KR20040084729A

KR20040084729A - 조명장치와 그것에 사용하는 조명헤드 및 전원장치

Info

Publication number: KR20040084729A
Application number: KR1020040019726A
Authority: KR
Inventors: 도요타마코토; 도요다신; 요시다히토시
Original assignee: 가부시키가이샤 모리텍스
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2004-03-23
Publication date: 2004-10-06
Also published as: JP4187565B2; CN1535098B; JP2004299102A; US20040195983A1; TW200503583A; CN1535098A; TWI346515B; US7332875B2

Abstract

조명 헤드의 사양에 관계 없이 동일 규격의 전원장치를 사용하여, 그 전원장치에 접속되는 조명 헤드의 개개의 발광소자에 정격 전류를 공급할 수 있게 한다.

조명 헤드(H₁∼H₃)를 전원장치(B)에 접속하여 사용하는 조명장치(1)로서, 조명 헤드(H₁∼H₃)의 급전 회로(C₁∼C₃)에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출 저항(R₁∼R₃)을 구비하고, 각각의 저항값은, 각 발광소자(2…)에 대해 정격 전류를 공급했을 때에 미리 설정한 기준전위(V₀)와 동등한 전압강하를 일으키도록 선정되고, 전원장치(B)에, 전류 검출 저항(R₁∼R₃)에서 생기는 전압강하의 전위(Vs)가 기준전위(V₀)와 동등하게 되도록 공급 전류를 제어하는 전류 콘트롤러(12)를 구비했다.

Description

조명장치와 그것에 사용하는 조명헤드 및 전원장치{ILLUMINATION APPARATUS, AND AN ILLUMINATION HEAD AND POWER SOURCE DEVICE USED THEREFORE}

본 발명은, 급전 회로에 하나 이상의 발광소자가 접속되어서 이루어지는 조명 헤드를 전원장치에 접속하여 사용하는 조명장치와, 그것에 사용하는 조명 헤드및 전원장치에 관한 것이다.

조명 헤드 등에 배열된 다수의 LED를 점등시키는 조명장치는, 개개의 LED(발광소자)에 공급되는 전류가 그 정격 전류보다 낮으면 어두워지고, 높으면 수명에 악영향을 주기 때문에, 정격 전류를 공급하여 점등할 수 있도록 전원전력을 설정하고 있다.

예를 들면, 도 3(a)에 도시하는 바와 같이, 조명 헤드(31)의 급전 회로(32)에 순방향의 정격 전류가 20mA인 10개의 LED(33…)를 병렬 접속한 경우, 그 급전 회로(32)에는 200mA의 전류를 흘리도록 하고 있다.

그리고, 최근에는 LED(33…)의 점등 갯수를 바꾸었을 때도, 개개의 LED(33…)에 정격 전류를 공급할 수 있도록 점등 갯수에 따라 공급 전류를 콘트롤할 수 있는 전원장치가 제안되어 있다(특허문헌 1 참조).

(특허문헌 1) 일본 특개 2000-6466호 공보

그러나, 이 종류의 전원장치는, 특정한 조명 헤드(31)를 접속한 경우에 LED(33…)의 점등 갯수에 따라 전류조정하는 것이며, 사양이 다른 조명 헤드의 전원장치로서 사용하는 경우에, 그 사양에 맞게 전류조정할 수는 없다.

즉, LED 등의 발광소자를 사용한 조명 헤드는, 그 종류도 대단히 많고, 급전 회로에의 LED의 접속 방법(병렬 접속, 직렬접속 등)이나, LED의 수량, 개개의 LED의 정격 등, 조명 헤드마다에 그 사양이 다르기 때문에, 조명 헤드에 따른 전원장치 또는 전류 콘트롤러를 설계하여, 제조해야만 한다는 문제가 있었다.

예를 들면, 조명 헤드(31)에 부착되는 개개의 LED의 정격 전류가 20mA로 규격화되어 있었을 경우에, 상술한 바와 같이 10개의 LED(33…)를 병렬 접속하면 급전 회로(32)에 200mA의 전류를 공급할 필요가 있고, 도 3(b)에 도시하는 바와 같이, 10개의 LED(33…)을 직렬접속하면 급전 회로(34)에 20mA의 전류를 공급하면 충분하고, 도 3(c)에 도시하는 바와 같이, 직렬접속된 10개의 LED(33…)를 3열 병렬로 접속하면, 급전 회로(35)에 60mA의 전류를 공급할 필요가 있다.

이 때문에, 각각의 조명 헤드(31)의 사양에 따라 전원장치를 설계하고 있는데, 조명 헤드(31)의 사양에 관계 없이 동등 규격의 전원장치를 사용할 수 있으면, 개개의 조명 헤드(31)마다 설계하여 제조하는 번거로움이 없어, 제조 코스트를 각별히 저감시킬 수 있다.

그래서 본 발명은, 조명 헤드의 사양에 관계 없이 동등규격의 전원장치를 사용하여, 그 전원장치에 접속되는 조명 헤드의 개개의 발광소자를 정격 전류로 점등할 수 있게 하는 것을 기술적 과제로 하고 있다.

도 1은 본 발명에 관계되는 조명장치를 도시하는 설명도,

도 2는 다른 실시형태를 도시하는 설명도, 및

도 3은 종래의 조명 헤드를 도시하는 설명도.

(부호의 설명)

1 조명장치 B 전원장치

H₁∼H₃조명 헤드 C₁∼C₃급전 회로

2 LED(발광소자) 3 플러스측 전원단자

4 어스 단자 R₁∼R₃전류 검출 저항

12 전류 콘트롤러

이 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은, 급전 회로에 하나 이상의 발광소자가 접속되어서 이루어지는 조명 헤드를 전원장치에 접속하여 사용하는 조명장치로서, 상기 조명 헤드가, 상기 급전 회로에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출 저항을 구비하고, 그 저항값이, 각 발광소자에 대해 정격 전류를 공급했을 때에 미리 설정된 기준전위와 동등한 전압 강하를 일으키도록 선정되고, 상기 전원장치에, 상기 전류 검출 저항에서 생기는 전압강하의 전위가 상기 기준전위와 동등하게 되도록 공급 전류를 제어하는 전류 콘트롤러가 설치된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 급전 회로에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출 저항이 조명 헤드에 구비되어 있으므로, 이 조명 헤드를 전원장치에 접속했을 때에, 전원장치로부터 급전 회로에 공급되는 전류에 의해 전류 검출 저항에서 전압강하를 일으킨다.

이 때, 전류 검출 저항의 저항값은, 각 발광소자에 대해 정격 전류를 공급했을 때에 미리 설정된 기준전위와 동등한 전압강하를 일으키도록 선정되어 있으므로, 공급 전류가 정격보다 낮으면 전압강하에 의한 전위는 기준전위보다 작고, 공급 전류가 정격보다 높으면 전압강하에 의한 전위는 기준전위보다 크다.

한편, 전원장치는, 전류 검출 저항에서 생기는 전압강하의 전위가 상기 기준전위와 동등하도록 공급 전류를 제어하는 전류 콘트롤러를 구비하고 있으므로, 상기 전류 검출 저항에서 생기는 전압강하의 전위를 모니터하고, 그 전위가 기준전위보다 작으면 공급 전류를 상승시키고, 기준전위보다 크면 공급 전류를 저하시키고, 기준전위와 동등하면 그 전류값으로 유지하는 전류제어를 행한다.

이것에 의해, 조명 헤드의 사양에 관계 없이, 급전 회로에는, 발광소자를 정격으로 점등할 수 있는 전류가 공급된다.

(발명의 실시형태)

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명에 관계되는 조명장치를 도시하는 설명도, 도 2는 다른 실시형태를 도시하는 설명도이다.

도 1에 도시하는 조명장치(1)는, 전원장치(B)에 조명 헤드(H₁∼H₃)를 접속하여 사용하는 것으로, 각 조명 헤드(H₁∼H₃)에는, 각각의 급전 회로(C₁∼C₃)에 하나 이상의 LED(발광소자; 2…)가 접속되어 있다.

조명 헤드(H₁)는, 순방향의 정격 전류가 20mA의 10개의 LED(2…)가 급전 회로(C₁)에 병렬로 접속되고, 조명 헤드(H₂)는 동등한 LED(2…)가 급전 회로(C₂)에 직렬로 접속되고, 조명 헤드(H₃)는 직렬접속된 10개의 LED(2…)가 급전 회로(C₃)에 3열 병렬로 접속되어 있다.

또, 각각의 급전 회로(C₁∼C₃)에는, 그 플러스측 전원단자(3)와 어스 단자(4) 사이에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출 저항(R₁∼R₃)이 직렬로 접속되어 있고, 각각의 저항값이, 각 LED(2…)에 대하여 정격 전류를 공급했을 때에 미리 설정된 기준전위(V₀)와 동등한 전압강하를 일으키도록 선정되어 있다.

그리고, 전류 검출 저항(R₁∼R₃)으로 생기는 전압강하의 전위(Vs)가 출력 단자(5, 6)로부터 외부 출력된다.

예를 들면, 조명 헤드(H₁)는 급전 회로(C₁)에 200mA의 전류를 공급하여 흘렸을 때에 각 LED(2…)에 정격 전류가 흐르고, 조명 헤드(H₂)는 급전 회로(C₂)에 20mA의 전류를 공급했을 때에 각 LED(2…)에 정격 전류가 흐르고, 조명 헤드(H₃)는 급전회로(C₃)에 60mA의 전류를 공급했을 때에 각 LED(2…)에 정격 전류가 흐른다.

여기에서, 기준전위(V₀)를 LED(2…)의 수량이나 사양에 관계없이 V₀=0.25V로 설정하면, 각 전류 검출 저항(R₁∼R₃)의 저항값은, R₁=1.25Ω, R₂=12.5Ω, R₃=4.17Ω이 된다.

이것에 의해, 급전 회로(C₁∼C₃)의 각 LED(2…)에 정격 전류를 흘렸을 때, 즉, 급전 회로(C₁)에 200mA, 급전 회로(C₂)에 20mA, 급전 회로(C₃)에 60mA를 공급했을 때의 어느 경우도, 각 전류 검출 저항(R₁∼R₃)으로 생기는 전압강하는 동등하게 0.25V가 된다.

전원장치(B)는, LED를 사용한 조명 헤드(H₁∼H₃)를 점등하는데도 충분한 전압(예를 들면, 12V∼25V 정도)을 출력할 수 있는 전원 유닛(11)과, 조명 헤드(H₁∼H₃)에 공급하는 전류를 제어하는 전류 콘트롤러(12)를 구비하고 있다.

그리고, 전원 유닛(11)의 플러스측 전력공급 단자(13)가, 전류 콘트롤러(12)의 트랜지스터(18)를 통하여 조명 헤드(H₁∼H₃)의 플러스측 전원단자(3)에 접속되고, 어스 단자(14)가 조명 헤드(H₁∼H₃)의 어스 단자(4)에 접속되도록 설치되어 있다.

또, 전류 콘트롤러(12)의 입력 단자(15, 16)가, 전류 검출 저항(R₁∼R₃)의 출력 단자(5, 6)에 각각 접속되도록 설치되어 있다.

전류 콘트롤러(12)는, 각 전류 검출 저항(R₁∼R₃)의 전압강하에 의해 생긴 전위(Vs)를 기준전위(V₀)와 비교하는 귀환회로 부착된 연산증폭기(17)와, 그 비교 결과에 따라 전류제어를 행하는 트랜지스터(18)를 구비하고 있다.

그리고, 일방의 입력 단자(15)가 연산증폭기(17)의 정상 입력 단자(19)에 접속되는 동시에, 타방의 입력 단자(16)와 연산증폭기(17)의 역상 입력 단자(20) 사이에 전원 유닛(11)에 의해 기준전위(V₀)가 인가되고, 그 연산증폭기(17)의 출력 단자(21)가 부하 저항(22)를 통하여 트랜지스터(18)의 베이스(23)에 접속되어 있다.

이것에 의해, 각 전류 검출 저항(R₁∼R₃)의 전압강하에 의해 생긴 전위(Vs)가 정상 입력 단자(19)에 입력되어서, 연산증폭기(17)에서 기준전위(V₀)와 비교되고, Vs<V₀일 때는 음전위가 출력되고, Vs>V₀일 때는 양전위가 출력되고, Vs=V₀일 때는 0전위로 유지되어, 그 출력 전위에 따라 트랜지스터(18)의 베이스 전위(V_B)가 변화하게 된다.

즉, 급전 회로(C₁∼C₃)를 흐르는 전류가 지나치게 낮은 경우, 전압강하에 의해 생긴 전위(Vs)가 기준전위(V₀)보다 낮으므로, 연산증폭기(17)로부터 음전위가 출력되는 만큼, 베이스 전위(V_B)가 낮아져서 에미터-베이스 전위(V_EB)가 상승하고, 그 결과, 급전 회로(C₁∼C₃)에 공급되는 콜렉터 전류(I_C)가 증가한다.

또, 급전 회로(C₁∼C₃)를 흐르는 전류가 지나치게 높았을 경우, 전압강하에 의해 생긴 전위(Vs)가 기준전위(V₀)보다 높으므로, 연산증폭기(17)로부터 양전위가 출력되는 만큼, 베이스 전위(V_B)가 높아져서 에미터-베이스 전위(V_EB)가 감소되고, 그 결과, 급전 회로(C₁∼C₃)에 공급되는 콜렉터 전류(I_C)가 감소된다.

더욱이, 급전 회로(C₁∼C₃)를 흐르는 전류가 적정하게 각 LED에 정격 전류가 공급되고 있는 경우, 전압강하에 의해 생긴 전위(Vs)가 기준전위(V₀)와 동등하므로, 연산증폭기(17)로부터 0전위가 출력되어, 베이스 전위(V_B)는 변화되지 않으므로, 에미터-베이스 전위(V_EB)도 변화되지 않고, 그 결과, 급전 회로(C₁∼C₃)에 공급되고 있는 콜렉터 전류(I_C)의 전류값이 유지된다.

이상이 본 발명의 1 구성예로서, 다음에 그 작용을 설명한다.

우선, 조명 헤드(H₁)를 전원장치(B)에 접속한 경우, 급전 회로(C₁)를 흐르는 전류(I₁)＜200mA인 경우는, 전류 검출 저항(R₁)에서 생기는 전압강하의 전위(Vs)＜0.25V이므로 급전 회로(C₁)에 공급되는 콜렉터 전류(I_C)가 증가되고, I₁＞200mA인 경우는, Vs＞0.25V 이므로, 콜렉터 전류(I_C)가 감소되고, I₁=200mA인 경우는, Vs=0.25V이므로, 콜렉터 전류(I_C)가 그 전류값으로 유지된다.

또, 조명 헤드(H₂)를 전원장치(B)에 접속한 경우, 급전 회로(C₂)를 흐르는전류(I₂)＜20mA인 경우는, Vs＜0.25V이므로, 콜렉터 전류(I_C)가 증가되고, I₂＞20mA인 경우는, Vs＞0.25V 이므로, 콜렉터 전류(I_C)가 감소되고, I₂=20mA인 경우는, Vs=0.25V이므로, 콜렉터 전류(I_C)가 그 전류값으로 유지된다.

더욱이, 조명 헤드(H₃)를 전원장치(B)에 접속한 경우, 급전 회로(C₃)를 흐르는 전류(I₃)＜60mA인 경우는, Vs＜0.25V이므로, 콜렉터 전류(I_C)가 증가되고, I₃＞60mA인 경우는, Vs＞0.25V이므로, 콜렉터 전류(I_C)가 감소되고, I₃=60mA인 경우는, Vs=0.25V이므로, 콜렉터 전류(I_C)가 그 전류값으로 유지된다.

이와 같이, 각 조명 헤드(H₁∼H₃)의 전류 검출 저항(R₁∼R₃)은, 그 저항값이, 각 LED(2…)에 대해 정격 전류를 공급했을 때에 미리 설정된 기준전위(V₀)와 동등한 전압강하를 일으키도록 선정되어 있으므로, 그 기준전위(V₀)를 규격화하여 통일해 두면, 어떤 조명 헤드(H₁∼H₃)에 대해서도, 동등한 전원장치(B)를 사용하여, 적정한 전류로 LED(2…)를 점등시킬 수 있다.

또한, 상술한 설명에서는, 전류 검출 저항(R₁∼R₃)의 출력 단자(6) 및 전류 콘트롤러(12)의 입력 단자(16)를, 어스 단자(4, 14)와는 별도로 설치한 경우에 대하여 설명했는데, 이들 단자(6, 16)를 어스 단자(4, 14)로 대용해도 좋다.

또, 전류 검출 저항(R₁∼R₃)을 각 급전 회로(C₁∼C₃)에 직렬접속하는 경우에한하지 않고, 도 2에 도시하는 바와 같이, 고정저항(R_F)와 가변저항(R_V)을 각 급전 회로(C₁∼C₃)에 병렬 접속하고, 가변저항(R_V)의 가변단자(25)와 어스 단자(26) 사이에서 생기는 전압강하의 전위(Vs)를 외부출력하도록 해도 마찬가지이다.

더욱이, 조명 헤드(H₁∼H₃)에 설치되는 LED(2…)의 수량, 정격, 급전 회로(C₁∼C₃)에의 접속 방법 등도, 상술에 한하는 것은 아니고 임의이며, 자유롭게 설계할 수 있다.

더욱이 또, 전원 유닛(11)으로부터 입력 단자(16) 및 역상 입력 단자(20)와의 사이에 인가되는 전위(V₂₀)를 기준전위(V₀) 이하로 조정할 수 있게 하면, LED(2)의 광량제어가 가능하게 된다.

즉, 역상 입력 단자(20)의 전위(V₂₀)를 기준전위(V₀)보다 낮게 설정하면, 급전 회로(C₁∼C₃)에 흐르는 전류(I₁∼I₃)가 정격에 도달하기 전에, 연산증폭기(17)에서 V=V₂₀라고 판단되기 때문에, 급전 회로(C₁∼C₃)를 흐르는 전류값이 유지되고, 그 결과, LED(2…)가 어둡게 점등된다. 또, 역상 입력 단자(20)의 전위(V₂₀)를 기준전위(V₀)로 되돌리면 정격 전류를 흘렸을 때의 밝기로 LED(2…)가 점등된다.

이상 기술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 각 발광소자에 대해 정격 전류가 공급되었을 때에 전류 검출 저항에 의해 미리 설정된 기준전위와 동등한 전압강하가 생기도록 되어 있으므로, 그 전위를 모니터링하여 전류제어함으로써, 조명 헤드의 사양에 관계 없이 동일 규격의 전원장치를 사용하여, 그 조명 헤드의 발광소자를 정격 전류로 점등시킬 수 있다는 대단히 우수한 효과를 이룬다.

Claims

급전 회로에 하나 이상의 발광소자가 접속되어서 이루어지는 조명 헤드를 전원장치에 접속하여 사용하는 조명장치로서,

상기 조명 헤드가, 상기 급전 회로에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출 저항을 구비하고, 그 저항값이, 각 발광소자에 대해 정격 전류를 공급했을 때에 미리 설정된 기준전위와 동등한 전압강하를 일으키도록 선정되고,

상기 전원장치에, 상기 전류 검출 저항에서 생기는 전압강하의 전위가 상기 기준전위와 동등하도록 공급 전류를 제어하는 전류 콘트롤러가 설치된 것을 특징으로 하는 조명장치.
급전 회로에 하나 이상의 발광소자가 접속되어서 이루어지는 조명 헤드로서, 상기 급전 회로에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출 저항을 구비하는 동시에, 그 저항값이, 각 발광소자에 대해 정격 전류를 공급했을 때에 미리 설정된 기준전위와 동등한 전압강하를 일으키도록 선정된 것을 특징으로 하는 조명 헤드.
하나 이상의 발광소자가 접속된 급전 회로에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출 저항을 구비하는 동시에, 그 저항값이, 각 발광소자에 대해 정격 전류를 공급했을 때에 미리 설정된 기준전위와 동등한 전압강하를 일으키도록 선정된 조명 헤드에 전력을 공급하는 전원장치로서, 상기 조명 헤드가 접속되었을 때에, 상기 전류 검출 저항에서 생기는 전압강하의 전위가 상기 기준전위와 동등하도록 공급 전류를 제어하는 전류 콘트롤러가 설치된 것을 특징으로 하는 전원장치.