JP2009093216A - 電源装置及び照明器具 - Google Patents
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Abstract
【課題】トランジスタのコレクタとベースとの間が短絡したときに、コレクタに接続されているインピーダンス要素の異常発熱を抑制することができる電源装置及び照明器具を提供することにある。
【解決手段】電源装置1は、直流電圧Vinを出力する整流回路3(第1の電源要素)と、整流回路3の高電位側の出力端に一端を接続された複数のLED8の直列回路(第1のインピーダンス要素)と、当該直列回路の他端にコレクタを接続されたnpn型のトランジスタ7と、トランジスタ7のエミッタと整流回路3の低電位側の出力端との間に挿入された抵抗6と、整流回路3の低電位側の出力端とトランジスタ7のベースとの間に挿入されたツェナーダイオード5(第2の電源要素)とを備えている。そして、ダイオード9はトランジスタ7のベースからツェナーダイオード5へ電流が流れるのを阻止している。
【選択図】図1
【解決手段】電源装置1は、直流電圧Vinを出力する整流回路3(第1の電源要素)と、整流回路3の高電位側の出力端に一端を接続された複数のLED8の直列回路(第1のインピーダンス要素)と、当該直列回路の他端にコレクタを接続されたnpn型のトランジスタ7と、トランジスタ7のエミッタと整流回路3の低電位側の出力端との間に挿入された抵抗6と、整流回路3の低電位側の出力端とトランジスタ7のベースとの間に挿入されたツェナーダイオード5(第2の電源要素)とを備えている。そして、ダイオード9はトランジスタ7のベースからツェナーダイオード5へ電流が流れるのを阻止している。
【選択図】図1
Description
本発明は、電源装置及び照明器具に関するものである。
従来から、例えば照明器具などに用いられ交流出力を直流出力に変換してLED(発光ダイオード)などの負荷に供給する電源装置として、図5に示すように、商用電源からなる交流電源2の交流電圧を全波整流して脈流状の直流電圧Vinを出力するダイオードブリッジからなる整流回路(第1の電源要素)3と、整流回路3の出力端間に接続される抵抗4とツェナーダイオード(第2の電源要素)5との直列回路と、ツェナーダイオード5のカソードにベースが接続されたnpn型のトランジスタ7と、整流回路3の高電位側の出力端とトランジスタ7のコレクタとの間に接続された複数のLED8の直列回路(第1のインピーダンス要素)と、トランジスタ7のエミッタと整流回路3の低電位側の出力端との間に接続された抵抗6とを備えた電源装置1’が提案されている(特許文献1参照)。なお、上記特許文献1には、トランジスタ7としてpnp型のトランジスタを用いた場合の電源装置1も例示されている。
以下、上述の電源装置1’の動作について図6に基づいて簡単に説明する。図6に示すように、直流電圧Vinが0から上昇し、ツェナーダイオード5の両端間の電圧がツェナー電圧を超えるとトランジスタ7がオンし、直流電圧Vinが変動しても、トランジスタ7のエミッタ電圧がツェナーダイオード5のツェナー電圧と略等しくなるように、トランジスタ7のコレクタ−エミッタ間のインピーダンスが変化し、トランジスタ7には一定のコレクタ電流が流れることになる。このとき、複数のLED8の直列回路の両端間の電圧は当該複数のLED8それぞれの順方向電圧の合計よりも高くなる。そして、直流電圧Vinが最大値から下降し、ツェナーダイオード5の両端間の電圧がツェナー電圧を下回ると、トランジスタ7がオフする。しかして、トランジスタ7のコレクタに接続された複数のLED8の直列回路に流れる電流ILEDは、図6に示すように、波高値が一定の矩形波状となるので、LED8のジャンクション温度の変動が少なくなり、また、直流電圧Vinの波形変動による影響が少なくなるのでLED8の寿命が延びるという利点がある。
特開2000−260578号公報
しかしながら、図5に示した電源装置1’では、定電流動作をしているトランジスタ7の破壊や端子間のショートによってコレクタ−ベース間が短絡した場合、整流回路3の高電位側の出力端から複数のLED8の直列回路に流れる電流ILEDが、トランジスタ7のコレクタからベースを経由してツェナーダイオード5に流れることになる。すると、複数のLED8の直列回路に流れる電流ILEDを積極的に制限する要素がなくなるので、複数のLED8の直列回路に過大な電流ILEDが流れて、LED8が異常発熱することがあった。
本願発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、トランジスタのコレクタ−ベース間が短絡したときに、コレクタに接続されているインピーダンス要素の異常発熱を抑制することができる電源装置及び照明器具を提供することにある。
請求項1の発明は、直流電圧を出力する第1の電源要素と、第1の電源要素の高電位側の出力端に一端を接続された第1のインピーダンス要素と、第1のインピーダンス要素の他端にコレクタを接続されたnpn型のトランジスタと、トランジスタのエミッタと第1の電源要素の低電位側の出力端との間に接続された第2のインピーダンス要素と、トランジスタのベースと第1の電源要素の低電位側の出力端との間に接続されトランジスタを定電流動作させるための第2の電源要素とを備え、トランジスタのベースと第2の電源要素の高電位側との間に挿入され、トランジスタのベースから第2の電源要素へ電流が流れるのを阻止するダイオードを有することを特徴とする。
この発明によれば、npn型のトランジスタのコレクタ−ベース間が短絡しても、第2の電源要素の高電位側とトランジスタのベースとの間に挿入されたダイオードにより、第1のインピーダンス要素に流れる電流が第2の電源要素に流れ込むのが阻止されるので、第2のインピーダンス要素が限流要素となり、第1のインピーダンス要素に流れる電流の過度の増加が抑制され、第1のインピーダンス要素の異常発熱が抑制される。
請求項2の発明は、直流電圧を出力する第1の電源要素と、第1の電源要素の低電位側の出力端に一端を接続された第1のインピーダンス要素と、第1のインピーダンス要素の他端にコレクタを接続されたpnp型のトランジスタと、第1の電源要素の高電位側の出力端とトランジスタのエミッタとの間に接続された第2のインピーダンス要素と、第1の電源要素の高電位側の出力端とトランジスタのベースとの間に接続されトランジスタを定電流動作させるための第2の電源要素とを備え、第2の電源要素の低電位側とトランジスタのベースとの間に挿入され、第2の電源要素からトランジスタのベースへ電流が流れるのを阻止するダイオードを有することを特徴とする。
この発明によれば、pnp型のトランジスタのコレクタ−ベース間が短絡しても、第2の電源要素の低電位側とトランジスタのベースとの間に挿入されたダイオードにより、第2の電源要素からトランジスタのベースを通して第1のインピーダンス要素へ電流が流れるのが阻止されるので、第2のインピーダンス要素が限流要素となり、第1のインピーダンス要素に流れる電流の過度の増加が抑制され、第1のインピーダンス要素の異常発熱が抑制される。
請求項3の発明は、請求項1又は請求項2の発明において、前記ダイオードの逆方向耐電圧が前記第1の電源要素の出力電圧より大きいことを特徴とする。
この発明によれば、前記第1のインピーダンス要素による電圧降下が小さくても、前記トランジスタのコレクタ−ベース間が短絡したときに前記ダイオードが破壊されるのを防止できる。
請求項4の発明は、請求項1乃至3の発明において、少なくとも前記トランジスタと前記ダイオードと前記第2のインピーダンス要素とからなる回路を複数備えてなることを特徴とする。
この発明によれば、複数個の前記トランジスタのうち1つの前記トランジスタのコレクタ−ベース間が短絡しても、当該トランジスタのベースに接続された前記ダイオードにより、当該トランジスタのベースを通して他の前記トランジスタへ流れる電流が阻止されるので、他の前記トランジスタのベース電流は増加せず、前記第1のインピーダンス要素に流れる電流の増加が抑制されるから、第1のインピーダンス要素の異常発熱を抑制することができる。
請求項5の発明は、請求項1乃至4の発明において、前記第1の電源要素の出力端間に抵抗とツェナーダイオードとの直列回路が接続され、当該直列回路のツェナーダイオードが前記第2の電源要素を構成していることを特徴とする。
この発明によれば、前記第2の電源要素をツェナーダイオードからなる半導体素子で構成することができる。
請求項6の発明は、請求項1乃至5の発明において、前記第1のインピーダンス要素は1つのLED若しくは複数のLEDの直列回路からなることを特徴とする。
この発明によれば、前記トランジスタのコレクタ−ベース間が短絡しても略定電圧特性を持つ1つのLED若しくは複数のLEDの直列回路に流れる電流の過度の増加を抑制できるので、当該1つのLED若しくは複数のLEDの直列回路の異常発熱を抑制できる。
請求項7の発明は、請求項6に記載された電源装置を備え、当該電源装置における前記LEDを光源とすることを特徴とする。
この発明によれば、前記トランジスタのコレクタ−ベース間が短絡しても光源である前記LEDの異常発熱を抑制することができる照明器具を提供することができる。
請求項1の発明によれば、npn型のトランジスタのコレクタ−ベース間が短絡しても、ダイオードにより第1のインピーダンス要素から第2の電源要素に電流が流れ込むのが阻止されるので、第1のインピーダンス要素に流れる電流の過度の増加が抑制され、第1のインピーダンス要素の異常発熱が抑制される。
請求項2の発明によれば、pnp型のトランジスタのコレクタ−ベース間が短絡しても、ダイオードにより第2の電源要素から第1のインピーダンス要素に電流が流れ込むのが阻止されるので、第1のインピーダンス要素に流れる電流の過度の増加が抑制され、第1のインピーダンス要素の異常発熱が抑制される。
(実施形態1)
本実施形態の電源装置1の回路構成は、図5に示す回路構成と略同じであって、図1に示すように、商用電源からなる交流電源2の交流電圧を全波整流して脈流状の直流電圧Vinを出力するダイオードブリッジからなる整流回路(第1の電源要素)3の出力端間に直列にツェナーダイオード(第2の電源要素)5と抵抗4との直列回路が接続されている。そして、ツェナーダイオード(第2の電源要素)5と抵抗4との接続点とnpn型のトランジスタ7のベースとの間にダイオード9が挿入されている。ここにおいて、ダイオード9のカソードはトランジスタ7のベースに接続され、アノードが前記接続点に接続されている。ここで、ダイオード9の逆方向耐電圧は、整流回路3の出力である直流電圧Vinの最大値よりも大きい。なお、図5と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態の電源装置1の回路構成は、図5に示す回路構成と略同じであって、図1に示すように、商用電源からなる交流電源2の交流電圧を全波整流して脈流状の直流電圧Vinを出力するダイオードブリッジからなる整流回路(第1の電源要素)3の出力端間に直列にツェナーダイオード(第2の電源要素)5と抵抗4との直列回路が接続されている。そして、ツェナーダイオード(第2の電源要素)5と抵抗4との接続点とnpn型のトランジスタ7のベースとの間にダイオード9が挿入されている。ここにおいて、ダイオード9のカソードはトランジスタ7のベースに接続され、アノードが前記接続点に接続されている。ここで、ダイオード9の逆方向耐電圧は、整流回路3の出力である直流電圧Vinの最大値よりも大きい。なお、図5と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
次に、本実施形態の電源装置1の動作について説明する。
正常時は、複数のLED8の直列回路(第1のインピーダンス要素)には、トランジスタ7が定電流動作をすることにより、図6に示すような矩形波状の電流ILEDが流れる。
ここで、トランジスタ7の破壊や端子間のショートによって、トランジスタ7のコレクタ−ベース間が短絡した異常時は、ダイオード9がトランジスタ7のベースからツェナーダイオード5に電流ILEDが流れるのを阻止するので、電流ILEDの全てがトランジスタ7のエミッタから限流要素である抵抗(第2のインピーダンス要素)6へ流れる。
しかして、トランジスタ7のコレクタ−ベース間が短絡した場合でも、限流要素である抵抗6により電流ILEDの過度の増加が抑制され、LED8の異常発熱を抑制することができる。また、ダイオード9の逆方向耐電圧は、整流回路3の出力端間の電圧の最大値よりも大きいので、ダイオード9が逆方向電圧の印加により破壊されることもない。
また、本実施形態では、トランジスタ7としてnpn型のものを用いているが、pnp型のトランジスタ7を用いる場合には、図2に示すように、整流回路3の高電位側の出力端とトランジスタ7のエミッタとの間に抵抗6を接続し、整流回路3の低電位側の出力端とトランジスタ7のコレクタとの間に複数のLED8の直列回路を接続する。そして、整流回路3の出力端間に接続されたツェナーダイオード5と抵抗4との直列回路におけるツェナーダイオード5と抵抗4との接続点とトランジスタ7のベースとの間にダイオード9を挿入すればよい。ここにおいて、ダイオード9のアノードをトランジスタ7のベースに接続し、カソードを前記接続点に接続することにより、ダイオード9がツェナーダイオード5からトランジスタ7のベースに電流が流れるのを阻止するので、電流ILEDの大きさは限流要素である抵抗(第2のインピーダンス要素)6からトランジスタ7のエミッタへ流れる電流の大きさと略同じとなる。
しかして、トランジスタ7のコレクタ−ベース間が短絡した場合でも、限流要素である抵抗6により電流ILEDの過度の増加が抑制され、LED8の異常発熱を抑制することができる。
(実施形態2)
本実施形態の電源装置1の回路構成は、図1に示した回路構成と略同じであって、図3に示すように、npn型のトランジスタ7と、トランジスタ7のベースにカソードが接続されたダイオード9と、トランジスタ7のエミッタに接続された抵抗6とからなる回路が3個並列に接続されており、各トランジスタ7のコレクタが複数のLED8の直列回路(第1のインピーダンス要素)の一端に接続されている。また、抵抗6の他端は第1の電源要素の低電位側の出力端に接続されている。ここで、各ダイオード9のアノードは、整流回路(第1の電源要素)3の出力端間に直列に接続されたツェナーダイオード(第2の電源要素)5と抵抗4との直列回路におけるツェナーダイオード5と抵抗4との接続点に接続されている。なお、図1と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態の電源装置1の回路構成は、図1に示した回路構成と略同じであって、図3に示すように、npn型のトランジスタ7と、トランジスタ7のベースにカソードが接続されたダイオード9と、トランジスタ7のエミッタに接続された抵抗6とからなる回路が3個並列に接続されており、各トランジスタ7のコレクタが複数のLED8の直列回路(第1のインピーダンス要素)の一端に接続されている。また、抵抗6の他端は第1の電源要素の低電位側の出力端に接続されている。ここで、各ダイオード9のアノードは、整流回路(第1の電源要素)3の出力端間に直列に接続されたツェナーダイオード(第2の電源要素)5と抵抗4との直列回路におけるツェナーダイオード5と抵抗4との接続点に接続されている。なお、図1と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
ここで、本実施形態の電源装置1では、各トランジスタ7のエミッタに接続された抵抗6の抵抗値を、実施形態1における抵抗6の抵抗値の3倍の大きさに設定してある。しかして、各トランジスタ7それぞれに流れるエミッタ電流の大きさは実施形態1のトランジスタ7のエミッタ電流の大きさの1/3倍となる。そして、複数のLED8の直列回路の一端にトランジスタ7が3個接続されているので、複数のLED8の直列回路に流れる電流ILEDの大きさは、実施形態1の電源装置1の回路構成における電流ILEDと等しくなる。
次に、本実施形態の電源装置1の動作について説明する。
上述の3個のトランジスタ7のうちの1個のトランジスタ7の破壊や端子間のショートによって、トランジスタ7のコレクタ−ベース間が短絡した異常時に、ダイオード9がトランジスタ7のベースからツェナーダイオード5に電流ILEDが流れるのを阻止するので、電流ILEDの全てがトランジスタ7のエミッタから抵抗(第2のインピーダンス要素)6へ流れる。
しかして、トランジスタ7のコレクタ−ベース間が短絡した場合でも、限流要素である抵抗6により、電流ILEDの過度の増加が抑制され、LED8の異常発熱を抑制することができる。また、抵抗6は、上述のように実施形態1における抵抗6に比べて抵抗値が3倍の大きさに設定されているため、電流ILEDの増加分は実施形態1の場合に比べて1/3に抑制することができる。
また、ダイオード9は、電流ILEDがコレクタ−ベース間が短絡した異常のあるトランジスタ7のベースから他の2つの正常なトランジスタ7,7のベースに流れるのを阻止するので、当該正常なトランジスタ7,7のコレクタ電流は変動しない。
なお、上述では、トランジスタ7としてnpn型のものを用いた例について説明したが、図2と同様に、pnp型のものを用いて、上述の各ダイオード9のアノードがトランジスタ7のベースに接続され、カソードがツェナーダイオード5と抵抗4との接続点に接続されるものであってもよい。
ここで、上述の3個のトランジスタ7のうちの1個のトランジスタ7の破壊や端子間のショートによって、トランジスタ7のコレクタ−ベース間が短絡した異常時に、ダイオード9がツェナーダイオード5からトランジスタ7のベースに電流が流れるのを阻止するので、電流ILEDの大きさは限流要素である抵抗6からトランジスタ7のエミッタへ流れる電流の大きさと略同じとなる。
しかして、トランジスタ7のコレクタ−ベース間が短絡した異常時に、限流要素である抵抗6により、電流ILEDの過度の増加が抑制され、LED8の異常発熱を抑制することができる。また、電流ILEDの増加分は実施形態1の場合に比べて1/3に抑制することができるのは上述のnpn型のトランジスタ7を使用した本実施形態の電源装置1と同様である。
(実施形態3)
本実施形態では、実施形態1の電源装置1(図1参照)を具備した照明器具101の一例を図4に例示する。図4に示す照明器具101は、電源装置1が内蔵された器具本体102の前面に当該電源装置1の整流回路3の高電位側の出力端に直列に接続された複数のLED8が一直線上に配置されており、器具本体102の側面からは電源装置1を交流電源2(図1参照)に接続するためのリード線103が導出されている。なお、照明器具101において複数のLED8の配置は上述に限定されるものではない。
本実施形態では、実施形態1の電源装置1(図1参照)を具備した照明器具101の一例を図4に例示する。図4に示す照明器具101は、電源装置1が内蔵された器具本体102の前面に当該電源装置1の整流回路3の高電位側の出力端に直列に接続された複数のLED8が一直線上に配置されており、器具本体102の側面からは電源装置1を交流電源2(図1参照)に接続するためのリード線103が導出されている。なお、照明器具101において複数のLED8の配置は上述に限定されるものではない。
本実施形態の照明器具101では、電源装置1に使用されるトランジスタ7について、破壊等によりコレクタ−ベース間が短絡した場合でも、器具本体102の前面に配設された複数のLED8の異常発熱を抑制することができる。なお、上述では照明器具101として器具本体102に実施形態1の電源装置1を内蔵したものについて説明したが、照明器具101は、器具本体102に実施形態2で説明した電源装置1を内蔵したものであってもよい。
1 電源装置
2 交流電源
3 整流回路(第1の電源要素)
4 抵抗
5 ツェナーダイオード(第2の電源要素)
6 抵抗(第2のインピーダンス要素)
7 トランジスタ
8 LED
9 ダイオード
2 交流電源
3 整流回路(第1の電源要素)
4 抵抗
5 ツェナーダイオード(第2の電源要素)
6 抵抗(第2のインピーダンス要素)
7 トランジスタ
8 LED
9 ダイオード
Claims (7)
- 直流電圧を出力する第1の電源要素と、第1の電源要素の高電位側の出力端に一端を接続された第1のインピーダンス要素と、第1のインピーダンス要素の他端にコレクタを接続されたnpn型のトランジスタと、トランジスタのエミッタと第1の電源要素の低電位側の出力端との間に接続された第2のインピーダンス要素と、トランジスタのベースと第1の電源要素の低電位側の出力端との間に接続されトランジスタを定電流動作させるための第2の電源要素とを備え、トランジスタのベースと第2の電源要素の高電位側との間に挿入され、トランジスタのベースから第2の電源要素へ電流が流れるのを阻止するダイオードを有することを特徴とする電源装置。
- 直流電圧を出力する第1の電源要素と、第1の電源要素の低電位側の出力端に一端を接続された第1のインピーダンス要素と、第1のインピーダンス要素の他端にコレクタを接続されたpnp型のトランジスタと、第1の電源要素の高電位側の出力端とトランジスタのエミッタとの間に接続された第2のインピーダンス要素と、第1の電源要素の高電位側の出力端とトランジスタのベースとの間に接続されトランジスタを定電流動作させるための第2の電源要素とを備え、第2の電源要素の低電位側とトランジスタのベースとの間に挿入され、第2の電源要素からトランジスタのベースへ電流が流れるのを阻止するダイオードを有することを特徴とする電源装置。
- 前記ダイオードの逆方向耐電圧が前記第1の電源要素の出力電圧より大きいことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の電源装置。
- 少なくとも前記トランジスタと前記ダイオードと前記第2のインピーダンス要素とからなる回路を複数備えてなることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電源装置。
- 前記第1の電源要素の出力端間に抵抗とツェナーダイオードとの直列回路が接続され、当該直列回路のツェナーダイオードが前記第2の電源要素を構成していることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電源装置。
- 前記第1のインピーダンス要素は1つのLED若しくは複数のLEDの直列回路からなることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の電源装置。
- 請求項6に記載された電源装置を備え、当該電源装置における前記LEDを光源とすることを特徴とする照明器具。
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KR101264146B1 (ko) | 2011-11-03 | 2013-05-14 | 한국전기연구원 | 엘이디 다단 구동 제어 장치 |
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