JP4944553B2 - Lighting device - Google Patents

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Description

本発明は、固体発光素子を光源とする照明装置に関する。   The present invention relates to a lighting device using a solid light emitting element as a light source.

従来から、回路の一部が故障する等の異常が発生した場合に固体発光素子から成る発光部に流れる電流を制限する照明装置が提供されており、例えば特許文献1に開示されている。この照明装置は、図6に示すように、交流電源Vsと接続されて直流電圧を出力する直流電源装置10と、直流電源装置10からの直流出力電圧で点灯する発光ダイオードLED1〜LED25の直列回路を有するLEDユニット20とから成る。直流電源装置10は、交流電源Vsからの交流電圧を整流する整流部DBと、整流部DBからの脈流電圧を平滑化する平滑コンデンサC0とを備え、交流電源Vsと整流部DBとの間にヒューズF及びポジスタP1の直列回路を挿入している。LEDユニット20は、抵抗Ra及びツェナーダイオオードZD1の直列回路と、ポジスタP2及び発光ダイオードLED1〜LED25及びトランジスタTr1及び抵抗Rbの直列回路とを並列に接続して成り、トランジスタTr1は、コレクタが発光ダイオードLED25のカソードと、エミッタが抵抗Rbと、ベースがツェナーダイオードZD1のカソードと接続されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, there has been provided an illuminating device that restricts a current flowing in a light emitting unit composed of a solid state light emitting element when an abnormality such as a part of a circuit fails occurs. As shown in FIG. 6, this illuminating device includes a DC power supply device 10 that is connected to an AC power supply Vs and outputs a DC voltage, and a series circuit of light emitting diodes LED1 to LED25 that are lit with a DC output voltage from the DC power supply device 10. LED unit 20 having The DC power supply device 10 includes a rectifying unit DB that rectifies an AC voltage from the AC power supply Vs, and a smoothing capacitor C0 that smoothes a pulsating voltage from the rectifying unit DB, and between the AC power supply Vs and the rectifying unit DB. A series circuit of a fuse F and a posistor P1 is inserted into the circuit. The LED unit 20 is formed by connecting a series circuit of a resistor Ra and a Zener diode ZD1 in parallel with a series circuit of a posistor P2, light emitting diodes LED1 to LED25, a transistor Tr1, and a resistor Rb, and the transistor Tr1 has a collector that emits light. The cathode of the diode LED25, the emitter is connected to the resistor Rb, and the base is connected to the cathode of the Zener diode ZD1.

上記構成の照明装置の動作説明をする。LEDユニット20に直流電源装置10から電圧が印加されると、抵抗Ra、トランジスタTr1のベース、トランジスタTr1のエミッタ、抵抗Rbの順に電流が流れてトランジスタTr1がオンし、その後、発光ダイオードLED1〜LED25、トランジスタTr1のコレクタ、トランジスタTr1のエミッタ、抵抗Rbの順に電流が流れて発光ダイオードLED1〜LED25が点灯する。ここで、ツェナーダイオードZD1が故障する等の異常が発生して発光ダイオードLED1〜LED25に流れる電流が増大し、発光ダイオードLED1〜LED25の温度が耐熱温度まで上昇すると、ポジスタP1,P2はそれぞれ温度上昇によって抵抗値が増大する。すると、ポジスタP1の抵抗値の増大によって平滑コンデンサC0の両端電圧を低下させてLEDユニット20への印加電圧を低下させると共に、ポジスタP2の抵抗値の増大によって発光ダイオードLED1〜LED25に流れる電流を制限することで、発光ダイオードLED1〜LED25に必要以上の電流が流れないようにしている。
特開2006−12622号公報
The operation of the illumination device having the above configuration will be described. When a voltage is applied to the LED unit 20 from the DC power supply device 10, a current flows in the order of the resistor Ra, the base of the transistor Tr1, the emitter of the transistor Tr1, and the resistor Rb to turn on the transistor Tr1, and then the light emitting diodes LED1 to LED25. The current flows in the order of the collector of the transistor Tr1, the emitter of the transistor Tr1, and the resistor Rb, and the light emitting diodes LED1 to LED25 are lit. Here, when an abnormality such as a failure of the Zener diode ZD1 occurs and the current flowing through the light emitting diodes LED1 to LED25 increases, and the temperature of the light emitting diodes LED1 to LED25 rises to the heat-resistant temperature, the posistors P1 and P2 respectively rise in temperature. As a result, the resistance value increases. Then, the voltage across the smoothing capacitor C0 is decreased by increasing the resistance value of the posistor P1, thereby reducing the voltage applied to the LED unit 20, and the current flowing through the light emitting diodes LED1 to LED25 is limited by increasing the resistance value of the posistor P2. By doing so, current more than necessary does not flow through the light emitting diodes LED1 to LED25.
JP 2006-12622 A

しかしながら、上記従来例では、ポジスタP1,P2がキュリー温度以下でも少なからず抵抗値を持つために、故障等の異常が発生していない場合においてもポジスタP1,P2で発熱し、ポジスタP1,P2の発熱に伴って発光ダイオードLED1〜LED25が温度上昇して発光ダイオードLED1〜LED25の劣化を招き、さらに照明装置の発光効率が低下する虞があった。   However, in the above conventional example, since the posistors P1 and P2 have a resistance value not less than the Curie temperature, heat is generated in the posistors P1 and P2 even when there is no abnormality such as a failure. As the heat is generated, the temperature of the light emitting diodes LED1 to LED25 rises, leading to deterioration of the light emitting diodes LED1 to LED25, and the light emission efficiency of the lighting device may be reduced.

本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、固体発光素子の劣化及び発光効率の低下を正常時及び異常時の何れにおいても防ぐことのできる照明装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an illuminating device that can prevent deterioration of a solid light emitting element and reduction in light emission efficiency at both normal and abnormal times. .

請求項1の発明は、上記目的を達成するために、一乃至複数の固体発光素子から成る発光部と、外部の直流電源と接続されて発光部に駆動電圧を供給する点灯装置とから成る照明装置であって、点灯装置は、発光部に流れる電流を制限する電流制限手段と、電流制限手段の異常を検出するとともに発光部に流れる所定の閾値以上の電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段において発光部に流れる所定の閾値以上の電流を検出すると発光部に流れる電流を制限する過電流制限手段とを備えたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is an illumination comprising a light-emitting unit composed of one or more solid-state light-emitting elements and a lighting device connected to an external DC power source and supplying a driving voltage to the light-emitting unit. The lighting device includes: a current limiting unit that limits a current flowing through the light emitting unit; a current detecting unit that detects an abnormality of the current limiting unit and detects a current that exceeds a predetermined threshold value flowing through the light emitting unit; The detection means includes overcurrent limiting means for limiting a current flowing in the light emitting section when a current exceeding a predetermined threshold value flowing in the light emitting section is detected.

請求項2の発明は、請求項1の発明において、電流検出手段は、電流制限手段の異常を電圧にて検出することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the current detecting means detects an abnormality of the current limiting means by a voltage.

請求項3の発明は、請求項1又は2の発明において、過電流制限手段は、電流検出手段において電流制限手段の異常を検出すると発光部に流れる電流を遮断することを特徴とする。   The invention of claim 3 is characterized in that, in the invention of claim 1 or 2, the overcurrent limiting means cuts off the current flowing through the light emitting portion when the current detecting means detects an abnormality of the current limiting means.

請求項4の発明は、請求項3の発明において、過電流制限手段は、発光部と直流電源の出力端との間に挿入されるヒューズを有することを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the overcurrent limiting means has a fuse inserted between the light emitting portion and the output terminal of the DC power supply.

請求項5の発明は、請求項1又は2の発明において、過電流制限手段は第一の半導体部品であるトランジスタを有し、電流検出手段において電流制限手段の異常を検出するとトランジスタにて発光部に流れる電流を第一の電流値に制限することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the overcurrent limiting means has a transistor which is a first semiconductor component, and when the current detecting means detects an abnormality of the current limiting means, the transistor emits light. The current flowing through is limited to the first current value .

請求項の発明は、請求項の発明において、電流制限手段が正常である場合には発光部に流れる電流を第の電流値に制限することを特徴とする。 The invention of claim 6 is the invention of claim 5, when the current limiting means is normal, wherein the limit to Rukoto the current flowing through the light-emitting portion to the second current value.

請求項の発明は、請求項1又は2の発明において、過電流制限手段は第一の半導体部品であるトランジスタを有し電流検出手段において電流制限手段の異常を検出するとトランジスタにて発光部に流れる電流を第三の電流値に制限する第一の制限手段と、発光部に流れる電流を遮断する第二の制限手段とから成り、電流検出手段は、電流制限手段の異常を検出するとともに前記第一の制限手段を動作させる第一の検出手段と、前記第一の制限手段動作時において発光部に流れる所定の閾値以上の電流を検出するとともに前記第二の制限手段を動作させる第二の検出手段とから成ることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the overcurrent limiting means has a transistor which is a first semiconductor component, and when the current detecting means detects an abnormality of the current limiting means, the transistor emits light. The first limiting means for limiting the current flowing to the third current value and the second limiting means for blocking the current flowing to the light emitting unit, the current detecting means detects an abnormality of the current limiting means A first detecting means for operating the first limiting means; and a second detecting means for detecting a current exceeding a predetermined threshold value flowing through the light emitting unit during the operation of the first limiting means and operating the second limiting means. And detecting means.

請求項の発明は、請求項1乃至の何れか1項の発明において、電流検出手段は第二の半導体部品を有し、第二の半導体部品にて電流制限手段の異常を検出することを特徴とする。 The invention according to claim 8 is the invention according to any one of claims 1 to 7 , wherein the current detecting means has a second semiconductor component, and the second semiconductor component detects an abnormality of the current limiting means. It is characterized by.

請求項の発明は、請求項の発明において、第二の半導体部品はシャントレギュレータであって、検出した電圧がシャントレギュレータの基準電圧に達した場合に異常を検出することを特徴とする。 The invention of claim 9 is the invention of claim 8 , wherein the second semiconductor component is a shunt regulator, and an abnormality is detected when the detected voltage reaches a reference voltage of the shunt regulator.

請求項1,2の発明によれば、正常時には電流制限手段によって発光部に流れる電流を制限し、回路の一部が故障する等して電流制限手段に異常が発生すると電流検出手段によって異常を検出するとともに過電流制限手段によって発光部に必要以上の電流が流れないように制限することができるので、正常時と異常時とで個別に発光部に流れる電流を制限することができ、したがって正常時及び異常時の何れにおいても必要以上の電流が流れることによる固体発光素子の劣化及び発光効率の低下を防ぐことができる。   According to the first and second aspects of the present invention, the current flowing through the light emitting unit is limited by the current limiting unit in a normal state, and if an abnormality occurs in the current limiting unit due to a failure of a part of the circuit, an abnormality is detected by the current detecting unit. Since it can be detected and overcurrent limiting means can limit the light emission part so that it does not flow more than necessary, the current flowing to the light emission part can be restricted individually during normal and abnormal times, and therefore normal It is possible to prevent deterioration of the solid-state light-emitting element and decrease in light-emitting efficiency due to the flow of more current than necessary at both times and abnormal times.

請求項3,4の発明によれば、回路の一部が故障する等して電流制限手段に異常が発生すると発光部に流れる電流を遮断することができるので、固体発光素子の寿命の劣化を防ぐことができる。   According to the third and fourth aspects of the present invention, when an abnormality occurs in the current limiting means due to a part of the circuit failure or the like, the current flowing through the light emitting unit can be cut off, so that the lifetime of the solid state light emitting device is deteriorated. Can be prevented.

請求項5,6の発明によれば、電流制限手段に半導体部品、特にはトランジスタを用いたので、発光部に流れる電流を精度良く制限することができる。 According to the fifth and sixth aspects of the invention, since the semiconductor component, in particular, the transistor is used as the current limiting means, the current flowing through the light emitting section can be accurately limited.

請求項の発明によれば、最初に電流制限手段の異常を第一の検出手段で検出するとともに第一の制限手段で発光部に流れる電流を制限し、第一の制限手段で制限しきれない場合は第二の検出手段がこれを検出するとともに第二の制限手段で発光部に流れる電流を更に制限することができるので、固体発光素子の劣化及び発光効率の低下を防ぐ効果を高めることができる。 According to the invention of claim 7 , the abnormality of the current limiting means is first detected by the first detecting means, the current flowing to the light emitting part is limited by the first limiting means, and the current can be limited by the first limiting means. If not, the second detection means can detect this, and the second restriction means can further restrict the current flowing to the light-emitting portion, so that the effect of preventing the deterioration of the solid-state light emitting element and the reduction of the light emission efficiency can be enhanced. Can do.

請求項8,9の発明によれば、電流制限手段の異常の検出を半導体部品、特にはシャントレギュレータによって行なうので、電流制限手段の異常の検出精度を高めることができる。
According to the eighth and ninth aspects of the invention, since the abnormality of the current limiting means is detected by the semiconductor component, particularly the shunt regulator, the accuracy of detecting the abnormality of the current limiting means can be improved.

(実施形態1)
以下、本発明の実施形態1について図面を用いて説明する。本実施形態は、図1に示すように、抵抗R1〜R4及びトランジスタQ1及びシャントレギュレータIC1から成る電流制限手段2と、シャントレギュレータIC2から成る電流検出手段3と、抵抗R5〜R7及びトランジスタQ2及びヒューズFから成る過電流制限手段とから構成される点灯装置と、発光ダイオードLED1〜LED4を直列に接続して成る発光部1とを備え、直流電源DCから点灯装置を介して発光部1に駆動電圧が供給される。
(Embodiment 1)
Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the current limiting means 2 including resistors R1 to R4, the transistor Q1, and the shunt regulator IC1, the current detection means 3 including the shunt regulator IC2, the resistors R5 to R7, the transistor Q2, and A lighting device comprising an overcurrent limiting means comprising a fuse F and a light emitting unit 1 comprising light emitting diodes LED1 to LED4 connected in series are driven from the DC power source DC to the light emitting unit 1 via the lighting device. Voltage is supplied.

電流制限手段2は、抵抗R1,R2及びNPN型のトランジスタQ1及び抵抗R3,R4の直列回路にシャントレギュレータIC1を接続して成り、シャントレギュレータIC1は、カソード端子が抵抗R1と抵抗R2との間に接続され、アノード端子が直流電源DCの負極に接続され、REF(リファレンス)端子がトランジスタQ1のエミッタと抵抗R3との間に接続されている。また、抵抗R1の一端とトランジスタQ1のコレクタとの間には発光部1が接続されている。   The current limiting means 2 is formed by connecting a shunt regulator IC1 to a series circuit of resistors R1, R2 and an NPN transistor Q1 and resistors R3, R4. The shunt regulator IC1 has a cathode terminal between the resistors R1 and R2. , An anode terminal is connected to the negative electrode of the DC power source DC, and a REF (reference) terminal is connected between the emitter of the transistor Q1 and the resistor R3. The light emitting unit 1 is connected between one end of the resistor R1 and the collector of the transistor Q1.

電流検出手段3は、シャントレギュレータIC2のみから成り、カソード端子が抵抗R6の一端と接続され、アノード端子が直流電源DCの負極と接続され、REF端子が抵抗R3と抵抗R4との間に接続されている。尚、上記シャントレギュレータIC1,IC2は同じものを用いている。   The current detection means 3 comprises only the shunt regulator IC2, the cathode terminal is connected to one end of the resistor R6, the anode terminal is connected to the negative electrode of the DC power source DC, and the REF terminal is connected between the resistor R3 and the resistor R4. ing. The same shunt regulators IC1 and IC2 are used.

過電流制限手段4は、抵抗R5,R6の直列回路とPNP型のトランジスタQ2及び抵抗R7の直列回路を並列に接続して成り、トランジスタQ2のベースは抵抗R5と抵抗R6との間に接続され、トランジスタQ2のコレクタは抵抗R7の一端に接続されている。また、直流電源DCの正極と抵抗R5との間にはヒューズFが接続されている。   The overcurrent limiting means 4 is formed by connecting a series circuit of resistors R5 and R6 and a series circuit of a PNP transistor Q2 and a resistor R7 in parallel, and the base of the transistor Q2 is connected between the resistor R5 and the resistor R6. The collector of the transistor Q2 is connected to one end of the resistor R7. A fuse F is connected between the positive electrode of the DC power source DC and the resistor R5.

以下、本実施形態の動作説明をする。直流電源DCの電源がオンになると、直流電源DCの正極、ヒューズF、抵抗R1、抵抗R2、トランジスタQ1のベース、トランジスタQ1のエミッタ、抵抗R3、抵抗R4、直流電源DCの負極と電流が流れてトランジスタQ1がオンになる。その後、直流電源DCの正極、ヒューズF、発光ダイオードLED1〜LED4、トランジスタQ1のコレクタ、トランジスタQ1のエミッタ、抵抗R3、抵抗R4、直流電源DCの負極と電流が流れることで発光ダイオードLED1〜LED4が点灯する。   The operation of this embodiment will be described below. When the power supply of the DC power supply DC is turned on, current flows through the positive electrode of the DC power supply DC, the fuse F, the resistor R1, the resistor R2, the base of the transistor Q1, the emitter of the transistor Q1, the resistor R3, the resistor R4, and the negative electrode of the DC power supply DC. Thus, the transistor Q1 is turned on. Thereafter, current flows through the positive electrode of the DC power source DC, the fuse F, the light emitting diodes LED1 to LED4, the collector of the transistor Q1, the emitter of the transistor Q1, the resistor R3, the resistor R4, and the negative electrode of the DC power source DC, thereby causing the light emitting diodes LED1 to LED4 to Light.

発光ダイオードLED1〜LED4に電流が流れ始めると、抵抗R3の両端電圧VR3及び抵抗R4の両端電圧VR4が上昇するが、シャントレギュレータIC1の基準電圧をV1とすると、VR3とVR4の和が基準電圧V1よりも大きくなる場合には、シャントレギュレータIC1はトランジスタQ1のベース電流を小さくすることでトランジスタQ1のコレクタ電流を小さくしてVR3とVR4の和が基準電圧V1となるように制御する。逆に、VR3とVR4の和が基準電圧V1よりも小さくなる場合には、シャントレギュレータIC1はトランジスタQ1のベース電流を大きくすることでトランジスタQ1のコレクタ電流を大きくしてVR3とVR4の和が基準電圧V1となるように制御する。したがって、発光部1に流れる負荷電流I1は、トランジスタQ1のベース電流を無視できるものとすると、
I1≒V1/(R3+R4)
となる。したがって、正常動作時では電流制限手段1によって負荷電流I1が略一定に保たれる。尚、この時点ではシャントレギュレータIC2のREF端子の端子電圧は基準電圧V1に達していないのでシャントレギュレータIC2は動作せず、したがってトランジスタQ2もオフの状態を維持する。
When the current starts to flow through the light emitting diodes LED1 to LED4, the voltage VR3 across the resistor R3 and the voltage VR4 across the resistor R4 rise. If the reference voltage of the shunt regulator IC1 is V1, the sum of VR3 and VR4 is the reference voltage V1. When the voltage becomes larger than that, the shunt regulator IC1 controls the collector current of the transistor Q1 by decreasing the base current of the transistor Q1 so that the sum of VR3 and VR4 becomes the reference voltage V1. Conversely, when the sum of VR3 and VR4 is smaller than the reference voltage V1, the shunt regulator IC1 increases the collector current of the transistor Q1 by increasing the base current of the transistor Q1, and the sum of VR3 and VR4 is the reference. Control is performed so that the voltage is V1. Therefore, if the load current I1 flowing through the light emitting unit 1 is such that the base current of the transistor Q1 can be ignored,
I1≈V1 / (R3 + R4)
It becomes. Therefore, the load current I1 is kept substantially constant by the current limiting means 1 during normal operation. At this time, since the terminal voltage of the REF terminal of the shunt regulator IC2 does not reach the reference voltage V1, the shunt regulator IC2 does not operate, and therefore the transistor Q2 also remains off.

ここで、例えばトランジスタQ1が故障してコレクタ−エミッタ間が短絡したとすると、シャントレギュレータIC1の制御が効かなくなり、また正常動作時にトランジスタQ1のコレクタ−エミッタ間に印加されていた電圧が発光ダイオードLED1〜LED4及び抵抗R3,R4に印加され、VR3及びVR4が大きくなる為に負荷電流I1が増大する。しかし、VR4が基準電圧V1に達すると電流検出手段3のシャントレギュレータIC2が動作し、直流電源DCの正極、ヒューズF、トランジスタQ2のエミッタ、トランジスタQ2のベース、抵抗R6、シャントレギュレータIC2のカソード、シャントレギュレータIC2のアノード、直流電源DCの負極と電流が流れてトランジスタQ2がオンになる。その後、直流電源DCの正極、ヒューズF、トランジスタQ2のエミッタ、トランジスタQ2のコレクタ、抵抗R7、直流電源DCの負極と電流が流れるので、直流電源DCの電源電圧をVDCとすると、ヒューズFに流れる電流IFは、
IF≒VR4/R4+VDC/R7
となる。したがって、IFがヒューズFを溶断する溶断電流となるように抵抗R7の抵抗値を設定することで、ヒューズFを溶断して負荷電流I1を遮断することができる。尚、上記のようにトランジスタQ1のコレクタ−エミッタ間が短絡した場合以外にも、トランジスタQ1の他の端子間が短絡してシャントレギュレータIC1の制御が効かない場合や、シャントレギュレータIC1が故障して基準電圧V1及び負荷電流I1が増大する場合においても上記の遮断動作を行なうことが可能である。
For example, if the transistor Q1 fails and the collector-emitter is short-circuited, the control of the shunt regulator IC1 is not effective, and the voltage applied between the collector-emitter of the transistor Q1 during normal operation is the light-emitting diode LED1. ~ Applied to the LED 4 and the resistors R3 and R4, and the load current I1 increases because VR3 and VR4 increase. However, when VR4 reaches the reference voltage V1, the shunt regulator IC2 of the current detection means 3 operates, and the positive electrode of the DC power source DC, the fuse F, the emitter of the transistor Q2, the base of the transistor Q2, the resistor R6, the cathode of the shunt regulator IC2, A current flows through the anode of the shunt regulator IC2 and the negative electrode of the DC power source DC to turn on the transistor Q2. Thereafter, the current flows through the positive electrode of the DC power source DC, the fuse F, the emitter of the transistor Q2, the collector of the transistor Q2, the resistor R7, the negative electrode of the DC power source DC, and therefore the current flows through the fuse F when the power source voltage of the DC power source DC is VDC. The current IF is
IF ≒ VR4 / R4 + VDC / R7
It becomes. Therefore, by setting the resistance value of the resistor R7 so that IF becomes a fusing current for fusing the fuse F, the fuse F can be blown to cut off the load current I1. In addition to the case where the collector-emitter of the transistor Q1 is short-circuited as described above, the other terminals of the transistor Q1 are short-circuited and the control of the shunt regulator IC1 is not effective, or the shunt regulator IC1 is broken. Even when the reference voltage V1 and the load current I1 increase, the above-described interruption operation can be performed.

また、シャントレギュレータIC1,IC2の基準電圧の精度が高く且つ基準電圧の温度による変化が非常に小さい(例えば、東芝製TA76432AFを用いると、基準電圧Vref=1.26V±1%(25℃)、温度変動特性は0℃〜85℃で15mV)ため、抵抗R3の抵抗値を出来る限り小さくすることで、シャントレギュレータIC2における電流制限手段2の異常の検出精度を高めることが可能である。   Further, the accuracy of the reference voltage of the shunt regulators IC1 and IC2 is high and the change of the reference voltage due to the temperature is very small (for example, when using TA76432AF manufactured by Toshiba, the reference voltage Vref = 1.26V ± 1% (25 ° C.), Since the temperature fluctuation characteristic is 15 mV at 0 ° C. to 85 ° C.), it is possible to increase the accuracy of detecting the abnormality of the current limiting means 2 in the shunt regulator IC2 by making the resistance value of the resistor R3 as small as possible.

上述のように、正常時には電流制限手段2によって発光部1に流れる負荷電流I1を制限し、回路の一部が故障する等して電流制限手段2に異常が発生すると電流検出手段3によって異常を検出するとともに過電流制限手段4によって発光部1に流れる負荷電流I1を遮断することができるので、正常時と異常時とで個別に発光部1に流れる電流を制限することができ、したがって正常時及び異常時の何れにおいても必要以上の電流が流れることによる発光ダイオードLED1〜LED4の劣化及び発光効率の低下を防ぐことができる。   As described above, the load current I1 flowing through the light emitting unit 1 is limited by the current limiting unit 2 in the normal state, and if an abnormality occurs in the current limiting unit 2 due to a part of the circuit malfunctioning, the abnormality is detected by the current detection unit 3. Since the load current I1 flowing to the light emitting unit 1 can be cut off by the overcurrent limiting unit 4 while being detected, the current flowing to the light emitting unit 1 can be limited individually at the normal time and during the abnormal time. In addition, it is possible to prevent the deterioration of the light emitting diodes LED1 to LED4 and the decrease in the light emission efficiency due to the flow of more current than necessary at any time of abnormality.

(実施形態2)
ところで、上記実施形態1では、異常時にヒューズFを溶断するために大きな電流を流そうとすると、直流電源DCの出力インピーダンスが大きい場合には直流電源DC内部での電力損失が大きくなってしまい、電源電圧VDCが低下する。電源電圧VDCが低下すると、VR4も低下して基準電圧V1を下回り、シャントレギュレータIC2の動作が停止する。その後、ヒューズFに流れる電流IFが小さくなるために電源電圧VDCが再度上昇し、それに伴ってVR4が上昇して基準電圧V1を上回ることで再度シャントレギュレータIC2が動作するため、ヒューズFに流れる電流IFは上昇と下降を交互に繰り返す状態となる(図2参照)。上記のような繰り返し動作を続ける状態では、ヒューズFを溶断するために必要な電流を流すことができず、またヒューズFで消費する平均電力が足りないためにヒューズFを溶断することができず、結果として発光部1には断続的に必要以上の電流が流れ続けて発光ダイオードLED1〜LED4が発熱して劣化する虞がある。
(Embodiment 2)
By the way, in Embodiment 1 described above, if a large current is made to flow in order to blow the fuse F in the event of an abnormality, the power loss inside the DC power supply DC increases when the output impedance of the DC power supply DC is large, The power supply voltage VDC decreases. When the power supply voltage VDC decreases, VR4 also decreases and falls below the reference voltage V1, and the operation of the shunt regulator IC2 stops. Thereafter, since the current IF flowing through the fuse F becomes small, the power supply voltage VDC rises again, and accordingly, VR4 rises and exceeds the reference voltage V1 so that the shunt regulator IC2 operates again. The IF is in a state where it repeatedly rises and falls alternately (see FIG. 2). In the state of continuing the above-described repetitive operation, the current necessary for blowing the fuse F cannot flow, and the fuse F cannot be blown because the average power consumed by the fuse F is insufficient. As a result, a current more than necessary intermittently flows in the light emitting unit 1 and the light emitting diodes LED1 to LED4 may generate heat and deteriorate.

そこで、以下では上記の問題点を解決する本発明の実施形態2について図面を用いて説明する。但し、実施形態1と共通する部位については同じ図番号を付して説明を省略する。本実施形態は、図3に示すように、過電流制限手段4のみが実施形態1と異なっており、過電流制限手段4は、実施形態1の過電流制限手段4の構成に加えて、抵抗R7と直流電源DCの負極との間に抵抗R8を挿入し、抵抗R7及び抵抗R8の接続端とシャントレギュレータIC2のREF端子との間にダイオードD1を挿入している。   Therefore, in the following, a second embodiment of the present invention that solves the above problems will be described with reference to the drawings. However, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. As shown in FIG. 3, the present embodiment is different from the first embodiment only in the overcurrent limiting means 4, and the overcurrent limiting means 4 has a resistance in addition to the configuration of the overcurrent limiting means 4 in the first embodiment. A resistor R8 is inserted between R7 and the negative electrode of the DC power supply DC, and a diode D1 is inserted between the connection end of the resistors R7 and R8 and the REF terminal of the shunt regulator IC2.

以下、本実施形態の動作説明をする。但し、正常時の動作は実施形態1と共通であるので、以下では異常時における動作を説明する。例えばトランジスタQ1が故障してコレクタ−エミッタ間が短絡したとすると、シャントレギュレータIC1の制御が効かなくなり、また正常動作時にトランジスタQ1のコレクタ−エミッタ間に印加されていた電圧が発光ダイオードLED1〜LED4及び抵抗R3,R4に印加され、VR3及びVR4が大きくなる為に負荷電流I1が増大する。しかし、VR4が基準電圧V1に達すると電流検出手段3のシャントレギュレータIC2が動作し、直流電源DCの正極、ヒューズF、トランジスタQ2のエミッタ、トランジスタQ2のベース、抵抗R6、シャントレギュレータIC2のカソード、シャントレギュレータIC2のアノード、直流電源DCの負極と電流が流れてトランジスタQ2がオンになる。その後、直流電源DCの正極、ヒューズF、トランジスタQ2のエミッタ、トランジスタQ2のコレクタ、抵抗R7、抵抗R8、直流電源DCの負極と電流が流れるので、ヒューズFに流れる電流IFは、
IF≒VR4/R4+VDC/R7
となる。したがって、IFがヒューズFを溶断する溶断電流となるように抵抗R7の抵抗値を設定することで、ヒューズFを溶断して負荷電流I1を遮断することができる。ここで、本実施形態では、トランジスタQ2がオンになると抵抗R8の両端に電圧VR8が発生し、ダイオードD1を介してシャントレギュレータIC2のREF端子にVR8を供給することができる。このため、上記のように直流電源DCの出力インピーダンスが大きく電源電圧VDCが変動する場合においても、抵抗R7及び抵抗R8の抵抗値の比を変更してVR8を調整することで、VR4が常に基準電圧V1を上回るように設定することが可能となる。したがって、電源電圧VDCが変動したとしてもシャントレギュレータIC2が動作し続けるので、ヒューズFを溶断するのに十分な電流を継続して流すことができ、確実にヒューズFを溶断することができる。尚、上記のようにトランジスタQ1のコレクタ−エミッタ間が短絡した場合以外にも、トランジスタQ1の他の端子間が短絡してシャントレギュレータIC1の制御が効かない場合や、シャントレギュレータIC1が故障して基準電圧V1及び負荷電流I1が増大する場合においても上記の遮断動作を行なうことが可能である。
The operation of this embodiment will be described below. However, since the operation at normal time is the same as that of the first embodiment, the operation at the time of abnormality will be described below. For example, if the transistor Q1 fails and the collector-emitter is short-circuited, the control of the shunt regulator IC1 is not effective, and the voltage applied between the collector-emitter of the transistor Q1 during normal operation is the light-emitting diodes LED1-LED4 and Applied to the resistors R3 and R4, the load current I1 increases because VR3 and VR4 increase. However, when VR4 reaches the reference voltage V1, the shunt regulator IC2 of the current detection means 3 operates, and the positive electrode of the DC power source DC, the fuse F, the emitter of the transistor Q2, the base of the transistor Q2, the resistor R6, the cathode of the shunt regulator IC2, A current flows through the anode of the shunt regulator IC2 and the negative electrode of the DC power source DC to turn on the transistor Q2. Thereafter, current flows through the positive electrode of the DC power source DC, the fuse F, the emitter of the transistor Q2, the collector of the transistor Q2, the resistor R7, the resistor R8, and the negative electrode of the DC power source DC.
IF ≒ VR4 / R4 + VDC / R7
It becomes. Therefore, by setting the resistance value of the resistor R7 so that IF becomes a fusing current for fusing the fuse F, the fuse F can be blown to cut off the load current I1. In this embodiment, when the transistor Q2 is turned on, a voltage VR8 is generated across the resistor R8, and VR8 can be supplied to the REF terminal of the shunt regulator IC2 via the diode D1. For this reason, even when the output impedance of the DC power supply DC is large and the power supply voltage VDC fluctuates as described above, the VR4 is always set to the reference by adjusting the VR8 by changing the ratio of the resistance values of the resistors R7 and R8. It can be set to exceed the voltage V1. Therefore, even if the power supply voltage VDC fluctuates, the shunt regulator IC2 continues to operate, so that a current sufficient to blow the fuse F can be continuously supplied, and the fuse F can be blown surely. In addition to the case where the collector-emitter of the transistor Q1 is short-circuited as described above, the other terminals of the transistor Q1 are short-circuited and the control of the shunt regulator IC1 is not effective, or the shunt regulator IC1 is broken. Even when the reference voltage V1 and the load current I1 increase, the above-described interruption operation can be performed.

(実施形態3)
以下、本発明の実施形態3について図面を用いて説明する。但し、実施形態1と共通する部位については同じ図番号を付して説明を省略する。本実施形態は、図4に示すように、過電流制限手段4のみが実施形態1と異なっており、過電流制限手段4は、トランジスタQ1のエミッタと抵抗R3との間に挿入されるトランジスタQ3と、直流電源DCの正極とシャントレギュレータIC2のカソード端子との間に挿入される抵抗R9と、抵抗R9及びシャントレギュレータIC2のカソード端子の接続端とトランジスタQ3との間に挿入される抵抗R10とから成り、トランジスタQ3は、コレクタがトランジスタQ1のエミッタ、エミッタが抵抗R3の一端、ベースが抵抗R10の一端と接続されている。
(Embodiment 3)
Hereinafter, Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. As shown in FIG. 4, the present embodiment differs from the first embodiment only in overcurrent limiting means 4, and the overcurrent limiting means 4 includes a transistor Q3 inserted between the emitter of the transistor Q1 and the resistor R3. A resistor R9 inserted between the positive electrode of the DC power source DC and the cathode terminal of the shunt regulator IC2, and a resistor R10 inserted between the connection terminal of the resistor R9 and the cathode terminal of the shunt regulator IC2 and the transistor Q3. The transistor Q3 has a collector connected to the emitter of the transistor Q1, an emitter connected to one end of the resistor R3, and a base connected to one end of the resistor R10.

以下、本実施形態の動作説明をする。直流電源DCの電源がオンになると、直流電源DCの正極、抵抗R9、抵抗R10、トランジスタQ3のベース、トランジスタQ3のエミッタ、抵抗R3、抵抗R4、直流電源DCの負極と電流が流れてトランジスタQ3がオンになる。トランジスタQ3がオンになると、直流電源DCの正極、抵抗R1、抵抗R2、トランジスタQ1のベース、トランジスタQ1のエミッタ、トランジスタQ3のコレクタ、トランジスタQ3のエミッタ、抵抗R3、抵抗R4、直流電源DCの負極と電流が流れてトランジスタQ1がオンになる。その後、直流電源DCの正極、発光ダイオードLED1〜LED4、トランジスタQ1のコレクタ、トランジスタQ1のエミッタ、トランジスタQ3のコレクタ、トランジスタQ3のエミッタ、抵抗R3、抵抗R4、直流電源DCの負極と電流が流れることで発光ダイオードLED1〜LED4が点灯する。   The operation of this embodiment will be described below. When the DC power source DC is turned on, current flows through the positive electrode of the DC power source DC, the resistor R9, the resistor R10, the base of the transistor Q3, the emitter of the transistor Q3, the resistor R3, the resistor R4, the negative electrode of the DC power source DC, and the transistor Q3. Is turned on. When the transistor Q3 is turned on, the positive electrode of the DC power source DC, the resistor R1, the resistor R2, the base of the transistor Q1, the emitter of the transistor Q1, the collector of the transistor Q3, the emitter of the transistor Q3, the resistor R3, the resistor R4, the negative electrode of the DC power source DC Current flows and transistor Q1 is turned on. Thereafter, current flows through the positive electrode of the DC power source DC, the light emitting diodes LED1 to LED4, the collector of the transistor Q1, the emitter of the transistor Q1, the collector of the transistor Q3, the emitter of the transistor Q3, the resistor R3, the resistor R4, and the negative electrode of the DC power source DC. The light emitting diodes LED1 to LED4 are turned on.

発光ダイオードLED1〜LED4に電流が流れ始めると、抵抗R3の両端電圧VR3及び抵抗R4の両端電圧VR4が上昇するが、シャントレギュレータIC1の基準電圧をV1とすると、VR3とVR4の和が基準電圧V1よりも大きくなる場合には、シャントレギュレータIC1はトランジスタQ1のベース電流を小さくすることでトランジスタQ1のコレクタ電流を小さくしてVR3とVR4の和が基準電圧V1となるように制御する。逆に、VR3とVR4の和が基準電圧V1よりも小さくなる場合には、シャントレギュレータIC1はトランジスタQ1のベース電流を大きくすることでトランジスタQ1のコレクタ電流を大きくしてVR3とVR4の和が基準電圧V1となるように制御する。したがって、発光部1に流れる負荷電流I1は、トランジスタQ1のベース電流を無視できるものとすると、
I1≒V1/(R3+R4)
となる。したがって、正常動作時では電流制限手段1によって負荷電流I1が略一定に保たれる。尚、この時点ではシャントレギュレータIC2のREF端子の端子電圧は基準電圧V1に達していないのでシャントレギュレータIC2は動作しない。また、トランジスタQ3はスイッチとして動作しており、トランジスタQ3のコレクタ−エミッタ間電圧はほぼ零となっている。
When the current starts to flow through the light emitting diodes LED1 to LED4, the voltage VR3 across the resistor R3 and the voltage VR4 across the resistor R4 rise. If the reference voltage of the shunt regulator IC1 is V1, the sum of VR3 and VR4 is the reference voltage V1. When the voltage becomes larger than that, the shunt regulator IC1 controls the collector current of the transistor Q1 by decreasing the base current of the transistor Q1 so that the sum of VR3 and VR4 becomes the reference voltage V1. Conversely, when the sum of VR3 and VR4 is smaller than the reference voltage V1, the shunt regulator IC1 increases the collector current of the transistor Q1 by increasing the base current of the transistor Q1, and the sum of VR3 and VR4 is the reference. Control is performed so that the voltage is V1. Therefore, if the load current I1 flowing through the light emitting unit 1 is such that the base current of the transistor Q1 can be ignored,
I1≈V1 / (R3 + R4)
It becomes. Therefore, the load current I1 is kept substantially constant by the current limiting means 1 during normal operation. At this time, since the terminal voltage of the REF terminal of the shunt regulator IC2 does not reach the reference voltage V1, the shunt regulator IC2 does not operate. The transistor Q3 operates as a switch, and the collector-emitter voltage of the transistor Q3 is almost zero.

ここで、例えばトランジスタQ1が故障してコレクタ−エミッタ間が短絡したとすると、シャントレギュレータIC1の制御が効かなくなり、また正常動作時にトランジスタQ1のコレクタ−エミッタ間に印加されていた電圧が発光ダイオードLED1〜LED4及び抵抗R3,R4及びトランジスタQ3のコレクタ−エミッタ間に印加され、VR3及びVR4が大きくなる為に負荷電流I1が増大する。VR4が基準電圧V1に達すると電流検出手段3のシャントレギュレータIC2が動作し、VR4が基準電圧V1よりも大きくなる場合には、シャントレギュレータIC2はトランジスタQ3のベース電流を小さくすることでトランジスタQ3のコレクタ電流を小さくしてVR4が基準電圧V1となるように制御する。逆に、VR4が基準電圧V1よりも小さくなる場合には、シャントレギュレータIC2はトランジスタQ3のベース電流を大きくすることでトランジスタQ3のコレクタ電流を大きくしてVR4が基準電圧V1となるように制御する。上記の動作を繰り返すことで、負荷電流I1は、
I1≒V1/R4
となり、異常時における負荷電流I1を制限することができる。尚、上記のようにトランジスタQ1のコレクタ−エミッタ間が短絡した場合以外にも、トランジスタQ1の他の端子間が短絡してシャントレギュレータIC1の制御が効かない場合や、シャントレギュレータIC1が故障して基準電圧V1及び負荷電流I1が増大する場合においても上記の動作を行なうことが可能である。
For example, if the transistor Q1 fails and the collector-emitter is short-circuited, the control of the shunt regulator IC1 is not effective, and the voltage applied between the collector-emitter of the transistor Q1 during normal operation is the light-emitting diode LED1. Applied to the LED4, resistors R3 and R4, and the collector-emitter of the transistor Q3, the load current I1 increases because VR3 and VR4 increase. When VR4 reaches the reference voltage V1, the shunt regulator IC2 of the current detection means 3 operates. When VR4 becomes larger than the reference voltage V1, the shunt regulator IC2 reduces the base current of the transistor Q3 by reducing the base current of the transistor Q3. Control is performed so that the collector current is reduced and VR4 becomes the reference voltage V1. On the other hand, when VR4 is smaller than the reference voltage V1, the shunt regulator IC2 increases the collector current of the transistor Q3 by increasing the base current of the transistor Q3 so that VR4 becomes the reference voltage V1. . By repeating the above operation, the load current I1 is
I1 ≒ V1 / R4
Thus, the load current I1 at the time of abnormality can be limited. In addition to the case where the collector-emitter of the transistor Q1 is short-circuited as described above, the other terminals of the transistor Q1 are short-circuited and the control of the shunt regulator IC1 is not effective, or the shunt regulator IC1 is broken. The above operation can be performed even when the reference voltage V1 and the load current I1 increase.

上述のように、正常時には電流制限手段2によって発光部1に流れる電流を制限し、回路の一部が故障する等して電流制限手段2に異常が発生すると電流検出手段3によって異常を検出するとともに過電流制限手段4によって発光部1に必要以上の電流が流れないように制限することができるので、正常時及び異常時の何れにおいても必要以上の電流が流れることによる発光ダイオードLED1〜LED4の劣化及び発光効率の低下を防ぐことができる。   As described above, the current limiting means 2 limits the current flowing through the light-emitting unit 1 in the normal state, and when an abnormality occurs in the current limiting means 2 due to a part of the circuit malfunctioning, the abnormality is detected by the current detection means 3. At the same time, the overcurrent limiting means 4 can limit the light emission unit 1 so that an excessive current does not flow. Therefore, the current of the light emitting diodes LED1 to LED4 due to the excessive current flowing in both normal and abnormal states. Deterioration and reduction in luminous efficiency can be prevented.

(実施形態4)
以下、本発明の実施形態4について図面を用いて説明する。但し、実施形態1と共通する部位については同じ図番号を付して説明を省略する。本実施形態は、図5に示すように、電流制限手段2及び電流検出手段3及び過電流制限手段4が実施形態1と異なっており、電流制限手段2は、実施形態1の電流制限手段2において抵抗R4と直流電源DCの負極との間に抵抗R11を挿入して構成される。電流検出手段3は、シャントレギュレータIC2から成る第一の検出手段30と、シャントレギュレータC3から成る第二の検出手段31とから構成され、過電流制限手段4は、抵抗R9,R10及びトランジスタQ3から成る第一の制限手段40と、抵抗R5〜R7及びトランジスタQ2及びヒューズFから成る第二の制限手段41とから構成される。
(Embodiment 4)
Embodiment 4 of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. As shown in FIG. 5, the present embodiment is different from the first embodiment in the current limiting means 2, the current detecting means 3, and the overcurrent limiting means 4, and the current limiting means 2 is the current limiting means 2 of the first embodiment. The resistor R11 is inserted between the resistor R4 and the negative electrode of the DC power source DC. The current detection means 3 includes a first detection means 30 including a shunt regulator IC2 and a second detection means 31 including a shunt regulator C3. The overcurrent limiting means 4 includes resistors R9 and R10 and a transistor Q3. And a second limiting means 41 including resistors R5 to R7, a transistor Q2, and a fuse F.

第一の検出手段30は、シャントレギュレータIC2のみから成り、カソード端子が後述する第一の制限手段40の抵抗R10の一端と接続され、アノード端子が直流電源DCの負極と接続され、REF端子が抵抗R3と抵抗R4との間に接続されている。第二の検出手段31は、シャントレギュレータIC3のみから成り、カソード端子が後述する第二の制限手段41の抵抗R6の一端と接続され、アノード端子が直流電源DCの負極と接続され、REF端子が抵抗R4と抵抗R11との間に接続されている。尚、上記シャントレギュレータIC1,IC2,IC3は同じものを用いている。   The first detection means 30 comprises only the shunt regulator IC2, the cathode terminal is connected to one end of a resistor R10 of the first limiting means 40 described later, the anode terminal is connected to the negative electrode of the DC power supply DC, and the REF terminal is The resistor R3 is connected between the resistor R4. The second detection means 31 comprises only the shunt regulator IC3, the cathode terminal is connected to one end of a resistor R6 of the second limiting means 41 described later, the anode terminal is connected to the negative electrode of the DC power source DC, and the REF terminal is The resistor R4 is connected between the resistor R11. The same shunt regulators IC1, IC2 and IC3 are used.

第一の制限手段40は、トランジスタQ1のエミッタと抵抗R3との間に挿入されるトランジスタQ3と、直流電源DCの正極とシャントレギュレータIC2のカソード端子との間に挿入される抵抗R9と、抵抗R9及びシャントレギュレータIC2のカソード端子の接続端とトランジスタQ3との間に挿入される抵抗R10とから成り、トランジスタQ3は、コレクタがトランジスタQ1のエミッタ、エミッタが抵抗R3の一端、ベースが抵抗R10の一端と接続されている。第二の制限手段41は、抵抗R5,R6の直列回路とPNP型のトランジスタQ2及び抵抗R7の直列回路を並列に接続して成り、トランジスタQ2のベースは抵抗R5と抵抗R6との間に接続され、トランジスタQ2のコレクタは抵抗R7の一端に接続されている。また、直流電源DCの正極と抵抗R5との間にはヒューズFが接続されている。   The first limiting means 40 includes a transistor Q3 inserted between the emitter of the transistor Q1 and the resistor R3, a resistor R9 inserted between the positive electrode of the DC power source DC and the cathode terminal of the shunt regulator IC2, and a resistor R9 and a resistor R10 inserted between the connection terminal of the cathode terminal of the shunt regulator IC2 and the transistor Q3. The transistor Q3 has a collector as the emitter of the transistor Q1, an emitter as one end of the resistor R3, and a base as the resistor R10. Connected to one end. The second limiting means 41 is formed by connecting a series circuit of resistors R5 and R6 and a series circuit of a PNP transistor Q2 and a resistor R7 in parallel, and the base of the transistor Q2 is connected between the resistor R5 and the resistor R6. The collector of the transistor Q2 is connected to one end of the resistor R7. A fuse F is connected between the positive electrode of the DC power source DC and the resistor R5.

以下、本実施形態の動作説明をする。直流電源DCの電源がオンになると、直流電源DCの正極、ヒューズF、抵抗R9、抵抗R10、トランジスタQ3のベース、トランジスタQ3のエミッタ、抵抗R3、抵抗R4、抵抗R11、直流電源DCの負極と電流が流れてトランジスタQ3がオンになる。トランジスタQ3がオンになると、直流電源DCの正極、ヒューズF、抵抗R1、抵抗R2、トランジスタQ1のベース、トランジスタQ1のエミッタ、トランジスタQ3のコレクタ、トランジスタQ3のエミッタ、抵抗R3、抵抗R4、抵抗R11、直流電源DCの負極と電流が流れてトランジスタQ1がオンになる。その後、直流電源DCの正極、ヒューズF、発光ダイオードLED1〜LED4、トランジスタQ1のコレクタ、トランジスタQ1のエミッタ、トランジスタQ3のコレクタ、トランジスタQ3のエミッタ、抵抗R3、抵抗R4、抵抗R11、直流電源DCの負極と電流が流れることで発光ダイオードLED1〜LED4が点灯する。   The operation of this embodiment will be described below. When the power source of the DC power source DC is turned on, the positive electrode of the DC power source DC, the fuse F, the resistor R9, the resistor R10, the base of the transistor Q3, the emitter of the transistor Q3, the resistor R3, the resistor R4, the resistor R11, the negative electrode of the DC power source DC A current flows and transistor Q3 is turned on. When the transistor Q3 is turned on, the positive electrode of the DC power source DC, the fuse F, the resistor R1, the resistor R2, the base of the transistor Q1, the emitter of the transistor Q1, the collector of the transistor Q3, the emitter of the transistor Q3, the resistor R3, the resistor R4, and the resistor R11 Then, a current flows through the negative electrode of the DC power source DC, and the transistor Q1 is turned on. Thereafter, the positive electrode of the DC power source DC, the fuse F, the light emitting diodes LED1 to LED4, the collector of the transistor Q1, the emitter of the transistor Q1, the collector of the transistor Q3, the emitter of the transistor Q3, the resistor R3, the resistor R4, the resistor R11, The light emitting diodes LED <b> 1 to LED <b> 4 are turned on when the negative electrode and the current flow.

発光ダイオードLED1〜LED4に電流が流れ始めると、抵抗R3の両端電圧VR3及び抵抗R4の両端電圧VR4及び抵抗R11の両端電圧VR11が上昇するが、シャントレギュレータIC1の基準電圧をV1とすると、VR3とVR4とVR11の和が基準電圧V1よりも大きくなる場合には、シャントレギュレータIC1はトランジスタQ1のベース電流を小さくすることでトランジスタQ1のコレクタ電流を小さくしてVR3とVR4とVR11の和が基準電圧V1となるように制御する。逆に、VR3とVR4とVR11の和が基準電圧V1よりも小さくなる場合には、シャントレギュレータIC1はトランジスタQ1のベース電流を大きくすることでトランジスタQ1のコレクタ電流を大きくしてVR3とVR4とVR11の和が基準電圧V1となるように制御する。したがって、発光部1に流れる負荷電流I1は、トランジスタQ1のベース電流を無視できるものとすると、
I1≒V1/(R3+R4+R11)
となる。したがって、正常動作時では電流制限手段1によって負荷電流I1が略一定に保たれる。尚、この時点ではシャントレギュレータIC2,IC3の各REF端子の端子電圧は基準電圧V1に達していないのでシャントレギュレータIC2,IC3は何れも動作しない。また、トランジスタQ2はオフの状態を維持しており、トランジスタQ3はスイッチとして動作してトランジスタQ3のコレクタ−エミッタ間電圧はほぼ零となっている。
When the current starts to flow through the light emitting diodes LED1 to LED4, the voltage VR3 across the resistor R3, the voltage VR4 across the resistor R4, and the voltage VR11 across the resistor R11 rise, but if the reference voltage of the shunt regulator IC1 is V1, then VR3 When the sum of VR4 and VR11 becomes larger than the reference voltage V1, the shunt regulator IC1 reduces the collector current of the transistor Q1 by reducing the base current of the transistor Q1, and the sum of VR3, VR4, and VR11 is the reference voltage. Control to be V1. On the contrary, when the sum of VR3, VR4, and VR11 is smaller than the reference voltage V1, the shunt regulator IC1 increases the collector current of the transistor Q1 by increasing the base current of the transistor Q1, thereby increasing VR3, VR4, and VR11. Is controlled to be the reference voltage V1. Therefore, if the load current I1 flowing through the light emitting unit 1 is such that the base current of the transistor Q1 can be ignored,
I1≈V1 / (R3 + R4 + R11)
It becomes. Therefore, the load current I1 is kept substantially constant by the current limiting means 1 during normal operation. At this time, since the terminal voltage of each REF terminal of the shunt regulators IC2 and IC3 has not reached the reference voltage V1, neither of the shunt regulators IC2 and IC3 operates. Further, the transistor Q2 is kept off, the transistor Q3 operates as a switch, and the collector-emitter voltage of the transistor Q3 is almost zero.

ここで、例えばトランジスタQ1が故障してコレクタ−エミッタ間が短絡したとすると、シャントレギュレータIC1の制御が効かなくなり、また正常動作時にトランジスタQ1のコレクタ−エミッタ間に印加されていた電圧が発光ダイオードLED1〜LED4及び抵抗R3,R4,R11及びトランジスタQ3のコレクタ−エミッタ間に印加され、VR3及びVR4及びVR11が大きくなる為に負荷電流I1が増大する。VR4とVR11の和が基準電圧V1に達すると第一の検出手段30のシャントレギュレータIC2が動作し、VR4が基準電圧V1よりも大きくなる場合には、シャントレギュレータIC2はトランジスタQ3のベース電流を小さくすることでトランジスタQ3のコレクタ電流を小さくしてVR4とVR11の和が基準電圧V1となるように制御する。逆に、VR4とVR11の和が基準電圧V1よりも小さくなる場合には、シャントレギュレータIC2はトランジスタQ3のベース電流を大きくすることでトランジスタQ3のコレクタ電流を大きくしてVR4とVR11の和が基準電圧V1となるように制御する。上記の動作を繰り返すことで、負荷電流I1は、
I1≒V1/(R4+R11)
となり、異常時における負荷電流I1を制限することができる。尚、上記のようにトランジスタQ1のコレクタ−エミッタ間が短絡した場合以外にも、トランジスタQ1の他の端子間が短絡してシャントレギュレータIC1の制御が効かない場合や、シャントレギュレータIC1が故障して基準電圧V1及び負荷電流I1が増大する場合においても上記の動作を行なうことが可能である。
For example, if the transistor Q1 fails and the collector-emitter is short-circuited, the control of the shunt regulator IC1 is not effective, and the voltage applied between the collector-emitter of the transistor Q1 during normal operation is the light-emitting diode LED1. Applied to the LED4, the resistors R3, R4, R11 and the collector-emitter of the transistor Q3, and the load current I1 increases because VR3, VR4 and VR11 increase. When the sum of VR4 and VR11 reaches the reference voltage V1, the shunt regulator IC2 of the first detection unit 30 operates. When VR4 becomes larger than the reference voltage V1, the shunt regulator IC2 reduces the base current of the transistor Q3. As a result, the collector current of the transistor Q3 is reduced, and the sum of VR4 and VR11 is controlled to become the reference voltage V1. Conversely, when the sum of VR4 and VR11 is smaller than the reference voltage V1, the shunt regulator IC2 increases the collector current of the transistor Q3 by increasing the base current of the transistor Q3, and the sum of VR4 and VR11 is the reference. Control is performed so that the voltage is V1. By repeating the above operation, the load current I1 is
I1≈V1 / (R4 + R11)
Thus, the load current I1 at the time of abnormality can be limited. In addition to the case where the collector-emitter of the transistor Q1 is short-circuited as described above, the other terminals of the transistor Q1 are short-circuited and the control of the shunt regulator IC1 is not effective, or the shunt regulator IC1 is broken. The above operation can be performed even when the reference voltage V1 and the load current I1 increase.

次に、上記のように負荷電流I1を制限している状態において、更にトランジスタQ3のコレクタ−エミッタ間が短絡したとすると、シャントレギュレータIC2の制御が効かなくなり、トランジスタQ3のコレクタ−エミッタ間に印加されていた電圧が発光ダイオードLED1〜LED4及び抵抗R3,R4,R11に印加され、VR3及びVR4及びVR11が大きくなる為に負荷電流I1が増大する。しかし、VR11が基準電圧V1に達すると第二の検出手段31のシャントレギュレータIC3が動作し、直流電源DCの正極、ヒューズF、トランジスタQ2のエミッタ、トランジスタQ2のベース、抵抗R6、シャントレギュレータIC3のカソード、シャントレギュレータIC3のアノード、直流電源DCの負極と電流が流れてトランジスタQ2がオンになる。その後、直流電源DCの正極、ヒューズF、トランジスタQ2のエミッタ、トランジスタQ2のコレクタ、抵抗R7、直流電源DCの負極と電流が流れるので、直流電源DCの電源電圧をVDCとすると、ヒューズFに流れる電流IFは、
IF≒VR11/R11+VDC/R7
となる。したがって、IFがヒューズFを溶断する溶断電流となるように抵抗R7の抵抗値を設定することで、ヒューズFを溶断して負荷電流I1を遮断することができる。尚、上記のようにトランジスタQ3のコレクタ−エミッタ間が短絡した場合以外にも、トランジスタQ3の他の端子間が短絡してシャントレギュレータIC2の制御が効かない場合や、シャントレギュレータIC2が故障して基準電圧V1及び負荷電流I1が増大する場合においても上記の遮断動作を行なうことが可能である。
Next, in the state where the load current I1 is limited as described above, if the collector-emitter of the transistor Q3 is further short-circuited, the control of the shunt regulator IC2 is not effective, and the voltage is applied between the collector-emitter of the transistor Q3. The applied voltage is applied to the light emitting diodes LED1 to LED4 and the resistors R3, R4, R11, and the load current I1 increases because VR3, VR4, and VR11 increase. However, when VR11 reaches the reference voltage V1, the shunt regulator IC3 of the second detection means 31 operates, and the positive electrode of the DC power source DC, the fuse F, the emitter of the transistor Q2, the base of the transistor Q2, the resistor R6, and the shunt regulator IC3. A current flows through the cathode, the anode of the shunt regulator IC3, and the negative electrode of the DC power source DC to turn on the transistor Q2. Thereafter, the current flows through the positive electrode of the DC power source DC, the fuse F, the emitter of the transistor Q2, the collector of the transistor Q2, the resistor R7, the negative electrode of the DC power source DC, and therefore the current flows through the fuse F when the power source voltage of the DC power source DC is VDC. The current IF is
IF ≒ VR11 / R11 + VDC / R7
It becomes. Therefore, by setting the resistance value of the resistor R7 so that IF becomes a fusing current for fusing the fuse F, the fuse F can be blown to cut off the load current I1. In addition to the case where the collector-emitter of the transistor Q3 is short-circuited as described above, the other terminals of the transistor Q3 are short-circuited and the control of the shunt regulator IC2 is not effective, or the shunt regulator IC2 is broken. Even when the reference voltage V1 and the load current I1 increase, the above-described interruption operation can be performed.

上述のように、最初に電流制限手段2の異常を第一の検出手段30で検出するとともに第一の制限手段40で発光部に流れる電流を制限し、第一の制限手段40で制限しきれない場合は第二の検出手段31がこれを検出するとともに第二の制限手段41で発光部1に流れる負荷電流I1を遮断することができるので、必要以上の電流が流れることによる発光ダイオードLED1〜LED4の劣化及び発光効率の低下を防ぐ効果を高めることができる。   As described above, the abnormality of the current limiting unit 2 is first detected by the first detecting unit 30 and the current flowing through the light emitting unit is limited by the first limiting unit 40, and can be limited by the first limiting unit 40. If not, the second detection means 31 detects this, and the second limiting means 41 can block the load current I1 flowing through the light emitting unit 1, so that the light emitting diodes LED1 to LED1 are caused by the flow of more current than necessary. The effect which prevents deterioration of LED4 and the fall of luminous efficiency can be heightened.

本発明の実施形態1の照明装置を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the illuminating device of Embodiment 1 of this invention. 同上の直流電源の出力インピーダンスが大きい場合における電源電圧及びヒューズに流れる電流を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the power supply voltage and the electric current which flows into a fuse in case the output impedance of DC power supply same as the above is large. 本発明の実施形態2の照明装置を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the illuminating device of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態3の照明装置を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the illuminating device of Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施形態4の照明装置を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the illuminating device of Embodiment 4 of this invention. 従来の照明装置を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the conventional illuminating device.

符号の説明Explanation of symbols

1 発光部
LED1〜LED4 発光ダイオード(固体発光素子)
2 電流制限手段
3 電流検出手段
4 過電流制限手段
1 Light-emitting part LED1-LED4 Light-emitting diode (solid-state light-emitting element)
2 Current limiting means 3 Current detecting means 4 Overcurrent limiting means

Claims (9)

一乃至複数の固体発光素子から成る発光部と、外部の直流電源と接続されて発光部に駆動電圧を供給する点灯装置とから成る照明装置であって、点灯装置は、発光部に流れる電流を制限する電流制限手段と、電流制限手段の異常を検出するとともに発光部に流れる所定の閾値以上の電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段において発光部に流れる所定の閾値以上の電流を検出すると発光部に流れる電流を制限する過電流制限手段とを備えたことを特徴とする照明装置。   An illumination device including a light emitting unit including one or more solid-state light emitting elements and a lighting device connected to an external DC power source to supply a driving voltage to the light emitting unit, wherein the lighting device is configured to supply a current flowing through the light emitting unit. Current limiting means for limiting; current detecting means for detecting an abnormality in the current limiting means and detecting a current exceeding a predetermined threshold value flowing through the light emitting part; and detecting a current exceeding a predetermined threshold value flowing through the light emitting part at the current detecting means Then, an overcurrent limiting means for limiting a current flowing through the light emitting unit is provided. 前記電流検出手段は、電流制限手段の異常を電圧にて検出することを特徴とする請求項1記載の照明装置。   The lighting device according to claim 1, wherein the current detection unit detects an abnormality of the current limiting unit by a voltage. 前記過電流制限手段は、電流検出手段において電流制限手段の異常を検出すると発光部に流れる電流を遮断することを特徴とする請求項1又は2記載の照明装置。   3. The lighting device according to claim 1, wherein the overcurrent limiting unit cuts off a current flowing through the light emitting unit when the current detecting unit detects an abnormality of the current limiting unit. 前記過電流制限手段は、発光部と直流電源の出力端との間に挿入されるヒューズを有することを特徴とする請求項3記載の照明装置。   The lighting device according to claim 3, wherein the overcurrent limiting unit includes a fuse inserted between the light emitting unit and the output terminal of the DC power supply. 前記過電流制限手段は第一の半導体部品であるトランジスタを有し、電流検出手段において電流制限手段の異常を検出するとトランジスタにて発光部に流れる電流を第一の電流値に制限することを特徴とする請求項1又は2記載の照明装置。 The overcurrent limiting means includes a transistor which is a first semiconductor component, and when the current detection means detects an abnormality of the current limiting means, the current flowing in the light emitting portion is limited to the first current value by the transistor. The lighting device according to claim 1 or 2. 前記電流制限手段が正常である場合には発光部に流れる電流を第二の電流値に制限することを特徴とする請求項記載の照明装置。 6. The lighting device according to claim 5, wherein when the current limiting means is normal, the current flowing through the light emitting unit is limited to a second current value . 前記過電流制限手段は第一の半導体部品であるトランジスタを有し、電流検出手段において電流制限手段の異常を検出するとトランジスタにて発光部に流れる電流を第三の電流値に制限する第一の制限手段と、発光部に流れる電流を遮断する第二の制限手段とから成り、電流検出手段は、電流制限手段の異常を検出するとともに前記第一の制限手段を動作させる第一の検出手段と、前記第一の制限手段動作時において発光部に流れる所定の閾値以上の電流を検出するとともに前記第二の制限手段を動作させる第二の検出手段とから成ることを特徴とする請求項1又は2記載の照明装置。 The overcurrent limiting means includes a transistor that is a first semiconductor component, and when the current detecting means detects an abnormality of the current limiting means, a first current that restricts a current flowing through the light emitting unit to a third current value by the transistor. And a first detection unit that detects an abnormality of the current limiting unit and operates the first limiting unit. , claim 1, characterized in that it consists of a second detecting means for operating said second restriction means detects the said first limiting means predetermined threshold or more current flowing through the light-emitting portion in operation or 2. The lighting device according to 2 . 前記電流検出手段は第二の半導体部品を有し、第二の半導体部品にて電流制限手段の異常を検出することを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項に記載の照明装置。 The lighting device according to any one of claims 1 to 7, wherein the current detection unit includes a second semiconductor component, and the second semiconductor component detects an abnormality of the current limiting unit . 前記第二の半導体部品はシャントレギュレータであって、検出した電圧がシャントレギュレータの基準電圧に達した場合に異常を検出することを特徴とする請求項記載の照明装置 The lighting device according to claim 8, wherein the second semiconductor component is a shunt regulator, and an abnormality is detected when the detected voltage reaches a reference voltage of the shunt regulator .
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