(57)【要約】      （修正有）【課題】複数のＬＥＤ光源回路の点灯時の電源への負担を少なくして回路効率を向上させることができるＬＥＤ点灯回路を提供する。【解決手段】ＬＥＤ点灯装置は、電源回路１と、電源回路１に接続されたスイッチング素子を有するＤＣＤＣコンバータ回路２ａと、電源回路１に接続されたスイッチング素子を有するＤＣＤＣコンバータ回路２ｂと、ＤＣＤＣコンバータ回路２ａに接続されたＬＥＤ光源回路４ａと、ＤＣＤＣコンバータ回路２ｂに接続されたＬＥＤ光源回路４ｂと、ＤＣＤＣコンバータ回路２ａ，２ｂの出力電圧を制御するための制御回路３とを備える。ここで、制御回路３は、ＤＣＤＣコンバータ回路２ａ，２ｂのスイッチング素子に対し互いに位相が反転した信号で制御を行うものである。【選択図】図１
2011124195.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源回路と、前記電源回路に接続された第１のスイッチング素子を有する第１のＤＣＤＣコンバータ回路と、前記電源回路に接続された第２のスイッチング素子を有する第２のＤＣＤＣコンバータ回路と、前記第１のＤＣＤＣコンバータ回路に接続された第１のＬＥＤ光源回路と、前記第２のＤＣＤＣコンバータ回路に接続された第２のＬＥＤ光源回路と、前記第１および第２のＤＣＤＣコンバータ回路の出力電圧を制御するための制御回路とを備え、前記制御回路が、前記第１および第２のスイッチング素子に対し互いに位相が反転した信号で制御を行うものであることを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
【請求項２】
前記第１および第２のＬＥＤ光源回路に流れる電流を検出する第１および第２の電流検出手段、並びに前記第１および第２のＬＥＤ光源回路に印加される電圧を分圧する第１および第２の電圧分圧手段の少なくとも一方を備え、前記検出した電流または前記分圧した電圧が正常点灯時から設定値以上または以下に変化したとき、前記制御回路により動作が停止されることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項３】
前記制御回路が、ＣＣＦＬを点灯可能なプッシュプル回路を動作させることが出来る制御用ＩＣを用いて構成されることを特徴とする請求項１または２記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項４】
前記制御回路が、前記第１および第２のスイッチング素子をオンオフ制御するものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項５】
前記制御回路が、前記オンオフ制御のデューティー比を可変できることを特徴とする請求項４記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項６】
前記制御回路が、前記第１および第２のＤＣＤＣコンバータ回路の出力電流または電圧を間欠動作制御するものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項７】
前記制御回路が、前記間欠動作制御のデューティー比を可変できることを特徴とする請求項６記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項８】
前記第１および第２のＤＣＤＣコンバータ回路と前記第１および第２のＬＥＤ光源回路の組を複数備え、前記制御回路が、前記各組の第１および第２のＤＣＤＣコンバータ回路の第１および第２のスイッチング素子に対し互いに位相が反転した信号で制御を行うものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項９】
前記第１および第２のＤＣＤＣコンバータ回路と前記第１および第２のＬＥＤ光源回路の１つまたは複数の組と前記制御回路との集合体を複数備え、前記複数の集合体の各制御回路が同期して駆動されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のＬＥＤ点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のＬＥＤ光源回路のＬＥＤを点灯するためのＬＥＤ点灯回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ照明は複数のＬＥＤを直列又は並列に並べたものを点灯させている。この複数のＬＥＤを点灯させる際に、直列または並列に並べられているＬＥＤ光源に直流の定電流又は定電圧が等しくなる様に印加して光束を一定に保つように制御しなければならない。また、ＬＥＤ照明は商用電源を使用して点灯しており不具合時に高電圧が出力される可能性がある為、異常時に動作が停止される様に、および高電圧が出力されない様にしなければならない。ＬＥＤ点灯装置の例としては特許文献１が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−７７９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数のＬＥＤを点灯させるに当り、複数のＤＣＤＣコンバータ回路を同時に駆動させると電源の負担が大きくなる為、回路効率が悪くなる傾向にある。また、定電流または定電圧を印加出来る回路で且つ異常時に動作停止されおよび高電圧が出力されないような制御回路を作製出来ないと、各ＬＥＤ光源のチラツキ及び光束バラツキが生ずるおそれがあり、異常時に動作停止が行えず点灯回路や接続機器に不具合を起こす可能性がある。さらに、ＬＥＤ点灯時の部品の発熱等により回路効率が悪くなり、使用する電源への負担が大きくなるという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、複数のＬＥＤ光源回路の点灯時の電源への負担を少なくして回路効率を向上させることができるＬＥＤ点灯回路、およびさらに異常時に安全に動作停止することができるＬＥＤ点灯回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するために、以下のＬＥＤ点灯装置を提供する。
（１）電源回路と、前記電源回路に接続された第１のスイッチング素子を有する第１のＤＣＤＣコンバータ回路と、前記電源回路に接続された第２のスイッチング素子を有する第２のＤＣＤＣコンバータ回路と、前記第１のＤＣＤＣコンバータ回路に接続された第１のＬＥＤ光源回路と、前記第２のＤＣＤＣコンバータ回路に接続された第２のＬＥＤ光源回路と、前記第１および第２のＤＣＤＣコンバータ回路の出力電圧を制御するための制御回路とを備え、前記制御回路が、前記第１および第２のスイッチング素子に対し互いに位相が反転した信号で制御を行うものであることを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
（２）前記第１および第２のＬＥＤ光源回路に流れる電流を検出する第１および第２の電流検出手段、並びに前記第１および第２のＬＥＤ光源回路に印加される電圧を分圧する第１および第２の電圧分圧手段の少なくとも一方を備え、前記検出した電流または前記分圧した電圧が正常点灯時から設定値以上または以下に変化したとき、前記制御回路により動作が停止されることを特徴とする上記（１）記載のＬＥＤ点灯装置。
（３）前記制御回路が、ＣＣＦＬを点灯可能なプッシュプル回路を動作させることが出来る制御用ＩＣを用いて構成されることを特徴とする上記（１）または（２）記載のＬＥＤ点灯装置。
（４）前記制御回路が、前記第１および第２のスイッチング素子をオンオフ制御するものであることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載のＬＥＤ点灯装置。
（５）前記制御回路が、前記オンオフ制御のデューティー比を可変できることを特徴とする上記（４）記載のＬＥＤ点灯装置。
（６）前記制御回路が、前記第１および第２のＤＣＤＣコンバータ回路の出力電流または電圧を間欠動作制御するものであることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載のＬＥＤ点灯装置。
（７）前記制御回路が、前記間欠動作制御のデューティー比を可変できることを特徴とする上記（６）記載のＬＥＤ点灯装置。
（８）前記第１および第２のＤＣＤＣコンバータ回路と前記第１および第２のＬＥＤ光源回路の組を複数備え、前記制御回路が、前記各組の第１および第２のＤＣＤＣコンバータ回路の第１および第２のスイッチング素子に対し互いに位相が反転した信号で制御を行うものであることを特徴とする上記（１）〜（７）のいずれかに記載のＬＥＤ点灯装置。
（９）前記第１および第２のＤＣＤＣコンバータ回路と前記第１および第２のＬＥＤ光源回路の１つまたは複数の組と前記制御回路との集合体を複数備え、前記複数の集合体の各制御回路が同期して駆動されることを特徴とする上記（１）〜（７）のいずれかに記載のＬＥＤ点灯装置。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１記載のＬＥＤ点灯装置によれば、複数のＬＥＤ光源回路の点灯時の電源への負担を少なくして回路効率を向上させることができる。
請求項２記載のＬＥＤ点灯装置によれば、異常時にＬＥＤ点灯装置を安全に動作停止することができる。
請求項３記載のＬＥＤ点灯装置によれば、既存の製品を用いて制御回路を構成することができる。
請求項４記載のＬＥＤ点灯装置によれば、簡単な構成でスイッチング素子を制御することができる。
請求項５記載のＬＥＤ点灯装置によれば、簡単な構成でＬＥＤの電流制御または調光制御を行うことができる。
請求項６記載のＬＥＤ点灯装置によれば、ＤＣＤＣコンバータ回路の出力制御を高精度に行うことができる。
請求項７記載のＬＥＤ点灯装置によれば、ＬＥＤの調光制御を高精度に行うことができる。
請求項８記載のＬＥＤ点灯装置によれば、４つ以上のＤＣＤＣコンバータ回路に接続された４つ以上のＬＥＤ光源回路を点灯することができる。
請求項９記載のＬＥＤ点灯装置によれば、４つ以上のＤＣＤＣコンバータ回路に接続された４つ以上のＬＥＤ光源回路を点灯することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係るＬＥＤ点灯回路の一実施例を示す図である。
【図２】図１におけるＤＣＤＣコンバータ回路の一構成例を示す図である。
【図３】図１における制御回路の一例を示す図である。
【図４】間欠動作時Ｖｆ１，Ｖｆ２の電圧波形の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下では、添付した図面を参考として本発明の実施例について説明する。しかし、本発明は多様な違う形態に実現可能なため、ここで説明する実施例に限定されるわけではない。
【００１０】
図１は、本発明に係るＬＥＤ点灯回路の一実施例を示す図である。図において、参照符号１は電源回路、２ａ，２ｂはＤＣＤＣコンバータ回路、３は制御回路、４ａ，４ｂはＬＥＤが１個または複数個実装されているＬＥＤ光源回路、５ａ，５ｂは電圧分圧手段、６ａ，６ｂは電流検出手段、Ｖｆ１，Ｖｆ２はＬＥＤ光源回路４ａ，４ｂへ印加される直流電圧である。
【００１１】
本実施例のＬＥＤ点灯装置は、図示のように、電源回路１と、電源回路１に接続されたスイッチング素子を有するＤＣＤＣコンバータ回路２ａと、電源回路１に接続されたスイッチング素子を有するＤＣＤＣコンバータ回路２ｂと、ＤＣＤＣコンバータ回路２ａに接続されたＬＥＤ光源回路４ａと、ＤＣＤＣコンバータ回路２ｂに接続されたＬＥＤ光源回路４ｂと、ＤＣＤＣコンバータ回路２ａ，２ｂの出力電圧を制御するための制御回路３とを備える。ここで、制御回路３は、ＤＣＤＣコンバータ回路２ａ，２ｂのスイッチング素子に対し互いに位相が反転した信号で制御を行うものである。さらに、ＬＥＤ光源回路４ａ，４ｂに流れる電流を検出する電流検出手段６ａ，６ｂ、並びに前記第１および第２のＬＥＤ光源回路に印加される電圧を分圧する第１および第２の電圧分圧手段の少なくとも一方を備える。そして、検出した電流および分圧した電圧の少なくとも一方が正常点灯時から設定値以上または以下に変化したとき、制御回路３によりＬＥＤ点灯装置の動作が停止される。以下、更に詳述する。
【００１２】
図１に示すように、ＤＣＤＣコンバータ回路２ａ，２ｂは、電源回路１より出力された直流電圧を降圧または昇圧した直流電圧Ｖｆ１，Ｖｆ２をＬＥＤ光源回路４ａ，４ｂへ供給する。ＬＥＤ光源回路４ａ，４ｂはこれにより点灯する。この時、点灯に必要とされる電力は電源回路１から供給される。制御回路３は、ＬＥＤ光源回路４ａ，４ｂから出力された電流を検出する電流検出手段６ａ，６ｂに接続され、これらより出力された電流Ｉｆｂ１，Ｉｆｂ２をフィードバックする事でこれを一定に保つ働きがある。これによりＬＥＤ光源回路４ａ，４ｂは一定の電流が流れ正常な状態で点灯し続ける。さらにＬＥＤ光源回路４ａ，４ｂが点灯している間は、ＬＥＤ光源回路４ａ，４ｂに与えられる電圧Ｖｆ１，Ｖｆ２が一定なので、その消費電力は一義的に定まる。電流Ｉｆｂ１，Ｉｆｂ２が一定に制御されるため、正常点灯時の電圧Ｖｆ１，Ｖｆ２を電圧分圧手段５ａ，５ｂで分圧した電圧Ｖｆｂ１，Ｖｆｂ２は一定の電圧になる。この電圧Ｖｆｂ１，Ｖｆｂ２を制御回路３へフィードバックすることでＤＣＤＣコンバータ回路２ａ，２ｂから出力されている電圧Ｖｆ１，Ｖｆ２の異常を検出することができる。なお、電源回路１は直流電源に置き換えることも可能である。
【００１３】
制御回路３は、例えば冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）を点灯可能なプッシュプル回路を動作させることが出来る制御用ＩＣ（ＤＣＡＣコンバータ制御用ＩＣ）を用いて構成することができる。この種の制御用ＩＣとしては、例えばローム社の型名ＢＤ９８８６ＦＶを用いることができるが、これに限定されない。また、制御回路３は、ＤＣＤＣコンバータ回路２ａ，２ｂのスイッチング素子をオンオフ制御することができ、さらにオンオフ制御のデューティー比を可変できるようにされる。これによりＬＥＤ光源回路４ａ，４ｂのＬＥＤの個数に関係無く印加させる電流を一定に制御することができ、さらに電流制御による調光ができる。また、制御回路３は、ＤＣＤＣコンバータ回路の出力電流または電圧を間欠動作制御することができる。例えば、ＤＣＤＣコンバータ回路２ａ，２ｂから出力される直流電圧Ｖｆ１，Ｖｆ２を間欠動作制御することができ、また直流電圧Ｖｆ１，Ｖｆ２の間欠動作制御のデューティー比を可変することで調光出来るようにされる。これによりＬＥＤ光源回路４ａ，４ｂのＬＥＤを調光することができる。さらに、制御回路３は、ＤＣＤＣコンバータ回路２ａ，２ｂから出力される直流電圧Ｖｆ１，Ｖｆ２の間欠動作制御の位相を反転することができるようにされる。さらに、ＤＣＤＣコンバータ回路２ａ，２ｂとＬＥＤ光源回路４ａ，４ｂの組を複数備え、制御回路３が、各組のＤＣＤＣコンバータ回路２ａ，２ｂのスイッチング素子７，８に対し互いに位相が反転した信号で制御を行うことができる。また、ＤＣＤＣコンバータ回路２ａ，２ｂとＬＥＤ光源回路４ａ，４ｂの１つまたは複数の組と制御回路３との集合体を複数備えることができる。この場合、複数の集合体の各制御回路は同期して駆動される。
【００１４】
図２は、図１におけるＤＣＤＣコンバータ回路の一構成例を示す図である。図中、７，８はスイッチング素子としてのＭＯＳＦＥＴ、９，１０はダイオード、１１，１２はコイル、１３，１４はコンデンサである。その他、図１と同じ番号が付してあるものは図１に準ずる。図３は、図１における制御回路の一例を示す図である。本例では、制御回路３として、ＣＣＦＬを点灯可能なプッシュプル回路を動作させることが出来る制御用ＩＣ（ＤＣＡＣコンバータ制御用ＩＣ）を示す。この制御用ＩＣの２ｃｈのプッシュプル回路を制御するＭＯＳＦＥＴ駆動用信号端子Ｎａ１，Ｎｂ１，Ｎａ２，Ｎｂ２の内、位相が反転するＮａとＮｂの組合せ（例えばＮａ１とＮｂ２）を選び、それぞれＭＯＳＦＥＴ７，８に接続する。この接続を行うことで追加部品を必要とせずにＤＣＤＣコンバータ回路２ａ，２ｂの駆動位相を１８０度反転できる。これによりＭＯＳＦＥＴを交互に駆動させることで電源への負担を減らすことが可能となる。さらに、オン・デューティー幅も０〜５０％まで制御できるため、電圧Ｖｆ１，Ｖｆ２はそれぞれ電源回路１の出力電圧の半分まで制御できる。図４は、間欠動作時Ｖｆ１，Ｖｆ２の電圧波形の一例を示す図である。図示のように、Ｖｆ１とＶｆ２は互いに位相反転され、対応するＬＥＤ光源回路に印加される。図４においてＶｆ１，Ｖｆ２の周波数は例えば数百Ｈｚであり、各矩形波は例えば数十ｋＨｚで間欠動作制御されるが、これに限定されない。また、Ｖｆ１，Ｖｆ２の間欠動作制御のデューティー比を可変することで各ＬＥＤ光源回路のＬＥＤを調光することができる。
【００１５】
また、正常点灯時にＤＣＤＣコンバータ回路２ａ，２ｂの出力電圧Ｖｆ１，Ｖｆ２を電圧分圧手段５ａ，５ｂで分圧した電圧Ｖｆｂ１，Ｖｆｂ２を、図３に示すＤＣＡＣコンバータ制御用ＩＣ（制御回路３）の電圧比較端子Ｃｏｍｐ１，Ｃｏｍｐ２へ印加し、Ｃｏｍｐ１，Ｃｏｍｐ２の保護動作開始電圧に掛からない電圧になるように電圧分圧手段５ａ，５ｂを設定する。これにより、出力電圧Ｖｆ１またはＶｆ２が極端に増減した際に、分圧電圧Ｖｆｂ１またはＶｆｂ２がＣｏｍｐ１またはＣｏｍｐ２の比較電圧から超えるまたは下がることで異常を検出することができる。異常を検出した場合、ＤＣＡＣコンバータ制御用ＩＣ（制御回路３）の動作を停止することによりＤＣＤＣコンバータ回路２ａ，２ｂの動作を停止させる。
【００１６】
さらに、制御回路３として異常信号出力端子を有するＤＣＡＣコンバータ制御用ＩＣを使用することで、異常時にＩＣの動作が停止をした際に、この端子から電源回路１へ異常信号を送り、これにより電源回路１の動作を停止させることも可能である。
【００１７】
また、ＬＥＤの間欠調光を行う際には、制御回路３として複数のＤＣＤＣコンバータ回路の間欠調光時の位相を反転またはずらして駆動させる調光端子を有するＤＣＡＣコンバータ制御用ＩＣを使用することで、調光時の電源回路１への負担を減らすことが可能となる。
【００１８】
ここで、ＤＣＤＣコンバータ回路の数量は上述のように２個に限定されるものではなく、例えば複数のＤＣＤＣコンバータ回路の回路構成を複数準備し、制御回路として同期動作可能なＤＣＡＣコンバータ制御用ＩＣを必要数使用することで、ＤＣＤＣコンバータ回路を４個以上とすることも可能である。また、ＬＥＤ光源回路の数量も同様に増やすことができる。
【００１９】
以上のように構成することで、複数のＬＥＤ光源回路の点灯時の電源への負担を少なくして回路効率を向上させることが出来る。また、複数のＬＥＤに対して一定の光束を保つことができ、異常時に安全に動作停止することが出来るＬＥＤ点灯回路を得ることができる。また、複数のＬＥＤに印加する直流電流又は直流電圧を一定に制御でき、異常時に動作停止することができ、異常停止時の出力電圧を低くできる。すなわち、ＬＥＤ点灯用の定電流または定電圧出力回路に用いるＤＣＤＣコンバータ回路動作用に、保護機能がある多ｃｈ制御可能なＣＣＦＬ点灯用のＤＣＡＣコンバータ制御用ＩＣを用いることで、外付けの保護回路等の余分な部品を減らすことができ、効率良く各ＬＥＤへ印加する電流の定電流制御を行うことができ、また異常時に安全に動作を停止することが出来るＬＥＤ点灯回路を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明はＬＥＤ点灯装置に関するものであり、産業上の利用可能性がある。
【符号の説明】
【００２１】
１・・・電源回路
２ａ，２ｂ・・・ＤＣＤＣコンバータ回路
３・・・制御回路
４ａ，４ｂ・・・ＬＥＤ光源回路
５ａ，５ｂ・・・電圧分圧手段
６ａ，６ｂ・・・電流検出手段
７，８・・・スイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ）
９，１０・・・ダイオード
１１，１２・・・コイル
１３，１４・・・コンデンサ
【図１】
2011124195.tif 000003
【図２】
2011124195.tif 000004
【図３】
2011124195.tif 000005
【図４】
2011124195.tif 000006