可聴ノイズが発生することもある。 In the driving method described above, starting and stopping of the DC/DC converter are frequently repeated. Turning on/off the output of this DC/DC converter generates a large amount of noise. Audible noise may also occur.

また各色のLEDごとにDC/DCコンバータを設置すると、3つのDC/DCコンバータが必要になり、DC/DCコンバータの設置スペースが大きくなる。またDC/DCコンバータにかかるコストが増大する。 Also, if a DC/DC converter is installed for each LED of each color, three DC/DC converters are required, which increases the installation space of the DC/DC converters. Also, the cost of the DC/DC converter increases.

また三原色LEDが実装される回路基板は、3つのLEDが全て点灯した状態の放熱を基準に設計される。通常、ある色のLEDを駆動するDC/DCコンバータは、他の色のLEDの点灯状態が分からないため、他の色のLEDがフルに点灯している状態を前提として、自己に接続されたLEDを駆動している。従って、他の色のLEDが消灯している状態では、回路基板の許容電力より低い電力でLEDを駆動していることになる。 Also, the circuit board on which the three primary color LEDs are mounted is designed on the basis of heat dissipation when all the three LEDs are lit. Normally, a DC/DC converter that drives an LED of a certain color does not know the lighting state of LEDs of other colors. driving the LED. Therefore, when the LEDs of other colors are turned off, the LEDs are driven with power lower than the allowable power of the circuit board.

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、並列に接続された複数のLEDを備える照明装置において、小さな回路面積で、低ノイズで、LEDの能力を十分に発揮させることができる照明装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and its object is to fully exhibit the capabilities of LEDs with a small circuit area and low noise in a lighting device having a plurality of LEDs connected in parallel. To provide a lighting device capable of

上記課題を解決するために、本発明のある態様の照明装置は、並列に接続された複数のLEDと、前記複数のLEDにそれぞれ直列に接続された複数の第1スイッチと、入力される調光信号をもとに前記複数の第1スイッチを個別に制御する第1制御回路と、前記複数のLEDと並列に接続されたダミー負荷と、前記ダミー負荷に直列に接続された第2スイッチと、入力される直流電圧を変換して定電流の直流電力を、前記複数のLEDと前記ダミー負荷が並列に接続された電力供給ラインに出力するDC/DCコンバータと、前記複数の第1スイッチのオン/オフを制御するための複数の信号を監視し、前記複数の信号の少なくとも1つにオン信号が含まれるとき前記第2スイッチをオフに制御する信号を出力し、前記複数の信号の全てがオフ信号のとき前記第2スイッチをオンに制御する信号を出力する第2制御回路と、を備える。 In order to solve the above problems, a lighting device according to one aspect of the present invention includes: a plurality of LEDs connected in parallel; a plurality of first switches connected in series to the plurality of LEDs; a first control circuit for individually controlling the plurality of first switches based on an optical signal; a dummy load connected in parallel with the plurality of LEDs; and a second switch connected in series with the dummy load. a DC/DC converter that converts an input DC voltage and outputs constant-current DC power to a power supply line in which the plurality of LEDs and the dummy load are connected in parallel; and the plurality of first switches. monitoring a plurality of signals for controlling on/off, outputting a signal for controlling the second switch to be off when at least one of the plurality of signals includes an on signal, and outputting a signal for controlling the second switch to be off, all of the plurality of signals and a second control circuit that outputs a signal for controlling the second switch to be ON when is an OFF signal.

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を装置、方法、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。 Any combination of the above constituent elements, and conversion of expressions of the present invention between devices, methods, systems, etc. are also effective as aspects of the present invention.

本発明によれば、並列に接続された複数のLEDを備える照明装置において、小さな回路面積で、低ノイズで、LEDの能力を十分に発揮させることができる。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, in a lighting device having a plurality of LEDs connected in parallel, it is possible to fully exhibit the performance of the LEDs with a small circuit area and low noise.

比較例に係る照明装置の回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the illuminating device which concerns on a comparative example. 本発明の実施の形態に係る照明装置の回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the illuminating device which concerns on embodiment of this invention. 第1制御回路により制御される赤色用スイッチ、緑色用スイッチ及び青色用スイッチと、第2制御回路により制御されるダミー負荷用スイッチのオン/オフ関係をまとめた図である。4 is a diagram summarizing the ON/OFF relationship of a red switch, a green switch, and a blue switch controlled by a first control circuit, and a dummy load switch controlled by a second control circuit; FIG.

図1は、比較例に係る照明装置1の回路構成を示す図である。照明装置1は、三原色LED(具体的には、赤色LED20R、緑色LED20G及び青色LED20B)を備えるフルカラーの照明装置である。照明装置1に外部から直流電源と調光信号が供給される。図1に示す例では、電源線とグランド線の2線により外部から24Vの直流電圧が供給される。上記電源線は照明装置1の電源端子VINに接続され、上記グランド線は照明装置1のグランド端子GNDに接続される。また制御信号線により外部から調光信号が供給される。上記制御信号線の送信側は、調光コントローラ(例えば、操作卓、PCなど)と接続され、上記制御信号線の受信側は照明装置1の調光端子DIMに接続される。調光コントローラから、例えばDMX512規格に準拠した調光信号が照明装置1に供給される。 FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of a lighting device 1 according to a comparative example. The illumination device 1 is a full-color illumination device including three primary color LEDs (specifically, a red LED 20R, a green LED 20G, and a blue LED 20B). A DC power supply and a dimming signal are supplied to the lighting device 1 from the outside. In the example shown in FIG. 1, a DC voltage of 24 V is supplied from the outside through two wires, a power supply line and a ground line. The power line is connected to the power terminal VIN of the lighting device 1 , and the ground line is connected to the ground terminal GND of the lighting device 1 . Also, a dimming signal is supplied from the outside through the control signal line. The transmission side of the control signal line is connected to a dimming controller (for example, an operator console, PC, etc.), and the receiving side of the control signal line is connected to the dimming terminal DIM of the illumination device 1 . A dimming signal conforming to, for example, the DMX512 standard is supplied to the lighting device 1 from the dimming controller.

照明装置1において、電源端子VINに接続された電源供給ライン(図1に示す例では、DC24Vライン)の入力段にヒューズF1及び第1ダイオードD1が挿入される。ヒューズF1は、電源供給ライン(24Vライン)に定格値以上の電流が流れると溶断し、照明装置1内の部品を過電流から保護する。なおヒューズF1の代わりに、ポリスイッチを使用してもよい。第1ダイオードD1は、電源端子VIN側がアノードとなる向きに接続される逆接防止ダイオードである。作業者やユーザが誤って、グランド線を照明装置1の電源端子VINに、電源線をグランド端子GNDに接続した際に、照明装置1内に逆電流が流れないようにしている。 In the lighting device 1, a fuse F1 and a first diode D1 are inserted in the input stage of a power supply line (24V DC line in the example shown in FIG. 1) connected to the power supply terminal VIN. The fuse F1 is fused when a current exceeding the rated value flows through the power supply line (24V line), and protects the components in the lighting device 1 from overcurrent. A polyswitch may be used instead of the fuse F1. The first diode D1 is a reverse-connection prevention diode that is connected in such a direction that the power supply terminal VIN side becomes an anode. When an operator or user mistakenly connects the ground wire to the power terminal VIN of the lighting device 1 and the power wire to the ground terminal GND, the reverse current does not flow in the lighting device 1 .

DC/DCコンバータ11は、降圧型の定電流DC/DCコンバータである。DC/DCコンバータ11の入力端子VINには電源供給ライン(24Vライン)が接続される。DC/DCコンバータ11の出力端子SWには、負荷に接続された電源供給ラインW1が接続される。図1において主な負荷は、並列に接続された赤色LED20R、緑色LED20G及び青色LED20Bである。 The DC/DC converter 11 is a step-down constant current DC/DC converter. A power supply line (24V line) is connected to the input terminal VIN of the DC/DC converter 11 . A power supply line W1 connected to a load is connected to an output terminal SW of the DC/DC converter 11 . The main loads in FIG. 1 are the red LED 20R, the green LED 20G and the blue LED 20B connected in parallel.

DC/DCコンバータ11の電流検出端子CSには、負荷に流れる電流(即ち、DC/DCコンバータ11の出力電流)を検出するための電圧が入力される。より具体的には、直列接続された、負荷と第5抵抗R5間の分圧電圧が入力される。第5抵抗R5は、負荷に流れる電流を検出するためのセンシング抵抗である。 A current detection terminal CS of the DC/DC converter 11 receives a voltage for detecting the current flowing through the load (that is, the output current of the DC/DC converter 11). More specifically, a divided voltage between the load and the fifth resistor R5 connected in series is input. A fifth resistor R5 is a sensing resistor for detecting the current flowing through the load.

DC/DCコンバータ11は内部に、スイッチ、ドライバ、コンパレータ、誤差増幅器を主要構成要素として含む。スイッチは、入力端子VINと出力端子SW間の配線内に接続される。スイッチには例えば、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)を使用することができる。誤差増幅器は、所定の参照電圧と、電流検出端子CSに入力される電圧との誤差を増幅して誤差信号を生成する。コンパレータは、所定の搬送波(三角波)信号と、誤差増幅器から入力される誤差信号を比較してPWM信号を生成する。ドライバは、コンパレータから入力されるPWM信号に応じて上記スイッチのオン/オフを制御する。 The DC/DC converter 11 internally includes switches, drivers, comparators, and error amplifiers as main components. The switch is connected in the wiring between the input terminal VIN and the output terminal SW. For example, a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) can be used for the switch. The error amplifier amplifies the error between a predetermined reference voltage and the voltage input to the current detection terminal CS to generate an error signal. The comparator compares a predetermined carrier wave (triangular wave) signal and an error signal input from the error amplifier to generate a PWM signal. The driver controls on/off of the switch according to the PWM signal input from the comparator.

電流検出端子CSに入力される電圧により監視されるDC/DCコンバータ11の出力電流が目標値より低くなると、DC/DCコンバータ11は、上記スイッチのデューティ比を上げるように制御し、当該出力電流が目標値より高くなると上記スイッチのデューティ比を下げるように制御する。このような電流フィードバック制御により、DC/DCコンバータ11の出力端子SWから出力される電流が上記目標値に維持される。 When the output current of the DC/DC converter 11 monitored by the voltage input to the current detection terminal CS becomes lower than the target value, the DC/DC converter 11 controls to increase the duty ratio of the switch, and the output current becomes higher than the target value, the duty ratio of the switch is controlled to be lowered. With such current feedback control, the current output from the output terminal SW of the DC/DC converter 11 is maintained at the target value.

DC/DCコンバータ11の出力端子SWには出力フィルタが接続される。図1に示す例では、出力フィルタがLCフィルタで構成されている。具体的には、DC/DCコンバータ11の出力端子SWに接続された電源供給ラインW1にインダクタL1が挿入される。電源供給ラインW1とグランドライン間にコンデンサC1が接続される。コンデンサC1は、インダクタL1の出力側に接続される。 An output filter is connected to the output terminal SW of the DC/DC converter 11 . In the example shown in FIG. 1, the output filter is composed of an LC filter. Specifically, an inductor L1 is inserted in the power supply line W1 connected to the output terminal SW of the DC/DC converter 11 . A capacitor C1 is connected between the power supply line W1 and the ground line. Capacitor C1 is connected to the output side of inductor L1.

電源供給ラインW1とグランドライン間に第2ダイオードD2が接続される。第2ダイオードD2は、アノードがグランドライン側、カソードが電源供給ラインW1側となる向きに接続される転流ダイオード(フリー・ホイール・ダイオード)である。第2ダイオードD2は、インダクタL1の入力側に接続される。第2ダイオードD2は、DC/DCコンバータ11内のスイッチがオフの期間に、インダクタL1に蓄積されたエネルギーを負荷に転流させる。 A second diode D2 is connected between the power supply line W1 and the ground line. The second diode D2 is a commutation diode (free wheel diode) connected in such a direction that the anode is on the ground line side and the cathode is on the power supply line W1 side. A second diode D2 is connected to the input side of the inductor L1. The second diode D2 commutates the energy stored in the inductor L1 to the load while the switch in the DC/DC converter 11 is off.

電源供給ラインW1(ハイサイドライン)とローサイドラインW2間に第1抵抗R1、赤色LED20R、赤色用スイッチS1rが直列に接続される。また電源供給ラインW1とローサイドラインW2間に第2抵抗R2、緑色LED20G、緑色用スイッチS1gが直列に接続される。また電源供給ラインW1とローサイドラインW2間に第3抵抗R3、青色LED20B、青色用スイッチS1bが直列に接続される。 A first resistor R1, a red LED 20R, and a red switch S1r are connected in series between a power supply line W1 (high side line) and a low side line W2. A second resistor R2, a green LED 20G, and a green switch S1g are connected in series between the power supply line W1 and the low side line W2. A third resistor R3, a blue LED 20B, and a blue switch S1b are connected in series between the power supply line W1 and the low-side line W2.

ローサイドラインW2は、第5抵抗R5を介してグランド電位に接続される。ローサイドラインW2の電圧は、上述したようにDC/DCコンバータ11の電流検出端子CSに入力される。 The low side line W2 is connected to the ground potential via the fifth resistor R5. The voltage of the low side line W2 is input to the current detection terminal CS of the DC/DC converter 11 as described above.

図1に示す例では、赤色用スイッチS1r、緑色用スイッチS1g及び青色用スイッチS1bにNチャンネルのMOSFETを使用している。具体的には、赤色用スイッチS1r、緑色用スイッチS1g及び青色用スイッチS1bの各ソース端子はローサイドラインW2に共通に接続され、各ドレイン端子は赤色LED20Rのカソード端子、緑色LED20Gのカソード端子及び青色LED20Bのカソード端子にそれぞれ接続される。赤色用スイッチS1r、緑色用スイッチS1g及び青色用スイッチS1bの各ゲート端子には、第1制御回路12から、PWM信号で規定される駆動信号がそれぞれ入力される。 In the example shown in FIG. 1, N-channel MOSFETs are used for the red switch S1r, the green switch S1g, and the blue switch S1b. Specifically, the source terminals of the red switch S1r, the green switch S1g, and the blue switch S1b are commonly connected to the low side line W2, and the drain terminals are the cathode terminal of the red LED 20R, the cathode terminal of the green LED 20G, and the blue LED 20G. They are connected to the cathode terminals of the LEDs 20B, respectively. A drive signal defined by a PWM signal is input from the first control circuit 12 to each gate terminal of the switch S1r for red, the switch S1g for green, and the switch S1b for blue.

第1制御回路12は、調光端子DIMから入力される赤色LED20R、緑色LED20G及び青色LED20Bの調光信号を受信し、受信した調光信号に応じて赤色用スイッチS1r、緑色用スイッチS1g及び青色用スイッチS1bにそれぞれ供給するPWM信号を生成する。図1に示す例では、第1制御回路12はDMXデコーダICで構成される。 The first control circuit 12 receives dimming signals for the red LED 20R, the green LED 20G, and the blue LED 20B that are input from the dimming terminal DIM, and switches the red switch S1r, the green switch S1g, and the blue switch S1g according to the received dimming signal. A PWM signal is generated to be supplied to each switch S1b. In the example shown in FIG. 1, the first control circuit 12 is composed of a DMX decoder IC.

なお、調光信号はDMX形式以外のデータ形式で与えられてもよい。調光信号がDMX形式以外のデータ形式で与えられる場合、第1制御回路12はマイクロコントローラや当該データ形式に応じた別のロジックICで構成される。 Note that the dimming signal may be given in a data format other than the DMX format. If the dimming signal is given in a data format other than the DMX format, the first control circuit 12 is composed of a microcontroller or another logic IC corresponding to the data format.

第1制御回路12は、赤色用スイッチS1rのゲート端子にハイレベル電圧(オン信号)を印加することにより、赤色用スイッチS1rを導通させ、赤色LED20Rを点灯させることができる。また第1制御回路12は、赤色用スイッチS1rのゲート端子にローレベル電圧(オフ信号)を印加することにより、赤色用スイッチS1rを遮断させ、赤色LED20Rを消灯させることができる。また第1制御回路12は、ハイレベルとローレベルのデューティ比を制御することにより、赤色LED20Rの光量を調整することができる。 The first control circuit 12 applies a high-level voltage (on signal) to the gate terminal of the red switch S1r to turn on the red switch S1r and turn on the red LED 20R. Further, the first control circuit 12 can turn off the red switch S1r and turn off the red LED 20R by applying a low level voltage (off signal) to the gate terminal of the red switch S1r. Also, the first control circuit 12 can adjust the light amount of the red LED 20R by controlling the duty ratio of the high level and the low level.

同様に第1制御回路12は、緑色用スイッチS1gの導通/遮断を制御することにより、緑色LED20Gの点灯/消灯、及び光量を調整することができる。同様に第1制御回路12は、青色用スイッチS1bの導通/遮断を制御することにより、青色LED20Bの点灯/消灯、及び光量を調整することができる。 Similarly, the first control circuit 12 can control the ON/OFF of the green LED 20G and the amount of light by controlling the ON/OFF of the green switch S1g. Similarly, the first control circuit 12 can control the ON/OFF of the blue LED 20B and the amount of light by controlling the ON/OFF of the blue switch S1b.

このように第1制御回路12は、赤色LED20R、緑色LED20G及び青色LED20Bを個別にPWM制御することができる。したがって第1制御回路12は、赤色LED20R、緑色LED20G及び青色LED20Bを3つ同時に点灯させることもできるし、それらの内の2つを同時に点灯させることもできるし、それらの内の1つだけを点灯させることもできる。また同時に点灯させる2つ又は3つのLEDの光量をそれぞれ変えることもできる。これにより任意の発光色を得ることができる。 In this manner, the first control circuit 12 can individually PWM-control the red LED 20R, the green LED 20G, and the blue LED 20B. Therefore, the first control circuit 12 can simultaneously turn on three of the red LED 20R, the green LED 20G and the blue LED 20B, or turn on two of them at the same time, or turn on only one of them. It can also be lit. It is also possible to change the amount of light of two or three LEDs that are lit at the same time. This makes it possible to obtain an arbitrary emission color.

赤色LED20Rのアノード端子に接続される第1抵抗R1、緑色LED20Gのアノード端子に接続される第2抵抗R2、青色LED20Bのアノード端子に接続される第3抵抗R3は、各LEDに流れる電流を均等にするためのバランス抵抗である。LEDの順方向降下電圧Vfは、発光色により異なる。一般的に赤色のLEDは1.8~2.2V程度、緑色のLEDは2.2~3.7V程度、青色のLEDは3.2~3.7V程度である。 A first resistor R1 connected to the anode terminal of the red LED 20R, a second resistor R2 connected to the anode terminal of the green LED 20G, and a third resistor R3 connected to the anode terminal of the blue LED 20B equalize the current flowing through each LED. It is a balance resistor to make The forward voltage drop Vf of the LED varies depending on the color of emitted light. Generally, a red LED is about 1.8 to 2.2V, a green LED is about 2.2 to 3.7V, and a blue LED is about 3.2 to 3.7V.

第1抵抗R1、第2抵抗R2及び第3抵抗R3は、順方向降下電圧Vfが異なる赤色LED20R、緑色LED20G及び青色LED20Bがそれぞれ接続された3列の直列回路の負荷が均等になるように設計される。例えば、第1抵抗R1の抵抗値は、第3抵抗R3の抵抗値より高く設定される。なお、各列に接続される抵抗素子の数を変えることにより、各列の負荷を調整することもできる。 The first resistor R1, the second resistor R2, and the third resistor R3 are designed to equalize the load of the three series circuits in which the red LED 20R, the green LED 20G, and the blue LED 20B, each having a different forward voltage drop Vf, are connected. be done. For example, the resistance value of the first resistor R1 is set higher than the resistance value of the third resistor R3. The load on each column can be adjusted by changing the number of resistance elements connected to each column.

図1に示す例ではDC/DCコンバータ11は、赤色用スイッチS1r、緑色用スイッチS1g及び青色用スイッチS1bのオン/オフ状態に関わらず、定電流の直流電力を出力し続ける。赤色用スイッチS1r、緑色用スイッチS1g及び青色用スイッチS1bが全てオンしている状態では、DC/DCコンバータ11の出力電流が3列に均等に分流する。また赤色用スイッチS1r、緑色用スイッチS1g及び青色用スイッチS1bの2つがオンしている状態では、DC/DCコンバータ11の出力電流が、オンしている2列に均等に分流する。また赤色用スイッチS1r、緑色用スイッチS1g及び青色用スイッチS1bのいずれか1つがオンしている状態では、DC/DCコンバータ11の出力電流が、オンしている1列に全て流れる。 In the example shown in FIG. 1, the DC/DC converter 11 continues to output constant-current DC power regardless of the ON/OFF states of the switch S1r for red, the switch S1g for green, and the switch S1b for blue. When the red switch S1r, the green switch S1g, and the blue switch S1b are all turned on, the output current of the DC/DC converter 11 is evenly divided into three lines. In addition, in a state in which two of the switch S1r for red, the switch S1g for green, and the switch S1b for blue are turned on, the output current of the DC/DC converter 11 is evenly split between the two lines that are turned on. When any one of the red switch S1r, the green switch S1g, and the blue switch S1b is turned on, the output current of the DC/DC converter 11 all flows through the one row that is turned on.

いずれの状態でもDC/DCコンバータ11から出力される電流は一定であるため、赤色LED20R、緑色LED20G及び青色LED20Bの1つのみが点灯している場合のLEDの光量を1とすると、2つのLEDが点灯している場合の各LEDの光量は1/2、3つのLEDが点灯している場合の各LEDの光量は1/3となる。 In any state, the current output from the DC/DC converter 11 is constant. is lit, the light intensity of each LED is 1/2, and when three LEDs are lit, the light intensity of each LED is 1/3.

DC/DCコンバータ11の出力電流の目標値は、赤色LED20R、緑色LED20G及び青色LED20Bの各最大許容電流以下の値に設定される。出力電流の目標値を、最大許容電流に近い値に設定するほど高効率になる。なお、出力電流の目標値は、照明装置1内の基板と他の部品の許容電流以下である必要もある。また、出力電流の目標値は、照明装置1内の基板と部品が、当該出力電流による放熱に対して耐熱条件を満たしている必要もある。 A target value of the output current of the DC/DC converter 11 is set to a value equal to or less than the maximum allowable current of each of the red LED 20R, the green LED 20G, and the blue LED 20B. The closer the target output current is to the maximum allowable current, the higher the efficiency. It should be noted that the target value of the output current also needs to be less than or equal to the allowable current of the board and other parts in the lighting device 1 . In addition, the target value of the output current needs to satisfy the heat resistance condition for the substrates and parts in the lighting device 1 against heat dissipation by the output current.

比較例に係る回路構成では、赤色用スイッチS1r、緑色用スイッチS1g及び青色用スイッチS1bの全てがオフのとき、DC/DCコンバータ11の出力電圧が、入力電圧(図1に示す例では、24V)の近辺まで上昇する問題がある。DC/DCコンバータ11は常時、定電流を出力するように制御されているため、負荷に流れる電流がゼロに近づくにしたがい出力電圧が上昇する。 In the circuit configuration according to the comparative example, when the red switch S1r, the green switch S1g, and the blue switch S1b are all turned off, the output voltage of the DC/DC converter 11 is equal to the input voltage (24 V in the example shown in FIG. ) is a problem. Since the DC/DC converter 11 is always controlled to output a constant current, the output voltage rises as the current flowing through the load approaches zero.

赤色用スイッチS1r、緑色用スイッチS1g及び青色用スイッチS1bの全てがオフの状態から、いずれか1つのスイッチがターンオンすると、当該スイッチに接続されたLEDに、24V相当の高電圧が瞬間的に印加されることになる。この高電圧により、LEDの耐圧をオーバすると、LEDに不具合が発生する可能性がある。 When any one of the red switch S1r, green switch S1g, and blue switch S1b is turned off, a high voltage equivalent to 24 V is momentarily applied to the LED connected to the switch. will be If the withstand voltage of the LED is exceeded due to this high voltage, the LED may malfunction.

図2は、本発明の実施の形態に係る照明装置1の回路構成を示す図である。以下、図1に示した比較例に係る回路構成に対する追加の回路構成部分を説明する。図2に示す実施の形態に係る回路構成では、電源供給ラインW1とローサイドラインW2の間に、ダミー負荷15とダミー負荷用スイッチS2が直列にさらに接続される。 FIG. 2 is a diagram showing a circuit configuration of lighting device 1 according to the embodiment of the present invention. A circuit configuration portion added to the circuit configuration according to the comparative example shown in FIG. 1 will be described below. In the circuit configuration according to the embodiment shown in FIG. 2, a dummy load 15 and a dummy load switch S2 are further connected in series between the power supply line W1 and the low side line W2.

図2に示す例では、ダミー負荷15は、直列に接続されたダミーダイオード20Dと第4抵抗R4により構成される。ダミーダイオード20Dは、非発光のダイオードである。一般的なシリコンダイオードの順方向降下電圧Vfは、0.6~0.7V程度である。したがってダミーダイオード20Dは、並列に接続されたLEDの順方向降下電圧Vfに近づけるために、複数(例えば2個)のダイオード素子が直列に接続されて構成される。 In the example shown in FIG. 2, the dummy load 15 is composed of a dummy diode 20D and a fourth resistor R4 connected in series. The dummy diode 20D is a non-light emitting diode. A forward voltage drop Vf of a general silicon diode is about 0.6 to 0.7V. Therefore, the dummy diode 20D is configured by connecting a plurality of (for example, two) diode elements in series so as to approximate the forward voltage drop Vf of the LEDs connected in parallel.

ダミーダイオード20Dのアノード端子に接続される第4抵抗R4は、赤色LED20R、緑色LED20G、青色LED20B、ダミーダイオード20Dに流れる電流を均等にするためのバランス抵抗である。4列の負荷を均等にするために、第4抵抗R4の抵抗値、及び/又は第4抵抗R4を構成する抵抗素子の数を調整する。 A fourth resistor R4 connected to the anode terminal of the dummy diode 20D is a balance resistor for equalizing currents flowing through the red LED 20R, the green LED 20G, the blue LED 20B, and the dummy diode 20D. In order to equalize the loads of the four columns, the resistance value of the fourth resistor R4 and/or the number of resistive elements forming the fourth resistor R4 are adjusted.

なお、ダミーダイオード20Dの列は、他の3列と必ずしも同じ負荷に設計する必要はない。DC/DCコンバータ11の出力電圧の上昇を許容できる範囲内において、ダミーダイオード20Dの列の負荷を、他の3列の負荷より小さく設計してもよい。 Note that the row of dummy diodes 20D does not necessarily have to be designed to have the same load as the other three rows. The load on the row of dummy diodes 20D may be designed to be smaller than the loads on the other three rows within a range in which an increase in the output voltage of DC/DC converter 11 is permissible.

図2に示す例では、ダミー負荷用スイッチS2に、赤色用スイッチS1r、緑色用スイッチS1g及び青色用スイッチS1bと同様に、NチャンネルのMOSFETを使用している。ダミー負荷用スイッチS2のソース端子はローサイドラインW2に接続され、ドレイン端子はダミーダイオード20Dのカソード端子に接続される。ダミー負荷用スイッチS2のゲート端子には、第2制御回路13からオン/オフ信号が入力される。 In the example shown in FIG. 2, an N-channel MOSFET is used for the dummy load switch S2, like the red switch S1r, the green switch S1g, and the blue switch S1b. The source terminal of the dummy load switch S2 is connected to the low side line W2, and the drain terminal is connected to the cathode terminal of the dummy diode 20D. An on/off signal is input from the second control circuit 13 to the gate terminal of the dummy load switch S2.

第2制御回路13は、第1制御回路12から出力される赤色用スイッチS1r、緑色用スイッチS1g及び青色用スイッチS1bをそれぞれオン/オフ制御するための3系統の駆動信号(PWM信号)を監視する。第2制御回路13は、3系統の駆動信号の少なくとも1つがハイレベル(オン信号)のとき、ダミー負荷用スイッチS2のゲート端子にローレベル(オフ信号)を出力する。一方、第2制御回路13は、3系統の駆動信号の全てがローレベル(オフ信号)のとき、ダミー負荷用スイッチS2のゲート端子にハイレベル(オン信号)を出力する。 The second control circuit 13 monitors three drive signals (PWM signals) output from the first control circuit 12 for turning on/off the red switch S1r, the green switch S1g, and the blue switch S1b. do. The second control circuit 13 outputs a low level (off signal) to the gate terminal of the dummy load switch S2 when at least one of the three drive signals is high level (on signal). On the other hand, the second control circuit 13 outputs a high level (on signal) to the gate terminal of the dummy load switch S2 when all of the three drive signals are at low level (off signal).

第2制御回路13は例えば、赤色用スイッチS1r、緑色用スイッチS1g及び青色用スイッチS1bをオン/オフ制御する3系統の駆動信号を入力とし、ダミー負荷用スイッチS2をオン/オフ制御するための駆動信号を出力とするNOR回路で構成することができる。 The second control circuit 13 receives, for example, three drive signals for on/off-controlling the red switch S1r, the green switch S1g, and the blue switch S1b, and controls the dummy load switch S2 on/off. It can be configured by a NOR circuit that outputs a drive signal.

図3は、第1制御回路12により制御される赤色用スイッチS1r、緑色用スイッチS1g及び青色用スイッチS1bと、第2制御回路13により制御されるダミー負荷用スイッチS2のオン/オフ関係をまとめた図である。 FIG. 3 summarizes the on/off relationship of the red switch S1r, the green switch S1g, and the blue switch S1b controlled by the first control circuit 12, and the dummy load switch S2 controlled by the second control circuit 13. It is a diagram.

以上説明したように本実施の形態によれば、DC/DCコンバータ11でPWM調光せずに、赤色用スイッチS1r、緑色用スイッチS1g及び青色用スイッチS1bでPWM調光し、DC/DCコンバータ11は定電流を出力し続ける。これにより、DC/DCコンバータ11の停止と再起動が頻繁に繰り返されることがなくなり、DC/DCコンバータ11の出力ノイズが低減される。可聴ノイズが抑制され、静音性が向上する。 As described above, according to the present embodiment, without PWM dimming in the DC/DC converter 11, PWM dimming is performed by the red switch S1r, the green switch S1g, and the blue switch S1b, and the DC/DC converter 11 continues to output a constant current. As a result, frequent repetition of stop and restart of the DC/DC converter 11 is eliminated, and the output noise of the DC/DC converter 11 is reduced. Audible noise is suppressed and quietness is improved.

また本実施の形態によれば、三原色のLEDを3つのDC/DCコンバータではなく、1つのDC/DCコンバータ11で駆動する。これにより、DC/DCコンバータ11を設置するスペースを省スペース化することができる。したがって、照明装置1を小型化することができる。また、DC/DCコンバータの数を減らすことにより、コストを削減することができる。 Further, according to this embodiment, the three primary color LEDs are driven by one DC/DC converter 11 instead of three DC/DC converters. Thereby, the space in which the DC/DC converter 11 is installed can be saved. Therefore, the illumination device 1 can be miniaturized. Also, cost can be reduced by reducing the number of DC/DC converters.

また本実施の形態によれば、1つのDC/DCコンバータ11から出力される電流を、オンしている経路のLEDで分流する。分流することにより、点灯するLEDの数が1つでも2つでも3つでも同じ消費電力となる。1つのLEDが点灯する場合、回路基板の許容電力の限界まで1つのLEDに電流を流すことができ、LEDの能力を十分に引き出すことができる。 Further, according to the present embodiment, the current output from one DC/DC converter 11 is divided by the LEDs in the ON path. By dividing the current, the power consumption is the same regardless of whether the number of LEDs to be lit is one, two, or three. When one LED lights up, a current can flow through the one LED up to the allowable power limit of the circuit board, and the ability of the LED can be fully exploited.

これに対して、3つのDC/DCコンバータで三原色のLEDを駆動する場合、回路基板の許容電力に対して、基本的に1/3の電流しか流すことができなかった。3つのDC/DCコンバータがそれぞれ三原色のLEDの点灯状態を把握していれば、1/3以上の電流を流すことができるが、回路構成が複雑化する。これに対して本実施の形態によれば、シンプルな回路構成で、LEDの能力を十分に引き出すことができる。 On the other hand, when three DC/DC converters are used to drive three primary color LEDs, basically only 1/3 of the allowable power of the circuit board can flow. If each of the three DC/DC converters grasps the lighting state of the LEDs of the three primary colors, more than 1/3 of the current can flow, but the circuit configuration becomes complicated. In contrast, according to the present embodiment, it is possible to sufficiently bring out the capabilities of the LED with a simple circuit configuration.

三原色のLEDの演出によっては、三原色のLEDが全てオフになるタイミングが発生することがある。DC/DCコンバータ11の負荷が軽くなると、出力電圧が上昇するとともに、大きなノイズが発生する。これに対して本実施の形態によれば、ダミー負荷15を追加し、三原色のLEDが全てオフになるタイミングで、ダミー負荷15を導通させる。これにより、どのような演出がなされた場合でも、DC/DCコンバータ11にかかる負荷が略一定になり、DC/DCコンバータ11の動作が安定し、ノイズが低減される。なお一般的な演出では、三原色のLEDが全てオフになる期間はごく短く、無駄に消費される電流は軽微である。 Depending on the performance of the three primary color LEDs, there may be times when all the three primary color LEDs are turned off. When the load of the DC/DC converter 11 becomes lighter, the output voltage rises and large noise occurs. In contrast, according to the present embodiment, the dummy load 15 is added, and the dummy load 15 is made conductive at the timing when all the LEDs of the three primary colors are turned off. As a result, the load applied to the DC/DC converter 11 becomes substantially constant regardless of the performance, the operation of the DC/DC converter 11 is stabilized, and noise is reduced. It should be noted that in a general presentation, the period in which all the LEDs of the three primary colors are turned off is extremely short, and the amount of current that is wastefully consumed is negligible.

これに対して三原色のLEDが全てオフになる度に、DC/DCコンバータ11を停止させる場合、大きなノイズが発生する要因となる。またDC/DCコンバータ11に三原色のLEDが全てオフになったことを通知する信号線が必要になり、回路構成が複雑化する。 On the other hand, if the DC/DC converter 11 is stopped every time all the LEDs of the three primary colors are turned off, large noise is generated. In addition, a signal line for notifying the DC/DC converter 11 that all three primary color LEDs are turned off is required, which complicates the circuit configuration.

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。本実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present invention has been described above based on the embodiments. It should be understood by those skilled in the art that the present embodiment is an example, and that various modifications can be made to the combination of each component, and that such modifications are within the scope of the present invention.

上述の実施の形態では、三原色のLEDを使用する例を説明したが、複数のLEDが並列接続される構成であれば、本発明を適用可能である。例えば、赤色LED、緑色LED、青色LEDに、白色LED及び/又は黄色LEDをさらに並列接続させた構成にも適用可能である。また赤色LEDと緑色LED、白色LEDと橙色LEDといったように、2色のLEDを並列接続させた構成にも適用可能である。また同色の複数のLEDを並列接続させた構成にも適用可能である。同色の複数のLEDであっても、設置位置が離れていれば、複数のLEDによる演出が可能である。 In the above embodiment, an example using LEDs of three primary colors has been described, but the present invention can be applied to any configuration in which a plurality of LEDs are connected in parallel. For example, a configuration in which a white LED and/or a yellow LED are further connected in parallel to a red LED, a green LED, and a blue LED is also applicable. It is also applicable to a configuration in which two color LEDs are connected in parallel, such as a red LED and a green LED, or a white LED and an orange LED. It is also applicable to a configuration in which a plurality of LEDs of the same color are connected in parallel. Even with a plurality of LEDs of the same color, if the installation positions are separated, it is possible to produce an effect with a plurality of LEDs.

また上述の実施の形態では、第1制御回路12と第2制御回路13が別のICチップで構成される例を説明した。この点、第1制御回路12と第2制御回路13が1つのICチップに統合されていてもよい。 Further, in the above-described embodiment, an example in which the first control circuit 12 and the second control circuit 13 are configured by separate IC chips has been described. In this regard, the first control circuit 12 and the second control circuit 13 may be integrated into one IC chip.

また上述の実施の形態では、外部から直流電圧が供給される例を説明した。この点、外部から交流電圧が供給される場合、照明装置1内のDC/DCコンバータ11の前段にAC/DCコンバータを設置すればよい。 Also, in the above-described embodiments, an example in which a DC voltage is supplied from the outside has been described. In this respect, when an AC voltage is supplied from the outside, an AC/DC converter may be installed in front of the DC/DC converter 11 in the lighting device 1 .

また上述の実施の形態では、赤色用スイッチS1r、緑色用スイッチS1g、青色用スイッチS1b、ダミー負荷用スイッチS2にNチャンネルMOSFETを使用する例を説明した。この点、バイポーラトランジスタやリレー等の他の種類のスイッチを使用してもよい。 Further, in the above-described embodiment, an example of using N-channel MOSFETs for the red switch S1r, the green switch S1g, the blue switch S1b, and the dummy load switch S2 has been described. In this regard, other types of switches such as bipolar transistors or relays may be used.

1 照明装置、 11 DC/DCコンバータ、 12 第1制御回路、 13 第2制御回路、 15 ダミー負荷、 20R 赤色LED、 20G 緑色LED、 20B 青色LED、 20D ダミーダイオード、 S1r 赤色用スイッチ、 S1g 緑色用スイッチ、 S1b 青色用スイッチ、 S2 ダミー負荷用スイッチ、 F1 ヒューズ、 D1,D2 ダイオード、 L1 インダクタ、 C1 コンデンサ、 R1-R5 抵抗、 W1 電源供給ライン、 W2 ローサイドライン。 1 Lighting Device 11 DC/DC Converter 12 First Control Circuit 13 Second Control Circuit 15 Dummy Load 20R Red LED 20G Green LED 20B Blue LED 20D Dummy Diode S1r Red Switch S1g Green Switch S1b Blue switch S2 Dummy load switch F1 Fuse D1, D2 Diode L1 Inductor C1 Capacitor R1-R5 Resistor W1 Power supply line W2 Low side line.

Claims (4)

並列に接続された複数のLED(Light Emitting Diode)と、
前記複数のLEDにそれぞれ直列に接続された複数の第1スイッチと、
入力される調光信号をもとに前記複数の第1スイッチを個別に制御する第1制御回路と、
前記複数のLEDと並列に接続されたダミー負荷と、
前記ダミー負荷に直列に接続された第2スイッチと、
入力される直流電圧を変換して定電流の直流電力を、前記複数の前記第1スイッチのそれぞれのオン/オフ状態に関わらず、前記複数のLEDと前記ダミー負荷が並列に接続された電力供給ラインに出力し続けるDC/DCコンバータと、
前記複数の第1スイッチのオン/オフを制御するための複数の信号を監視し、前記複数の信号の少なくとも1つにオン信号が含まれるとき前記第2スイッチをオフに制御する信号を出力し、前記複数の信号の全てがオフ信号のとき前記第2スイッチをオンに制御する信号を出力する第2制御回路と、
を備えることを特徴とする照明装置。
a plurality of LEDs (Light Emitting Diodes) connected in parallel;
a plurality of first switches connected in series to the plurality of LEDs;
a first control circuit that individually controls the plurality of first switches based on an input dimming signal;
a dummy load connected in parallel with the plurality of LEDs;
a second switch connected in series with the dummy load;
A power supply in which the plurality of LEDs and the dummy load are connected in parallel , regardless of the on/off state of each of the plurality of first switches, by converting an input DC voltage into constant-current DC power. a DC/DC converter that continues to output to the line;
monitoring a plurality of signals for controlling on/off of the plurality of first switches, and outputting a signal for controlling the second switch to be off when at least one of the plurality of signals includes an on signal; a second control circuit for outputting a signal for turning on the second switch when all of the plurality of signals are off signals;
A lighting device comprising:
並列に接続された複数のLEDは、赤色LED、緑色LED及び青色LEDであり、
前記第1スイッチは3つであり、
前記第2制御回路は、前記3つの第1スイッチに供給される3つの信号の全てがオフ信号のとき前記第2スイッチをオンに制御する信号を出力することを特徴とする請求項1に記載の照明装置。
the plurality of LEDs connected in parallel are a red LED, a green LED and a blue LED;
there are three first switches;
2. The second control circuit according to claim 1, wherein the second control circuit outputs a signal for turning on the second switch when all of the three signals supplied to the three first switches are off signals. lighting system.
前記複数のLEDにそれぞれ直列に接続され、各LEDに流れる電流を均等にするための複数のバランス抵抗素子をさらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載の照明装置。 3. The lighting device according to claim 1, further comprising a plurality of balancing resistance elements connected in series to the plurality of LEDs, respectively, for equalizing currents flowing through the LEDs. 前記ダミー負荷は、
非発光のダイオードと、
前記ダイオードと直列に接続されたバランス抵抗素子と、
を含むことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の照明装置。
The dummy load is
a non-light-emitting diode;
a balancing resistance element connected in series with the diode;
4. The lighting device according to any one of claims 1 to 3, comprising:
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