JP2009071158A - Led lighting system and led module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、LED照明装置及びLEDモジュールに関するものである。 The present invention relates to an LED lighting device and an LED module.
従来、LED照明装置は、発光ダイオード(LED)とこのLEDを配設した基板とを含むLEDモジュール、当該LEDを点灯させる点灯回路及びこれらを収容する器具本体で構成されている。LED照明装置として、基本絶縁がとれているか検査するために、充電部である点灯回路と非充電部である器具本体に耐電圧を印加し、この電圧に十分耐えることができるかによって基本絶縁が取れているかを試験する(耐電圧試験)ことにしている。その耐電圧値は、LED照明装置の入力電圧によってその値が異なり、入力電圧が高いほど、高い耐電圧に対する基本絶縁を有していなければならない。なお、耐電圧試験等に関係するものではないが、サージ等の電圧による発光ダイオードの破壊を防止することを目的として発光ダイオードにコンデンサを接続させるものがある(特許文献1の段落番号0014、図3等)。
LEDモジュールと点灯回路が一体となった前記LED照明装置では、LEDモジュールのみを基準にした場合には、その入力電圧は点灯回路の入力電圧に比較して小さい。しかし、このLED照明装置では、点灯回路を基準にし、この入力電圧に合わせた耐電圧をLED照明装置に印加して前記耐電圧試験を実施しなければならない。そのため、比較的入力電圧の小さいLEDモジュールに高い耐電圧が印加される可能性があるため、高い耐電圧に対する絶縁性が必要となる。 In the LED lighting device in which the LED module and the lighting circuit are integrated, when only the LED module is used as a reference, the input voltage is smaller than the input voltage of the lighting circuit. However, in this LED lighting device, the withstand voltage test must be performed by applying a withstand voltage according to the input voltage to the LED lighting device with reference to the lighting circuit. Therefore, since a high withstand voltage may be applied to the LED module having a relatively low input voltage, insulation against the high withstand voltage is required.
そこで、比較的入力電圧の小さいLEDモジュールにもかかわらず高い絶縁性を有するLEDモジュールを設計しなければならない。そうすると、高い耐電圧に対する絶縁性を確保するために、コストの高い絶縁性材料など使用しなくてはならなくなり、また、絶縁距離もとる必要があるためにLEDの特徴であるコンパクト性、高密度化を十分に生かしきれないこととなる。 Therefore, it is necessary to design an LED module having high insulation despite the LED module having a relatively low input voltage. Then, in order to ensure insulation against a high withstand voltage, it is necessary to use an expensive insulating material, etc., and since it is necessary to take an insulation distance, the compactness and high density that are the characteristics of LEDs are high. It will not be possible to fully utilize the conversion.
そこで、本発明では、LEDモジュールを含むLED照明装置に高い耐電圧を印加したとしてもLEDモジュールには当該高い耐電圧が印加されることを抑制できるLED照明装置及びLEDモジュールを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an LED lighting device and an LED module that can suppress application of the high withstand voltage to the LED module even when a high withstand voltage is applied to the LED lighting device including the LED module. And
請求項1記載の発明は、一次巻線と二次巻線を備えた電源トランスの二次巻線側に設けられた直流回路及び電源トランスの一次巻線側と二次巻線側とを接続する雑音防止用コンデンサを備えた直流出力生成手段と;複数の発光ダイオード及び発光ダイオードに接続する接地用コンデンサを含んでなるLEDモジュールと;前記直流出力生成手段及びLEDモジュールを収容する器具本体と;を具備することを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, a DC circuit provided on a secondary winding side of a power transformer having a primary winding and a secondary winding and a primary winding side and a secondary winding side of the power transformer are connected. A direct current output generating means including a noise preventing capacitor; an LED module including a plurality of light emitting diodes and a grounding capacitor connected to the light emitting diode; and an appliance body that houses the direct current output generating means and the LED module; It is characterized by comprising.
請求項2記載の発明は、電源トランス、この電源トランスの一次巻線側に設けられたスイッチング手段、前記電源トランスの二次巻線側に設けられた直流回路、及び電源トランスの一次巻線側と二次巻線側とを接続する雑音防止用コンデンサを備え、前記スイッチング手段のスイッチング動作により直流出力を生成する直流出力生成手段と;複数の発光ダイオード及び発光ダイオードに接続する接地用コンデンサを含んでなるLEDモジュールと;前記直流出力生成手段及びLEDモジュールを収容する器具本体と;を具備することを特徴とする。
The invention according to
ここで、前記雑音防止用コンデンサは電源トランスの一次側と二次側とを接続するものであれば、接続位置、接続方法等を問わない。LEDモジュールは複数の発光ダイオード、これらの発光ダイオード及び発光ダイオードに接続する接地用コンデンサを発光ダイオードが配設された基板に接続したものであってもよいし、器具本体に接続したものであってもよく、また配設位置等の形態は問わないものである。 Here, as long as the capacitor for noise prevention connects the primary side and the secondary side of the power transformer, the connection position, the connection method, etc. are not limited. The LED module may have a plurality of light-emitting diodes, and these light-emitting diodes and a grounding capacitor connected to the light-emitting diodes connected to a substrate on which the light-emitting diodes are disposed, or connected to the instrument body. In addition, the form such as the arrangement position is not limited.
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載のLED照明装置において、前記雑音防止用コンデンサの容量は接地用コンデンサの容量よりも大きいことを特徴とするものである。耐電圧試験においては前記雑音防止用コンデンサにかかる電圧を接地用コンデンサにかかる電圧よりも大きくすることができる。 According to a third aspect of the present invention, in the LED lighting device according to the first or second aspect, the capacitance of the noise prevention capacitor is larger than the capacitance of the grounding capacitor. In the withstand voltage test, the voltage applied to the noise prevention capacitor can be made larger than the voltage applied to the grounding capacitor.
請求項4記載の発明は、金属基板と;金属基板上に配設された発光ダイオードと;発光ダイオードと前記金属基板とを接続する接地用コンデンサと;を具備することを特徴とする。耐電圧試験においては接地用コンデンサに電圧がかかり、発光ダイオードを含むLEDモジュールには高い耐電圧が印加されることを抑制する。 The invention according to claim 4 is characterized by comprising: a metal substrate; a light emitting diode disposed on the metal substrate; and a grounding capacitor for connecting the light emitting diode and the metal substrate. In the withstand voltage test, a voltage is applied to the grounding capacitor, and a high withstand voltage is suppressed from being applied to the LED module including the light emitting diode.
請求項1及び2記載のLED照明装置によると、耐電圧試験においては雑音防止用コンデンサ及び接地用コンデンサに耐圧電圧がかかるので、LED照明装置に高い耐電圧を印加したとしてもLEDモジュールには当該高い耐電圧が印加されることを抑制できる。したがって、入力電圧の小さいLEDモジュールに対して、高い耐電圧に対する絶縁性を確保する必要が緩和される。
According to the LED lighting device of
請求項3記載のLED照明装置によると、耐電圧試験においては前記雑音防止用コンデンサにかかる電圧を接地用コンデンサにかかる電圧よりも確実に大きくすることができる。 According to the LED lighting device of the third aspect, in the withstand voltage test, the voltage applied to the noise preventing capacitor can be surely made larger than the voltage applied to the grounding capacitor.
請求項4記載のLEDモジュールによると、高い耐電圧は接地用コンデンサに電圧がかかり、発光ダイオードを含むLEDモジュールには高い耐電圧が印加されることを抑制できる。 According to the LED module of the fourth aspect, the high withstand voltage is applied to the grounding capacitor, and the high withstand voltage can be suppressed from being applied to the LED module including the light emitting diode.
以下、本発明の一実施形態を示すLED照明装置について図面を参照して説明する。図1及び図2において、符号1は器具本体で、この器具本体1は、アルミニウムのダイカスト製のもので、両端を開口した円筒状をしている。この器具本体1は、内部を仕切り部材1a、1bにより上下方向に3分割され、下方開口と仕切り部材1aの間の空間は、LEDモジュール2が配設されている。
Hereinafter, an LED lighting device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2,
このLEDモジュール2には、複数の発光ダイオード2a、接地用コンデンサ32及び反射体2bが設けられている。この接地用コンデンサ32は、器具本体1に接続されている。複数の発光ダイオード2aは、仕切り部材1a下面に設けられた円盤状の配線基板2cの円周方向に沿って等間隔に配置され実装されている。なお、接地用コンデンサ32は、複数の発光ダイオード2aが配設された配線基板2cを構成する例えばアルミニウム等の金属性基板に接続したものであってもよい。
The
器具本体1の仕切り部材1aと1bの間の空間は電源室3に形成されている。この電源室3は、仕切り部材1a上部に配線基板3aが配置されている。この配線基板3aには、前記複数の発光ダイオード2aを駆動するための直流出力生成手段10が設けられている。この直流出力生成手段10と複数の発光ダイオード2aは、リード線4により接続されている。器具本体1の仕切り板1bと上方開口の間の空間は、電源端子室5に形成されている。この電源端子室5は、仕切り板1bに電源端子台6が設けられている。この電源端子台6は、商用電源の交流電力を供給するための端子台で、電絶縁性の合成樹脂で構成されたボックス6aの両面に電源ケーブル用端子部となる差込口6b、送りケーブル用端子部となる差込口6c及び電源線及び送り線を切り離すリリースボタン6dなどを有している。
A space between the
図3は、前記LED照明装置の直流出力生成手段10を示している。図3において、直流出力生成手段10は、一次巻線13aと二次巻線13bを含む電源トランス13、前記一次巻線13a側に設けられたスイッチング手段14、前記二次巻線13bを含む直流回路20、及び電源トランス13の一次巻線13a側及び二次巻線13b側とを接続する雑音防止用コンデンサ31を備え、前記スイッチング手段14のスイッチング動作により直流出力を生成する。LEDモジュール2は、複数の発光ダイオード2a、これらの発光ダイオード2a及び発光ダイオード2aに直列に接続する接地用コンデンサ32を含んでいる。
FIG. 3 shows the DC output generating means 10 of the LED lighting device. In FIG. 3, the DC output generating means 10 includes a
符号11は直流電源で、この直流電源11には、例えば交流電源(商用電源)の交流出力を全波整流し、この全波整流した出力を平滑コンデンサにより平滑して直流出力として発生するものが用いられる。直流電源11の両端には、リップル電流平滑用のコンデンサ12が接続されるとともに、電源トランス13の一次巻線13aとスイッチング手段としてのスイッチングトランジスタ14の直列回路が接続されている。
電源トランス13は、一次巻線13aと磁気的結合された二次巻線13bと補助巻線13cを有している。電源トランス13の一次巻線13a両端には、コンデンサ15と抵抗16の並列回路と図示極性のダイオード17の直並列回路からなるスナバ回路171が接続されている。このスナバ回路171は、電源トランス13の一次巻線13aに発生するフライバック電圧をコンデンサ15による充電と抵抗16の放電により吸収し、電源トランス13のリーケージインダクタンスにより発生するリンギング電圧をコンデンサ15により吸収する。
The
電源トランス13の二次巻線13bには、図示極性のダイオード18と平滑コンデンサ19からなる直流回路20が接続されている。この直流回路20は、電源トランス13の二次巻線13bより発生する交流出力をダイオード18で整流し、この整流出力を平滑コンデンサ19により平滑して直流出力する。そして、直流回路20の平滑コンデンサ19両端には、接続端子21a、21bが接続されている。
A
一方、電源トランス13の補助巻線13cの両端には、図示極性方向のダイオード23と平滑コンデンサ24の直列回路が接続されている。この平滑コンデンサ24は、後述する発光ダイオード2aに流れる電流により充電され、制御回路25を起動させる起動手段を構成するとともに、補助巻線13cより交流出力が発生すると、この交流出力を整流するダイオード23の出力により充電され、制御回路25に駆動電源を供給する。
On the other hand, a series circuit of a
平滑コンデンサ24の両端には、制御手段としての制御回路25の電源端子25a、25bが接続されている。制御回路25は、駆動端子25cを抵抗29を介してスイッチングトランジスタ14のゲートに接続されている。この制御回路25は、駆動開始の際に平滑コンデンサ24の充電電圧により起動されるもので、その動作によりスイッチングトランジスタ14をオンオフさせて電源トランス13をスイッチング駆動する。ダイオード23と平滑コンデンサ24の接続点には、抵抗28を介して接続端子21cが接続されている。接続端子21a、21b、21cには、発光ダイオード2aが接続される。この場合、発光ダイオード2aは、アノードに接続端子27a、カソードに接続端子27b、27cがそれぞれ接続されている。発光ダイオード2aは、接続端子27a、27b、27cとともにユニット化されており、接続端子21a、21b、21cに対し接続端子27a、27b、27cを介して接続又は切り離し可能になっている。例えば、接続端子21a、21b、21cが光源取付部22に設けられていて、この光源取付部22にモジュール化されたLEDモジュール2を装着することにより、接続端子27a、27b、27cが接続端子21a、21b、21cに電気的に接続される。
Both ends of the
また、符号40はLED照明装置の耐電圧試験用の交流電圧印加手段である。交流電圧印加手段の一端41aは充電部である商用交流電源に接続されるところに接続され、他端41bは非充電部である器具本体1に耐電圧を印加し、この電圧に十分耐えることができるか試験する。この耐電圧試験においては、雑音防止用コンデンサ31及び接地用コンデンサ32に耐圧電圧がかかるので、LED照明装置に高い耐電圧を印加したとしてもLEDモジュール2には当該高い耐電圧が印加されることを抑制できる。したがって、入力電圧の小さいLEDモジュール2に対して、高い耐電圧に対する絶縁性を確保する必要が緩和される。また、前記雑音防止用コンデンサ31にかかる電圧を接地用コンデンサ32にかかる電圧よりも確実に大きくすることができる。
次に、LED照明装置の作用を説明する。まず、LEDモジュール2を光源取付部22に装着し、接続端子27a、27b、27cが接続端子21a、21b、21cに電気的に接続されている場合、電源スイッチ(図示しない。)を投入すると、直流電源11の電流が抵抗21を通って発光ダイオード2aに流れ、さらに、抵抗28を通って平滑コンデンサ24に流れて、平滑コンデンサ24が充電される。
Next, the operation of the LED lighting device will be described. First, when the
そして、平滑コンデンサ24の充電電圧が所定の値になると、この充電電圧により制御回路25が起動され、スイッチングトランジスタ14をオンオフさせる。スイッチングトランジスタ14がオンオフされると、電源トランス13がスイッチング駆動される。この場合、スイッチングトランジスタ14のオンで電源トランス13の一次巻線13aに直流電源11より電流を流してエネルギーを蓄積し、スイッチングトランジスタ14のオフで一次巻線13aに蓄積したエネルギーを二次巻線13bを通して放出する。これにより直流回路20を介して直流出力が発生し発光ダイオード2aが点灯される。
When the charging voltage of the smoothing
一方、電源トランス13がスイッチング駆動を始めると、補助巻線13cに交流出力が発生する。この交流出力は、ダイオード23により整流され、この整流出力が平滑コンデンサ24に充電される。したがって、これ以降、制御回路25は、ダイオード23の整流出力で充電される平滑コンデンサ24の充電電圧により駆動され、スイッチングトランジスタ14をオンオフさせる。
On the other hand, when the
次に、LEDモジュール2を光源取付部22から取外し、接続端子27a、27b、27cが接続端子21a、21b、21cから切り離されている場合を説明する。この場合、電源スイッチを投入すると、接続端子21a、21b、21cに接続端子27a、27b、27cが接続されていないので、直流電源11から平滑コンデンサ24に流れる電流が断たれ、平滑コンデンサ24が充電されることがない。このため、平滑コンデンサ24の充電電圧は上昇しないままであり、この充電電圧を駆動開始時の電源とする制御回路25は動作しない。これにより、スイッチングトランジスタ14はオフしたままで電源トランス13もスイッチング駆動されない。
Next, the case where the
つまり、発光ダイオード2aを光源取付部22から取り外した負荷非装着状態では、電源トランス13のスイッチング駆動を停止させることができる。したがって、このようにすれば、発光ダイオード2aを光源取付部22に着脱可能に設け、発光ダイオード2aを光源取付部22に装着した状態で、この発光ダイオード2aを介して平滑コンデンサ24を充電し、この平滑コンデンサ24の充電電圧が所定値になると制御回路25を起動させ、スイッチングトランジスタ14をオンオフさせて、電源トランス13をスイッチング駆動可能とし、また、LEDモジュール2を光源取付部22から取外した状態では、平滑コンデンサ24の充電路を断って、制御回路25の動作を阻止し、電源トランス13のスイッチング駆動を禁止するようにした。
That is, in the load non-mounted state where the
これにより、LEDモジュール2が取り外され、電源側からみて負荷非装着状態となったときには、電源トランス13のスイッチング駆動による直流出力の発生を止めることができるので、従来の負荷が装着されない状態でも出力を発生し続けるものと比べて消費電力の大幅な低減を図ることができるようになり省エネルギー化に大いに貢献できる。また、負荷が故障して負荷非装着状態となった場合も、電源トランス13のスイッチング駆動を止めて出力が発生しないようにできるので、ユーザが負荷の故障の状況を検査するなどの際の作業の安全性を確保することもできる。
As a result, when the
1…器具本体、2…LEDモジュール、2a…発光ダイオード、4…リード線、5…電源端子室、6…電源端子台、10…直流出力生成手段、11…直流電源、13…電源トランス、14…スイッチングトランジスタ、171…スナバ回路、20…直流回路、22…光源取付部、25…制御回路、31…雑音防止用コンデンサ、32…接地用コンデンサ、40…交流電圧印加手段。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
複数の発光ダイオード及び発光ダイオードに接続する接地用コンデンサを含んでなるLEDモジュールと;
前記直流出力生成手段及びLEDモジュールを収容する器具本体と;
を具備することを特徴とするLED照明装置。 A DC circuit provided on the secondary winding side of the power transformer including the primary winding and the secondary winding, and a noise prevention capacitor for connecting the primary winding side and the secondary winding side of the power transformer DC output generating means;
An LED module comprising a plurality of light emitting diodes and a grounding capacitor connected to the light emitting diodes;
An instrument body that houses the DC output generating means and the LED module;
LED lighting device characterized by comprising.
複数の発光ダイオード及び発光ダイオードに接続する接地用コンデンサを含んでなるLEDモジュールと;
前記直流出力生成手段及びLEDモジュールを収容する器具本体と;
を具備することを特徴とするLED照明装置。 A power transformer, switching means provided on the primary winding side of the power transformer, a DC circuit provided on the secondary winding side of the power transformer, and a primary winding side and a secondary winding side of the power transformer. DC output generating means comprising a noise preventing capacitor to be connected, and generating DC output by the switching operation of the switching means;
An LED module comprising a plurality of light emitting diodes and a grounding capacitor connected to the light emitting diodes;
An instrument body that houses the DC output generating means and the LED module;
LED lighting device characterized by comprising.
金属基板上に配設された発光ダイオードと;
発光ダイオードと前記金属基板とを接続する接地用コンデンサと;
を具備することを特徴とするLEDモジュール。 A metal substrate;
A light emitting diode disposed on a metal substrate;
A grounding capacitor connecting the light emitting diode and the metal substrate;
An LED module comprising:
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