JP2002008409A - Ｌｅｄ光源装置 - Google Patents
Ｌｅｄ光源装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 効率がよく安価でちらつきの少ないＬＥＤ光
源装置を提供することである。 【解決手段】 ＬＥＤ負荷１は、複数個のＬＥＤが直列
接続されたＬＥＤ直列回路２を２並列以上接続して形成
され、このＬＥＤ負荷１には定電圧レギュレータ６から
電力が供給される。制御手段７は、各々のＬＥＤ直列回
路２には定電流回路である回路要素３が直列接続され、
この定電流回路の負担電圧がＬＥＤ直列回路のＬＥＤ列
のフォワード電圧よりも小さくなるように定電圧レギュ
レータ６を制御する。
源装置を提供することである。 【解決手段】 ＬＥＤ負荷１は、複数個のＬＥＤが直列
接続されたＬＥＤ直列回路２を２並列以上接続して形成
され、このＬＥＤ負荷１には定電圧レギュレータ６から
電力が供給される。制御手段７は、各々のＬＥＤ直列回
路２には定電流回路である回路要素３が直列接続され、
この定電流回路の負担電圧がＬＥＤ直列回路のＬＥＤ列
のフォワード電圧よりも小さくなるように定電圧レギュ
レータ６を制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数個のＬＥＤを
発光素子として用いたＬＥＤ光源装置に関する。
発光素子として用いたＬＥＤ光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】発光ダイオード（以下ＬＥＤという）は
ＰＮ接合を有する半導体であり一種のダイオードとして
動作する。従って、順方向電圧は数ボルト以下と比較的
低く、その駆動用電源としては、３〜１５Ｖ程度の低電
圧の直流電源が用いられる。
ＰＮ接合を有する半導体であり一種のダイオードとして
動作する。従って、順方向電圧は数ボルト以下と比較的
低く、その駆動用電源としては、３〜１５Ｖ程度の低電
圧の直流電源が用いられる。
【０００３】近年、ＬＥＤの発光効率が高まり照明灯の
光源への応用が検討されてきている。現行の照明用ラン
プからの置き換えを考える場合、商用電源に接続できる
構成が望まれる。一般に、商用電源は５０〜６０Ｈｚの
交流であり、電圧も１００Ｖ〜２４２Ｖである。そこ
で、商用電源でＬＥＤを点灯する場合、抵抗器を電流制
限要素として用いた点灯回路が使用されている。
光源への応用が検討されてきている。現行の照明用ラン
プからの置き換えを考える場合、商用電源に接続できる
構成が望まれる。一般に、商用電源は５０〜６０Ｈｚの
交流であり、電圧も１００Ｖ〜２４２Ｖである。そこ
で、商用電源でＬＥＤを点灯する場合、抵抗器を電流制
限要素として用いた点灯回路が使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、点灯回路に
抵抗器を使用した場合には、抵抗器での電力損失が大き
く、光源としてのエネルギー効率が悪い。また、交流電
源に接続した場合、ＬＥＤはダイオードであるので、交
流の半サイクルでしか発光せず、ちらつきになってしま
うという問題があった。電流制限要素としてコンデンサ
を使用した場合には、電力損失の問題は解決するが依然
として電流安定性は改善できない。
抵抗器を使用した場合には、抵抗器での電力損失が大き
く、光源としてのエネルギー効率が悪い。また、交流電
源に接続した場合、ＬＥＤはダイオードであるので、交
流の半サイクルでしか発光せず、ちらつきになってしま
うという問題があった。電流制限要素としてコンデンサ
を使用した場合には、電力損失の問題は解決するが依然
として電流安定性は改善できない。
【０００５】そこで、特開平１１−６７４７１号公報に
示されるものでは、昇圧チョッパ回路の平滑コンデンサ
に、複数個のＬＥＤを直列接続した回路を２個並列接続
し、平滑コンデンサ電圧を入力電圧のピーク値より高
く、ＬＥＤの順方向電圧の総和に等しくしている。これ
により、入力電流の高調波を低減し、また電流限流要素
などの電力損失をほぼ零にしている。
示されるものでは、昇圧チョッパ回路の平滑コンデンサ
に、複数個のＬＥＤを直列接続した回路を２個並列接続
し、平滑コンデンサ電圧を入力電圧のピーク値より高
く、ＬＥＤの順方向電圧の総和に等しくしている。これ
により、入力電流の高調波を低減し、また電流限流要素
などの電力損失をほぼ零にしている。
【０００６】しかし、ＬＥＤのうちの一つが短絡破壊し
た場合には、破壊したＬＥＤ直列回路の順方向電圧の総
和が小さくなり、この回路のみに短絡電流が流れること
になる。平滑電圧値が一定に制御されている場合には、
破壊したＬＥＤ直列回路には過大な電流が流れる。過電
流状態ではＬＥＤの温度は上昇し、発光効率を下げるこ
とはもちろん、ＬＥＤの寿命を短くすることも有り得
る。
た場合には、破壊したＬＥＤ直列回路の順方向電圧の総
和が小さくなり、この回路のみに短絡電流が流れること
になる。平滑電圧値が一定に制御されている場合には、
破壊したＬＥＤ直列回路には過大な電流が流れる。過電
流状態ではＬＥＤの温度は上昇し、発光効率を下げるこ
とはもちろん、ＬＥＤの寿命を短くすることも有り得
る。
【０００７】本発明の目的は、効率がよく安価でちらつ
きの少ないＬＥＤ光源装置を提供することである。
きの少ないＬＥＤ光源装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係わる
ＬＥＤ光源装置は、複数個のＬＥＤが直列接続されたＬ
ＥＤ直列回路、または複数個のＬＥＤが逆並列接続され
たＬＥＤ逆並列回路を２並列以上接続して形成されたＬ
ＥＤ負荷と；ＬＥＤ負荷に電力を供給する電源部と；各
々のＬＥＤ直列回路またはＬＥＤ逆並列回路に直列接続
された回路要素と；前記回路要素の負担電圧がＬＥＤ直
列回路またはＬＥＤ逆並列回路のＬＥＤ列のフォワード
電圧よりも小さくなるように前記電源部を制御する制御
手段と；を備えたことを特徴とする。
ＬＥＤ光源装置は、複数個のＬＥＤが直列接続されたＬ
ＥＤ直列回路、または複数個のＬＥＤが逆並列接続され
たＬＥＤ逆並列回路を２並列以上接続して形成されたＬ
ＥＤ負荷と；ＬＥＤ負荷に電力を供給する電源部と；各
々のＬＥＤ直列回路またはＬＥＤ逆並列回路に直列接続
された回路要素と；前記回路要素の負担電圧がＬＥＤ直
列回路またはＬＥＤ逆並列回路のＬＥＤ列のフォワード
電圧よりも小さくなるように前記電源部を制御する制御
手段と；を備えたことを特徴とする。
【０００９】本発明および以下の各発明において、特に
指定しない限り用語の定義および技術的意味は次によ
る。
指定しない限り用語の定義および技術的意味は次によ
る。
【００１０】ＬＥＤ負荷とは、照明灯として形成された
ＬＥＤ回路であり、電源が投入されたときＬＥＤが発光
する。ＬＥＤ負荷は、直流電源用として、複数個のＬＥ
Ｄが直列接続されたＬＥＤ直列回路を２並列以上接続し
て形成される。また、交流電源用として、複数個のＬＥ
Ｄが逆並列接続されたＬＥＤ逆並列回路を２並列以上接
続して形成される。ＬＥＤ逆並列回路にはＬＥＤ直列回
路を逆並列接続されたものも含まれる。
ＬＥＤ回路であり、電源が投入されたときＬＥＤが発光
する。ＬＥＤ負荷は、直流電源用として、複数個のＬＥ
Ｄが直列接続されたＬＥＤ直列回路を２並列以上接続し
て形成される。また、交流電源用として、複数個のＬＥ
Ｄが逆並列接続されたＬＥＤ逆並列回路を２並列以上接
続して形成される。ＬＥＤ逆並列回路にはＬＥＤ直列回
路を逆並列接続されたものも含まれる。
【００１１】電源部とは、ＬＥＤ負荷に電力を供給する
電源およびその調整部であり、例えば、単相交流電源、
その単相交流電源に接続される全波整流回路、出力電圧
を調整制御する定電圧レギュレータから構成される。ま
た、単相交流電源、その単相交流電源に接続される全波
整流回路、定電流レギュレータから構成される。また、
単相交流電源および全波整流回路に代えて直流電源が用
いられる場合も含む。
電源およびその調整部であり、例えば、単相交流電源、
その単相交流電源に接続される全波整流回路、出力電圧
を調整制御する定電圧レギュレータから構成される。ま
た、単相交流電源、その単相交流電源に接続される全波
整流回路、定電流レギュレータから構成される。また、
単相交流電源および全波整流回路に代えて直流電源が用
いられる場合も含む。
【００１２】定電圧レギュレータは、調整可能な一定電
圧を出力する。定電流レギュレータは、調整可能な一定
電流を出力する。定電圧レギュレータや定電流レギュレ
ータには、昇圧型定、降圧型、ハーフブリッジ型インバ
ータが含まれる。ハーフブリッジ型インバータは、ＬＥ
Ｄが逆並列接続されたＬＥＤ負荷に電源を供給する。
圧を出力する。定電流レギュレータは、調整可能な一定
電流を出力する。定電圧レギュレータや定電流レギュレ
ータには、昇圧型定、降圧型、ハーフブリッジ型インバ
ータが含まれる。ハーフブリッジ型インバータは、ＬＥ
Ｄが逆並列接続されたＬＥＤ負荷に電源を供給する。
【００１３】回路要素は、定電流回路やインピーダンス
素子であり、インピーダンス素子には、抵抗器やリアク
トルが含まれる。
素子であり、インピーダンス素子には、抵抗器やリアク
トルが含まれる。
【００１４】定電流回路は入力電圧の大きさに関係なく
一定電流を流す回路であり、電源部が電圧レギュレータ
である場合にＬＥＤ直列回路またはＬＥＤ逆並列回路に
直列接続される。インピーダンス素子は入力電流に応じ
て逆電圧を発生する素子であり、電源部が電圧レギュレ
ータである場合に定電流回路に代えて直列接続され、電
源部が電流レギュレータである場合にＬＥＤ直列回路ま
たはＬＥＤ逆並列回路に直列接続される。
一定電流を流す回路であり、電源部が電圧レギュレータ
である場合にＬＥＤ直列回路またはＬＥＤ逆並列回路に
直列接続される。インピーダンス素子は入力電流に応じ
て逆電圧を発生する素子であり、電源部が電圧レギュレ
ータである場合に定電流回路に代えて直列接続され、電
源部が電流レギュレータである場合にＬＥＤ直列回路ま
たはＬＥＤ逆並列回路に直列接続される。
【００１５】制御手段は、電源部の出力電圧または出力
電流を制御する。この場合、回路要素の負担電圧がＬＥ
Ｄ直列回路またはＬＥＤ逆並列回路のＬＥＤ列のフォワ
ード電圧よりも小さくなるように制御する。これによ
り、回路要素での電力消費量はＬＥＤ列による電力消費
量より小さくなり効率が向上する。ＬＥＤフォワード電
圧とはＬＥＤが動作するに必要な最小電圧であり、ＬＥ
Ｄ直列回路またはＬＥＤ逆並列回路のＬＥＤ列のフォワ
ード電圧とは、ＬＥＤ直列回路またはＬＥＤ逆並列回路
を形成するＬＥＤ列における各々のＬＥＤのフォワード
電圧の総和である。
電流を制御する。この場合、回路要素の負担電圧がＬＥ
Ｄ直列回路またはＬＥＤ逆並列回路のＬＥＤ列のフォワ
ード電圧よりも小さくなるように制御する。これによ
り、回路要素での電力消費量はＬＥＤ列による電力消費
量より小さくなり効率が向上する。ＬＥＤフォワード電
圧とはＬＥＤが動作するに必要な最小電圧であり、ＬＥ
Ｄ直列回路またはＬＥＤ逆並列回路のＬＥＤ列のフォワ
ード電圧とは、ＬＥＤ直列回路またはＬＥＤ逆並列回路
を形成するＬＥＤ列における各々のＬＥＤのフォワード
電圧の総和である。
【００１６】請求項２の発明に係わるＬＥＤ光源装置
は、請求項１の発明において、前記制御手段は、前記回
路要素の負担電圧が前記ＬＥＤ直列回路またはＬＥＤ逆
並列回路のＬＥＤ列のフォワード電圧の１／１０以下に
制御することを特徴とする。
は、請求項１の発明において、前記制御手段は、前記回
路要素の負担電圧が前記ＬＥＤ直列回路またはＬＥＤ逆
並列回路のＬＥＤ列のフォワード電圧の１／１０以下に
制御することを特徴とする。
【００１７】回路要素での電力消費量の低減のために
は、回路要素の負担電圧は小さい（実質的に零に近い
値）ほど望ましい。本発明では、電源変動、温度変化、
ＬＥＤ直列回路またはＬＥＤ逆並列回路によるばらつき
等を考慮して、ＬＥＤ直列回路またはＬＥＤ逆並列回路
のＬＥＤ列のフォワード電圧の１／１０以下としてい
る。
は、回路要素の負担電圧は小さい（実質的に零に近い
値）ほど望ましい。本発明では、電源変動、温度変化、
ＬＥＤ直列回路またはＬＥＤ逆並列回路によるばらつき
等を考慮して、ＬＥＤ直列回路またはＬＥＤ逆並列回路
のＬＥＤ列のフォワード電圧の１／１０以下としてい
る。
【００１８】請求項３の発明に係わるＬＥＤ光源装置
は、請求項１の発明において、前記制御手段は、前記回
路要素の負担電圧が最小値である前記ＬＥＤ直列回路ま
たはＬＥＤ逆並列回路における回路要素の負担電圧を実
質的に零に制御する。
は、請求項１の発明において、前記制御手段は、前記回
路要素の負担電圧が最小値である前記ＬＥＤ直列回路ま
たはＬＥＤ逆並列回路における回路要素の負担電圧を実
質的に零に制御する。
【００１９】本発明では、各々のＬＥＤ直列回路または
ＬＥＤ逆並列回路における回路要素の負担電圧を監視
し、そのうちの最小値を検出する。そして、その最小値
のＬＥＤ直列回路またはＬＥＤ逆並列回路における回路
要素の負担電圧を零に制御する。これにより、回路要素
での電力消費量のさらなる低減が図れる。
ＬＥＤ逆並列回路における回路要素の負担電圧を監視
し、そのうちの最小値を検出する。そして、その最小値
のＬＥＤ直列回路またはＬＥＤ逆並列回路における回路
要素の負担電圧を零に制御する。これにより、回路要素
での電力消費量のさらなる低減が図れる。
【００２０】請求項４の発明に係わるＬＥＤ光源装置
は、複数個のＬＥＤが直列接続されたＬＥＤ直列回路、
または複数個のＬＥＤが逆並列接続されたＬＥＤ逆並列
回路を２並列以上接続して形成されたＬＥＤ負荷と；Ｌ
ＥＤ負荷に電力を供給する電源部と；前記電源部に指令
を出力してＬＥＤ負荷の負荷電流を制御する制御手段
と；各々のＬＥＤ直列回路またはＬＥＤ逆並列回路のＬ
ＥＤ列に直列接続された少なくとも１つの過電流遮断素
子と；を備えたことを特徴とする。
は、複数個のＬＥＤが直列接続されたＬＥＤ直列回路、
または複数個のＬＥＤが逆並列接続されたＬＥＤ逆並列
回路を２並列以上接続して形成されたＬＥＤ負荷と；Ｌ
ＥＤ負荷に電力を供給する電源部と；前記電源部に指令
を出力してＬＥＤ負荷の負荷電流を制御する制御手段
と；各々のＬＥＤ直列回路またはＬＥＤ逆並列回路のＬ
ＥＤ列に直列接続された少なくとも１つの過電流遮断素
子と；を備えたことを特徴とする。
【００２１】過電流遮断素子は、ＬＥＤ直列回路または
ＬＥＤ逆並列回路のＬＥＤが短絡破壊して過電流が流れ
たときにその過電流を遮断する素子である。例えば、ガ
ラスヒューズ、パターンヒューズ、低電力抵抗器などが
用いられる。過電流遮断素子は、ＬＥＤ直列回路に対し
ては、直列接続されたＬＥＤ列に対して直列接続され、
また、ＬＥＤ逆並列回路に対しては、逆並列接続された
各々の直列接続部分のＬＥＤ列に対して直列接続され
る。
ＬＥＤ逆並列回路のＬＥＤが短絡破壊して過電流が流れ
たときにその過電流を遮断する素子である。例えば、ガ
ラスヒューズ、パターンヒューズ、低電力抵抗器などが
用いられる。過電流遮断素子は、ＬＥＤ直列回路に対し
ては、直列接続されたＬＥＤ列に対して直列接続され、
また、ＬＥＤ逆並列回路に対しては、逆並列接続された
各々の直列接続部分のＬＥＤ列に対して直列接続され
る。
【００２２】請求項５の発明に係わるＬＥＤ光源装置
は、請求項４の発明において、前記ＬＥＤ直列回路また
はＬＥＤ逆並列回路は１個または複数個の着脱可能なユ
ニットで形成され、前記ユニットはＬＥＤ列に直列接続
された少なくとも１個の過電流遮断素子を備えたことを
特徴とする。
は、請求項４の発明において、前記ＬＥＤ直列回路また
はＬＥＤ逆並列回路は１個または複数個の着脱可能なユ
ニットで形成され、前記ユニットはＬＥＤ列に直列接続
された少なくとも１個の過電流遮断素子を備えたことを
特徴とする。
【００２３】ＬＥＤ直列回路またはＬＥＤ逆並列回路
は、１個または複数個のユニットで構成される。ＬＥＤ
直列回路のユニットは、直列接続されたＬＥＤ列に対し
て少なくとも１個の過電流遮断素子が直列接続され、ま
た、ＬＥＤ逆並列回路のユニットは、逆並列接続された
各々の直列接続部分のＬＥＤ列に対して少なくとも１個
の過電流遮断素子が直列接続される。これにより、ＬＥ
Ｄが短絡破壊して過電流遮断素子が動作した場合に、ユ
ニット単位で取り替え可能とする。
は、１個または複数個のユニットで構成される。ＬＥＤ
直列回路のユニットは、直列接続されたＬＥＤ列に対し
て少なくとも１個の過電流遮断素子が直列接続され、ま
た、ＬＥＤ逆並列回路のユニットは、逆並列接続された
各々の直列接続部分のＬＥＤ列に対して少なくとも１個
の過電流遮断素子が直列接続される。これにより、ＬＥ
Ｄが短絡破壊して過電流遮断素子が動作した場合に、ユ
ニット単位で取り替え可能とする。
【００２４】請求項６の発明に係わるＬＥＤ光源装置
は、請求項４の発明において、前記制御手段は、前記Ｌ
ＥＤ負荷に供給される負荷電流が予め定めた一定値にな
るように制御することを特徴とする。
は、請求項４の発明において、前記制御手段は、前記Ｌ
ＥＤ負荷に供給される負荷電流が予め定めた一定値にな
るように制御することを特徴とする。
【００２５】制御手段は、ＬＥＤ負荷の各々のＬＥＤ直
列回路またはＬＥＤ逆並列回路の負荷電流の合計値が予
め定めた一定値となるように制御する。これにより、Ｌ
ＥＤが短絡破壊したＬＥＤ列に対して並列数分の合計負
荷電流が流れることになり、ＬＥＤ短絡破壊時に過電流
遮断素子を確実に動作させる。
列回路またはＬＥＤ逆並列回路の負荷電流の合計値が予
め定めた一定値となるように制御する。これにより、Ｌ
ＥＤが短絡破壊したＬＥＤ列に対して並列数分の合計負
荷電流が流れることになり、ＬＥＤ短絡破壊時に過電流
遮断素子を確実に動作させる。
【００２６】請求項７の発明に係わるＬＥＤ光源装置
は、請求項４の発明において、前記制御手段は、各々の
ＬＥＤ直列回路またはＬＥＤ逆並列回路の各ＬＥＤ列の
負荷電流のうちの最小値が予め定めた一定値になるよう
に前記ＬＥＤ負荷の負荷電流を制御することを特徴とす
る。
は、請求項４の発明において、前記制御手段は、各々の
ＬＥＤ直列回路またはＬＥＤ逆並列回路の各ＬＥＤ列の
負荷電流のうちの最小値が予め定めた一定値になるよう
に前記ＬＥＤ負荷の負荷電流を制御することを特徴とす
る。
【００２７】制御手段は、ＬＥＤ負荷の各ＬＥＤ列の負
荷電流の最小値が一定値になるように制御する。これに
より、負荷電流がほぼ零になる破壊していないＬＥＤ列
の電流を増やすように制御され、短絡破壊しているＬＥ
Ｄ列にはさらに大きな電流が流れることになるので過電
流遮断素子は確実に動作する。
荷電流の最小値が一定値になるように制御する。これに
より、負荷電流がほぼ零になる破壊していないＬＥＤ列
の電流を増やすように制御され、短絡破壊しているＬＥ
Ｄ列にはさらに大きな電流が流れることになるので過電
流遮断素子は確実に動作する。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１は本発明の第１の実施の形態に係わるＬＥＤ
光源装置の構成図である。
する。図１は本発明の第１の実施の形態に係わるＬＥＤ
光源装置の構成図である。
【００２９】ＬＥＤ負荷１は、複数個のＬＥＤが直列接
続されたＬＥＤ直列回路２を２並列以上接続して形成さ
れている。また、ＬＥＤ負荷１の各々のＬＥＤ直列回路
２には回路要素３が直列接続されている。図１では、回
路要素３として定電流回路が直列接続されており、定電
流回路は各々のＬＥＤ直列回路２の入力電圧の大きさに
関係なく、そのＬＥＤ列に一定電流を流すことになる。
続されたＬＥＤ直列回路２を２並列以上接続して形成さ
れている。また、ＬＥＤ負荷１の各々のＬＥＤ直列回路
２には回路要素３が直列接続されている。図１では、回
路要素３として定電流回路が直列接続されており、定電
流回路は各々のＬＥＤ直列回路２の入力電圧の大きさに
関係なく、そのＬＥＤ列に一定電流を流すことになる。
【００３０】このＬＥＤ負荷１には、単相交流電源４の
電源電圧を整流器５で整流し定電圧レギュレータ６で調
整された直流電圧が印加される。この定電圧レギュレー
タ６は昇圧チョッパ付きの昇圧型であり、制御手段７に
より制御され、ＬＥＤ負荷に供給する一定電圧を調整し
て出力する。比較手段８は、各々のＬＥＤ直列回路２の
回路要素３の負担電圧のうちの最小値を検出するもので
あり、その検出した最小値を制御手段７に出力する。
電源電圧を整流器５で整流し定電圧レギュレータ６で調
整された直流電圧が印加される。この定電圧レギュレー
タ６は昇圧チョッパ付きの昇圧型であり、制御手段７に
より制御され、ＬＥＤ負荷に供給する一定電圧を調整し
て出力する。比較手段８は、各々のＬＥＤ直列回路２の
回路要素３の負担電圧のうちの最小値を検出するもので
あり、その検出した最小値を制御手段７に出力する。
【００３１】制御手段７は、回路要素３の負担電圧がＬ
ＥＤ直列回路２のＬＥＤ列のフォワード電圧よりも小さ
くなるように定電圧レギュレータ６を制御する。この場
合、各々の回路要素３の負担電圧にはばらつきがあるの
で、比較手段８で検出された各々の回路要素３の入力電
圧のうちの最小値がＬＥＤ直列回路２のＬＥＤ列のフォ
ワード電圧よりも小さくなるように定電圧レギュレータ
６を制御する。
ＥＤ直列回路２のＬＥＤ列のフォワード電圧よりも小さ
くなるように定電圧レギュレータ６を制御する。この場
合、各々の回路要素３の負担電圧にはばらつきがあるの
で、比較手段８で検出された各々の回路要素３の入力電
圧のうちの最小値がＬＥＤ直列回路２のＬＥＤ列のフォ
ワード電圧よりも小さくなるように定電圧レギュレータ
６を制御する。
【００３２】これにより、回路要素３の負担電圧はＬＥ
Ｄ直列回路２の負担電圧より小さくなるので、ＬＥＤ発
光効率が向上する。
Ｄ直列回路２の負担電圧より小さくなるので、ＬＥＤ発
光効率が向上する。
【００３３】この場合、制御手段７は、回路要素３の負
担電圧がＬＥＤ直列回路２のＬＥＤ列のフォワード電圧
の１／１０以下になるように制御する。また、制御手段
７は、ＬＥＤ列のフォワード電圧が確立し各々のＬＥＤ
直列回路２が点灯したときは、回路要素３の負担電圧の
最小値を実質的に零に制御する。これにより、回路要素
３での電力消費量のさらなる低減が図れる。
担電圧がＬＥＤ直列回路２のＬＥＤ列のフォワード電圧
の１／１０以下になるように制御する。また、制御手段
７は、ＬＥＤ列のフォワード電圧が確立し各々のＬＥＤ
直列回路２が点灯したときは、回路要素３の負担電圧の
最小値を実質的に零に制御する。これにより、回路要素
３での電力消費量のさらなる低減が図れる。
【００３４】図２は、本発明の第２の実施の形態に係わ
るＬＥＤ光源装置の説明図であり、図２（ａ）はその構
成図、図２（ｂ）は回路要素３の回路図である。この第
２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対
し、定電圧レギュレータ６は昇圧チョッパに代えてトラ
ンスを設けた電圧レギュレータとしたものである。その
他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と同一である
ので、同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略
する。
るＬＥＤ光源装置の説明図であり、図２（ａ）はその構
成図、図２（ｂ）は回路要素３の回路図である。この第
２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対
し、定電圧レギュレータ６は昇圧チョッパに代えてトラ
ンスを設けた電圧レギュレータとしたものである。その
他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と同一である
ので、同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略
する。
【００３５】回路要素３は、図３（ｂ）に示すように、
抵抗器Ｒ１、Ｒ２、トランジスタＴｒ、定電圧素子ＺＤ
から構成され、トランジスタＴｒに流れる電流（ＬＥＤ
列）は抵抗器Ｒ２に発生する電圧が定電圧値Ｖ０となる
値に一定制御される。この第２の実施の形態の場合も第
１の実施の形態と同様に、回路要素３で消費される電力
が低減できるので、ＬＥＤ発光効率が向上する。
抵抗器Ｒ１、Ｒ２、トランジスタＴｒ、定電圧素子ＺＤ
から構成され、トランジスタＴｒに流れる電流（ＬＥＤ
列）は抵抗器Ｒ２に発生する電圧が定電圧値Ｖ０となる
値に一定制御される。この第２の実施の形態の場合も第
１の実施の形態と同様に、回路要素３で消費される電力
が低減できるので、ＬＥＤ発光効率が向上する。
【００３６】図３は、本発明の第３の実施の形態に係わ
るＬＥＤ光源装置の構成図である。この第３の実施の形
態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、単相交流
電源４に代えて直流電源９とし、定電圧レギュレータ６
に代えて定電流レギュレータ１０を設け、回路要素３と
して抵抗器を用いたものである。
るＬＥＤ光源装置の構成図である。この第３の実施の形
態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、単相交流
電源４に代えて直流電源９とし、定電圧レギュレータ６
に代えて定電流レギュレータ１０を設け、回路要素３と
して抵抗器を用いたものである。
【００３７】この定電流レギュレータ１０は降圧チョッ
パ付きの降圧型であり、制御手段７により制御され、Ｌ
ＥＤ負荷に供給する一定電流を調整して出力する。回路
素子３は各ＬＥＤ枝路のフォワード電圧のばらつきによ
る電流ばらつきを抑制するために設けられる。比較手段
８は、各々のＬＥＤ直列回路２の回路要素３の負担電圧
のうちの最小値を検出するものであり、その検出した最
小値を制御手段７に出力する。その他の構成は、図１に
示す第１の実施の形態と同一であるので、同一要素には
同一符号を付し重複する説明は省略する。
パ付きの降圧型であり、制御手段７により制御され、Ｌ
ＥＤ負荷に供給する一定電流を調整して出力する。回路
素子３は各ＬＥＤ枝路のフォワード電圧のばらつきによ
る電流ばらつきを抑制するために設けられる。比較手段
８は、各々のＬＥＤ直列回路２の回路要素３の負担電圧
のうちの最小値を検出するものであり、その検出した最
小値を制御手段７に出力する。その他の構成は、図１に
示す第１の実施の形態と同一であるので、同一要素には
同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００３８】この第３の実施の形態の場合も第１の実施
の形態と同様に、回路要素３としての抵抗器で消費され
る電力が低減できるので、ＬＥＤ発光効率が向上する。
の形態と同様に、回路要素３としての抵抗器で消費され
る電力が低減できるので、ＬＥＤ発光効率が向上する。
【００３９】図４は、本発明の第４の実施の形態に係わ
るＬＥＤ光源装置の構成図である。この第４の実施の形
態は、図３に示した第３の実施の形態に対し、定電流レ
ギュレータ１０に代えてハーフブリッジ型インバータ１
１を設け、回路素子３としてリアクトル（コイル）を用
いたものである。また、ハーフブリッジ型インバータ１
１は高周波電源となることから、ＬＥＤ負荷１は、複数
個のＬＥＤが逆並列接続されたＬＥＤ逆並列回路１２を
２並列以上接続して形成される。その他の構成は、図３
に示す第３の実施の形態と同一であるので、同一要素に
は同一符号を付し重複する説明は省略する。
るＬＥＤ光源装置の構成図である。この第４の実施の形
態は、図３に示した第３の実施の形態に対し、定電流レ
ギュレータ１０に代えてハーフブリッジ型インバータ１
１を設け、回路素子３としてリアクトル（コイル）を用
いたものである。また、ハーフブリッジ型インバータ１
１は高周波電源となることから、ＬＥＤ負荷１は、複数
個のＬＥＤが逆並列接続されたＬＥＤ逆並列回路１２を
２並列以上接続して形成される。その他の構成は、図３
に示す第３の実施の形態と同一であるので、同一要素に
は同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００４０】この第４の実施の形態の場合は、回路要素
３としてのリアクトルの負担電圧が最小値となる負荷電
流で動作するので、ＬＥＤ発光効率が向上する。
３としてのリアクトルの負担電圧が最小値となる負荷電
流で動作するので、ＬＥＤ発光効率が向上する。
【００４１】図５は、本発明の第５の実施の形態に係わ
るＬＥＤ光源装置の構成図である。この第５の実施の形
態は、各々のＬＥＤ直列回路２のＬＥＤ列に少なくとも
１つの過電流遮断素子１３を直列接続したものである。
るＬＥＤ光源装置の構成図である。この第５の実施の形
態は、各々のＬＥＤ直列回路２のＬＥＤ列に少なくとも
１つの過電流遮断素子１３を直列接続したものである。
【００４２】ＬＥＤ負荷１は、複数個のＬＥＤが直列接
続されたＬＥＤ直列回路２を２並列以上接続して形成さ
れている。また、ＬＥＤ負荷１の各々のＬＥＤ直列回路
２には過電流遮断素子１３が直列接続されており、ＬＥ
Ｄ直列回路２のＬＥＤが短絡破壊して過電流が流れたと
きにその過電流を遮断する。また、電流制限素子として
の回路要素３が各々のＬＥＤ直列回路２をまとめて設け
られている。
続されたＬＥＤ直列回路２を２並列以上接続して形成さ
れている。また、ＬＥＤ負荷１の各々のＬＥＤ直列回路
２には過電流遮断素子１３が直列接続されており、ＬＥ
Ｄ直列回路２のＬＥＤが短絡破壊して過電流が流れたと
きにその過電流を遮断する。また、電流制限素子として
の回路要素３が各々のＬＥＤ直列回路２をまとめて設け
られている。
【００４３】ここで、各々のＬＥＤ直列回路２は着脱可
能なユニットで形成され、このユニットには少なくとも
１個の過電流遮断素子１３を備えるようにする。これに
より、ＬＥＤが短絡故障した場合に、故障したＬＥＤを
含むＬＥＤ直列回路２を交換できるようにしている。
能なユニットで形成され、このユニットには少なくとも
１個の過電流遮断素子１３を備えるようにする。これに
より、ＬＥＤが短絡故障した場合に、故障したＬＥＤを
含むＬＥＤ直列回路２を交換できるようにしている。
【００４４】ＬＥＤ負荷１には、単相交流電源４の電源
電圧を整流器５で整流し定電圧レギュレータ６で調整さ
れた直流電圧が印加される。この定電圧レギュレータ６
は昇圧チョッパ付きの昇圧型であり、制御手段７により
制御され、ＬＥＤ負荷１に供給する一定電圧を調整して
出力する。すなわち、制御手段７はＬＥＤ負荷１の全体
に流れる全負荷電流を電流検出手段１４で検出し、ＬＥ
Ｄ負荷１の全負荷電流が一定値になるように制御する。
電圧を整流器５で整流し定電圧レギュレータ６で調整さ
れた直流電圧が印加される。この定電圧レギュレータ６
は昇圧チョッパ付きの昇圧型であり、制御手段７により
制御され、ＬＥＤ負荷１に供給する一定電圧を調整して
出力する。すなわち、制御手段７はＬＥＤ負荷１の全体
に流れる全負荷電流を電流検出手段１４で検出し、ＬＥ
Ｄ負荷１の全負荷電流が一定値になるように制御する。
【００４５】従って、ＬＥＤが短絡破壊したＬＥＤ直列
回路２がある場合には、その短絡破壊したＬＥＤ直列回
路２のＬＥＤ列に対して並列数分の合計負荷電流が流れ
ることになり、そのＬＥＤ列に直列接続された過電流遮
断素子１３を確実に動作させる。
回路２がある場合には、その短絡破壊したＬＥＤ直列回
路２のＬＥＤ列に対して並列数分の合計負荷電流が流れ
ることになり、そのＬＥＤ列に直列接続された過電流遮
断素子１３を確実に動作させる。
【００４６】このように、短絡破壊の生じたＬＥＤ直列
回路を過電流遮断素子１３により遮断するので、破壊し
たＬＥＤ直列回路には過大な電流が流れることを防止で
き、ＬＥＤの温度上昇や発光効率を下降を防止できる。
回路を過電流遮断素子１３により遮断するので、破壊し
たＬＥＤ直列回路には過大な電流が流れることを防止で
き、ＬＥＤの温度上昇や発光効率を下降を防止できる。
【００４７】図６は、本発明の第６の実施の形態に係わ
るＬＥＤ光源装置の構成図である。この第６の実施の形
態は、図５に示した第５の実施の形態に対し、定電圧レ
ギュレータ６に代えて定電流レギュレータ１０を設け、
各々のＬＥＤ直列回路２を複数個（図６では２個）の着
脱可能なユニットで形成し、このユニットに少なくとも
１個の過電流遮断素子１３を備えるようにしたものであ
る。
るＬＥＤ光源装置の構成図である。この第６の実施の形
態は、図５に示した第５の実施の形態に対し、定電圧レ
ギュレータ６に代えて定電流レギュレータ１０を設け、
各々のＬＥＤ直列回路２を複数個（図６では２個）の着
脱可能なユニットで形成し、このユニットに少なくとも
１個の過電流遮断素子１３を備えるようにしたものであ
る。
【００４８】ＬＥＤ負荷１には、単相交流電源４の電源
電圧を整流器５で整流し定電流レギュレータ１０で調整
された直流電流が印加される。この定電流レギュレータ
１０は、制御手段７により制御され、ＬＥＤ負荷１に供
給する一定電流を調整して出力する。すなわち、制御手
段７はＬＥＤ負荷１の全体に流れる全負荷電流を電流検
出手段１４で検出し、ＬＥＤ負荷１の全負荷電流が一定
値になるように制御する。
電圧を整流器５で整流し定電流レギュレータ１０で調整
された直流電流が印加される。この定電流レギュレータ
１０は、制御手段７により制御され、ＬＥＤ負荷１に供
給する一定電流を調整して出力する。すなわち、制御手
段７はＬＥＤ負荷１の全体に流れる全負荷電流を電流検
出手段１４で検出し、ＬＥＤ負荷１の全負荷電流が一定
値になるように制御する。
【００４９】従って、ＬＥＤが短絡破壊したＬＥＤ直列
回路２がある場合には、その短絡破壊したＬＥＤ直列回
路２のＬＥＤ列に対して並列数分の合計負荷電流が流れ
ることになり、そのＬＥＤ列に直列接続された過電流遮
断素子１３を確実に動作させる。これにより、短絡破壊
の生じたＬＥＤ直列回路２を過電流遮断素子１３により
遮断できるので、破壊したＬＥＤ直列回路には過大な電
流が流れることを防止でき、ＬＥＤの温度上昇や発光効
率を下降を防止できる。
回路２がある場合には、その短絡破壊したＬＥＤ直列回
路２のＬＥＤ列に対して並列数分の合計負荷電流が流れ
ることになり、そのＬＥＤ列に直列接続された過電流遮
断素子１３を確実に動作させる。これにより、短絡破壊
の生じたＬＥＤ直列回路２を過電流遮断素子１３により
遮断できるので、破壊したＬＥＤ直列回路には過大な電
流が流れることを防止でき、ＬＥＤの温度上昇や発光効
率を下降を防止できる。
【００５０】図７は、本発明の第７の実施の形態に係わ
るＬＥＤ光源装置の構成図である。この第７の実施の形
態は、図６に示した第６の実施の形態に対し、定電流レ
ギュレータ１０に代えてハーフブリッジ型インバータ１
１を設け、ハーフブリッジ型インバータ１１は高周波電
源となることから、ＬＥＤ負荷１は、複数個のＬＥＤが
逆並列接続されたＬＥＤ逆並列回路１２を２並列以上接
続して形成したものである。また、各々のＬＥＤ並列回
路１２のＬＥＤ列に電流検出手段１４を設け、制御手段
７は、各々のＬＥＤ並列回路１２のＬＥＤ列の負荷電流
のうちの最小値が予め定めた一定値になるようにＬＥＤ
負荷１の負荷電流を制御するようにしている。
るＬＥＤ光源装置の構成図である。この第７の実施の形
態は、図６に示した第６の実施の形態に対し、定電流レ
ギュレータ１０に代えてハーフブリッジ型インバータ１
１を設け、ハーフブリッジ型インバータ１１は高周波電
源となることから、ＬＥＤ負荷１は、複数個のＬＥＤが
逆並列接続されたＬＥＤ逆並列回路１２を２並列以上接
続して形成したものである。また、各々のＬＥＤ並列回
路１２のＬＥＤ列に電流検出手段１４を設け、制御手段
７は、各々のＬＥＤ並列回路１２のＬＥＤ列の負荷電流
のうちの最小値が予め定めた一定値になるようにＬＥＤ
負荷１の負荷電流を制御するようにしている。
【００５１】このことから、負荷電流がほぼ零になる破
壊していないＬＥＤ列の電流を増やすことになる。従っ
て、短絡破壊しているＬＥＤ列にはさらに大きな電流が
流れることになるので、そのＬＥＤ列に直列接続された
過電流遮断素子１３は確実に動作する。
壊していないＬＥＤ列の電流を増やすことになる。従っ
て、短絡破壊しているＬＥＤ列にはさらに大きな電流が
流れることになるので、そのＬＥＤ列に直列接続された
過電流遮断素子１３は確実に動作する。
【００５２】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、各
ＬＥＤ直列回路またはＬＥＤ逆並列回路によるフォワー
ド電圧のばらつきなどがあっても、各ＬＥＤ直列回路ま
たはＬＥＤ逆並列回路のＬＥＤ電流を安定としながら、
回路要素での電流損失を最小限にできる。
ＬＥＤ直列回路またはＬＥＤ逆並列回路によるフォワー
ド電圧のばらつきなどがあっても、各ＬＥＤ直列回路ま
たはＬＥＤ逆並列回路のＬＥＤ電流を安定としながら、
回路要素での電流損失を最小限にできる。
【００５３】また、各ＬＥＤ直列回路またはＬＥＤ逆並
列回路のＬＥＤ列の直列に電流遮断素子を接続するの
で、ＬＥＤが短絡故障した場合にその短絡故障したＬＥ
Ｄ列を除去できる。
列回路のＬＥＤ列の直列に電流遮断素子を接続するの
で、ＬＥＤが短絡故障した場合にその短絡故障したＬＥ
Ｄ列を除去できる。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わるＬＥＤ光源
装置の構成図。
装置の構成図。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係わるＬＥＤ光源
装置の説明図。
装置の説明図。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係わるＬＥＤ光源
装置の構成図。
装置の構成図。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係わるＬＥＤ光源
装置の構成図。
装置の構成図。
【図５】本発明の第５の実施の形態に係わるＬＥＤ光源
装置の構成図。
装置の構成図。
【図６】本発明の第６の実施の形態に係わるＬＥＤ光源
装置の構成図。
装置の構成図。
【図７】本発明の第７の実施の形態に係わるＬＥＤ光源
装置の構成図。
装置の構成図。
１…ＬＥＤ負荷、２…ＬＥＤ直列回路、３…回路要素、
４…単相交流電源、５…整流器、６…定電圧レギュレー
タ、７…制御手段、８…比較手段、９…直流電源、１０
…定電流レギュレータ、１１…ハーフブリッジ型インバ
ータ、１２…ＬＥＤ逆並列回路、１３…過電流遮断素
子、１４…電流検出手段
４…単相交流電源、５…整流器、６…定電圧レギュレー
タ、７…制御手段、８…比較手段、９…直流電源、１０
…定電流レギュレータ、１１…ハーフブリッジ型インバ
ータ、１２…ＬＥＤ逆並列回路、１３…過電流遮断素
子、１４…電流検出手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 笹井 敏彦 東京都品川区東品川四丁目３番１号 東芝 ライテック株式会社内 (72)発明者 三田 一敏 東京都品川区東品川四丁目３番１号 東芝 ライテック株式会社内 (72)発明者 高橋 雄治 東京都品川区東品川四丁目３番１号 東芝 ライテック株式会社内 (72)発明者 松本 晋一郎 東京都品川区東品川四丁目３番１号 東芝 ライテック株式会社内 (72)発明者 小塚 日出夫 東京都品川区東品川四丁目３番１号 東芝 ライテック株式会社内 Ｆターム(参考） 3K073 AA27 AA83 AA87 BA03 BA10 BA13 CF10 CJ13 CJ17 CL14
Claims (7)
- 【請求項１】 複数個のＬＥＤが直列接続されたＬＥＤ
直列回路、または複数個のＬＥＤが逆並列接続されたＬ
ＥＤ逆並列回路を２並列以上接続して形成されたＬＥＤ
負荷と；ＬＥＤ負荷に電力を供給する電源部と；各々の
ＬＥＤ直列回路またはＬＥＤ逆並列回路に直列接続され
た回路要素と；前記回路要素の負担電圧がＬＥＤ直列回
路またはＬＥＤ逆並列回路のＬＥＤ列のフォワード電圧
よりも小さくなるように前記電源部を制御する制御手段
と；を備えたことを特徴とするＬＥＤ光源装置。 - 【請求項２】 前記制御手段は、前記回路要素の負担電
圧が前記ＬＥＤ直列回路またはＬＥＤ逆並列回路のＬＥ
Ｄ列のフォワード電圧の１／１０以下に制御することを
特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ光源装置。 - 【請求項３】 前記制御手段は、前記回路要素の負担電
圧が最小値である前記ＬＥＤ直列回路またはＬＥＤ逆並
列回路における回路要素の負担電圧を実質的に零に制御
することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ光源装
置。 - 【請求項４】 複数個のＬＥＤが直列接続されたＬＥＤ
直列回路、または複数個のＬＥＤが逆並列接続されたＬ
ＥＤ逆並列回路を２並列以上接続して形成されたＬＥＤ
負荷と；ＬＥＤ負荷に電力を供給する電源部と；前記電
源部に指令を出力してＬＥＤ負荷の負荷電流を制御する
制御手段と；各々のＬＥＤ直列回路またはＬＥＤ逆並列
回路のＬＥＤ列に直列接続された少なくとも１つの過電
流遮断素子と；を備えたことを特徴とするＬＥＤ光源装
置。 - 【請求項５】 前記ＬＥＤ直列回路またはＬＥＤ逆並列
回路は１個または複数個の着脱可能なユニットで形成さ
れ、前記ユニットはＬＥＤ列に直列接続された少なくと
も１個の過電流遮断素子を備えたことを特徴とする請求
項４に記載のＬＥＤ光源装置。 - 【請求項６】 前記制御手段は、前記ＬＥＤ負荷に供給
される負荷電流が予め定めた一定値になるように制御す
ることを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤ光源装置。 - 【請求項７】 前記制御手段は、各々のＬＥＤ直列回路
またはＬＥＤ逆並列回路のＬＥＤ列の負荷電流のうちの
最小値が予め定めた一定値になるように前記ＬＥＤ負荷
の負荷電流を制御することを特徴とする請求項４に記載
のＬＥＤ光源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000182845A JP4461576B2 (ja) | 2000-06-19 | 2000-06-19 | Ｌｅｄ光源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000182845A JP4461576B2 (ja) | 2000-06-19 | 2000-06-19 | Ｌｅｄ光源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002008409A true JP2002008409A (ja) | 2002-01-11 |
| JP4461576B2 JP4461576B2 (ja) | 2010-05-12 |
Family
ID=18683523
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000182845A Expired - Fee Related JP4461576B2 (ja) | 2000-06-19 | 2000-06-19 | Ｌｅｄ光源装置 |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP4461576B2 (ja) |
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