JP4529657B2 - 発光ダイオード点灯装置、及び照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、発光ダイオードを点灯させる発光ダイオード点灯装置、およびこれを用いた照明器具に関する。

図７は、背景技術に係る発光ダイオード点灯装置の構成を示す回路図である（例えば、特許文献１参照。）。図７に示す発光ダイオード点灯装置１０１は、端子台１１０に接続された発光ダイオード１１５に一定の電流を流すいわゆる直流定電流電源装置であり、端子台１０２を介して商用交流電源ＡＣに接続されるダイオードブリッジ１０３と、ダイオードブリッジ１０３によって全波整流された電源電圧を平滑するコンデンサ１０４とを備え、トランス１０５の１次巻き線１０６とトランジスタ１０８との直列回路がコンデンサ１０４と並列に接続されている。そして、トランス１０５における２次巻き線１０７の両端電圧が、ダイオード１１６を介してコンデンサ１０９の両端に印加されコンデンサ１０９により平滑され直流電圧に変換される。

発光ダイオード１１５は、一又は複数の発光ダイオード素子が直列に接続されたものを用いてもよく、直列接続される発光ダイオード素子の数は、適宜増減されるようになっている。さらに、コンデンサ１０９とダイオード１１６との接続点は、発光ダイオード１１５が接続される端子台１１０における一方の接続端子１１１に接続され、他方の接続端子１１２は、抵抗１１３を介してグラウンドに接続されている。抵抗１１３は、端子台１１０から発光ダイオード１１５へ出力される電流を検出するための抵抗であり、発光ダイオード１１５に流れた電流に比例する電圧を接続端子１１２に生じさせる。

接続端子１１２は、コンパレータ１１４の非反転入力端子に接続され、コンパレータ１１４の反転入力端子には、所定の基準電圧Ｖrefが印加され、コンパレータ１１４の出力端子はＰＷＭ制御部１１７に接続されている。ＰＷＭ制御部は、トランジスタ１０８のオン、オフデューティを変化させることによりＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を行って、コンパレータ１１４の出力信号がハイレベル、すなわち接続端子１１２の電圧が基準電圧Ｖrefよりも高ければ端子台１１０から発光ダイオード１１５へ出力される電流を減少させるべく端子台１１０からの出力電圧を低下させる一方、コンパレータ１１４の出力信号がローレベル、すなわち接続端子１１２の電圧が基準電圧Ｖref以下であれば端子台１１０から発光ダイオード１１５へ出力される電流を増加させるべく端子台１１０からの出力電圧を上昇させる。

これにより、発光ダイオード点灯装置１０１は、端子台１１０に接続された発光ダイオード１１５に一定の電流を流し、例えば発光ダイオード１１５として用いられる発光ダイオードの数が増減された場合であっても発光ダイオード１１５を一定の明るさで発光させるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−２４４１０３号公報

ところで、上述のような発光ダイオード点灯装置１０１では、端子台１１０に、発光ダイオード１１５を誤って逆方向に接続してしまうと、接続端子１１１，１１２間に電流が流れないので抵抗１１３にも電流が流れず、抵抗１１３による電圧降下が生じない結果、接続端子１１２の電圧が基準電圧Ｖref以下に固定される。そうすると、コンパレータ１１４からＰＷＭ制御部１１７への出力信号がローレベルで固定される結果、ＰＷＭ制御部１１７は端子台１１０から発光ダイオード１１５へ出力される電流を増加させるべくＰＷＭ制御を行って、接続端子１１１，１１２間の出力電圧を上昇させ続ける。そうすると、接続端子１１１，１１２間の出力電圧は、発光ダイオード１１５の逆耐圧を超えてしまい、発光ダイオード１１５を破壊してしまうという不都合があった。

本発明は、このような問題に鑑みて為された発明であり、発光ダイオードが誤って逆方向に接続された場合であっても発光ダイオードの破壊を抑制することができる発光ダイオード点灯装置、及びこれを備えた照明器具を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の第１の手段に係る発光ダイオード点灯装置は、外部に照明用の発光ダイオード素子が接続される外部接続部と、前記外部接続部へ、前記発光ダイオード素子を発光させるための直流電圧を供給する直流電源部と、前記直流電源部から前記外部接続部へ供給された出力電流の電流レベルを検出する電流検出部と、前記直流電源部から前記照明用の発光ダイオード素子の逆耐圧に満たない電圧レベルである検出用電圧を出力させ、前記電流検出部により検出された前記出力電流の電流レベルが予め設定された基準レベルを超えた場合に、前記出力電流の電流レベルを前記照明用の発光ダイオード素子における発光用の一定の電流レベルにさせるべく前記直流電源部による直流電圧の出力レベルを変化させる制御部と、を備えることを特徴としている。

また、上述の発光ダイオード点灯装置において、前記電流検出部は、前記外部接続部を介して前記照明用の発光ダイオード素子と直列に接続される、前記照明用発光ダイオード素子よりも順方向電圧が小さい電流検出用の発光ダイオードと、前記電流検出用の発光ダイオードにおける順方向電圧を、前記出力電流の電流レベルとして検出する順方向電圧検知部とを備えることを特徴としている。

そして、上述の発光ダイオード点灯装置において、前記制御部は、前記直流電源部から前記検出用電圧をパルス状に出力させ、前記電流検出部は、前記外部接続部を介して前記照明用の発光ダイオード素子と直列に一次巻線が接続されるトランスと、前記トランスにおける二次巻線の出力電圧を前記出力電流の電流レベルとして検出するトランス電圧検知部とを備えることを特徴としている。

さらに、本発明の第２の手段に係る照明器具は、発光ダイオード点灯装置と、前記発光ダイオード点灯装置を収容する筐体と、を備え、前記発光ダイオード点灯装置は、上述の発光ダイオード点灯装置であることを特徴としている。

このような構成の発光ダイオード点灯装置及び照明器具は、制御部によって、直流電源部から外部接続部へ照明用の発光ダイオード素子の逆耐圧に満たない電圧レベルである検出用電圧が出力され、電流検出部により直流電源部から外部接続部へ供給された出力電流の電流レベルが検出される。そして、電流検出部により検出された出力電流の電流レベルが予め設定された基準レベルを超えた場合に、出力電流の電流レベルを照明用の発光ダイオード素子における発光用の一定の電流レベルにさせるべく、制御部によって、直流電源部による直流電圧の出力レベルが変化される。これにより、発光ダイオードが誤って逆方向に接続された場合には、電流検出部により検出される出力電流の電流レベルが予め設定された基準レベルを超えないため、発光ダイオードには発光ダイオード素子の逆耐圧に満たない電圧レベルである検出用電圧しか印加されず、発光ダイオードの破壊を抑制することができる。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る照明器具の外観の一例を示す斜視図である。図１に示す照明器具１は、略直方体形状の筐体２の内部に発光ダイオード点灯装置３が格納されており、光源である発光ダイオード直列回路（以下「ＬＥＤ直列回路」と略記する。）４を覆うように半透明のセード部材５が筐体２上に取り付けられている。

図２は、図１に示す発光ダイオード点灯装置３の構成の一例を示す回路図である。図２に示す発光ダイオード点灯装置３は、外部接続端子３１及び３２を備える端子台３３、ダイオードＤ１及びＤ２の直列回路とダイオードＤ３及びＤ４の直列回路とが並列に接続されたダイオードブリッジＤＢ１、コンデンサＣ１及びＣ２、トランスＴ１、トランジスタＴｒ１、ダイオードＤ５、外部接続端子３４及び３５を備える外部接続部の一例である端子台３６、電流検出部３７、抵抗Ｒ１、コンパレータＣＰ１及びＣＰ２、及びＰＷＭ制御部３８を備えている。

そして、外部接続端子３１及び３２の間には商用交流電源ＡＣが接続され、外部接続端子３１はダイオードＤ１及びＤ２の接続点に接続され、外部接続端子３２はダイオードＤ３及びＤ４の接続点に接続されている。また、ダイオードＤ２及びＤ４の接続点と、ダイオードＤ１及びＤ３の接続点との間にコンデンサＣ１が接続されている。そして、コンデンサＣ１と並列に、トランスＴ１の一次巻線Ｎ１とトランジスタＴｒ１との直列回路が接続されている。また、トランスＴ１における二次巻線Ｎ２の一端とダイオードＤ５のアノードとが接続され、ダイオードＤ５のカソードはコンデンサＣ２を介してグラウンドに接続されると共に外部接続端子３４に接続され、トランスＴ１における二次巻線Ｎ２の他端はグラウンドに接続されている。

さらに、外部接続端子３５は電流検出部３７、及び抵抗Ｒ１を介してグラウンドに接続され、電流検出部３７と抵抗Ｒ１との接続点はコンパレータＣＰ１の非反転入力端子に接続され、電流検出部３７の信号出力端子はコンパレータＣＰ２の非反転入力端子に接続されている。コンパレータＣＰ１及びＣＰ２の反転入力端子には、予め設定された基準電圧Ｖref1及びＶref2がそれぞれ供給されている。基準電圧Ｖref1及びＶref2については後述する。

そして、ダイオードブリッジＤＢ１、コンデンサＣ１、トランスＴ１、トランジスタＴｒ１、ダイオードＤ５、及びコンデンサＣ２によって、端子台３３で受電された商用電源電圧に基づき直流電圧をコンデンサＣ２の両端に生じさせ、その直流電圧を外部に接続されたＬＥＤ直列回路４へ供給する直流電源部３９が構成されている。さらに、直流電源部３９から端子台３６へ供給された出力電流レベルは、電流検出部３７及び抵抗Ｒ１によって検出されるようになっている。電流検出部３７は、ＬＥＤ直列回路４の接続方向を検出するための検出電流、例えば５ｍＡの検出電流を検出するもので、例えばカレントトランス、ホール素子センサ、及び抵抗（例えば１０Ωの抵抗）等を用いて構成される。また、抵抗Ｒ１は、ＬＥＤ直列回路４を点灯させるための一定の電流、例えば０．５Ａの電流を検出するための抵抗であり、例えば５０ｍΩの抵抗が用いられる。

コンパレータＣＰ１及びＣＰ２の出力信号はいずれもＰＷＭ制御部３８へ出力され、ＰＷＭ制御部３８から出力される制御信号は、トランジスタＴｒ１のベースへ供給されるようになっている。ＰＷＭ制御部３８は、トランジスタＴｒ１のオン、オフデューティを変化させることによりＰＷＭ制御を行って、端子台３６から外部に接続されたＬＥＤ直列回路４へ供給される電流を一定にするべく直流電源部３９の出力電圧を制御する回路部で、例えばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）を用いて構成されている。

ＬＥＤ直列回路４は、発光ダイオード素子が複数個、例えば発光ダイオード素子４１及び４２の２個の発光ダイオード素子が直列に接続されており、ＬＥＤ直列回路４のアノード側が外部接続端子３４に接続され、ＬＥＤ直列回路４のカソード側が外部接続端子３５に接続される。なお、ＬＥＤ直列回路４の代わりに、発光ダイオード素子を一つ、単体で用いてもよく、ＬＥＤ直列回路４は３個以上の発光ダイオード素子が直列に接続されて構成されていてもよい。

次に、上述のように構成された発光ダイオード点灯装置３の動作について説明する。まず、商用交流電源ＡＣから外部接続端子３１及び３２へ供給された商用交流電圧は、ダイオードブリッジＤＢ１によって全波整流され、コンデンサＣ１によって平滑されてトランスＴ１の一次巻線Ｎ１とトランジスタＴｒ１との直列回路に直流電圧が印加される。次に、ＰＷＭ制御部３８によって、ＬＥＤ直列回路４における発光ダイオード素子一つ分の逆耐圧（例えば４Ｖ程度）に満たない電圧である検出用電圧Ｖｄを直流電源部３９から出力させるべく、ＰＷＭ制御によりトランジスタＴｒ１がオン、オフされる。そうすると、トランジスタＴｒ１のオン、オフによりトランスＴ１の一次巻線Ｎ１に生じたパルス電圧がトランスＴ１により降圧され、トランスＴ１の二次巻線Ｎ２に生じたＰＷＭ制御に基づくパルス電圧がダイオードＤ５及びコンデンサＣ２からなる平滑回路によって平滑されて、コンデンサＣ２の両端に直流にされた検出用電圧Ｖｄが生成される。

そして、コンデンサＣ２の両端電圧、すなわち直流電源部３９の出力電圧が、端子台３６を介してＬＥＤ直列回路４と電流検出部３７と抵抗Ｒ１との直列回路に印加される。そうすると、ＬＥＤ直列回路４が正常に端子台３６に接続されていれば、検出用電圧Ｖｄは、ＬＥＤ直列回路４の順方向に印加されるので、ＬＥＤ直列回路４の順方向電流が電流検出部３７及び抵抗Ｒ１を流れる。そうすると、電流検出部３７によって、ＬＥＤ直列回路４の順方向電流が検出され、その検出電流レベルに応じた検出電圧がコンパレータＣＰ２へ出力される。

次に、コンパレータＣＰ２によって、電流検出部３７から出力された検出電圧が基準電圧Ｖref2と比較される。基準電圧Ｖref2は、ＬＥＤ直列回路４に検出用電圧Ｖｄが逆方向に印加された場合に流れる逆方向電流（例えば１〜９μＡ程度）に対応して電流検出部３７から出力される検出電圧の電圧レベルを下限とし、ＬＥＤ直列回路４に検出用電圧Ｖｄが順方向に印加された場合に流れる順方向電流（例えば１０〜９０ｍＡ）に満たない電流値に対応して電流検出部３７から出力される検出電圧の電圧レベルを上限とする範囲の所定の電圧が予め設定されている。

これにより、ＬＥＤ直列回路４が正常に端子台３６に接続されている場合は、検出用電圧Ｖｄに応じてＬＥＤ直列回路４に順方向電流が流れるので、電流検出部３７からの検出電圧は基準電圧Ｖref2を超えてコンパレータＣＰ２の出力信号がハイレベルとなる一方、ＬＥＤ直列回路４が逆向けに端子台３６に接続されている場合は、ＬＥＤ直列回路４に順方向電流が流れないので、電流検出部３７からの検出電圧は基準電圧Ｖref2以下となりコンパレータＣＰ２の出力信号がローレベルとなるようにされている。

今、ＬＥＤ直列回路４は正常に端子台３６に接続されているので、コンパレータＣＰ２の出力信号はハイレベルでＰＷＭ制御部３８へ出力される。ＰＷＭ制御部３８は、コンパレータＣＰ２の出力信号がハイレベルとなる場合、すなわち電流検出部３７により検出された電流レベルがＬＥＤ直列回路４に検出用電圧Ｖｄが逆方向に印加された際に流れる逆方向電流を超える場合に、ＬＥＤ直列回路４を照明に適した明るさで発光させるべく、ＰＷＭ制御を行ってトランジスタＴｒ１のオン、オフデューティを変化させ、直流電源部３９の出力電圧を上昇させる。

次に、端子台３６を介してＬＥＤ直列回路４及び抵抗Ｒ１を流れる順方向電流が増大し、抵抗Ｒ１の端子電圧が増大する結果、コンパレータＣＰ１の非反転入力端子に入力される電圧が上昇する。そして、コンパレータＣＰ１により、抵抗Ｒ１の端子電圧が基準電圧Ｖref1と比較される。基準電圧Ｖref1は、ＬＥＤ直列回路４を照明として発光させるのに適した一定の電流値Ｉop（例えば、０．１Ａ〜１Ａ程度の電流値）に対応して抵抗Ｒ１で得られる端子電圧が設定されている。そして、抵抗Ｒ１の端子電圧が基準電圧Ｖref1を超えると、コンパレータＣＰ２の出力信号がハイレベルでＰＷＭ制御部３８へ出力される。そうすると、ＰＷＭ制御部３８により、直流電源部３９からの出力電圧の上昇が停止され、端子台３６からＬＥＤ直列回路４への供給電流が、一定の電流値Ｉopにされる。

これにより、ＬＥＤ直列回路４が正常に端子台３６に接続された場合には、ＬＥＤ直列回路４を照明として発光させるのに適した一定の電流値Ｉopを端子台３６からＬＥＤ直列回路４へ供給し、ＬＥＤ直列回路４を一定の明るさで発光させることができる。

一方、ＬＥＤ直列回路４が逆向けに端子台３６に接続されている場合は、ＬＥＤ直列回路４に順方向電流が流れないので、電流検出部３７からの検出電圧は基準電圧Ｖref2以下となりコンパレータＣＰ２の出力信号がローレベルとなる。そうすると、ＰＷＭ制御部３８によって、直流電源部３９から検出用電圧Ｖｄを出力させるＰＷＭ制御が継続され、逆向けに端子台３６に接続されたＬＥＤ直列回路４には、検出用電圧Ｖｄが印加され続ける。この場合、検出用電圧Ｖｄは、ＬＥＤ直列回路４における発光ダイオード素子一つ分の逆耐圧に満たない電圧に設定されているので、ＬＥＤ直列回路４を過電圧印加によって破壊することが抑制される。これにより、ＬＥＤ直列回路４が誤って逆方向に接続された場合であってもＬＥＤ直列回路の破壊を抑制することができる。

なお、直流電源部３９は、外部から供給された商用交流電源電圧に基づいてＬＥＤ直列回路４を発光させる直流電圧を生成する例を示したが、例えば電池から出力された直流電圧を、ＰＷＭ制御部３８からの制御信号に応じてＬＥＤ直列回路４を発光させるための直流電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータであってもよい。

また、直流電源部３９は、絶縁型フライバック電源の構成を示したが、定電流を出力すべく出力電圧を制御可能な直流電源回路であれば他の構成であってもよい。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る発光ダイオード点灯装置について説明する。図３は、本発明の第２の実施形態に係る発光ダイオード点灯装置３ａの構成の一例を示す回路図である。図３に示す発光ダイオード点灯装置３ａと図２に示す発光ダイオード点灯装置３とでは、下記の点で異なる。すなわち、図３に示す発光ダイオード点灯装置３ａでは、電流検出部３７の代わりに電流検出用の発光ダイオードＤ６を備える。発光ダイオードＤ６は、表示用の発光ダイオードで、発光ダイオード素子４１及び４２よりも順方向電圧Ｖｆが小さいものが用いられる。例えば、電流値Ｉopの電流を流した場合に、照明用の発光ダイオード素子４１及び４２の順方向電圧Ｖｆが３．５Ｖ〜４．５Ｖ程度であるのに対し、発光ダイオードＤ６として順方向電圧Ｖｆが１．５Ｖ〜２．５Ｖ程度となるようにされている。

発光ダイオードＤ６のアノードは外部接続端子３５に接続され、カソードは抵抗Ｒ１に接続されている。そして、発光ダイオードＤ６のアノードが抵抗Ｒ２を介して差動アンプＡＭＰ１の非反転入力端子に接続され、発光ダイオードＤ６のカソードが抵抗Ｒ３を介して差動アンプＡＭＰ１の反転入力端子に接続され、差動アンプＡＭＰ１の出力端子と反転入力端子とが抵抗Ｒ４によって接続されることにより、直流電源部３９から端子台３６へ供給された出力電流の電流レベルを表す電流検知信号を、発光ダイオードＤ６の順方向電圧Ｖｆを増幅することにより生成する順方向電圧検知部の一例である差動増幅回路５１が構成されている。そして、差動アンプＡＭＰ１の出力端子がコンパレータＣＰ２の非反転入力端子に接続されている。

その他の構成は図２に示す発光ダイオード点灯装置３と同様であるのでその説明を省略し、以下、図３に示す発光ダイオード点灯装置３ａの動作について説明する。まず、図２に示す発光ダイオード点灯装置３と同様にして、ＰＷＭ制御部３８からの制御信号に応じて検出用電圧Ｖｄが、直流電源部３９から出力され、ＬＥＤ直列回路４、発光ダイオードＤ６、及び抵抗Ｒ１の直列回路に印加される。この場合、ＬＥＤ直列回路４が正常に端子台３６に接続されていれば、検出用電圧Ｖｄは、ＬＥＤ直列回路４の順方向に印加されるので、ＬＥＤ直列回路４の順方向電流が発光ダイオードＤ６、及び抵抗Ｒ１を流れる。

そうすると、発光ダイオードＤ６が発光すると共に発光ダイオードＤ６の順方向電圧Ｖｆが差動増幅回路５１によって増幅されて基準電圧Ｖref2を超え、コンパレータＣＰ２の出力信号はハイレベルでＰＷＭ制御部３８へ出力され、以下、図２に示す発光ダイオード点灯装置３と同様に、ＰＷＭ制御部３８によって直流電源部３９の出力電圧が上昇され、端子台３６からＬＥＤ直列回路４への供給電流が、照明に適した一定の電流値Ｉopにされる。

この場合、発光ダイオードＤ６は、発光ダイオード素子４１及び４２よりも順方向電圧Ｖｆが小さいので、発光ダイオード素子４１及び４２と同じ発光ダイオードを用いる場合よりも発光ダイオードＤ６による電力損失を低減することができる。

これにより、ＬＥＤ直列回路４が正常に端子台３６に接続された場合には、ＬＥＤ直列回路４を照明として発光させるのに適した一定の電流値Ｉopを端子台３６からＬＥＤ直列回路４へ供給し、ＬＥＤ直列回路４を一定の明るさで発光させることができると共に、発光ダイオードＤ６が発光するので、ユーザは、発光ダイオードＤ６の発光状態を目視することにより、ＬＥＤ直列回路４が正常に端子台３６に接続されていることを確認することができる。また、ＬＥＤ直列回路４が断線故障した場合においても、発光ダイオードＤ６は消灯するため、ユーザは、発光ダイオードＤ６の発光状態を目視することにより、ＬＥＤ直列回路４の断線故障の有無を確認することができる。

図４は、発光ダイオード点灯装置３ａを用いたアプリケーションの一例を示す説明図である。図４における発光ダイオード点灯装置３ａは、端子台３６、発光ダイオードＤ６、及び抵抗Ｒ１以外の部分については図示を省略している。図４において、外部接続端子３４は、ユーザが操作するスイッチＳＷ１と、配線４３とを介してＬＥＤ直列回路４のアノードに接続され、ＬＥＤ直列回路４のカソードは、配線４４を介して外部接続端子３５に接続されている。

この場合、ＬＥＤ直列回路４が発光ダイオード点灯装置３ａから離れた位置に設置され、発光ダイオード点灯装置３ａの位置からではＬＥＤ直列回路４の発光状態を確認できない場合においても、スイッチＳＷ１がオンされてＬＥＤ直列回路４に順方向電流が流れれば発光ダイオードＤ６が点灯し、スイッチＳＷ１がオフされたりＬＥＤ直列回路４が断線故障した場合には発光ダイオードＤ６が消灯するので、発光ダイオードＤ６の発光状態を目視することにより、ＬＥＤ直列回路４の発光状態や断線故障の有無を容易に確認することができる。

一方、ＬＥＤ直列回路４が逆向けに端子台３６に接続されている場合は、ＬＥＤ直列回路４に順方向電流が流れないので、発光ダイオードＤ６が消灯すると共に発光ダイオードＤ６の順方向電圧Ｖｆが低下し、差動増幅回路５１によって増幅されても基準電圧Ｖref2以下となり、コンパレータＣＰ２の出力信号はロ−レベルでＰＷＭ制御部３８へ出力される。そして、以下、図２に示す発光ダイオード点灯装置３と同様に、逆向けに端子台３６に接続されたＬＥＤ直列回路４には、検出用電圧Ｖｄが印加され続ける。この場合、検出用電圧Ｖｄは、ＬＥＤ直列回路４における発光ダイオード素子一つ分の逆耐圧に満たない電圧に設定されているので、ＬＥＤ直列回路４を過電圧印加によって破壊することが抑制される。これにより、ＬＥＤ直列回路４が誤って逆方向に接続された場合であってもＬＥＤ直列回路４の破壊を抑制することができる。

なお、発光ダイオードＤ６の代わりに発光ダイオード素子４１及び４２よりも順方向電圧Ｖｆが小さいダイオードを用いてもよい。この場合、例えば発光ダイオードＤ６の代わりに抵抗を用いて電流を検出する場合と比較して、ダイオードは順方向電流が増加した場合における順方向電圧Ｖｆの増加が低減されるので、ＬＥＤ直列回路４を一定の電流値Ｉopで発光させた場合における当該ダイオードでの電力損失を低下させることができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る発光ダイオード点灯装置について説明する。図５は、本発明の第３の実施形態に係る発光ダイオード点灯装置３ｂの構成の一例を示す回路図である。図５に示す発光ダイオード点灯装置３ｂと図２に示す発光ダイオード点灯装置３とでは、下記の点で異なる。すなわち、図５に示す発光ダイオード点灯装置３ｂでは、電流検出部３７の代わりにパルストランスＴ２（トランス）の一次巻線Ｎ３が、外部接続端子３５と抵抗Ｒ１との間に介設されている。そして、パルストランスＴ２の二次巻線Ｎ４から出力されたパルス信号を平滑することにより端子台３６から外部へ供給された電流レベルを表す検出電圧をコンパレータＣＰ２へ出力するトランス電圧検知部の一例である電流検出部３７ａが備えられている。

電流検出部３７ａは、例えば、パルストランスＴ２と、パルストランスＴ２の二次巻線Ｎ４と並列に接続された抵抗Ｒ２と、ダイオードＤ７及びＤ８の直列回路とダイオードＤ９及びＤ１０の直列回路とが並列に接続され、ダイオードＤ７及びＤ８の接続点とダイオードＤ９及びＤ１０の接続点とが抵抗Ｒ２の両端に接続されたダイオードブリッジＤＢ２と、ダイオードＤ８及びＤ１０の接続点とグラウンドとの間に接続された平滑用のコンデンサＣ３とを備えている。

また、直流電源部３９ａにおいて、コンデンサＣ２と直列にトランジスタＴｒ２が接続され、トランジスタＴｒ２とコンデンサＣ２との直列回路がダイオードＤ５とグラウンドとの間に接続されている。さらに、トランジスタＴｒ２とコンデンサＣ２との直列回路と並列に、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６との直列回路が接続されている。また、直流電源部３９ａは、極２１をコンパレータＣＰ２の出力信号に応じて接点２２及び２３のいずれかに接続する切替スイッチＳＷ２を備え、切替スイッチＳＷ２の極２１は外部接続端子３４に接続され、接点２２は抵抗Ｒ５とトランジスタＴｒ２との接続点に接続され、接点２３は抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６との接続点に接続されている。すなわち切替スイッチＳＷ２の極２１が直流電源部３９ａの出力部となる。

抵抗Ｒ５及びＲ６は、ＰＷＭ制御によって抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６との直列回路に印加された矩形波電圧を分圧して、ＬＥＤ直列回路４における発光ダイオード素子一つ分の逆耐圧以下の電圧をピーク値とする検出用電圧の一例である矩形波電圧Ｖｐを生成するべくその抵抗値が設定されている。

そして、コンパレータＣＰ１及びＣＰ２の出力信号に基づいて、トランジスタＴｒ２のオン、オフ及び切替スイッチＳＷ２の切り替えを制御するラッチ回路５２をさらに備える。ラッチ回路５２は、例えばコンパレータＣＰ１の出力信号とコンパレータＣＰ２の出力信号との論理和を取った信号をトランジスタＴｒ２のベースと切替スイッチＳＷ２とへ出力する。

切替スイッチＳＷ２は、ラッチ回路５２の出力信号がロ−レベルの場合に接点２３側に切り替えられ、ラッチ回路５２の出力信号がハイレベルの場合に接点２２側に切り替えられるようになっている。すなわち、ラッチ回路５２の出力信号がロ−レベルの場合、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６とによって分圧された矩形波電圧Ｖｐが外部接続端子３４へ出力され、ラッチ回路５２の出力信号がハイレベルの場合、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６との直列回路に印加されたＬＥＤ直列回路４発光用の電圧が外部接続端子３４へ出力される。

その他の構成は図２に示す発光ダイオード点灯装置３と同様であるのでその説明を省略し、以下本実施形態の動作について説明する。まず、図２に示す発光ダイオード点灯装置３と同様にして、商用交流電源ＡＣから外部接続端子３１及び３２へ供給された商用交流電圧は、ダイオードブリッジＤＢ１によって全波整流され、コンデンサＣ１によって平滑されてトランスＴ１の一次巻線Ｎ１とトランジスタＴｒ１との直列回路に直流電圧が印加される。

次に、ＰＷＭ制御部３８によってトランジスタＴｒ１がオン、オフされることによりトランスＴ１の一次巻線Ｎ１に生じた矩形波電圧がトランスＴ１により降圧され、トランスＴ１の二次巻線Ｎ２に生じた電圧がダイオードＤ５を介してトランジスタＴｒ２とコンデンサＣ２との直列回路に印加される。

そうすると、初期状態においては、コンパレータＣＰ１及びＣＰ２の出力信号はいずれもローレベルであるため、ラッチ回路５２からトランジスタＴｒ２のベース及び切替スイッチＳＷ２へ供給される出力信号もローレベルとなり、トランジスタＴｒ２はオフしているので二次巻線Ｎ２に生じた矩形波電圧はコンデンサＣ２によって平滑されることなく抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６とに印加され、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６とによって分圧される。ここで、ラッチ回路５２の出力信号はロ−レベルであるから切替スイッチＳＷ２は接点２３側に接続されており、二次巻線Ｎ２に生じた矩形波電圧が抵抗Ｒ５及びＲ６によって分圧され、抵抗Ｒ６の両端電圧、すなわちパルス状の矩形波電圧Ｖｐが外部接続端子３４へ出力される。

図６は、矩形波電圧Ｖｐの信号波形の一例を示す波形図である。図６に示すように、矩形波電圧Ｖｐのピーク電圧は、発光ダイオード素子４１及び４２の逆耐圧Ｖlim以下にされている。

そして、矩形波電圧Ｖｐが、ＬＥＤ直列回路４、パルストランスＴ２の一次巻線Ｎ３、及び抵抗Ｒ１の直列回路に印加される。この場合、ＬＥＤ直列回路４が正常に端子台３６に接続されていれば、矩形波電圧Ｖｐは、ＬＥＤ直列回路４の順方向に印加されるので、矩形波電圧Ｖｐに応じたパルス状の順方向電流が一次巻線Ｎ３、及び抵抗Ｒ１を流れる。次に、パルストランスＴ２の二次巻線Ｎ４にパルス電圧が発生し、このパルス電圧がダイオードブリッジＤＢ２により整流され、コンデンサＣ３で平滑された電圧が、端子台３６から外部へ供給された電流レベルを表す検出電圧として電流検出部３７ａからコンパレータＣＰ２へ出力される。

そうすると、電流検出部３７ａから出力された検出電圧は基準電圧Ｖref2を超え、コンパレータＣＰ２の出力信号はハイレベルでラッチ回路５２及びＰＷＭ制御部３８へ出力され、ラッチ回路５２によりトランジスタＴｒ２のベース電圧がハイレベルにされてトランジスタＴｒ２がオン、切替スイッチＳＷ２が接点２２側へ切り替えられると共に、以下、図２に示す発光ダイオード点灯装置３と同様に、ＰＷＭ制御部３８によって直流電源部３９の出力電圧が上昇される。この場合、トランジスタＴｒ２がオンしているので直流電源部３９の出力電圧はコンデンサＣ２によって平滑されて直流電圧となり、抵抗Ｒ５及びＲ６の直列回路に印加される。

そして、ラッチ回路５２の出力信号はハイレベルになっているので、切替スイッチＳＷ２は接点２２側に切り替えられ、コンデンサＣ２によって平滑された直流電圧は抵抗Ｒ５及びＲ６の直列回路によって分圧されることなく切替スイッチＳＷ２を介して外部接続端子３４へ供給され、端子台３６からＬＥＤ直列回路４への供給電流が一定の電流値Ｉopにされる。

次に、ＬＥＤ直列回路４が点灯されて端子台３６からＬＥＤ直列回路４への供給電流が一定の直流電流値Ｉopとなると、パルストランスＴ２の二次巻線Ｎ４には電圧が発生しなくなる結果、コンパレータＣＰ２の出力信号がローレベルとなるが、ＬＥＤ直列回路４の点灯状態においては図２に示す発光ダイオード点灯装置３と同様にコンパレータＣＰ１の出力信号がハイレベルになるので、ラッチ回路５２によりトランジスタＴｒ２のベース電圧がハイレベルに維持されてトランジスタＴｒ２のオン状態が維持され、切替スイッチＳＷ２は接点２２側に維持される。

一方、ＬＥＤ直列回路４が逆向けに端子台３６に接続されている場合は、ＬＥＤ直列回路４に順方向電流が流れないので、矩形波電圧Ｖｐに応じたパルス状の電流が一次巻線Ｎ３を流れないため、電流検出部３７ａから出力される検出電圧は基準電圧Ｖref2以下となり、コンパレータＣＰ２の出力信号はロ−レベルでラッチ回路５２及びＰＷＭ制御部３８へ出力され、以下、図２に示す発光ダイオード点灯装置３と同様に、逆向けに端子台３６に接続されたＬＥＤ直列回路４には、矩形波電圧Ｖｐが印加され続ける。

この場合、矩形波電圧Ｖｐは、そのピーク電圧が、ＬＥＤ直列回路４における発光ダイオード素子一つ分の逆耐圧以下の電圧に設定されているので、ＬＥＤ直列回路４を過電圧印加によって破壊することが抑制される。これにより、ＬＥＤ直列回路４が誤って逆方向に接続された場合であってもＬＥＤ直列回路４の破壊を抑制することができる。

また、発光ダイオード点灯装置３ｂが無負荷状態で使用される場合、例えば図４に示すように端子台３６の外部にスイッチＳＷ１を介してＬＥＤ直列回路４が接続される場合においてスイッチＳＷ１がオフされた状態では、トランジスタＴｒ２がオフされるのでコンデンサＣ２に電流が流れることが無く、コンデンサＣ２の寿命を延ばすことができ、ひいては発光ダイオード点灯装置３ｂの寿命を延ばすことができる。

また、ＬＥＤ直列回路４の点灯状態において電流値Ｉopの電流を供給する場合には、例えばパルストランスＴ２の代わりに抵抗を用いて抵抗の電圧降下によって電流を検出する場合と比較して、流れる電流が増加した場合におけるパルストランスＴ２の損失は小さいので、ＬＥＤ直列回路４の点灯用電流に対する電流検出部３７ａでの電力損失を低下させることができる。

本発明の第１の実施形態に係る照明器具の外観の一例を示す斜視図である。 図１に示す発光ダイオード点灯装置の構成の一例を示す回路図である。 本発明の第２の実施形態に係る発光ダイオード点灯装置の構成の一例を示す回路図である。 図３に示す発光ダイオード点灯装置を用いたアプリケーションの一例を示す説明図である。 本発明の第３の実施形態に係る発光ダイオード点灯装置の構成の一例を示す回路図である。 矩形波電圧Ｖｐの信号波形の一例を示す波形図である。 背景技術に係る発光ダイオード点灯装置の構成を示す回路図である。

符号の説明

１ 照明器具
２ 筐体
３，３ａ，３ｂ 発光ダイオード点灯装置
４ ＬＥＤ直列回路
５ セード部材
３１，３２ 外部接続端子
３３，３６ 端子台
３４，３５ 外部接続端子
３７，３７ａ 電流検出部
３８ ＰＷＭ制御部
３９，３９ａ 直流電源部
４１，４２ 発光ダイオード素子
４３，４４ 配線
５１ 差動増幅回路
５２ ラッチ回路
ＡＭＰ１ 差動アンプ
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ コンデンサ
ＣＰ１，ＣＰ２ コンパレータ
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ７，Ｄ８，Ｄ９，Ｄ１０ ダイオード
Ｄ６ 発光ダイオード
ＤＢ１，ＤＢ２ ダイオードブリッジ
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４ 抵抗
Ｔ１ トランス
Ｔ２ パルストランス
Ｔｒ１，Ｔｒ２ トランジスタ

Claims (4)

1. 外部に照明用の発光ダイオード素子が接続される外部接続部と、
   前記外部接続部へ、前記発光ダイオード素子を発光させるための直流電圧を供給する直流電源部と、
   前記直流電源部から前記外部接続部へ供給された出力電流の電流レベルを検出する電流検出部と、
   前記直流電源部から前記照明用の発光ダイオード素子の逆耐圧に満たない電圧レベルである検出用電圧を出力させ、前記電流検出部により検出された前記出力電流の電流レベルが予め設定された基準レベルを超えた場合に、前記出力電流の電流レベルを前記照明用の発光ダイオード素子における発光用の一定の電流レベルにさせるべく前記直流電源部による直流電圧の出力レベルを変化させる制御部と、
   を備えることを特徴とする発光ダイオード点灯装置。
2. 前記電流検出部は、前記外部接続部を介して前記照明用の発光ダイオード素子と直列に接続される、前記照明用発光ダイオード素子よりも順方向電圧が小さい電流検出用の発光ダイオードと、
   前記電流検出用の発光ダイオードにおける順方向電圧を、前記出力電流の電流レベルとして検出する順方向電圧検知部とを備えることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード点灯装置。
3. 前記制御部は、前記直流電源部から前記検出用電圧をパルス状に出力させ、
   前記電流検出部は、前記外部接続部を介して前記照明用の発光ダイオード素子と直列に一次巻線が接続されるトランスと、前記トランスにおける二次巻線の出力電圧を前記出力電流の電流レベルとして検出するトランス電圧検知部とを備えることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード点灯装置。
4. 発光ダイオード点灯装置と、
   前記発光ダイオード点灯装置を収容する筐体と、
   を備え、
   前記発光ダイオード点灯装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の発光ダイオード点灯装置であることを特徴とする照明器具。

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