JP7287609B2 - Control circuit for lighting equipment - Google Patents
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Description
この発明は、電源に直流電圧を用いる、直流を給電するシステムに特化した照明装置において、幅広い電源電圧に対応可能な制御回路に関するものである。
BACKGROUND OF THE
近年のＬＥＤ（発光ダイオード）技術の進化に伴い、ＬＥＤ照明装置は、様々なものが使用されている。そのため、ＬＥＤ照明装置には、小型化、高効率化、低価格化等が要求されている。 2. Description of the Related Art With the recent evolution of LED (light emitting diode) technology, various types of LED lighting devices are used. Therefore, LED lighting devices are required to be smaller, more efficient, and less expensive.
その中で、直流電圧を電源とするＬＥＤ照明装置の電源供給元は、一つとは限らず、近年の省エネ意識の高まりにより、再生可能エネルギーである太陽光発電電力や、各種バッテリー電力等、多岐にわたる。 Among them, the power supply source for LED lighting devices that use DC voltage as a power supply is not limited to one source. Over.
これらの電源から出力される直流電圧の違いに対しては、電源変換ユニットを用いることで対応していた。しかし、電源変換ユニットを用いる構成は、変換によるロスが発生し、効率が低下する問題があった。 The difference in the DC voltage output from these power supplies was dealt with by using a power conversion unit. However, the configuration using the power supply conversion unit has a problem of loss due to conversion and a decrease in efficiency.
また、電源変換ユニットの多くは、特定の周波数でスイッチングして、出力を一定に保つ構成である。この様な電源変換ユニットは、スイッチング動作により、電磁ノイズが発生するという大きなデメリットがあった。 Moreover, many of the power conversion units have a configuration in which switching is performed at a specific frequency to keep the output constant. Such a power conversion unit has a great disadvantage that electromagnetic noise is generated by switching operation.
一方、電源変換ユニットを使用しない構成では、一定の範囲の直流電圧に対しては、ＬＥＤに流れる電流を一定に保つことは可能であるが、その範囲外の直流電圧の僅かな変動に対して、ＬＥＤに流れる電流が大きく変化してしまう。そのため、ＬＥＤ照明から出力される光の質が低下したり、ＬＥＤの寿命が短縮、或は焼損してしまう。 On the other hand, in a configuration that does not use a power conversion unit, it is possible to keep the current flowing through the LED constant for DC voltages within a certain range, but for slight fluctuations in DC voltages outside that range , the current flowing through the LED changes greatly. As a result, the quality of the light output from the LED illumination is degraded, the life of the LED is shortened, or the LED is burned out.
また、所定の値以下に、直流電圧が低下すると、ＬＥＤを点灯させるために必要な順（方向）電圧が足りなくなり、ＬＥＤが消灯してしまう。そのため、広範囲の電源電圧に対応させることができないという問題があった。 Further, when the DC voltage drops below a predetermined value, the forward (direction) voltage required for lighting the LED becomes insufficient, and the LED goes out. Therefore, there is a problem that it cannot be adapted to a wide range of power supply voltages.
従って、電源変換ユニットを用いることなく、幅広い電源電圧に対応可能なＬＥＤ照明装置用の制御回路が望まれている。特許文献１では、電源電圧の増減に合わせてＬＥＤの点灯と消灯を制御することによって幅広い電源電圧に対応しながら、ＬＥＤに流れる電流を一定に保つ構成が開示されている。また、特許文献２では、電源電圧の増減に合わせてＬＥＤの点灯と消灯を制御することによって幅広い電源電圧に対応しながら、照明装置全体としては明るさに隔たりを生じさせない構成が開示されている。更に、特許文献３では、電源電圧の増減に合わせてＬＥＤの直並列の接続を変換することによって幅広い電源電圧に対応しながら、ＬＥＤに流れる電流を一定に保つ構成が開示されている。
Therefore, there is a demand for a control circuit for an LED lighting device that can handle a wide range of power supply voltages without using a power conversion unit.
しかしながら、これらの特許文献１～３の構成では、電源電圧の増減に合わせて、ＬＥＤの照度が自動的に変動してしまう。
However, in the configurations of these
そこで、この発明は、上述の課題を解決するものとして、幅広い電源電圧の範囲に対応可能であると共に、意図的に調光可能な照明装置用の制御回路を提供することを目的としたものである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a control circuit for a lighting device that can handle a wide range of power supply voltages and that is capable of intentionally dimming. be.
請求項１の発明は、
直流電圧を印加する直流電源と、
前記直流電源から電圧を印加されると、常時点灯するＬＥＤを備えたＬＥＤ常時点灯部と、
直並列の接続が変換するＬＥＤを有するＬＥＤ直並列変換部と、
調光信号によって、調光制御を行う、調光信号制御部と、
比較器に吸い込まれた電流の量に応じて、前記ＬＥＤ直並列変換部に係るＬＥＤの直並列の接続を変換させるＬＥＤ直並列制御部を有し、
前記調光信号制御部は、
リファレンス電圧と、マイナスの電圧入力部を通じて印加された電圧を比較し、比較結果に応じた量の電流を吸い込む前記比較器と、
前記比較器のマイナスの電圧入力部と接続され、外部から調光信号の入力を受け付ける調光信号入力部とを備えている、照明装置用の制御回路とした。
The invention of
a DC power supply that applies a DC voltage;
an LED constant lighting unit including an LED that is constantly lit when a voltage is applied from the DC power supply;
an LED serial-parallel converter having LEDs converted by serial-parallel connections;
a dimming signal control unit that performs dimming control according to the dimming signal;
an LED serial-parallel control unit that converts the serial-parallel connection of the LEDs related to the LED serial-parallel conversion unit according to the amount of current drawn into the comparator;
The dimming signal control unit
said comparator comparing a reference voltage with a voltage applied through a negative voltage input and sinking an amount of current according to the comparison result;
A control circuit for a lighting device, comprising a dimming signal input section connected to the negative voltage input section of the comparator and receiving an input of a dimming signal from the outside.
また、請求項２の発明は、
直流電圧を印加する直流電源と、
前記直流電源から電圧を印加されると、常時点灯するＬＥＤを備えたＬＥＤ常時点灯部と、
点灯又は消灯するＬＥＤを備えたＬＥＤ点灯・消灯部と、
調光信号によって、調光制御を行う、調光信号制御部と、
比較器に吸い込まれた電流の量に応じて、前記ＬＥＤ点灯・消灯部に係るＬＥＤを制御するＬＥＤ点灯・消灯制御部を有し、
前記調光信号制御部は、
リファレンス電圧と、マイナスの電圧入力部を通じて印加された電圧を比較し、比較結果に応じた量の電流を吸い込む前記比較器と、
前記比較器のマイナスの電圧入力部と接続され、外部から調光信号の入力を受け付ける調光信号入力部とを備えている、照明装置用の制御回路とした。
Further, the invention of
a DC power supply that applies a DC voltage;
an LED constant lighting unit including an LED that is constantly lit when a voltage is applied from the DC power supply;
an LED lighting/extinguishing unit including an LED that lights or extinguishes;
a dimming signal control unit that performs dimming control according to the dimming signal;
an LED lighting/extinguishing control unit for controlling the LEDs associated with the LED lighting/extinguishing unit according to the amount of current drawn into the comparator;
The dimming signal control unit
said comparator comparing a reference voltage with a voltage applied through a negative voltage input and sinking an amount of current according to the comparison result;
A control circuit for a lighting device, comprising a dimming signal input section connected to the negative voltage input section of the comparator and receiving an input of a dimming signal from the outside.
請求項１及び２の発明によれば、電源変換ユニットを用いることなく、幅広い電源電圧の範囲に対応可能であると共に、外部から調光信号の入力を受け付けることにより、意図的に調光できる。
According to the inventions of
また、電源変換ユニットを使用しない構成であるため、照明装置の小型化、高効率化、低価格化が実現できる。また、電磁ノイズが発生せず、病院や精密機械室等の電磁ノイズを嫌う環境でも使用可能である。さらに照明装置の故障リスクも低減できる。 In addition, since the configuration does not use a power supply conversion unit, it is possible to achieve a reduction in the size, efficiency, and cost of the lighting device. In addition, it does not generate electromagnetic noise and can be used in environments such as hospitals and precision machine rooms where electromagnetic noise is averse. Furthermore, the failure risk of the lighting device can be reduced.
（実施の形態例１）
まず、この発明の実施の形態例１の概念構成図である図１に基づいて説明する。この発明の照明装置用の制御回路は、直流電源５０の電圧の印加によりＬＥＤが常時点灯するＬＥＤ常時点灯部５１を設け、また、直流電源５０の電圧値の変動によってＬＥＤの直並列の接続が変換されるＬＥＤ直並列変換部５２を設け、また、電圧値の変動によって、ＬＥＤ直並列変換部５２に係るＬＥＤの直並列の接続を自動的に変換させるＬＥＤ直並列制御部５３を設け、また、外部から調光信号の入力を受け付け、当該調光信号によって、調光制御を行う、調光信号制御部５４を設け、さらに、所定の電圧値を超えた過大な電圧分について、電圧降下させる過電圧吸収部５５を設けた構成となっている。また、各部は電流路５６を通じて接続されている。
(Embodiment example 1)
First, a description will be given based on FIG. 1, which is a conceptual configuration diagram of
この照明装置用の制御回路では、直流電源５０から印加される直流電圧によりＬＥＤ常時点灯部５１及びＬＥＤ直並列変換部５２に係るＬＥＤは点灯しているが、直流電源５０の変動等により直流電圧が変動すると、ＬＥＤ直並列制御部５３が動作し、ＬＥＤ直並列変換部５２の直並列の接続が変換される。従って、この制御回路を設けた照明装置では、ＬＥＤ常時点灯部５１及びＬＥＤ直並列変換部５２に係る全てのＬＥＤが点灯状態となり、周囲の者が電源電圧の変動に気付きにくい。
In this lighting device control circuit, the LEDs associated with the LED constant lighting section 51 and the LED serial-parallel conversion section 52 are lit by the DC voltage applied from the
次に、この発明の実施の形態例１の照明装置用の制御回路Ａの構成を図２に基づいて説明する。
Next, the configuration of the control circuit A for the lighting device according to
図２に示すように、直流電源１の正極に、電流路２と、電流路３とがそれぞれ接続されている。
As shown in FIG. 2, a
電流路２では、ＬＥＤから成る半導体発光素子ＬＥＤ１～３が同一極性方向に直列に接続されて設けられており、半導体発光素子ＬＥＤ３のカソード側から電圧下位方向に向かって、電流路２１と電流路２２の２つに分岐している。
In the
電流路２１では、ＬＥＤから成る半導体発光素子ＬＥＤ４～６が同一極性方向に直列に接続されて設けられており、半導体発光素子ＬＥＤ６のカソードと、半導体制御素子ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）２のドレインが直列に接続されている。また、電流路２２では、半導体制御素子ＦＥＴ１のソースが、同一極性方向に直列に接続されて設けられている、ＬＥＤから成る半導体発光素子ＬＥＤ７～９のうち、半導体発光素子ＬＥＤ７のアノードと直列に接続されている。
In the
さらに、半導体発光素子ＬＥＤ６のカソードと半導体制御素子ＦＥＴ２のドレイン間の電流路２１と、半導体制御素子ＦＥＴ１のソースと半導体発光素子ＬＥＤ７のアノード間の電流路２２とを結ぶ電流路４に、ダイオードから成る半導体整流素子Ｄ１が設けられている。詳しくは、半導体整流素子Ｄ１のアノードが、半導体発光素子ＬＥＤ６のカソードと半導体制御素子ＦＥＴ２のドレイン間の電流路２１に接続され、半導体整流素子Ｄ１のカソードが、半導体制御素子ＦＥＴ１のソースと半導体発光素子ＬＥＤ７のアノード間の電流路２２に接続されている。この半導体整流素子Ｄ１は、順方向にしか電流を流さない特性を活かして、半導体制御素子ＦＥＴ１がＯＮした際に、半導体制御素子ＦＥＴ１のソースから半導体制御素子ＦＥＴ２のドレインに電流が流れないように、電流を遮断する役割を果たす。このように半導体整流素子Ｄ１が設けられていることによって、半導体制御素子ＦＥＴ１及び半導体制御素子ＦＥＴ２がＯＮした際に、電流路２１と電流路２２にほぼ等しく電流が流れることになる。
Further, a
半導体制御素子ＦＥＴ２のソースと半導体発光素子ＬＥＤ９のカソードは接続され、電流路２１と電流路２２との２つに分岐していた電流路２は、ここで１つの電流路２に戻り、これより下の電圧下位方向に向かって順に、半導体制御素子ＦＥＴ３、半導体発光素子ＬＥＤ１０、抵抗素子Ｒ３が直列に設けられている。抵抗素子Ｒ３は、シャント抵抗であって、検出回路（図示省略）が抵抗素子Ｒ３の端子間の電圧（降下）と抵抗素子Ｒ３の抵抗値に基づいて、照明装置用の制御回路Ａに流れる電流値を検出する。
The source of the semiconductor control element FET2 and the cathode of the semiconductor light emitting element LED9 are connected, and the
また、半導体制御素子ＦＥＴ３は、直流電源１から所定の電圧値を超えた過大な電圧が印加されると、当該過大な電圧分について電圧降下させる役割を果たす。例えば、半導体制御素子ＦＥＴ３の耐圧が５００Ｖで、照明装置用の制御回路Ａの所定の電圧が２９．３Ｖの場合、３２Ｖの過大な電圧が印加されると、半導体制御素子ＦＥＴ３は、過大な電圧分である２．７Ｖを、ドレイン－ソース間で吸収して（＝受け持って）、電圧降下させ、照明装置用の制御回路Ａ内を流れる電流の量を既定の状態に保つ。
Further, when an excessive voltage exceeding a predetermined voltage value is applied from the
一方、電流路３では、電圧下位方向に向かって順に、抵抗素子Ｒ４、半導体制御素子ＴＲ（トランジスタ）、抵抗素子Ｒ５が直列に接続されて設けられている。そして、抵抗素子５の電圧下位側の一端は、コンパレータの出力と接続されている。
On the other hand, in the
また、電流路２の抵抗素子Ｒ３と、コンパレータの負側電源端子Ｖ－が直流電源１の負極（≒ＧＮＤ）に夫々接続されている。
Also, the resistance element R3 of the
半導体制御素子ＦＥＴ１のゲートは、半導体制御素子ＴＲのコレクタと、抵抗素子Ｒ１を介して接続され、半導体制御素子ＦＥＴ２のゲートは、半導体制御素子ＴＲのコレクタと、抵抗素子Ｒ２を介して接続されている。また、半導体制御素子ＦＥＴ１のソースとゲート間には、半導体定電圧素子ＺＤ１が設けられ、半導体制御素子ＦＥＴ２のソースとゲート間には、半導体定電圧素子ＺＤ２が設けられている。これら半導体定電圧素子ＺＤ１、ＺＤ２は、ツェナーダイオードから成り、電流の変化に対し電圧が一定になるというツェナーダイオードの特性を活かして、ソースとゲート間に加わる電圧を制限する。そのため、サージ電流や静電気が発生した場合等に、半導体制御素子ＦＥＴ１、ＦＥＴ２を保護する役割を果たす。 The gate of semiconductor control element FET1 is connected to the collector of semiconductor control element TR via resistance element R1, and the gate of semiconductor control element FET2 is connected to the collector of semiconductor control element TR via resistance element R2. there is A semiconductor constant voltage element ZD1 is provided between the source and gate of the semiconductor control element FET1, and a semiconductor constant voltage element ZD2 is provided between the source and gate of the semiconductor control element FET2. These semiconductor constant voltage elements ZD1 and ZD2 are made of Zener diodes, and limit the voltage applied between the source and the gate by taking advantage of the characteristic of the Zener diode that the voltage is constant with respect to changes in current. Therefore, it plays a role of protecting the semiconductor control elements FET1 and FET2 when a surge current or static electricity occurs.
また、電流路３上の抵抗素子Ｒ２の接続点と半導体制御素子ＴＲのコレクタの間と、電流路２の半導体制御素子ＦＥＴ３のゲートとが、抵抗素子Ｒ９を介して、電流路１２によって接続されている。また、半導体制御素子ＦＥＴ３のソースとゲート間には、半導体定電圧素子ＺＤ３が設けられている。半導体定電圧素子ＺＤ３は、ツェナーダイオードから成り、電流の変化に対し電圧が一定になるというツェナーダイオードの特性を活かして、ソースとゲート間に加わる電圧を制限する。そのため、サージ電流や静電気が発生した場合等に、半導体制御素子ＦＥＴ３を保護する役割を果たす。
In addition, a
また、半導体制御素子ＦＥＴ３のソースと半導体定電圧素子ＺＤ３のアノードとの接続点と半導体発光素子ＬＥＤ１０との間と、半導体制御素子ＴＲのベースとが電流路５によって接続されている。電流路５と、抵抗素子Ｒ３とコンパレータの負側電源端子Ｖ－の間を結ぶ電流路６に、電圧下位方向に向かって順に、定電流ダイオードＣＲＤ、抵抗素子Ｒ６が直列に接続されて設けられている。抵抗素子Ｒ６の一端は直流電源１の負極（≒ＧＮＤ）に接続されている。また、定電流ダイオードＣＲＤのカソードと抵抗素子Ｒ６の間と、コンパレータのプラスの入力端子が電流路７によって接続されている。このように、定電流ダイオードＣＲＤとコンパレータのプラスの入力端子が電流路７によって接続されているため、コンパレータのプラス側から、リファレンス電圧（＝基準電圧）として所定の電圧が入力される。また、電流路５には、コンパレータの正側電源端子Ｖ＋が電流路８によって接続されている。
A
また、電流路２に係る半導体発光素子ＬＥＤ１０と抵抗素子Ｒ３との間と、コンパレータのマイナスの入力端子とが、抵抗素子Ｒ７を介して、電流路９によって接続されている。また、電流路９に係るコンパレータのマイナスの入力端子と抵抗素子Ｒ７の間と、プラスの調光信号入力部Ｓ＋とが、電流路１０によって接続されている。この電流路１０には、プラスの調光信号入力部Ｓ＋から近い順に、抵抗素子Ｒ８、半導体整流素子Ｄ２が直列に接続されて設けられている。また、電流路２の抵抗素子Ｒ３と、直流電源１の負極（≒ＧＮＤ）との間と、マイナスの調光信号入力部Ｓ－とが、電流路１１によって接続されている。
A current path 9 connects between the semiconductor light emitting element LED10 associated with the
なお、半導体発光素子ＬＥＤ１０は、主として、コンパレータに動作電圧を与えるために、電流路２に設けられている。詳しくは、コンパレータを動作させるためには電源が必要であり、一般的には、外部からＤＣ／ＤＣ電源等を使って、５（Ｖ）、１０（Ｖ）の電圧を印加する。しかし、ＤＣ／ＤＣ電源等の代りに、電流路２上に１個の半導体発光素子ＬＥＤ１０（３Ｖ程度分）を設けることによって、半導体制御素子ＦＥＴ３のソースと半導体定電圧素子ＺＤ３のアノードとの接続点から、電圧下位方向に印加された電圧は、電流路５を通って、電流路６や電流路８にも印加される。このように電流路８に電圧が印加されることで、コンパレータに電源電圧が印加される。また、半導体発光素子１０は、半導体発光素子１～９と同様に、発光させ、照明源の１つとして役割を果たすことももちろん可能であるため、一石二鳥である。
The semiconductor light emitting element LED10 is provided in the
また、半導体整流素子Ｄ２は、順方向にしか電流を流さない特性を活かして、電流路２から抵抗素子Ｒ７を通った電流が、プラスの調光信号入力部Ｓ＋の方向に流れないように、電流を遮断する役割を果たす。
In addition, the semiconductor rectifying element D2 utilizes the characteristic of allowing current to flow only in the forward direction, so that the current passing through the resistor element R7 from the
また、半導体制御素子ＴＲは、コンパレータに一定以上の大きな電圧が印加されないように、耐圧用に設けられている。詳しくは、コンパレータは、一般的に耐圧が低く、１００（Ｖ）や２００（Ｖ）の電圧が印加されると、壊れてしまう。そのため、半導体制御素子ＴＲを設けることで、コンパレータに一定以上の大きな電圧が印加されないようにしている。耐圧用の半導体制御素子ＴＲを設けることによって、例えば、３（Ｖ）ぐらいしか、コンパレータに電圧が印加されないようにすることができる。 Further, the semiconductor control element TR is provided for withstand voltage so that a voltage higher than a certain level is not applied to the comparator. Specifically, a comparator generally has a low withstand voltage and breaks down when a voltage of 100 (V) or 200 (V) is applied. Therefore, by providing the semiconductor control element TR, a voltage exceeding a certain level is prevented from being applied to the comparator. By providing the semiconductor control element TR for withstand voltage, it is possible to apply a voltage of only about 3 (V) to the comparator, for example.
また、プラスの調光信号入力部Ｓ＋を通じて印加されたプラスの電圧は、抵抗素子Ｒ７と抵抗素子Ｒ８が設けられていることによって、分圧され、電流路９を通じて、コンパレータのマイナスの入力端子に印加される。 In addition, the positive voltage applied through the positive dimming signal input section S+ is divided by the resistor element R7 and the resistor element R8, and passes through the current path 9 to the negative input terminal of the comparator. applied.
次に、図１で説明したこの発明の概念構成と、図２で説明した照明装置用の制御回路Ａの回路構成との対応関係について説明する。図１の直流電源５０は、図２の直流電源１と対応する。また、図１のＬＥＤ常時点灯部５１は、図２の半導体発光素子ＬＥＤ１～３が対応する。また、図１のＬＥＤ直並列変換部５２は、図２の半導体発光素子ＬＥＤ４～６及び半導体発光素子ＬＥＤ７～９が対応する。また、図１のＬＥＤ直並列制御部５３は、図２の半導体制御素子ＦＥＴ１及び半導体制御素子ＦＥＴ２が対応する。さらに、図１の調光信号制御部５４は、図２のコンパレータ、プラスの調光信号入力部Ｓ＋、マイナスの調光信号入力部Ｓ－が対応する。また、図１の過電圧吸収部５５は、図２の半導体制御素子ＦＥＴ３が対応する。また、図１の電流路５６は、図２の電流路２～１２、電流路２１及び電流路２２が対応する。
Next, the correspondence relationship between the conceptual configuration of the present invention described with reference to FIG. 1 and the circuit configuration of the lighting device control circuit A described with reference to FIG. 2 will be described. A
なお、ＬＥＤ常時点灯部５１に相当する図２の半導体発光素子ＬＥＤ１～３は、半導体制御素子ＦＥＴ１及びＦＥＴ２等の全てのＦＥＴを動作させるためのものである。詳しく説明する。半導体制御素子ＦＥＴ１のゲートの電位が、ソースの電位より高くないと、ゲートに電圧を印加しても、半導体制御素子ＦＥＴ１がＯＮしないため、ドレイン・ソース間で電流が流れない。そのため、ＬＥＤ常時点灯部５１を設けることによって、半導体制御素子ＦＥＴ１のソースの電位をゲートの電位に比して、ゲートとソース間閾値電圧分以上低下させ、半導体制御素子ＦＥＴ１が動作するようにする。 The semiconductor light emitting elements LED1 to LED3 in FIG. 2 corresponding to the LED constant lighting section 51 are for operating all the FETs such as the semiconductor control elements FET1 and FET2. explain in detail. Unless the potential of the gate of the semiconductor control element FET1 is higher than the potential of the source, the semiconductor control element FET1 does not turn on even if a voltage is applied to the gate, so that no current flows between the drain and the source. Therefore, by providing the LED constant lighting section 51, the potential of the source of the semiconductor control element FET1 is lowered by more than the threshold voltage between the gate and the source as compared with the potential of the gate, so that the semiconductor control element FET1 operates. .
また、ＬＥＤ直並列変換部５２に相当する図２の半導体発光素子ＬＥＤ４～６及び半導体発光素子ＬＥＤ７～９は、２つのブロックに分けられるが、直流電圧の低下に伴い並列回路に接続が変換され、電流路が分かれた際に、各電流路に流れる電流の量を等しくするため、ブロック間相互の合計のインピーダンスが等しくなるように構成する。ブロック間相互の合計のインピーダンスが異なると、並列回路に接続が変換された際に、電流が均等に分かれなくなり、一方のブロックの半導体発光素子ＬＥＤが消灯することも考えられる。 The semiconductor light emitting elements LED4 to 6 and the semiconductor light emitting elements LED7 to 9 in FIG. 2, which correspond to the LED serial-parallel converter 52, are divided into two blocks. In order to equalize the amount of current flowing in each current path when the current path is divided, the total impedance between the blocks is made equal. If the mutual total impedance between the blocks differs, the current will not be evenly divided when the connection is converted to a parallel circuit, and the semiconductor light emitting element LED in one block may turn off.
さらに、ＬＥＤ直並列制御部５３に相当する図２の半導体制御素子ＦＥＴ１及び半導体制御素子ＦＥＴ２についても、直流電圧の低下に伴い並列回路に接続が変換された際に流れる電流を等しくするため、相互のインピーダンスが等しくなるように構成する。 2 corresponding to the LED series-parallel control unit 53, the currents flowing when the connection is converted to a parallel circuit due to the drop in the DC voltage are equalized. are configured so that their impedances are equal.
次に、調光信号制御部５４について、以下詳しく説明する。定電流ダイオードＣＲＤは、定電圧器としての役割を果たし、所定の電圧（＝リファレンス電圧）を、コンパレータのプラスの入力端子から印加している。なお、定電圧器としての役割を果たすものであれば、定電流ダイオードＣＲＤに限定されない。例えば、定電圧器として、ツェナーダイオードを用いる構成としても良い。また、リファレンス電圧を自ら出力可能なコンパレータを用いる構成としても良く、その場合には、別途の定電圧器は、不要となる。 Next, the dimming signal control section 54 will be described in detail below. The constant current diode CRD serves as a constant voltage device and applies a predetermined voltage (=reference voltage) from the plus input terminal of the comparator. Note that the constant current diode CRD is not limited to the constant current diode CRD as long as it functions as a constant voltage device. For example, a Zener diode may be used as the constant voltage device. Also, a configuration using a comparator capable of outputting a reference voltage by itself may be used, in which case a separate voltage regulator is not required.
また、プラスの調光信号入力部Ｓ＋及びマイナスの調光信号入力部Ｓ－に直流電源等を接続して、調光信号を入力させる（＝直流電源等の外部から、照明装置用の制御回路Ａに対し電圧を印加する）。プラスの調信号入力部Ｓ＋から印加された調光信号に係るプラスの電圧は、抵抗素子Ｒ７及び抵抗素子Ｒ８が設けられていることにより、コンパレータのマイナスの入力端子に印加される。なお、コンパレータのマイナスの入力端子に印加される電圧は、直流電源等の外部から印加される電圧と、直流電源１から印加される電圧が合算されたものとなる。
In addition, a DC power supply or the like is connected to the positive dimming signal input section S+ and the negative dimming signal input section S- to input the dimming signal (= externally supplied from the DC power supply, etc., to the control circuit for the lighting device. A). A positive voltage associated with the dimming signal applied from the positive dimming signal input section S+ is applied to the negative input terminal of the comparator due to the provision of the resistive elements R7 and R8. The voltage applied to the negative input terminal of the comparator is the sum of the voltage applied from outside such as the DC power supply and the voltage applied from the
次に、調光信号制御部５４の動作を、半導体制御素子ＦＥＴ１がＯＦＦで、半導体制御素子ＦＥＴ２がＯＮの場合で説明する。 Next, the operation of the dimming signal control section 54 will be described in the case where the semiconductor control element FET1 is OFF and the semiconductor control element FET2 is ON.
コンパレータのマイナスの入力端子から印加された電圧が、コンパレータのプラスの入力端子から印加されているリファレンス電圧に比べて、低い場合には、コンパレータは電流を少ししか吸い込まない。そのため、半導体制御素子ＴＲのコレクタ電圧は変わらず、半導体制御素子ＦＥＴ２のゲート電圧も変わらない。 If the voltage applied to the negative input terminal of the comparator is low compared to the reference voltage applied to the positive input terminal of the comparator, the comparator sinks little current. Therefore, the collector voltage of the semiconductor control element TR does not change, and the gate voltage of the semiconductor control element FET2 does not change either.
一方、コンパレータのマイナスの入力端子から印加された電圧が、コンパレータのプラスの入力端子から印加されているリファレンス電圧に比べて、高い場合には、コンパレータは電流を吸い込む。詳しくは、コンパレータの出力電位がマイナスになって、電流路３からの電流を吸い込み、吸い込んだ電流を負側電源端子Ｖ－から直流電源１の負極（≒ＧＮＤ）に流す。そのため、半導体制御素子ＴＲのコレクタ電圧が下降し、半導体制御素子ＦＥＴ２のゲート電圧も下降する。そして、半導体制御素子ＦＥＴ２のゲート電圧が、ソース電圧よりも低くなり、ゲート・ソース間の閾値電圧以下になると、半導体制御素子ＦＥＴ２がＯＦＦになり、半導体発光素子ＬＥＤ７～９が点灯する。その結果、半導体発光素子ＬＥＤ７～９に電流が流れ込み、その分の順方向電圧が加算されるため、照明装置用の制御回路Ａ全体に流れる電流の量は減少する。
On the other hand, if the voltage applied to the negative input terminal of the comparator is higher than the reference voltage applied to the positive input terminal of the comparator, the comparator sinks current. Specifically, the output potential of the comparator becomes negative, current is sucked from the
図３は、調光特性の実験結果を折れ線グラフで示した図である。詳しくは、「実線」の折れ線は、調光信号の入力電圧に対する、消費電力の変化を示したものであり、「点線」の折れ線は、調光信号の入力電圧に対する、入力電流の変化を示したものである。図３の実験結果を見ると、調光信号の入力電圧が増加するに従い、入力電流（＝照明装置用の制御回路Ａ全体に流れる電流の量）及び消費電力（＝照明装置用の制御回路Ａ全体で消費される電力量）は、減少していく。 FIG. 3 is a line graph showing experimental results of dimming characteristics. Specifically, the "solid line" line indicates changes in power consumption with respect to the input voltage of the dimming signal, and the "dotted line" indicates changes in input current with respect to the input voltage of the dimming signal. It is a thing. Looking at the experimental results in FIG. 3, as the input voltage of the dimming signal increases, the input current (=the amount of current flowing through the entire control circuit A for the lighting device) and the power consumption (=the control circuit A for the lighting device The amount of power consumed as a whole) is decreasing.
なお、照明装置用の制御回路Ａには、過電圧吸収部５５として、半導体制御素子ＦＥＴ３が設けられている。このＦＥＴ３は、上述したように、過大な電圧分を、ドレイン－ソース間で吸収して（＝受け持って）、電圧降下させ、照明装置用の制御回路Ａ内を流れる電流の量を既定の状態に保つ役割を果たす。
A semiconductor control element FET3 is provided as an overvoltage absorber 55 in the control circuit A for the lighting device. As described above, this
従って、照明装置用の制御回路Ａでは、調光信号の入力によって、ＬＥＤ１～９が点灯した後、更に、調光信号の入力電圧を増加させ、制御回路Ａ全体を流れる電流を減少させることで、調光可能である。一方、過電圧吸収部５５として、ＦＥＴ３が設けられていない場合には、照明装置用の制御回路Ａ内のＬＥＤが全て点灯した状態から、更に、制御回路Ａ全体を流れる電流を減少させ、調光することはできない。
Therefore, in the control circuit A for the lighting device, after the
次に、照明装置用の制御回路Ａの動作について図２、４、５を用いて説明する。直流電源１から十分な電圧が印加されている時は（例えば、２９．３Ｖ）、半導体制御素子ＴＲに十分なベース電流が流れ、半導体制御素子ＴＲがＯＮし、半導体制御素子ＴＲのコレクタ電圧と、半導体制御素子ＦＥＴ１及び半導体制御素子ＦＥＴ２のゲート電圧が０Ｖで等しくなるため、半導体制御素子ＦＥＴ１及び半導体制御素子ＦＥＴ２はＯＮしない。そのため、図４に示すように、半導体発光素子ＬＥＤ１～３を流れた電流は、電流路２１の半導体発光素子ＬＥＤ４～６、半導体整流素子Ｄ１、電流路２２の半導体発光素子ＬＥＤ７～９、半導体制御素子ＦＥＴ３、半導体発光素子ＬＥＤ１０、抵抗素子Ｒ３を流れる。つまり、半導体発光素子ＬＥＤ４～６と半導体発光素子ＬＥＤ７～９は、直列に接続されたことになる。
Next, the operation of the control circuit A for the lighting device will be described with reference to FIGS. When a sufficient voltage (for example, 29.3 V) is applied from the
そして、直流電源１からの電圧が減少してくると（例えば、２７．４Ｖ）、半導体制御素子ＴＲのベース電流が少なくなり、半導体制御素子ＴＲのコレクタ電流も少なくなる。そして、半導体制御素子ＴＲがＯＮしているものの、半導体制御素子ＴＲのコレクタ電圧と、半導体制御素子ＦＥＴ１及び半導体制御素子ＦＥＴ２のゲート電圧が等しくなる電圧値が上昇して、半導体制御素子ＦＥＴ２のソース電圧よりも高くなり、半導体制御素子ＦＥＴ２のゲート・ソース間閾値電圧を超えると、半導体制御素子ＦＥＴ２がＯＮする。そのため、図５に示すように、半導体発光素子ＬＥＤ１～３を流れた電流は、電流路２１の半導体発光素子ＬＥＤ４～６、半導体制御素子ＦＥＴ２、半導体制御素子ＦＥＴ３、半導体発光素子ＬＥＤ１０、抵抗素子Ｒ３に流れる。一方、電流路２２の半導体発光素子ＬＥＤ７～９は消灯する。
Then, when the voltage from the
このような状態で、プラスの調光信号入力部Ｓ＋及びマイナスの調光信号入力部Ｓ－を通じて、外部から電圧を印加し、コンパレータのマイナスの入力端子から印加された電圧が、コンパレータのプラスの入力端子から印加されているリファレンス電圧に比べて高い状態になるようにする。その結果、コンパレータは電流を吸い込み、半導体制御素子ＴＲのコレクタ電圧が下降し、半導体制御素子ＦＥＴ２のゲート電圧も下降する。そして、半導体制御素子ＦＥＴ２のゲート電圧が、ソース電圧よりも低くなり、ゲート・ソース間の閾値電圧を以下になると、半導体制御素子ＦＥＴ２がＯＦＦになり、半導体発光素子ＬＥＤ７～９が点灯する。その結果、半導体発光素子ＬＥＤ７～９に電流が流れ込み、その分の順方向電圧が加算されるため、照明装置用の制御回路Ａ全体に流れる電流の量は減少する。 In this state, a voltage is applied from the outside through the positive dimming signal input section S+ and the negative dimming signal input section S-, and the voltage applied from the negative input terminal of the comparator is applied to the positive input terminal of the comparator. Make it higher than the reference voltage applied from the input terminal. As a result, the comparator sinks current, the collector voltage of the semiconductor control element TR drops, and the gate voltage of the semiconductor control element FET2 also drops. When the gate voltage of the semiconductor control element FET2 becomes lower than the source voltage and falls below the threshold voltage between the gate and source, the semiconductor control element FET2 is turned off and the semiconductor light emitting elements LED7-9 are lit. As a result, a current flows into the semiconductor light emitting elements LED7 to LED9, and a corresponding forward voltage is added, so that the amount of current flowing through the entire control circuit A for the lighting device decreases.
次に、直流電源１からの電圧が不足した状態では（例えば、１９．９Ｖ以下）、半導体制御素子ＴＲのベース電流がさらに少なくなり、半導体制御素子ＴＲのコレクタ電流も少なくなる。そして、半導体制御素子ＴＲがＯＮするものの、半導体制御素子ＴＲのコレクタ電圧と、半導体制御素子ＦＥＴ１及び半導体制御素子ＦＥＴ２のゲート電圧が等しくなる電圧値がさらに上昇して、半導体制御素子ＦＥＴ１のソース電圧よりも高くなり、半導体制御素子ＦＥＴ１のゲート・ソース間閾値電圧を超えると、半導体制御素子ＦＥＴ１がＯＮする。又は、半導体制御素子ＴＲがＯＦＦして、半導体制御素子ＦＥＴ１がＯＮする。そのため、図６に示すように、半導体発光素子ＬＥＤ１～３を流れた電流は、電流路２１の半導体発光素子ＬＥＤ４～６と半導体制御素子ＦＥＴ２を流れるルートと、電流路２２の半導体制御素子ＦＥＴ１と半導体発光素子ＬＥＤ７～９を流れるルートに分かれる。つまり、半導体発光素子ＬＥＤ４～６と半導体発光素子ＬＥＤ７～９は、並列に接続されたことになる。なお、並列に接続された電流路２１の半導体発光素子ＬＥＤ４～６及び半導体制御素子ＦＥＴ２の合計インピーダンスと、電流路２２の半導体制御素子ＦＥＴ１及び半導体発光素子ＬＥＤ７～９の合計インピーダンスが等しいため、半導体発光素子ＬＥＤ４～６と半導体発光素子ＬＥＤ７～９を流れる電流の量は等しくなる。
Next, when the voltage from the
このような状態で、プラスの調光信号入力部Ｓ＋及びマイナスの調光信号入力部Ｓ－を通じて、外部から電圧を印加し、コンパレータのマイナスの入力端子から印加された電圧が、コンパレータのプラスの入力端子から印加されているリファレンス電圧に比べて高い状態になるようにする。その結果、コンパレータは電流を吸い込み、半導体制御素子ＴＲのコレクタ電圧が下降し、半導体制御素子ＦＥＴ１及び半導体制御素子ＦＥＴ２のゲート電圧も下降する。そして、半導体制御素子ＦＥＴ１のゲート電圧が、ソース電圧よりも低くなり、ゲート・ソース間の閾値電圧以下になると、半導体制御素子ＦＥＴ１がＯＦＦになり、半導体発光素子ＬＥＤ４～６がＬＥＤ１～３と直列に接続され、ＬＥＤ７～９は消灯する。
In this state, a voltage is applied from the outside through the positive dimming signal input section S+ and the negative dimming signal input section S-, and the voltage applied from the negative input terminal of the comparator is applied to the positive input terminal of the comparator. Make it higher than the reference voltage applied from the input terminal. As a result, the comparator sinks current, the collector voltage of the semiconductor control element TR drops, and the gate voltages of the semiconductor control elements FET1 and FET2 also drop. When the gate voltage of the semiconductor control element FET1 becomes lower than the source voltage and becomes equal to or less than the threshold voltage between the gate and the source, the semiconductor control element FET1 is turned off, and the semiconductor light emitting elements LED4 to 6 are connected in series with the
そして更に、プラスの調光信号入力部Ｓ＋及びマイナスの調光信号入力部Ｓ－を通じて、外部から印加する電圧を増加させる。その結果、コンパレータは電流を更に吸い込み、半導体制御素子ＴＲのコレクタ電圧が更に下降し、半導体制御素子ＦＥＴ１及び半導体制御素子ＦＥＴ２のゲート電圧も下降する。そして、半導体制御素子ＦＥＴ２のゲート電圧が、ソース電圧よりも低くなり、ゲート・ソース間の閾値電圧を以下になると、半導体制御素子ＦＥＴ２がＯＦＦになり、半導体発光素子ＬＥＤ７～９が点灯する。 Further, the voltage applied from the outside is increased through the plus dimming signal input section S+ and the minus dimming signal input section S−. As a result, the comparator sinks more current, the collector voltage of the semiconductor control element TR further drops, and the gate voltages of the semiconductor control elements FET1 and FET2 also drop. When the gate voltage of the semiconductor control element FET2 becomes lower than the source voltage and falls below the threshold voltage between the gate and source, the semiconductor control element FET2 is turned off and the semiconductor light emitting elements LED7-9 are lit.
これらの結果、半導体発光素子ＬＥＤ４～９は直列に接続され、半導体発光素子ＬＥＤ７～９にも電流が流れ込み、その分の順方向電圧が加算されるため、照明装置用の制御回路Ａ全体に流れる電流の量は更に減少する。 As a result, the semiconductor light emitting elements LED4 to LED9 are connected in series, and the current also flows into the semiconductor light emitting elements LED7 to LED9. The amount of current is further reduced.
なお、図２の照明装置用の制御回路Ａのように、ＬＥＤ常時点灯部５１に係る半導体発光素子ＬＥＤの数（半導体発光素子ＬＥＤ１～３の３個）と、ＬＥＤ直並列変換部５２に係る、並列回路に接続が変換され、電流路が分かれた際の各ブロックの半導体発光素子ＬＥＤの数（半導体発光素子ＬＥＤ４～６、あるいは半導体発光素子ＬＥＤ７～９の３個）が１：１の割合の場合、直流電源１からの電圧が約２／３になると（直流電源１からの電圧が約１／３減少すると）、直列回路から並列回路に接続が変換される。
2, the number of semiconductor light emitting elements LED (three semiconductor light emitting elements LED1 to LED3) associated with the LED constant lighting unit 51 and the number of semiconductor light emitting elements LED associated with the LED serial-parallel conversion unit 52 , the number of semiconductor light emitting elements LED in each block when the connection is converted to a parallel circuit and the current path is divided (three of semiconductor light emitting elements LED4 to LED6 or semiconductor light emitting elements LED7 to 9) is at a ratio of 1:1. In the case of , when the voltage from the
また、上述した本実施形態では、照明装置用の制御回路Ａの動作について、直流電源１からの電圧が減少・不足していく場合を例として説明した。しかし、照明装置用の制御回路Ａは、直流電源１からの電圧が減少・不足していく場合のみに対応可能な構成ではなく、ＬＥＤ直並列変換部５２に係る半導体発光素子ＬＥＤの直並列の接続を変換することにより、直流電源１によって印加される、幅広い電圧の範囲に対応可能な構成である。そのため、例えば、直流電源１からの電圧が不足し、ＬＥＤ直並列変換部５２に係る半導体発光素子ＬＥＤが並列に接続されている状態から、電圧が増加し、十分な電圧が印加されている状態に移行した場合には、ＬＥＤ直並列変換部５２に係る半導体発光素子ＬＥＤの接続は並列から直列に変換される。
Further, in the above-described embodiment, the operation of the control circuit A for the lighting device has been described as an example in which the voltage from the
このような構成であることによって、プラスの調光信号入力部Ｓ＋及びマイナスの調光信号入力部Ｓ－を通じて、外部から電圧を印加することで、照明装置用の制御回路Ａに係る半導体発光素子ＬＥＤを調光することができ、便宜である。また、照明装置用の制御回路Ａに係る半導体発光素子ＬＥＤを調光することによって、当該半導体発光素子ＬＥＤに印加する電圧の総量を調整することができ、また、照明装置用の制御回路Ａに流れる電流の量を調整することができ、便宜である。 With such a configuration, by applying a voltage from the outside through the positive dimming signal input section S+ and the negative dimming signal input section S−, the semiconductor light emitting element related to the control circuit A for the lighting device It is convenient to be able to dim the LEDs. Further, by adjusting the light intensity of the semiconductor light emitting element LED related to the control circuit A for the lighting device, the total amount of voltage applied to the semiconductor light emitting element LED can be adjusted. It is convenient to be able to adjust the amount of current that flows.
また、直流電源５０の電圧の変動に応じて、ＬＥＤ直並列変換部５２に係る半導体発光素子ＬＥＤの直並列の接続を自動的に変換することにより、電源変換ユニットを用いることなく、幅広い電源電圧の範囲に対応可能である。また、過電圧吸収部５５に係る半導体制御素子ＦＥＴ３が設けられていることにより、過電圧に対して保護機能を有する。また、直流電源５０の電圧の変動に応じて、ＬＥＤ直並列変換部５２に係る半導体発光素子ＬＥＤの直並列の接続を自動的に変換することにより、直流電源５０から供給される電流の量がほぼ一定となる。
In addition, by automatically converting the series-parallel connection of the semiconductor light-emitting element LED related to the LED serial-parallel converter 52 according to the fluctuation of the voltage of the
また、電源変換ユニットを使用しない構成であるため、照明装置の小型化、高効率化、低価格化が実現できる。また、電磁ノイズが発生せず、病院や精密機械室等の電磁ノイズを嫌う環境でも使用可能である。さらに照明装置の故障リスクも低減できる。 In addition, since the configuration does not use a power supply conversion unit, it is possible to achieve a reduction in the size, efficiency, and cost of the lighting device. In addition, it does not generate electromagnetic noise and can be used in environments such as hospitals and precision machine rooms where electromagnetic noise is averse. Furthermore, the failure risk of the lighting device can be reduced.
さらに、直流電源５０の電圧の変動に応じて、ＬＥＤ直並列変換部５２に係る半導体発光素子ＬＥＤの直並列の接続を自動的に変換する構成であるため、制御回路内のほとんどのＬＥＤが消灯することはなく、周囲の者が電源電圧の変動に気づきにくい。
Furthermore, since the configuration automatically converts the series-parallel connection of the semiconductor light-emitting elements LED related to the LED serial-parallel converter 52 according to the voltage fluctuation of the
（変形例）
本実施の形態例１では、ＬＥＤ直並列変換部５２として、半導体発光素子ＬＥＤ４～６に係るブロックと、半導体発光素子ＬＥＤ７～９に係るブロックを２段に重ねる構成を示したが、この構成に限定されるものではない。ＬＥＤ常時点灯部５１を設け、制御回路内の半導体制御素子ＦＥＴの中で、最も電位が高い半導体制御素子ＦＥＴ１がＯＮできれば、ＬＥＤ直並列変換部５２内の半導体発光素子ＬＥＤに係るブロックは何段も直列に重ねることが可能である。例えば図７のように、ＬＥＤ直並列変換部５２として、半導体発光素子ＬＥＤ４に係るブロック、半導体発光素子ＬＥＤ５に係るブロック、半導体発光素子ＬＥＤ６に係るブロック、半導体発光素子ＬＥＤ７に係るブロックを４段に重ねる構成としても良い。ＬＥＤ直並列変換部５２内の半導体発光素子ＬＥＤに係るブロックを何段も直列に重ねることによって、直流電源の電圧変動に対応可能な範囲が広がり、電源電圧の大きな変動に対して、対応できるようになり、便宜である。
(Modification)
In
また、本実施の形態例１では、ＬＥＤ直並列変換部５２内の半導体発光素子ＬＥＤに係る各ブロックにおいて、半導体発光素子ＬＥＤ４～６と半導体発光素子ＬＥＤ７～９というように３個のＬＥＤを設ける構成を示したが、この構成に限定されるものではなく、ＬＥＤ直並列変換部５２内の各ブロックの半導体発光素子ＬＥＤの数を何個にしても良い。例えば図７のように、ＬＥＤ直並列変換部５２内の各ブロックの半導体発光素子ＬＥＤの数を少数（例えば、１個）にしても良い。ＬＥＤ直並列変換部５２内の各ブロックの半導体発光素子ＬＥＤの点灯に必要な順（方向）電圧値の合計が、直並列の接続が変換される電圧値となる。そのため、ＬＥＤ直並列変換部５２内の各ブロックの半導体発光素子ＬＥＤの数が少数の場合には、半導体発光素子ＬＥＤ少数個分の順（方向）電圧に相当する電源電圧の変動に応じて、直並列の接続が変換され、分解能・感度が高い。一方、例えば、ＬＥＤ直並列変換部５２内の各ブロックの半導体発光素子ＬＥＤの数が多数の場合には、半導体発光素子ＬＥＤ多数個分の順（方向）電圧に相当する電源電圧の変動に応じて、直並列の接続が変換され、電源電圧の大きな変化に合わせて、直並列の接続が変換されることとなる。
Further, in
更に、ＬＥＤ直並列変換部５２内の各ブロックの半導体発光素子ＬＥＤの数が異なる構成としても良い。例えば図８のように、ＬＥＤ直並列変換部５２内の各ブロックにおける半導体発光素子ＬＥＤの数を、１個（半導体発光素子ＬＥＤ４、５）、３個（半導体発光素子ＬＥＤ６～８、９～１２）、２個（半導体発光素子ＬＥＤ１３～１４、１５～１６）としても良い。但し、電源電圧の不足に伴い、接続が直列から並列に変換され、電流路が分かれた際に、対応関係となる半導体発光素子ＬＥＤ（例えば、半導体発光素子ＬＥＤ４と５）については、インピーダンスを同一にするため、同じ数にする必要がある。 Furthermore, the number of semiconductor light emitting elements LED in each block in the LED serial/parallel conversion section 52 may be different. For example, as shown in FIG. 8, the number of semiconductor light emitting elements LED in each block in the LED serial-parallel conversion unit 52 is 1 (semiconductor light emitting elements LED4, 5), 3 (semiconductor light emitting elements LED6 to 8, 9 to 12 ), or two (semiconductor light emitting elements LEDs 13 to 14 and 15 to 16). However, when the connection is converted from series to parallel due to the shortage of the power supply voltage and the current path is divided, the semiconductor light emitting elements LED (for example, semiconductor light emitting elements LED 4 and 5) that have a corresponding relationship should have the same impedance. must be the same number in order to
本実施の形態例１では、ＬＥＤ常時点灯部５１として半導体発光素子ＬＥＤ１～３を、半導体制御素子ＦＥＴ１がＯＮできるように、半導体制御素子ＦＥＴ１よりも高い電位に設ける構成を示したが、この構成に限定されるものはなく、この位置のＬＥＤ常時点灯部５１以外に、別途１又は複数のＬＥＤ常時点灯部５１を設ける構成としても良い。例えば図９に示すように、半導体発光素子ＬＥＤ４～９からなるＬＥＤ直並列変換部５２と半導体発光素子ＬＥＤ１３～１６からなるＬＥＤ直並列変換部５２との間に、ＬＥＤ常時点灯部５１として半導体発光素子ＬＥＤ１１及び１２を設ける構成としても良い。電源電圧が不足した際に、直列から並列に変換される箇所（＝流れる電流が半減する箇所）を分散でき、照明装置の明るさの隔たりを少なくできるため、便宜である。
In
本実施の形態例１では、電源電圧の不足に伴い、接続が直列から並列に変換された際に、電流路が２つに分かれる２並列の構成を示したが、この構成に限定されるものではない。例えば図１０に示すように、電流路が４つに分かれる４並列の構成としても良いし、８並列、１６並列、３２並列の構成としても良い。より小さな電源電圧でも、ＬＥＤ直並列変換部５２に係る半導体発光素子ＬＥＤを点灯できるようになるため、便宜である。
In
本実施の形態例１では、入力電圧を比較する比較器として、コンパレータを用いる構成を示したが、この構成に限定されるものではない。例えば、コンパレータの代りにオペアンプを用いる構成としても良い。なお、オペアンプを用いる場合には、オペアンプは一般的に耐圧が高いため、耐圧用の半導体制御素子ＴＲは不要となる。
In
そして、オペアンプのマイナスの入力端子から印加された電圧が、オペアンプのプラスの入力端子から印加されているリファレンス電圧に比べて、低い場合には、オペアンプはプラスの電圧を出力し、電流を少ししか吸い込まない。そのため、半導体制御素子ＦＥＴ２等のゲート電圧も変わらない。 And when the voltage applied to the negative input terminal of the op amp is less than the reference voltage applied to the positive input terminal of the op amp, the op amp outputs a positive voltage and draws very little current. Do not inhale. Therefore, the gate voltages of the semiconductor control element FET2 and the like do not change.
一方、オペアンプのマイナスの入力端子から印加された電圧が、オペアンプのプラスの入力端子から印加されているリファレンス電圧に比べて、高い場合には、オペアンプはマイナスの電圧を出力し、電流を吸い込む。そのため、半導体制御素子ＦＥＴ２等のゲート電圧が下降する。 On the other hand, if the voltage applied to the op amp's negative input terminal is higher than the reference voltage applied to the op amp's positive input terminal, the op amp outputs a negative voltage and sinks current. Therefore, the gate voltages of the semiconductor control element FET2 and the like drop.
また、本実施の形態例１に係る照明装置用の制御回路Ａでは、半導体制御素子ＦＥＴ３、抵抗素子Ｒ９、半導体定電圧素子ＺＤ３を設け、所定の電圧値を超えた過大な電圧分を半導体制御素子ＦＥＴ３で受け持って、電圧降下させ、照明装置用の制御回路Ａを保護する構成を示したが、この構成に限定されるものではなく、半導体制御素子ＦＥＴ３、抵抗素子Ｒ９、半導体定電圧素子ＺＤ３を設けない構成としても良い。 Further, in the lighting device control circuit A according to the first embodiment, the semiconductor control element FET3, the resistance element R9, and the semiconductor constant voltage element ZD3 are provided, and an excessive voltage exceeding a predetermined voltage value is controlled by the semiconductor control. Although the device FET3 takes charge and drops the voltage to protect the control circuit A for the lighting device, the configuration is not limited to the semiconductor control device FET3, the resistance device R9, and the semiconductor constant voltage device ZD3. may not be provided.
また、本実施の形態例１に係る照明装置用の制御回路Ａでは、過電圧吸収部５５として、電界効果トランジスタ（＝Field Effect Transistor）である、半導体制御素子ＦＥＴ３を用いる構成を示したが、この構成に限定されるものではない。例えば、過電圧吸収部５５として、ＰＮＰ型、あるいはＮＰＮ型のバイポーラトランジスタを用いる構成としても良いし、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（＝ＩＧＢＴ）を用いる構成としても良い。また、半導体制御素子ＦＥＴ３には、接合型ＦＥＴ（＝ＪＦＥＴ）やＭＯＳ－ＦＥＴ等、種々のＦＥＴを含む。つまり、過電圧吸収部５５は、直流電源１から所定の電圧値を超えた過大な電圧が印加された際に、当該過大な電圧分について電圧降下させる役割を果たす素子等であれば良い。
Further, in the control circuit A for the lighting device according to
（実施の形態例２）
上述した本実施の形態例１では、直流電源の電圧の増減に合わせて、半導体発光素子ＬＥＤの直並列の接続を変換する構成に対し、プラスの調光信号入力部Ｓ＋及びマイナスの調光信号入力部Ｓ－を通じて、外部から電圧を印加することで、当該半導体発光素子ＬＥＤを調光する調光信号制御部５４の構成を適用した例を示した。一方、本実施の形態例２では、直流電源の電圧の増減に合わせて、半導体発光素子ＬＥＤの点灯・消灯を制御する構成に対し、調光信号制御部５４の構成を適用した例を示す。
(Embodiment example 2)
In the first embodiment described above, the positive dimming signal input section S+ and the negative dimming signal input section S+ are used for the configuration in which the series-parallel connection of the semiconductor light emitting elements LED is changed according to the increase or decrease in the voltage of the DC power supply. An example is shown in which the configuration of the dimming signal control section 54 that dims the semiconductor light emitting element LED by applying a voltage from the outside through the input section S− is applied. On the other hand,
まず、この発明の実施の形態例２の概念構成図である図１１に基づいて説明する。この発明の照明装置用の制御回路は、直流電源５０の電圧の印加によりＬＥＤが常時点灯するＬＥＤ常時点灯部５１を設け、また、直流電源５０の電圧値の変動によってＬＥＤが点灯・消灯するＬＥＤ点灯・消灯部６２を設け、また、直流電源５０の電圧値の変動によって、ＬＥＤ点灯・消灯部６２に係るＬＥＤを点灯・消灯するＬＥＤ点灯・消灯制御部６３を設け、さらに、外部から調光信号の入力を受け付け、当該調光信号によって、調光制御を行う、調光信号制御部５４を設けた構成となっている。また、各部は電流路５５を通じて接続されている。
First, a description will be given with reference to FIG. 11, which is a conceptual block diagram of the second embodiment of the invention. The control circuit for the illumination device of the present invention is provided with an LED constant lighting unit 51 that constantly lights the LED by applying the voltage of the
この構成により、直流電源５０から供給される直流電圧によりＬＥＤ常時点灯部５１及びＬＥＤ点灯・消灯部６２に係るＬＥＤは点灯しているが、直流電源５０の電圧が低下すると、ＬＥＤ点灯・消灯制御部６３が動作し、ＬＥＤ点灯・消灯部６２に係るＬＥＤが消灯する。その結果、ＬＥＤに流れる電流を一定に保つことができる。
With this configuration, the LEDs associated with the LED constant lighting unit 51 and the LED lighting/extinguishing unit 62 are lit by the DC voltage supplied from the
次に、この発明の実施の形態例２の照明装置用の制御回路Ｂの構成を図１２に基づいて説明する。
Next, the configuration of a control circuit B for a lighting device according to
図１２に示すように、直流電源１の両側に、ＬＥＤからなる半導体発光素子ＬＥＤ１～ＬＥＤ５が同一極性方向に直列接続された電流路１２と、抵抗素子Ｒ１が設けられた電流路１３とがそれぞれ接続されている。また、電流路１２の端部と電流路１３の端部との間に、調光信号制御部５４が設けられている。
As shown in FIG. 12, on both sides of a
半導体発光素子ＬＥＤ３～５の各アノード及びカソード間には半導体制御素子ＦＥＴ４～６が夫々並列に接続されている。各半導体制御素子ＦＥＴ４～６の各ゲートは、調光信号制御部５４に係る半導体制御素子ＴＲのコレクタと、半導体整流素子Ｄ３～５を介して夫々接続されている。これらの半導体整流素子Ｄ３～５のアノードが半導体制御素子ＴＲのコレクタと接続され、半導体整流素子Ｄ３～５のカソードが各半導体素子ＦＥＴ４～６のゲートと夫々接続されている。また、各半導体制御素子ＦＥＴ４～６の各ソース端とゲート端との間には、抵抗素子Ｒ２、Ｒ４、Ｒ９が夫々設けられている。 Semiconductor control elements FET4 to FET6 are connected in parallel between the anodes and cathodes of the semiconductor light emitting elements LED3 to LED5, respectively. Each gate of the semiconductor control elements FET4-FET6 is connected to the collector of the semiconductor control element TR related to the dimming signal control section 54 via the semiconductor rectifying elements D3-5, respectively. The anodes of these semiconductor rectifying elements D3-5 are connected to the collector of the semiconductor control element TR, and the cathodes of the semiconductor rectifying elements D3-5 are connected to the gates of the semiconductor elements FET4-6, respectively. Resistance elements R2, R4, and R9 are provided between the source terminals and gate terminals of the semiconductor control elements FET4 to FET6, respectively.
これら抵抗素子Ｒ２、Ｒ４、Ｒ９は、ソースとゲート間に加わる電圧を制限する。そのため、サージ電流や静電気が発生した場合等に、半導体制御素子ＦＥＴ４～６を保護する役割を果たす。 These resistive elements R2, R4 and R9 limit the voltage applied between the source and gate. Therefore, it plays a role of protecting the semiconductor control elements FET4 to FET6 when a surge current or static electricity occurs.
なお、調光信号制御部５４の構成や動作については、上述した実施の形態例１で述べているため、ここでは説明を省略する。 Note that the configuration and operation of the dimming signal control unit 54 have been described in the above-described first embodiment, so description thereof will be omitted here.
次に、図１１で説明した、この発明の実施の形態例２の概念構成と、図１２で説明した照明装置用の制御回路Ｂの回路構成との対応関係について説明する。図１１の直流電源５０は、図１２の直流電源１と対応する。また、図１１のＬＥＤ常時点灯部５１は、図１２の半導体発光素子ＬＥＤ１及び２が対応する。また、図１１のＬＥＤ点灯・消灯部６２は、図１２の半導体発光素子ＬＥＤ３～５が対応する。また、図１１のＬＥＤ点灯・消灯制御部６３は、図１２の半導体制御素子ＦＥＴ４～６が対応する。さらに、図１１の調光信号制御部５４は、図１２のコンパレータ、プラスの調光信号入力部Ｓ＋、マイナスの調光信号入力部Ｓ－が対応する。また、図１１の電流路５５は、図１２の電流路５～１３が対応する。
Next, the correspondence relationship between the conceptual configuration of the second embodiment of the present invention described with reference to FIG. 11 and the circuit configuration of the lighting device control circuit B described with reference to FIG. 12 will be described. A
次に、照明装置用の制御回路Ｂの動作について説明する。直流電源１から印加される電圧が所定の電圧値の場合は、半導体発光素子ＬＥＤ１～ＬＥＤ５は全て点灯している。その際、半導体制御素子ＴＲのベースは順バイアスの状態であり、半導体制御素子ＴＲは導通状態となる。そして、半導体制御素子ＴＲのコレクタと、各半導体制御素子ＦＥＴ４～６のゲートは、低い状態で同電位となり、半導体制御素子ＦＥＴ４～６は導通しない。
Next, the operation of the control circuit B for the lighting device will be described. When the voltage applied from the
一方、直流電源１の電圧値が低下すると、半導体制御素子ＴＲのベースが順バイアスの状態にならず、コレクタの電位が上昇する。これに伴って半導体制御素子ＦＥＴ４～６の各ゲートの電位も上昇する。その結果、ゲートの電位がソース電位よりも高くなり、半導体制御素子ＦＥＴ４～６について、半導体制御素子ＦＥＴ６、５、４の順に（電位の上昇度合いに応じて）オンとなり、各半導体制御素子ＦＥＴ４～６のドレイン・ソース間に電流が流れ、これらの半導体制御素子ＦＥＴ４～６に対応する半導体発光素子ＬＥＤ３～５について、半導体発光素子５、４、３の順に消灯していく。
On the other hand, when the voltage value of the
このような状態で、プラスの調光信号入力部Ｓ＋及びマイナスの調光信号入力部Ｓ－を通じて、外部から電圧を印加し、コンパレータのマイナスの入力端子から印加された電圧が、コンパレータのプラスの入力端子から印加されているリファレンス電圧に比べて高い状態になるようにする。その結果、コンパレータは電流を吸い込み、半導体制御素子ＴＲのコレクタの電位が下降し、半導体制御素子ＦＥＴ４～６のゲートの電位も下降する。そして、半導体制御素子ＦＥＴ４～６のゲートの電位が、ソースの電位よりも低くなり、ゲート・ソース間の閾値電圧以下になると、半導体制御素子ＦＥＴ４～６について、４、５、６の順にＯＦＦになり、半導体発光素子ＬＥＤ３～５が、３、４、５の順に点灯する。その結果、半導体発光素子ＬＥＤ３～５に電流が流れ込み、その分の順方向電圧が加算されるため、照明装置用の制御回路Ｂ全体に流れる電流の量は減少する。 In this state, a voltage is applied from the outside through the positive dimming signal input section S+ and the negative dimming signal input section S-, and the voltage applied from the negative input terminal of the comparator is applied to the positive input terminal of the comparator. Make it higher than the reference voltage applied from the input terminal. As a result, the comparator sinks current, the potential of the collector of the semiconductor control element TR drops, and the potential of the gates of the semiconductor control elements FET4-FET6 also drops. When the potential of the gates of the semiconductor control elements FET4 to FET6 becomes lower than the potential of the sources and becomes equal to or lower than the threshold voltage between the gate and the source, the semiconductor control elements FET4 to FET6 are turned OFF in order of 4, 5, and 6. Then, the semiconductor light emitting elements LED3 to LED5 are lit in order of 3, 4 and 5. As a result, a current flows into the semiconductor light emitting elements LED3 to LED5, and a corresponding forward voltage is added, so that the amount of current flowing through the entire control circuit B for the lighting device decreases.
このような構成であることによって、プラスの調光信号入力部Ｓ＋及びマイナスの調光信号入力部Ｓ－を通じて、外部から電圧を印加することで、照明装置用の制御回路Ｂに係る半導体発光素子ＬＥＤを調光することができ、便宜である。また、照明装置用の制御回路Ｂに係る半導体発光素子ＬＥＤを調光することによって、当該半導体発光素子ＬＥＤに印加する電圧の総量を調整することができ、また、照明装置用の制御回路Ｂに流れる電流の量を調整することができ、便宜である。 With such a configuration, by applying a voltage from the outside through the positive dimming signal input section S+ and the negative dimming signal input section S−, the semiconductor light emitting element related to the control circuit B for the lighting device It is convenient to be able to dim the LEDs. Further, by adjusting the light intensity of the semiconductor light emitting element LED related to the control circuit B for the lighting device, the total amount of voltage applied to the semiconductor light emitting element LED can be adjusted. It is convenient to be able to adjust the amount of current that flows.
（本実施の形態例３）
上述した本実施の形態例２では、直流電源の電圧の増減に合わせて、半導体発光素子ＬＥＤの点灯・消灯を制御する構成に対し、調光信号制御部５４の構成を適用した例を示した。一方、本実施の形態例３では、直流電源の電圧の増減に合わせて、半導体発光素子ＬＥＤの点灯・消灯を制御し、かつ、直流電源の電圧が減少しても、照明装置全体としては明るさに偏りを生じさせない構成に対し、調光信号制御部５４の構成を適用した例を示す。
(Example 3 of the present embodiment)
In the second embodiment described above, an example is shown in which the configuration of the dimming signal control unit 54 is applied to the configuration for controlling the lighting and extinguishing of the semiconductor light emitting element LED according to the increase or decrease in the voltage of the DC power supply. . On the other hand, in
まず、この発明の実施の形態例３の概念構成図である図１３に基づいて説明する。この発明の照明装置用の制御回路は、直流電源５０の電圧の印加によりＬＥＤが常時点灯するＬＥＤ常時点灯部５１を設け、また、直流電源５０の電圧値の変動によってＬＥＤが点灯・消灯するＬＥＤ点灯・消灯部６２を設け、更に、直流電源５０の電圧値の変動によって、ＬＥＤ点灯・消灯部６２に係るＬＥＤを点灯・消灯するＬＥＤ点灯・消灯制御部６３を設け、また、照明装置用の制御回路に係るＬＥＤに流れる電流値をＬＥＤ点灯・消灯制御部６３に伝達する光導電部６４を設け、さらに、外部から調光信号の入力を受け付け、当該調光信号によって、調光制御を行う、調光信号制御部５４を設けた構成となっている。また、各部は電流路５５を通じて接続されている。
First, a description will be given with reference to FIG. 13, which is a conceptual block diagram of the third embodiment of the invention. The control circuit for the illumination device of the present invention is provided with an LED constant lighting unit 51 that constantly lights the LED by applying the voltage of the
次に、この発明の実施の形態例３の照明装置用の制御回路Ｃの構成を図１４に基づいて説明する。
Next, the configuration of a control circuit C for a lighting device according to
図１４に示すように照明装置用の制御回路Ｃは、直流電圧を印加する直流電源１と、設けられているＬＥＤが発光するＬＥＤ発光ブロック８０と、ＬＥＤ発光ブロック８０を制御する調光信号制御部５４とから主として構成されている。各ＬＥＤ発光ブロック８０と調光信号制御部５４はそれぞれ、１枚の基板上に回路素子が配置されたものであり、隣接するブロックは電気的に接続されている。そして、図１４に示すように、直流電源１に近く電位が高い位置にＬＥＤ発光ブロック８０を配置し、直流電源１から遠くいずれのＬＥＤ発光ブロック８０よりも電位が低い位置に調光信号制御部５４を配置する。また、直流電源１と、ＬＥＤ発光ブロック８０及び調光信号制御部５４に配置された回路素子から閉回路を構成している。なお、本実施の形態例では、４つのＬＥＤ発光ブロック８０を用いる構成を示したが、この構成に限定されるものではなく、ＬＥＤ発光ブロック８０は、単一であっても、複数であっても良い。
As shown in FIG. 14, the lighting device control circuit C includes a
ＬＥＤ発光ブロック８０は、光導電素子８１の発光素子８２が直列接続された電流路Ｈと、抵抗素子８８及び光導電素子８１の受光素子８３が直列接続された電流路Ｉを有している。なお、光導電素子８１は、本実施例ではフォトカプラである。従って、光導電素子８１は、内部にＬＥＤ等の発光素子８２とフォトトランジスタ等の受光素子８３が収められ、外部からの光を遮断するパッケージ８４に封じ込められた構造になっている。光導電素子８１は、入力された電流を発光素子８２によって光に変換し、その光を受光素子８３が受け取ることにより電流を伝達する。また、抵抗素子８８は、直流電源１からの電流が電流路Ｉにはわずかしか流れず、直流電源１からの電流のほとんどが電流路Ｋ（後述）に流れるようにするためのものである。
The LED
また、ＬＥＤ発光ブロック８０は、半導体発光素子８６が同一極性方向に直列接続された電流路Ｋを有している。半導体発光素子８６は、本実施例ではＬＥＤである。そして、本実施例ではＮチャネルエンハンスメント型ＦＥＴ（＝電界効果トランジスタ）である半導体制御素子８５が、半導体発光素子８６に対し並列に接続されている。詳しくは、半導体制御素子８５の一端のドレイン（図１４では、「Ｄ」と示されている）と半導体発光素子８６の一端のアノードとが接続されると共に、半導体制御素子８５の一端のソース（図１４では「Ｓ」と示されている）と半導体発光素子８６の一端のカソードとが接続されることにより、半導体制御素子８５が半導体発光素子８６に対し並列に接続されている。但し、半導体制御素子８５が半導体発光素子８６に対し並列に接続されているのは、図１４に示すように、各ＬＥＤ発光ブロック８０の電流路Ｋ中の半導体発光素子８６のうち、直流電源１に最も近く最高電位の半導体発光素子８６（図１４では、「LED1」）ではなく、当該半導体発光素子８６に隣接している２番目の半導体発光素子８６（図１４では、「LED2」）からである。また、電流路Ｋに配置されている半導体発光素子８６に対し、所定の間隔毎に（例えば、図１４では、半導体発光素子８６に対し１個おきに）半導体制御素子８５のドレイン及びソースが並列に接続されている。従って、直流電源１に近く電位が高い方から順に、半導体発光素子８６、半導体制御素子８５及び半導体発光素子８６、半導体発光素子８６、半導体制御素子８５及び半導体発光素子８６と配置されている。なお、本実施の形態例３では、半導体発光素子８６に対し１個おきに、半導体制御素子８５のドレイン及びソースが並列に接続される構成を示したが、この構成に限定されるものではなく、例えば、半導体発光素子８６に対し２個おきに、あるいは３個おきに半導体制御素子８５のドレイン及びソースが並列に接続される構成としても良い。また、本実施の形態例３では、半導体制御素子８５が、各ＬＥＤ発光ブロック８０の電流路Ｋ中の半導体発光素子８６のうち、直流電源１に近く電位が高い順の２番目の半導体発光素子８６から並列に接続されている構成を示したが、この構成に限定されるものではなく、２番目以降の半導体発光素子８６から並列に接続されている構成であれば良い。
The LED light-emitting
また、光導電素子８１の受光素子８３と、各半導体制御素子８５のゲート（図１４では「Ｇ」と示されている）とは、整流素子８７を介して電気的に接続されている。整流素子８７は、本実施の形態例ではダイオードであって、アノードが受光素子８３に接続され、カソードが半導体制御素子８５のゲートに接続されている。そのため、受光素子８３から半導体制御素子８５のゲートに対しては電流が流れるが、逆方向の半導体制御素子８５のゲートから受光素子８３に対しては電流がほとんど流れない。整流素子８７を介在させることによって、受光素子８３に許容値以上の電流が流れてしまうという危険を防止できる。なお、整流素子８７はダイオードに限定されるものではなく、受光素子８３から半導体制御素子８５のゲートに対しては電流を流すが、逆方向の半導体制御素子８５のゲートから受光素子８３に対しては電流をほとんど流さない整流機能を有する素子であれば良い。
Also, the
また、本実施の形態例においては、各ＬＥＤ発光ブロック８０に半導体制御素子８５の数が２個、半導体発光素子８６の数が４個配置された構成を示した。このように、電流路Ｋ中の直流電源１に最も近い最高電位の半導体発光素子８６（図１４では、「LED1」）と最も遠い最低電位の半導体発光素子８６（図１４では、「LED4」）の電位差が、半導体制御素子８５のゲート・ソース間電圧の定格の範囲内（例えば、２０（Ｖ）以内）となるように、半導体制御素子８５及び半導体発光素子８６の数を選択する必要がある。従って、半導体制御素子８５のゲート・ソース間電圧の定格の範囲内であれば、半導体制御素子８５及び半導体発光素子８６の数に限定はなく、任意の数で良い。
Further, in this embodiment, the configuration in which two
なお、調光信号制御部５４の構成や動作については、上述した実施の形態例１で述べているため、ここでは説明を省略する。 Note that the configuration and operation of the dimming signal control unit 54 have been described in the above-described first embodiment, so description thereof will be omitted here.
次に、図１３で説明した、この発明の実施の形態例３の概念構成と、図１４で説明した照明装置用の制御回路Ｃの回路構成との対応関係について説明する。図１３の直流電源５０は、図１４の直流電源１と対応する。また、図１３のＬＥＤ常時点灯部５１は、図１４の半導体発光素子８６に係るＬＥＤ１及びＬＥＤ３が対応する。また、図１３のＬＥＤ点灯・消灯部６２は、図１４の半導体発光素子８６に係るＬＥＤ２及びＬＥＤ４が対応する。また、図１３のＬＥＤ点灯・消灯制御部６３は、図１４の半導体制御素子８５に係るＦＥＴ１及びＦＥＴ２が対応する。また、図１３の光導電部６４は、図１４の光導電素子８１が対応する。さらに、図１３の調光信号制御部５４は、図１４のコンパレータ、プラスの調光信号入力部Ｓ＋、マイナスの調光信号入力部Ｓ－が対応する。また、図１３の電流路５５は、図１４の電流路Ｈ、Ｉ及びＫが対応する。
Next, the correspondence relationship between the conceptual configuration of the third embodiment of the present invention described with reference to FIG. 13 and the circuit configuration of the lighting device control circuit C described with reference to FIG. 14 will be described. A
次に、照明装置用の制御回路Ｃの動作を説明する。直流電源１から正極電位を印加し、グランド（＝ＧＮＤ）に基準電位（０電位）である負極電位を印加する。基準電位に対し、直流電源１から印加する正極電位が、照明装置用の制御回路Ｃ内で同一極性方向に直列接続された半導体発光素子８６の電位障壁値の合計以上であれば、全ての半導体発光素子８６は発光する。なお、半導体発光素子８６の電位障壁値とは、半導体発光素子８６の固有の順方向電圧降下値である。
Next, the operation of the control circuit C for the lighting device will be described. A positive potential is applied from a
直流電源１から印加する電圧が低下し、照明装置用の制御回路Ｃを流れる電流が既定の値より減少した場合、各ＬＥＤ発光ブロック８０の光導電素子８１の発光素子８２に流れる電流が減少し、受光素子８３がＯＦＦする方向に働き、コレクタ－エミッタ間の電圧が増加する。その結果、半導体制御素子８５がＯＮとなり（＝ドレインからソースに電流が流れる）、当該半導体制御素子８５に並列して設置されている半導体発光素子８６が消灯する。消灯した半導体発光素子８６の順方向降下電位は、ほぼ０（Ｖ）になる。直流電源１から印加する電圧に対して、消灯する半導体発光素子８６の数が増えていくと、照明装置用の制御回路Ｃ内で同一極性方向に直列接続された半導体発光素子８６の電位障壁値の合計が減少するため、照明装置用の制御回路Ｃを流れる電流が増加し、規定の値に達すると、その値が維持される。
When the voltage applied from the
このような状態で、プラスの調光信号入力部Ｓ＋及びマイナスの調光信号入力部Ｓ－を通じて、外部から電圧を印加し、コンパレータのマイナスの入力端子から印加された電圧が、コンパレータのプラスの入力端子から印加されているリファレンス電圧に比べて高い状態になるようにする。その結果、コンパレータは電流を吸い込み、各ＬＥＤ発光ブロック８０の光導電素子８１の発光素子８２に流れる電流が減少し、受光素子８３がＯＦＦする方向に働き、コレクタ－エミッタ間の電圧が増加する。そして、受光素子８３のコレクタ電圧が下降し、各半導体制御素子８５のゲート電圧も下降する。そして、半導体制御素子８５のゲート電圧が、ソース電圧よりも低くなり、ゲート・ソース間の閾値電圧以下になると、半導体制御素子８５について、ＦＥＴ１、ＦＥＴ２の順にＯＦＦになり、半導体発光素子８６について、ＬＥＤ２、ＬＥＤ４の順に点灯する。その結果、半導体発光素子８６（ＬＥＤ２、４）に電流が流れ込み、その分の順方向電圧が加算されるため、照明装置用の制御回路Ｃ全体に流れる電流の量は減少する。
In this state, a voltage is applied from the outside through the positive dimming signal input section S+ and the negative dimming signal input section S-, and the voltage applied from the negative input terminal of the comparator is applied to the positive input terminal of the comparator. Make it higher than the reference voltage applied from the input terminal. As a result, the comparator absorbs current, the current flowing through the light-emitting
一方、直流電源１から印加する電圧が上昇し、照明装置用の制御回路Ｃを流れる電流が既定の値より増加した場合、各ＬＥＤ発光ブロック８０の光導電素子８１の発光素子８２に流れる電流が増加し、受光素子８３がＯＮする方向に働き、コレクタ－エミッタ間の電圧が低下する。その結果、半導体制御素子８５がＯＦＦとなり（＝ドレインからソースに電流が流れない）、当該半導体制御素子８５に並列して設置されている半導体発光素子８６が点灯する。点灯した半導体発光素子８６の順方向降下電位は、数（Ｖ）になる。直流電源１から印加する電圧に対して、点灯する半導体発光素子８６の数が増えていくと、照明装置用の制御回路Ｃ内で同一極性方向に直列接続された半導体発光素子８６の電位障壁値の合計が増加するため、照明装置用の制御回路Ｃを流れる電流が減少し、既定の値に達すると、その値が維持される。
On the other hand, when the voltage applied from the
このような構成であることによって、プラスの調光信号入力部Ｓ＋及びマイナスの調光信号入力部Ｓ－を通じて、外部から電圧を印加することで、照明装置用の制御回路Ｃに係る半導体発光素子ＬＥＤを調光することができ、便宜である。また、照明装置用の制御回路Ｃに係る半導体発光素子ＬＥＤを調光することによって、当該半導体発光素子ＬＥＤに印加する電圧の総量を調整することができ、また、照明装置用の制御回路Ｃに流れる電流の量を調整することができ、便宜である。 With such a configuration, by applying a voltage from the outside through the positive dimming signal input section S+ and the negative dimming signal input section S−, the semiconductor light emitting element related to the control circuit C for the lighting device It is convenient to be able to dim the LEDs. Further, by adjusting the light intensity of the semiconductor light emitting element LED related to the control circuit C for the lighting device, the total amount of voltage applied to the semiconductor light emitting element LED can be adjusted. It is convenient to be able to adjust the amount of current that flows.
また、照明装置用の制御回路Ｃでは、電源電圧が変動しても、半導体制御素子８５及び半導体発光素子８６のＯＮ／ＯＦＦによって、半導体発光素子８６に流れる電流を一定に保つことができるため、照明装置から出力される光の質が低下したり、電流の変動によって半導体発光素子が劣化し、寿命が短縮化されることがない。また、直列に配置されている半導体発光素子８６に対し、所定の間隔毎に、半導体制御素子８５が並列に接続される構成であるため、電源電圧が低下すると半導体発光素子８６の一部が消灯するが、半導体発光素子８６がまとまったエリアで消灯することが無く、消灯する半導体発光素子８６が分散するため、照明装置として明るさに偏りが生じることがない。
Further, in the control circuit C for the lighting device, even if the power supply voltage fluctuates, the current flowing through the semiconductor
（変形例）
なお、本実施の形態例３に係る制御回路Ｃでは、電流路Ｋに配置されている半導体発光素子８６に対し、所定の間隔毎に半導体制御素子８５が並列に接続されることによって、電位の高い順に半導体発光素子８６、半導体制御素子８５及び半導体発光素子８６、半導体発光素子８６、半導体制御素子８５及び半導体発光素子８６と配置される構成を実現した。しかし、この構成に限定されるものではなく、例えば図１５に示す照明装置用の制御回路Ｄのように、電流路上は、電位の高い順に半導体発光素子８６、半導体発光素子８６、半導体制御素子８５及び半導体発光素子８６、半導体制御素子８５及び半導体発光素子８６と接続されているが、配線によって、半導体発光素子８６、半導体制御素子８５及び半導体発光素子８６、半導体発光素子８６、半導体制御素子８５及び半導体発光素子８６と配置される構成を実現する構成としても良い。このような構成にすれば、電源電圧が低下すると照明装置の半導体発光素子８６の一部が消灯するが、半導体発光素子８６がまとまったエリアで消灯することが無く、消灯する半導体発光素子８６が分散する。即ち、照明装置の外観上は、１個おきに半導体発光素子８６が消灯しているように見える。従って、照明装置として明るさに偏りが生じることがない。
(Modification)
In the control circuit C according to the third embodiment, the semiconductor
また、本実施の形態例３に係る照明装置用の制御回路Ｃが複数のＬＥＤ発光ブロック８０を有する構成において、発光ブロック８０の端部の半導体発光素子８６と、隣接する発光ブロック８０の端部の半導体発光素子８６の間隔が、ＬＥＤ発光ブロック８０内に配置された半導体発光素子８６同士の間隔と同様である方が望ましい。ここで、「同様」とは、同一から数センチ程度の誤差を含む概念である。このような構成とすれば、ＬＥＤ発光ブロック８０が複数の基板から構成され、電源電圧が低下し照明装置の半導体発光素子８６の一部が消灯した場合、照明装置の外観上は、１個おきに半導体発光素子８６が消灯しているように見える。従って、照明装置として明るさに偏りが生じることがない。
Further, in the configuration in which the control circuit C for the lighting device according to
また、本実施例に係る照明装置用の制御回路Ｃにおいては、各ＬＥＤ発光ブロック８０、調光信号制御部５４といった一枚の基板毎に、半導体制御素子８５、半導体発光素子８６、半導体制御素子ＴＲ等の回路素子を設ける構成を示した。しかし、この構成に限定されるものではなく、例えば、複数のＬＥＤ発光ブロック８０と調光信号制御部５４に設けられた回路素子を一枚の基板に設ける構成としても良いし、複数のＬＥＤ発光ブロック８０に設けられた回路素子を一枚の基板に設ける構成としても良い。
Further, in the control circuit C for the lighting device according to the present embodiment, the
以上、この発明の好ましい実施の形態例について述べたが、この発明に係る照明装置用の制御回路は上述した実施の形態例にのみ限定されるものではなく、この発明の範囲で種々の変更実施が可能であるのは言うまでもない。 Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the control circuit for a lighting device according to the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present invention. It goes without saying that it is possible to
Ａ～Ｄ：照明装置用の制御回路、Ｈ、Ｉ、Ｋ：電流路、
１：直流電源、２～１２：電流路、２１：電流路、２２：電流路、
ＬＥＤ１～１６：半導体発光素子、ＦＥＴ１～６：半導体制御素子、
Ｄ１～５：半導体整流素子、Ｒ１～１２：抵抗素子、
ＴＲ：半導体制御素子、
ＺＤ１～７：半導体定電圧素子、
５０：直流電源、５１：ＬＥＤ常時点灯部、
５２：ＬＥＤ直並列変換部、５３：ＬＥＤ直並列制御部、
５４：調光信号制御部、５５：過電圧吸収部、５６：電流路、
６２：ＬＥＤ点灯・消灯部、６３：ＬＥＤ点灯・消灯制御部、
６４：光導電部、
８０：ＬＥＤ発光ブロック、
８１：光導電素子、８２：発光素子、８３：受光素子、８４：パッケージ、８５：半導体制御素子、８６：半導体発光素子、８７：整流素子、８８：抵抗素子
A to D: control circuit for lighting device, H, I, K: current path,
1: DC power supply, 2 to 12: current path, 21: current path, 22: current path,
LED1-16: semiconductor light-emitting elements, FET1-6: semiconductor control elements,
D1-5: semiconductor rectifiers, R1-12: resistive elements,
TR: semiconductor control element,
ZD1-7: semiconductor constant voltage elements,
50: DC power supply, 51: LED constant lighting part,
52: LED serial-parallel converter, 53: LED serial-parallel controller,
54: dimming signal control unit, 55: overvoltage absorption unit, 56: current path,
62: LED lighting/extinguishing unit, 63: LED lighting/extinguishing control unit,
64: photoconductive portion,
80: LED light emitting block,
81: photoconductive element, 82: light emitting element, 83: light receiving element, 84: package, 85: semiconductor control element, 86: semiconductor light emitting element, 87: rectifying element, 88: resistance element
Claims (2)
前記直流電源から電圧を印加されると、常時点灯するＬＥＤを備えたＬＥＤ常時点灯部と、
直並列の接続が変換するＬＥＤを有するＬＥＤ直並列変換部と、
調光信号によって、調光制御を行う、調光信号制御部と、
比較器に吸い込まれた電流の量に応じて、前記ＬＥＤ直並列変換部に係るＬＥＤの直並列の接続を変換させるＬＥＤ直並列制御部を有し、
前記調光信号制御部は、
リファレンス電圧と、マイナスの電圧入力部を通じて印加された電圧を比較し、比較結果に応じた量の電流を吸い込む前記比較器と、
前記比較器のマイナスの電圧入力部と接続され、外部から調光信号の入力を受け付ける調光信号入力部とを備えていることを特徴とする、照明装置用の制御回路。 a DC power supply that applies a DC voltage;
an LED constant lighting unit including an LED that is constantly lit when a voltage is applied from the DC power supply;
an LED serial-parallel converter having LEDs converted by serial-parallel connections;
a dimming signal control unit that performs dimming control according to the dimming signal;
an LED serial-parallel control unit that converts the serial-parallel connection of the LEDs related to the LED serial-parallel conversion unit according to the amount of current drawn into the comparator;
The dimming signal control unit
said comparator comparing a reference voltage with a voltage applied through a negative voltage input and sinking an amount of current according to the comparison result;
A control circuit for a lighting device, comprising a dimming signal input section connected to the negative voltage input section of the comparator and receiving an input of a dimming signal from the outside.
前記直流電源から電圧を印加されると、常時点灯するＬＥＤを備えたＬＥＤ常時点灯部と、
点灯又は消灯するＬＥＤを備えたＬＥＤ点灯・消灯部と、
調光信号によって、調光制御を行う、調光信号制御部と、
比較器に吸い込まれた電流の量に応じて、前記ＬＥＤ点灯・消灯部に係るＬＥＤを制御するＬＥＤ点灯・消灯制御部を有し、
前記調光信号制御部は、
リファレンス電圧と、マイナスの電圧入力部を通じて印加された電圧を比較し、比較結果に応じた量の電流を吸い込む前記比較器と、
前記比較器のマイナスの電圧入力部と接続され、外部から調光信号の入力を受け付ける調光信号入力部とを備えていることを特徴とする、照明装置用の制御回路。 a DC power supply that applies a DC voltage;
an LED constant lighting unit including an LED that is constantly lit when a voltage is applied from the DC power supply;
an LED lighting/extinguishing unit including an LED that lights or extinguishes;
a dimming signal control unit that performs dimming control according to the dimming signal;
an LED lighting/extinguishing control unit for controlling the LEDs associated with the LED lighting/extinguishing unit according to the amount of current drawn into the comparator;
The dimming signal control unit
said comparator comparing a reference voltage with a voltage applied through a negative voltage input and sinking an amount of current according to the comparison result;
A control circuit for a lighting device, comprising a dimming signal input section connected to the negative voltage input section of the comparator and receiving an input of a dimming signal from the outside.
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