(57)【要約】【課題】幅広い電源電圧の範囲に対応可能あると共に、意図的に調光可能な照明装置用の制御回路を提供する。【解決手段】リファレンス電圧と、マイナスの電圧入力部を通じて印加された電圧を比較し、比較結果に応じた量の電流を吸い込むコンパレータと、コンパレータのマイナスの電圧入力部と接続され、外部から調光信号の入力を受け付ける調光信号入力部Ｓ＋とを備え、前記調光信号によって、調光制御を行う、調光信号制御部を有する構成とした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リファレンス電圧と、マイナスの電圧入力部を通じて印加された電圧を比較し、比較結果に応じた量の電流を吸い込む比較器と、
前記比較器のマイナスの電圧入力部と接続され、外部から調光信号の入力を受け付ける調光信号入力部とを備え、
前記調光信号によって、調光制御を行う、調光信号制御部を有することを特徴とする、照明装置用の制御回路。
【請求項２】
前記比較器が、コンパレータであることを特徴とする、請求項１に記載の照明装置用の制御回路。
【請求項３】
直流電圧を印加する直流電源と、
前記直流電源から電圧を印加されると、常時点灯するＬＥＤを備えたＬＥＤ常時点灯部と、
直並列の接続が変換するＬＥＤを有するＬＥＤ直並列変換部と、
前記比較器に吸い込まれた電流の量に応じて、前記ＬＥＤ直並列変換部に係るＬＥＤの直並列の接続を変換させるＬＥＤ直並列制御部とを有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の照明装置用の制御回路。
【請求項４】
直流電圧を印加する直流電源と、
前記直流電源から電圧を印加されると、常時点灯するＬＥＤを備えたＬＥＤ常時点灯部と、
点灯又は消灯するＬＥＤを備えたＬＥＤ点灯・消灯部と、
前記比較器に吸い込まれた電流の量に応じて、前記ＬＥＤ点灯・消灯部に係るＬＥＤを制御するＬＥＤ点灯・消灯制御部とを有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の照明装置用の制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電源に直流電圧を用いる、直流を給電するシステムに特化した照明装置において、幅広い電源電圧に対応可能な制御回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年のＬＥＤ（発光ダイオード）技術の進化に伴い、ＬＥＤ照明装置は、様々なものが使用されている。そのため、ＬＥＤ照明装置には、小型化、高効率化、低価格化等が要求されている。
【０００３】
その中で、直流電圧を電源とするＬＥＤ照明装置の電源供給元は、一つとは限らず、近年の省エネ意識の高まりにより、再生可能エネルギーである太陽光発電電力や、各種バッテリー電力等、多岐にわたる。
【０００４】
これらの電源から出力される直流電圧の違いに対しては、電源変換ユニットを用いることで対応していた。しかし、電源変換ユニットを用いる構成は、変換によるロスが発生し、効率が低下する問題があった。
【０００５】
また、電源変換ユニットの多くは、特定の周波数でスイッチングして、出力を一定に保つ構成である。この様な電源変換ユニットは、スイッチング動作により、電磁ノイズが発生するという大きなデメリットがあった。
【０００６】
一方、電源変換ユニットを使用しない構成では、一定の範囲の直流電圧に対しては、ＬＥＤに流れる電流を一定に保つことは可能であるが、その範囲外の直流電圧の僅かな変動に対して、ＬＥＤに流れる電流が大きく変化してしまう。そのため、ＬＥＤ照明から出力される光の質が低下したり、ＬＥＤの寿命が短縮、或は焼損してしまう。
【０００７】
また、所定の値以下に、直流電圧が低下すると、ＬＥＤを点灯させるために必要な順（方向）電圧が足りなくなり、ＬＥＤが消灯してしまう。そのため、広範囲の電源電圧に対応させることができないという問題があった。
【０００８】
従って、電源変換ユニットを用いることなく、幅広い電源電圧に対応可能なＬＥＤ照明装置用の制御回路が望まれている。特許文献１では、電源電圧の増減に合わせてＬＥＤの点灯と消灯を制御することによって幅広い電源電圧に対応しながら、ＬＥＤに流れる電流を一定に保つ構成が開示されている。また、特許文献２では、電源電圧の増減に合わせてＬＥＤの点灯と消灯を制御することによって幅広い電源電圧に対応しながら、照明装置全体としては明るさに隔たりを生じさせない構成が開示されている。更に、特許文献３では、電源電圧の増減に合わせてＬＥＤの直並列の接続を変換することによって幅広い電源電圧に対応しながら、ＬＥＤに流れる電流を一定に保つ構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１３−１７９２７９号公報
【特許文献２】特許第６４４１６１３号公報
【特許文献３】特開２０１８−１０６９２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、これらの特許文献１〜３の構成では、電源電圧の増減に合わせて、ＬＥＤの照度が自動的に変動してしまう。
【００１１】
そこで、この発明は、上述の課題を解決するものとして、幅広い電源電圧の範囲に対応可能であると共に、意図的に調光可能な照明装置用の制御回路を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１の発明は、
リファレンス電圧と、マイナスの電圧入力部を通じて印加された電圧を比較し、比較結果に応じた量の電流を吸い込む比較器と、
前記比較器のマイナスの電圧入力部と接続され、外部から調光信号の入力を受け付ける調光信号入力部とを備え、
前記調光信号によって、調光制御を行う、調光信号制御部を有する、照明装置用の制御回路とした。
【００１３】
また、請求項２の発明は、
前記比較器が、コンパレータである、請求項１に記載の照明装置用の制御回路とした。
【００１４】
また、請求項３の発明は、
直流電圧を印加する直流電源と、
前記直流電源から電圧を印加されると、常時点灯するＬＥＤを備えたＬＥＤ常時点灯部と、
直並列の接続が変換するＬＥＤを有するＬＥＤ直並列変換部と、
前記比較器に吸い込まれた電流の量に応じて、前記ＬＥＤ直並列変換部に係るＬＥＤの直並列の接続を変換させるＬＥＤ直並列制御部とを有する、請求項１又は２に記載の照明装置用の制御回路とした。
【００１５】
また、請求項４の発明は、
直流電圧を印加する直流電源と、
前記直流電源から電圧を印加されると、常時点灯するＬＥＤを備えたＬＥＤ常時点灯部と、
点灯又は消灯するＬＥＤを備えたＬＥＤ点灯・消灯部と、
前記比較器に吸い込まれた電流の量に応じて、前記ＬＥＤ点灯・消灯部に係るＬＥＤを制御するＬＥＤ点灯・消灯制御部とを有する、請求項１又は２に記載の照明装置用の制御回路とした。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１〜４の発明によれば、電源変換ユニットを用いることなく、幅広い電源電圧の範囲に対応可能であると共に、外部から調光信号の入力を受け付けることにより、意図的に調光できる。
【００１７】
また、電源変換ユニットを使用しない構成であるため、照明装置の小型化、高効率化、低価格化が実現できる。また、電磁ノイズが発生せず、病院や精密機械室等の電磁ノイズを嫌う環境でも使用可能である。さらに照明装置の故障リスクも低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の実施の形態例１の概念構成図である。
【図２】この発明の実施の形態例１の構成回路図である。
【図３】この発明の実施の形態例１に係る調光特性の実験結果を示したグラフ図である。
【図４】この発明の実施の形態例１の構成回路図である。
【図５】この発明の実施の形態例１の構成回路図である。
【図６】この発明の実施の形態例１の構成回路図である。
【図７】この発明の他の実施の形態例の構成回路図である。
【図８】この発明の他の実施の形態例の構成回路図である。
【図９】この発明の他の実施の形態例の構成回路図である。
【図１０】この発明の他の実施の形態例の構成回路図である。
【図１１】この発明の実施の形態例２の概念構成図である。
【図１２】この発明の実施の形態例２の構成回路図である。
【図１３】この発明の実施の形態例３の概念構成図である。
【図１４】この発明の実施の形態例３の構成回路図である。
【図１５】この発明の他の実施の形態例の構成回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（実施の形態例１）
まず、この発明の実施の形態例１の概念構成図である図１に基づいて説明する。この発明の照明装置用の制御回路は、直流電源５０の電圧の印加によりＬＥＤが常時点灯するＬＥＤ常時点灯部５１を設け、また、直流電源５０の電圧値の変動によってＬＥＤの直並列の接続が変換されるＬＥＤ直並列変換部５２を設け、また、電圧値の変動によって、ＬＥＤ直並列変換部５２に係るＬＥＤの直並列の接続を自動的に変換させるＬＥＤ直並列制御部５３を設け、また、外部から調光信号の入力を受け付け、当該調光信号によって、調光制御を行う、調光信号制御部５４を設け、さらに、所定の電圧値を超えた過大な電圧分について、電圧降下させる過電圧吸収部５５を設けた構成となっている。また、各部は電流路５６を通じて接続されている。
【００２０】
この照明装置用の制御回路では、直流電源５０から印加される直流電圧によりＬＥＤ常時点灯部５１及びＬＥＤ直並列変換部５２に係るＬＥＤは点灯しているが、直流電源５０の変動等により直流電圧が変動すると、ＬＥＤ直並列制御部５３が動作し、ＬＥＤ直並列変換部５２の直並列の接続が変換される。従って、この制御回路を設けた照明装置では、ＬＥＤ常時点灯部５１及びＬＥＤ直並列変換部５２に係る全てのＬＥＤが点灯状態となり、周囲の者が電源電圧の変動に気付きにくい。
【００２１】
次に、この発明の実施の形態例１の照明装置用の制御回路Ａの構成を図２に基づいて説明する。
【００２２】
図２に示すように、直流電源１の正極に、電流路２と、電流路３とがそれぞれ接続されている。
【００２３】
電流路２では、ＬＥＤから成る半導体発光素子ＬＥＤ１〜３が同一極性方向に直列に接続されて設けられており、半導体発光素子ＬＥＤ３のカソード側から電圧下位方向に向かって、電流路２１と電流路２２の２つに分岐している。
【００２４】
電流路２１では、ＬＥＤから成る半導体発光素子ＬＥＤ４〜６が同一極性方向に直列に接続されて設けられており、半導体発光素子ＬＥＤ６のカソードと、半導体制御素子ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）２のドレインが直列に接続されている。また、電流路２２では、半導体制御素子ＦＥＴ１のソースが、同一極性方向に直列に接続されて設けられている、ＬＥＤから成る半導体発光素子ＬＥＤ７〜９のうち、半導体発光素子ＬＥＤ７のアノードと直列に接続されている。
【００２５】
さらに、半導体発光素子ＬＥＤ６のカソードと半導体制御素子ＦＥＴ２のドレイン間の電流路２１と、半導体制御素子ＦＥＴ１のソースと半導体発光素子ＬＥＤ７のアノード間の電流路２２とを結ぶ電流路４に、ダイオードから成る半導体整流素子Ｄ１が設けられている。詳しくは、半導体整流素子Ｄ１のアノードが、半導体発光素子ＬＥＤ６のカソードと半導体制御素子ＦＥＴ２のドレイン間の電流路２１に接続され、半導体整流素子Ｄ１のカソードが、半導体制御素子ＦＥＴ１のソースと半導体発光素子ＬＥＤ７のアノード間の電流路２２に接続されている。この半導体整流素子Ｄ１は、順方向にしか電流を流さない特性を活かして、半導体制御素子ＦＥＴ１がＯＮした際に、半導体制御素子ＦＥＴ１のソースから半導体制御素子ＦＥＴ２のドレインに電流が流れないように、電流を遮断する役割を果たす。このように半導体整流素子Ｄ１が設けられていることによって、半導体制御素子ＦＥＴ１及び半導体制御素子ＦＥＴ２がＯＮした際に、電流路２１と電流路２２にほぼ等しく電流が流れることになる。
【００２６】
半導体制御素子ＦＥＴ２のソースと半導体発光素子ＬＥＤ９のカソードは接続され、電流路２１と電流路２２との２つに分岐していた電流路２は、ここで１つの電流路２に戻り、これより下の電圧下位方向に向かって順に、半導体制御素子ＦＥＴ３、半導体発光素子ＬＥＤ１０、抵抗素子Ｒ３が直列に設けられている。抵抗素子Ｒ３は、シャント抵抗であって、検出回路（図示省略）が抵抗素子Ｒ３の端子間の電圧（降下）と抵抗素子Ｒ３の抵抗値に基づいて、照明装置用の制御回路Ａに流れる電流値を検出する。
【００２７】
また、半導体制御素子ＦＥＴ３は、直流電源１から所定の電圧値を超えた過大な電圧が印加されると、当該過大な電圧分について電圧降下させる役割を果たす。例えば、半導体制御素子ＦＥＴ３の耐圧が５００Ｖで、照明装置用の制御回路Ａの所定の電圧が２９．３Ｖの場合、３２Ｖの過大な電圧が印加されると、半導体制御素子ＦＥＴ３は、過大な電圧分である２．７Ｖを、ドレイン−ソース間で吸収して（＝受け持って）、電圧降下させ、照明装置用の制御回路Ａ内を流れる電流の量を既定の状態に保つ。
【００２８】
一方、電流路３では、電圧下位方向に向かって順に、抵抗素子Ｒ４、半導体制御素子ＴＲ（トランジスタ）、抵抗素子Ｒ５が直列に接続されて設けられている。そして、抵抗素子５の電圧下位側の一端は、コンパレータの出力と接続されている。
【００２９】
また、電流路２の抵抗素子Ｒ３と、コンパレータの負側電源端子Ｖ−が直流電源１の負極（≒ＧＮＤ）に夫々接続されている。
【００３０】
半導体制御素子ＦＥＴ１のゲートは、半導体制御素子ＴＲのコレクタと、抵抗素子Ｒ１を介して接続され、半導体制御素子ＦＥＴ２のゲートは、半導体制御素子ＴＲのコレクタと、抵抗素子Ｒ２を介して接続されている。また、半導体制御素子ＦＥＴ１のソースとゲート間には、半導体定電圧素子ＺＤ１が設けられ、半導体制御素子ＦＥＴ２のソースとゲート間には、半導体定電圧素子ＺＤ２が設けられている。これら半導体定電圧素子ＺＤ１、ＺＤ２は、ツェナーダイオードから成り、電流の変化に対し電圧が一定になるというツェナーダイオードの特性を活かして、ソースとゲート間に加わる電圧を制限する。そのため、サージ電流や静電気が発生した場合等に、半導体制御素子ＦＥＴ１、ＦＥＴ２を保護する役割を果たす。
【００３１】
また、電流路３上の抵抗素子Ｒ２の接続点と半導体制御素子ＴＲのコレクタの間と、電流路２の半導体制御素子ＦＥＴ３のゲートとが、抵抗素子Ｒ９を介して、電流路１２によって接続されている。また、半導体制御素子ＦＥＴ３のソースとゲート間には、半導体定電圧素子ＺＤ３が設けられている。半導体定電圧素子ＺＤ３は、ツェナーダイオードから成り、電流の変化に対し電圧が一定になるというツェナーダイオードの特性を活かして、ソースとゲート間に加わる電圧を制限する。そのため、サージ電流や静電気が発生した場合等に、半導体制御素子ＦＥＴ３を保護する役割を果たす。
【００３２】
また、半導体制御素子ＦＥＴ３のソースと半導体定電圧素子ＺＤ３のアノードとの接続点と半導体発光素子ＬＥＤ１０との間と、半導体制御素子ＴＲのベースとが電流路５によって接続されている。電流路５と、抵抗素子Ｒ３とコンパレータの負側電源端子Ｖ−の間を結ぶ電流路６に、電圧下位方向に向かって順に、定電流ダイオードＣＲＤ、抵抗素子Ｒ６が直列に接続されて設けられている。抵抗素子Ｒ６の一端は直流電源１の負極（≒ＧＮＤ）に接続されている。また、定電流ダイオードＣＲＤのカソードと抵抗素子Ｒ６の間と、コンパレータのプラスの入力端子が電流路７によって接続されている。このように、定電流ダイオードＣＲＤとコンパレータのプラスの入力端子が電流路７によって接続されているため、コンパレータのプラス側から、リファレンス電圧（＝基準電圧）として所定の電圧が入力される。また、電流路５には、コンパレータの正側電源端子Ｖ＋が電流路８によって接続されている。
【００３３】
また、電流路２に係る半導体発光素子ＬＥＤ１０と抵抗素子Ｒ３との間と、コンパレータのマイナスの入力端子とが、抵抗素子Ｒ７を介して、電流路９によって接続されている。また、電流路９に係るコンパレータのマイナスの入力端子と抵抗素子Ｒ７の間と、プラスの調光信号入力部Ｓ＋とが、電流路１０によって接続されている。この電流路１０には、プラスの調光信号入力部Ｓ＋から近い順に、抵抗素子Ｒ８、半導体整流素子Ｄ２が直列に接続されて設けられている。また、電流路２の抵抗素子Ｒ３と、直流電源１の負極（≒ＧＮＤ）との間と、マイナスの調光信号入力部Ｓ−とが、電流路１１によって接続されている。
【００３４】
なお、半導体発光素子ＬＥＤ１０は、主として、コンパレータに動作電圧を与えるために、電流路２に設けられている。詳しくは、コンパレータを動作させるためには電源が必要であり、一般的には、外部からＤＣ／ＤＣ電源等を使って、５（Ｖ）、１０（Ｖ）の電圧を印加する。しかし、ＤＣ／ＤＣ電源等の代りに、電流路２上に１個の半導体発光素子ＬＥＤ１０（３Ｖ程度分）を設けることによって、半導体制御素子ＦＥＴ３のソースと半導体定電圧素子ＺＤ３のアノードとの接続点から、電圧下位方向に印加された電圧は、電流路５を通って、電流路６や電流路８にも印加される。このように電流路８に電圧が印加されることで、コンパレータに電源電圧が印加される。また、半導体発光素子１０は、半導体発光素子１〜９と同様に、発光させ、照明源の１つとして役割を果たすことももちろん可能であるため、一石二鳥である。
【００３５】
また、半導体整流素子Ｄ２は、順方向にしか電流を流さない特性を活かして、電流路２から抵抗素子Ｒ７を通った電流が、プラスの調光信号入力部Ｓ＋の方向に流れないように、電流を遮断する役割を果たす。
【００３６】
また、半導体制御素子ＴＲは、コンパレータに一定以上の大きな電圧が印加されないように、耐圧用に設けられている。詳しくは、コンパレータは、一般的に耐圧が低く、１００（Ｖ）や２００（Ｖ）の電圧が印加されると、壊れてしまう。そのため、半導体制御素子ＴＲを設けることで、コンパレータに一定以上の大きな電圧が印加されないようにしている。耐圧用の半導体制御素子ＴＲを設けることによって、例えば、３（Ｖ）ぐらいしか、コンパレータに電圧が印加されないようにすることができる。
【００３７】
また、プラスの調光信号入力部Ｓ＋を通じて印加されたプラスの電圧は、抵抗素子Ｒ７と抵抗素子Ｒ８が設けられていることによって、分圧され、電流路９を通じて、コンパレータのマイナスの入力端子に印加される。
【００３８】
次に、図１で説明したこの発明の概念構成と、図２で説明した照明装置用の制御回路Ａの回路構成との対応関係について説明する。図１の直流電源５０は、図２の直流電源１と対応する。また、図１のＬＥＤ常時点灯部５１は、図２の半導体発光素子ＬＥＤ１〜３が対応する。また、図１のＬＥＤ直並列変換部５２は、図２の半導体発光素子ＬＥＤ４〜６及び半導体発光素子ＬＥＤ７〜９が対応する。また、図１のＬＥＤ直並列制御部５３は、図２の半導体制御素子ＦＥＴ１及び半導体制御素子ＦＥＴ２が対応する。さらに、図１の調光信号制御部５４は、図２のコンパレータ、プラスの調光信号入力部Ｓ＋、マイナスの調光信号入力部Ｓ−が対応する。また、図１の過電圧吸収部５５は、図２の半導体制御素子ＦＥＴ３が対応する。また、図１の電流路５６は、図２の電流路２〜１２、電流路２１及び電流路２２が対応する。
【００３９】
なお、ＬＥＤ常時点灯部５１に相当する図２の半導体発光素子ＬＥＤ１〜３は、半導体制御素子ＦＥＴ１及びＦＥＴ２等の全てのＦＥＴを動作させるためのものである。詳しく説明する。半導体制御素子ＦＥＴ１のゲートの電位が、ソースの電位より高くないと、ゲートに電圧を印加しても、半導体制御素子ＦＥＴ１がＯＮしないため、ドレイン・ソース間で電流が流れない。そのため、ＬＥＤ常時点灯部５１を設けることによって、半導体制御素子ＦＥＴ１のソースの電位をゲートの電位に比して、ゲートとソース間閾値電圧分以上低下させ、半導体制御素子ＦＥＴ１が動作するようにする。
【００４０】
また、ＬＥＤ直並列変換部５２に相当する図２の半導体発光素子ＬＥＤ４〜６及び半導体発光素子ＬＥＤ７〜９は、２つのブロックに分けられるが、直流電圧の低下に伴い並列回路に接続が変換され、電流路が分かれた際に、各電流路に流れる電流の量を等しくするため、ブロック間相互の合計のインピーダンスが等しくなるように構成する。ブロック間相互の合計のインピーダンスが異なると、並列回路に接続が変換された際に、電流が均等に分かれなくなり、一方のブロックの半導体発光素子ＬＥＤが消灯することも考えられる。
【００４１】
さらに、ＬＥＤ直並列制御部５３に相当する図２の半導体制御素子ＦＥＴ１及び半導体制御素子ＦＥＴ２についても、直流電圧の低下に伴い並列回路に接続が変換された際に流れる電流を等しくするため、相互のインピーダンスが等しくなるように構成する。
【００４２】
次に、調光信号制御部５４について、以下詳しく説明する。定電流ダイオードＣＲＤは、定電圧器としての役割を果たし、所定の電圧（＝リファレンス電圧）を、コンパレータのプラスの入力端子から印加している。なお、定電圧器としての役割を果たすものであれば、定電流ダイオードＣＲＤに限定されない。例えば、定電圧器として、ツェナーダイオードを用いる構成としても良い。また、リファレンス電圧を自ら出力可能なコンパレータを用いる構成としても良く、その場合には、別途の定電圧器は、不要となる。
【００４３】
また、プラスの調光信号入力部Ｓ＋及びマイナスの調光信号入力部Ｓ−に直流電源等を接続して、調光信号を入力させる（＝直流電源等の外部から、照明装置用の制御回路Ａに対し電圧を印加する）。プラスの調信号入力部Ｓ＋から印加された調光信号に係るプラスの電圧は、抵抗素子Ｒ７及び抵抗素子Ｒ８が設けられていることにより、コンパレータのマイナスの入力端子に印加される。なお、コンパレータのマイナスの入力端子に印加される電圧は、直流電源等の外部から印加される電圧と、直流電源１から印加される電圧が合算されたものとなる。
【００４４】
次に、調光信号制御部５４の動作を、半導体制御素子ＦＥＴ１がＯＦＦで、半導体制御素子ＦＥＴ２がＯＮの場合で説明する。
【００４５】
コンパレータのマイナスの入力端子から印加された電圧が、コンパレータのプラスの入力端子から印加されているリファレンス電圧に比べて、低い場合には、コンパレータは電流を少ししか吸い込まない。そのため、半導体制御素子ＴＲのコレクタ電圧は変わらず、半導体制御素子ＦＥＴ２のゲート電圧も変わらない。
【００４６】
一方、コンパレータのマイナスの入力端子から印加された電圧が、コンパレータのプラスの入力端子から印加されているリファレンス電圧に比べて、高い場合には、コンパレータは電流を吸い込む。詳しくは、コンパレータの出力電位がマイナスになって、電流路３からの電流を吸い込み、吸い込んだ電流を負側電源端子Ｖ−から直流電源１の負極（≒ＧＮＤ）に流す。そのため、半導体制御素子ＴＲのコレクタ電圧が下降し、半導体制御素子ＦＥＴ２のゲート電圧も下降する。そして、半導体制御素子ＦＥＴ２のゲート電圧が、ソース電圧よりも低くなり、ゲート・ソース間の閾値電圧以下になると、半導体制御素子ＦＥＴ２がＯＦＦになり、半導体発光素子ＬＥＤ７〜９が点灯する。その結果、半導体発光素子ＬＥＤ７〜９に電流が流れ込み、その分の順方向電圧が加算されるため、照明装置用の制御回路Ａ全体に流れる電流の量は減少する。
【００４７】
図３は、調光特性の実験結果を折れ線グラフで示した図である。詳しくは、「実線」の折れ線は、調光信号の入力電圧に対する、消費電力の変化を示したものであり、「点線」の折れ線は、調光信号の入力電圧に対する、入力電流の変化を示したものである。図３の実験結果を見ると、調光信号の入力電圧が増加するに従い、入力電流（＝照明装置用の制御回路Ａ全体に流れる電流の量）及び消費電力（＝照明装置用の制御回路Ａ全体で消費される電力量）は、減少していく。
【００４８】
なお、照明装置用の制御回路Ａには、過電圧吸収部５５として、半導体制御素子ＦＥＴ３が設けられている。このＦＥＴ３は、上述したように、過大な電圧分を、ドレイン−ソース間で吸収して（＝受け持って）、電圧降下させ、照明装置用の制御回路Ａ内を流れる電流の量を既定の状態に保つ役割を果たす。
【００４９】
従って、照明装置用の制御回路Ａでは、調光信号の入力によって、ＬＥＤ１〜９が点灯した後、更に、調光信号の入力電圧を増加させ、制御回路Ａ全体を流れる電流を減少させることで、調光可能である。一方、過電圧吸収部５５として、ＦＥＴ３が設けられていない場合には、照明装置用の制御回路Ａ内のＬＥＤが全て点灯した状態から、更に、制御回路Ａ全体を流れる電流を減少させ、調光することはできない。
【００５０】
次に、照明装置用の制御回路Ａの動作について図２、４、５を用いて説明する。直流電源１から十分な電圧が印加されている時は（例えば、２９．３Ｖ）、半導体制御素子ＴＲに十分なベース電流が流れ、半導体制御素子ＴＲがＯＮし、半導体制御素子ＴＲのコレクタ電圧と、半導体制御素子ＦＥＴ１及び半導体制御素子ＦＥＴ２のゲート電圧が０Ｖで等しくなるため、半導体制御素子ＦＥＴ１及び半導体制御素子ＦＥＴ２はＯＮしない。そのため、図４に示すように、半導体発光素子ＬＥＤ１〜３を流れた電流は、電流路２１の半導体発光素子ＬＥＤ４〜６、半導体整流素子Ｄ１、電流路２２の半導体発光素子ＬＥＤ７〜９、半導体制御素子ＦＥＴ３、半導体発光素子ＬＥＤ１０、抵抗素子Ｒ３を流れる。つまり、半導体発光素子ＬＥＤ４〜６と半導体発光素子ＬＥＤ７〜９は、直列に接続されたことになる。
【００５１】
そして、直流電源１からの電圧が減少してくると（例えば、２７．４Ｖ）、半導体制御素子ＴＲのベース電流が少なくなり、半導体制御素子ＴＲのコレクタ電流も少なくなる。そして、半導体制御素子ＴＲがＯＮしているものの、半導体制御素子ＴＲのコレクタ電圧と、半導体制御素子ＦＥＴ１及び半導体制御素子ＦＥＴ２のゲート電圧が等しくなる電圧値が上昇して、半導体制御素子ＦＥＴ２のソース電圧よりも高くなり、半導体制御素子ＦＥＴ２のゲート・ソース間閾値電圧を超えると、半導体制御素子ＦＥＴ２がＯＮする。そのため、図５に示すように、半導体発光素子ＬＥＤ１〜３を流れた電流は、電流路２１の半導体発光素子ＬＥＤ４〜６、半導体制御素子ＦＥＴ２、半導体制御素子ＦＥＴ３、半導体発光素子ＬＥＤ１０、抵抗素子Ｒ３に流れる。一方、電流路２２の半導体発光素子ＬＥＤ７〜９は消灯する。
【００５２】
このような状態で、プラスの調光信号入力部Ｓ＋及びマイナスの調光信号入力部Ｓ−を通じて、外部から電圧を印加し、コンパレータのマイナスの入力端子から印加された電圧が、コンパレータのプラスの入力端子から印加されているリファレンス電圧に比べて高い状態になるようにする。その結果、コンパレータは電流を吸い込み、半導体制御素子ＴＲのコレクタ電圧が下降し、半導体制御素子ＦＥＴ２のゲート電圧も下降する。そして、半導体制御素子ＦＥＴ２のゲート電圧が、ソース電圧よりも低くなり、ゲート・ソース間の閾値電圧を以下になると、半導体制御素子ＦＥＴ２がＯＦＦになり、半導体発光素子ＬＥＤ７〜９が点灯する。その結果、半導体発光素子ＬＥＤ７〜９に電流が流れ込み、その分の順方向電圧が加算されるため、照明装置用の制御回路Ａ全体に流れる電流の量は減少する。
【００５３】
次に、直流電源１からの電圧が不足した状態では（例えば、１９．９Ｖ以下）、半導体制御素子ＴＲのベース電流がさらに少なくなり、半導体制御素子ＴＲのコレクタ電流も少なくなる。そして、半導体制御素子ＴＲがＯＮするものの、半導体制御素子ＴＲのコレクタ電圧と、半導体制御素子ＦＥＴ１及び半導体制御素子ＦＥＴ２のゲート電圧が等しくなる電圧値がさらに上昇して、半導体制御素子ＦＥＴ１のソース電圧よりも高くなり、半導体制御素子ＦＥＴ１のゲート・ソース間閾値電圧を超えると、半導体制御素子ＦＥＴ１がＯＮする。又は、半導体制御素子ＴＲがＯＦＦして、半導体制御素子ＦＥＴ１がＯＮする。そのため、図６に示すように、半導体発光素子ＬＥＤ１〜３を流れた電流は、電流路２１の半導体発光素子ＬＥＤ４〜６と半導体制御素子ＦＥＴ２を流れるルートと、電流路２２の半導体制御素子ＦＥＴ１と半導体発光素子ＬＥＤ７〜９を流れるルートに分かれる。つまり、半導体発光素子ＬＥＤ４〜６と半導体発光素子ＬＥＤ７〜９は、並列に接続されたことになる。なお、並列に接続された電流路２１の半導体発光素子ＬＥＤ４〜６及び半導体制御素子ＦＥＴ２の合計インピーダンスと、電流路２２の半導体制御素子ＦＥＴ１及び半導体発光素子ＬＥＤ７〜９の合計インピーダンスが等しいため、半導体発光素子ＬＥＤ４〜６と半導体発光素子ＬＥＤ７〜９を流れる電流の量は等しくなる。
【００５４】
このような状態で、プラスの調光信号入力部Ｓ＋及びマイナスの調光信号入力部Ｓ−を通じて、外部から電圧を印加し、コンパレータのマイナスの入力端子から印加された電圧が、コンパレータのプラスの入力端子から印加されているリファレンス電圧に比べて高い状態になるようにする。その結果、コンパレータは電流を吸い込み、半導体制御素子ＴＲのコレクタ電圧が下降し、半導体制御素子ＦＥＴ１及び半導体制御素子ＦＥＴ２のゲート電圧も下降する。そして、半導体制御素子ＦＥＴ１のゲート電圧が、ソース電圧よりも低くなり、ゲート・ソース間の閾値電圧以下になると、半導体制御素子ＦＥＴ１がＯＦＦになり、半導体発光素子ＬＥＤ４〜６がＬＥＤ１〜３と直列に接続され、ＬＥＤ７〜９は消灯する。
【００５５】
そして更に、プラスの調光信号入力部Ｓ＋及びマイナスの調光信号入力部Ｓ−を通じて、外部から印加する電圧を増加させる。その結果、コンパレータは電流を更に吸い込み、半導体制御素子ＴＲのコレクタ電圧が更に下降し、半導体制御素子ＦＥＴ１及び半導体制御素子ＦＥＴ２のゲート電圧も下降する。そして、半導体制御素子ＦＥＴ２のゲート電圧が、ソース電圧よりも低くなり、ゲート・ソース間の閾値電圧を以下になると、半導体制御素子ＦＥＴ２がＯＦＦになり、半導体発光素子ＬＥＤ７〜９が点灯する。
【００５６】
これらの結果、半導体発光素子ＬＥＤ４〜９は直列に接続され、半導体発光素子ＬＥＤ７〜９にも電流が流れ込み、その分の順方向電圧が加算されるため、照明装置用の制御回路Ａ全体に流れる電流の量は更に減少する。
【００５７】
なお、図２の照明装置用の制御回路Ａのように、ＬＥＤ常時点灯部５１に係る半導体発光素子ＬＥＤの数（半導体発光素子ＬＥＤ１〜３の３個）と、ＬＥＤ直並列変換部５２に係る、並列回路に接続が変換され、電流路が分かれた際の各ブロックの半導体発光素子ＬＥＤの数（半導体発光素子ＬＥＤ４〜６、あるいは半導体発光素子ＬＥＤ７〜９の３個）が１：１の割合の場合、直流電源１からの電圧が約２／３になると（直流電源１からの電圧が約１／３減少すると）、直列回路から並列回路に接続が変換される。
【００５８】
また、上述した本実施形態では、照明装置用の制御回路Ａの動作について、直流電源１からの電圧が減少・不足していく場合を例として説明した。しかし、照明装置用の制御回路Ａは、直流電源１からの電圧が減少・不足していく場合のみに対応可能な構成ではなく、ＬＥＤ直並列変換部５２に係る半導体発光素子ＬＥＤの直並列の接続を変換することにより、直流電源１によって印加される、幅広い電圧の範囲に対応可能な構成である。そのため、例えば、直流電源１からの電圧が不足し、ＬＥＤ直並列変換部５２に係る半導体発光素子ＬＥＤが並列に接続されている状態から、電圧が増加し、十分な電圧が印加されている状態に移行した場合には、ＬＥＤ直並列変換部５２に係る半導体発光素子ＬＥＤの接続は並列から直列に変換される。
【００５９】
このような構成であることによって、プラスの調光信号入力部Ｓ＋及びマイナスの調光信号入力部Ｓ−を通じて、外部から電圧を印加することで、照明装置用の制御回路Ａに係る半導体発光素子ＬＥＤを調光することができ、便宜である。また、照明装置用の制御回路Ａに係る半導体発光素子ＬＥＤを調光することによって、当該半導体発光素子ＬＥＤに印加する電圧の総量を調整することができ、また、照明装置用の制御回路Ａに流れる電流の量を調整することができ、便宜である。
【００６０】
また、直流電源５０の電圧の変動に応じて、ＬＥＤ直並列変換部５２に係る半導体発光素子ＬＥＤの直並列の接続を自動的に変換することにより、電源変換ユニットを用いることなく、幅広い電源電圧の範囲に対応可能である。また、過電圧吸収部５５に係る半導体制御素子ＦＥＴ３が設けられていることにより、過電圧に対して保護機能を有する。また、直流電源５０の電圧の変動に応じて、ＬＥＤ直並列変換部５２に係る半導体発光素子ＬＥＤの直並列の接続を自動的に変換することにより、直流電源５０から供給される電流の量がほぼ一定となる。
【００６１】
また、電源変換ユニットを使用しない構成であるため、照明装置の小型化、高効率化、低価格化が実現できる。また、電磁ノイズが発生せず、病院や精密機械室等の電磁ノイズを嫌う環境でも使用可能である。さらに照明装置の故障リスクも低減できる。
【００６２】
さらに、直流電源５０の電圧の変動に応じて、ＬＥＤ直並列変換部５２に係る半導体発光素子ＬＥＤの直並列の接続を自動的に変換する構成であるため、制御回路内のほとんどのＬＥＤが消灯することはなく、周囲の者が電源電圧の変動に気づきにくい。
【００６３】
（変形例）
本実施の形態例１では、ＬＥＤ直並列変換部５２として、半導体発光素子ＬＥＤ４〜６に係るブロックと、半導体発光素子ＬＥＤ７〜９に係るブロックを２段に重ねる構成を示したが、この構成に限定されるものではない。ＬＥＤ常時点灯部５１を設け、制御回路内の半導体制御素子ＦＥＴの中で、最も電位が高い半導体制御素子ＦＥＴ１がＯＮできれば、ＬＥＤ直並列変換部５２内の半導体発光素子ＬＥＤに係るブロックは何段も直列に重ねることが可能である。例えば図７のように、ＬＥＤ直並列変換部５２として、半導体発光素子ＬＥＤ４に係るブロック、半導体発光素子ＬＥＤ５に係るブロック、半導体発光素子ＬＥＤ６に係るブロック、半導体発光素子ＬＥＤ７に係るブロックを４段に重ねる構成としても良い。ＬＥＤ直並列変換部５２内の半導体発光素子ＬＥＤに係るブロックを何段も直列に重ねることによって、直流電源の電圧変動に対応可能な範囲が広がり、電源電圧の大きな変動に対して、対応できるようになり、便宜である。
【００６４】
また、本実施の形態例１では、ＬＥＤ直並列変換部５２内の半導体発光素子ＬＥＤに係る各ブロックにおいて、半導体発光素子ＬＥＤ４〜６と半導体発光素子ＬＥＤ７〜９というように３個のＬＥＤを設ける構成を示したが、この構成に限定されるものではなく、ＬＥＤ直並列変換部５２内の各ブロックの半導体発光素子ＬＥＤの数を何個にしても良い。例えば図７のように、ＬＥＤ直並列変換部５２内の各ブロックの半導体発光素子ＬＥＤの数を少数（例えば、１個）にしても良い。ＬＥＤ直並列変換部５２内の各ブロックの半導体発光素子ＬＥＤの点灯に必要な順（方向）電圧値の合計が、直並列の接続が変換される電圧値となる。そのため、ＬＥＤ直並列変換部５２内の各ブロックの半導体発光素子ＬＥＤの数が少数の場合には、半導体発光素子ＬＥＤ少数個分の順（方向）電圧に相当する電源電圧の変動に応じて、直並列の接続が変換され、分解能・感度が高い。一方、例えば、ＬＥＤ直並列変換部５２内の各ブロックの半導体発光素子ＬＥＤの数が多数の場合には、半導体発光素子ＬＥＤ多数個分の順（方向）電圧に相当する電源電圧の変動に応じて、直並列の接続が変換され、電源電圧の大きな変化に合わせて、直並列の接続が変換されることとなる。
【００６５】
更に、ＬＥＤ直並列変換部５２内の各ブロックの半導体発光素子ＬＥＤの数が異なる構成としても良い。例えば図８のように、ＬＥＤ直並列変換部５２内の各ブロックにおける半導体発光素子ＬＥＤの数を、１個（半導体発光素子ＬＥＤ４、５）、３個（半導体発光素子ＬＥＤ６〜８、９〜１２）、２個（半導体発光素子ＬＥＤ１３〜１４、１５〜１６）としても良い。但し、電源電圧の不足に伴い、接続が直列から並列に変換され、電流路が分かれた際に、対応関係となる半導体発光素子ＬＥＤ（例えば、半導体発光素子ＬＥＤ４と５）については、インピーダンスを同一にするため、同じ数にする必要がある。
【００６６】
本実施の形態例１では、ＬＥＤ常時点灯部５１として半導体発光素子ＬＥＤ１〜３を、半導体制御素子ＦＥＴ１がＯＮできるように、半導体制御素子ＦＥＴ１よりも高い電位に設ける構成を示したが、この構成に限定されるものはなく、この位置のＬＥＤ常時点灯部５１以外に、別途１又は複数のＬＥＤ常時点灯部５１を設ける構成としても良い。例えば図９に示すように、半導体発光素子ＬＥＤ４〜９からなるＬＥＤ直並列変換部５２と半導体発光素子ＬＥＤ１３〜１６からなるＬＥＤ直並列変換部５２との間に、ＬＥＤ常時点灯部５１として半導体発光素子ＬＥＤ１１及び１２を設ける構成としても良い。電源電圧が不足した際に、直列から並列に変換される箇所（＝流れる電流が半減する箇所）を分散でき、照明装置の明るさの隔たりを少なくできるため、便宜である。
【００６７】
本実施の形態例１では、電源電圧の不足に伴い、接続が直列から並列に変換された際に、電流路が２つに分かれる２並列の構成を示したが、この構成に限定されるものではない。例えば図１０に示すように、電流路が４つに分かれる４並列の構成としても良いし、８並列、１６並列、３２並列の構成としても良い。より小さな電源電圧でも、ＬＥＤ直並列変換部５２に係る半導体発光素子ＬＥＤを点灯できるようになるため、便宜である。
【００６８】
本実施の形態例１では、入力電圧を比較する比較器として、コンパレータを用いる構成を示したが、この構成に限定されるものではない。例えば、コンパレータの代りにオペアンプを用いる構成としても良い。なお、オペアンプを用いる場合には、オペアンプは一般的に耐圧が高いため、耐圧用の半導体制御素子ＴＲは不要となる。
【００６９】
そして、オペアンプのマイナスの入力端子から印加された電圧が、オペアンプのプラスの入力端子から印加されているリファレンス電圧に比べて、低い場合には、オペアンプはプラスの電圧を出力し、電流を少ししか吸い込まない。そのため、半導体制御素子ＦＥＴ２等のゲート電圧も変わらない。
【００７０】
一方、オペアンプのマイナスの入力端子から印加された電圧が、オペアンプのプラスの入力端子から印加されているリファレンス電圧に比べて、高い場合には、オペアンプはマイナスの電圧を出力し、電流を吸い込む。そのため、半導体制御素子ＦＥＴ２等のゲート電圧が下降する。
【００７１】
また、本実施の形態例１に係る照明装置用の制御回路Ａでは、半導体制御素子ＦＥＴ３、抵抗素子Ｒ９、半導体定電圧素子ＺＤ３を設け、所定の電圧値を超えた過大な電圧分を半導体制御素子ＦＥＴ３で受け持って、電圧降下させ、照明装置用の制御回路Ａを保護する構成を示したが、この構成に限定されるものではなく、半導体制御素子ＦＥＴ３、抵抗素子Ｒ９、半導体定電圧素子ＺＤ３を設けない構成としても良い。
【００７２】
また、本実施の形態例１に係る照明装置用の制御回路Ａでは、過電圧吸収部５５として、電界効果トランジスタ（＝Field Effect Transistor）である、半導体制御素子ＦＥＴ３を用いる構成を示したが、この構成に限定されるものではない。例えば、過電圧吸収部５５として、ＰＮＰ型、あるいはＮＰＮ型のバイポーラトランジスタを用いる構成としても良いし、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（＝ＩＧＢＴ）を用いる構成としても良い。また、半導体制御素子ＦＥＴ３には、接合型ＦＥＴ（＝ＪＦＥＴ）やＭＯＳ−ＦＥＴ等、種々のＦＥＴを含む。つまり、過電圧吸収部５５は、直流電源１から所定の電圧値を超えた過大な電圧が印加された際に、当該過大な電圧分について電圧降下させる役割を果たす素子等であれば良い。
【００７３】
（実施の形態例２）
上述した本実施の形態例１では、直流電源の電圧の増減に合わせて、半導体発光素子ＬＥＤの直並列の接続を変換する構成に対し、プラスの調光信号入力部Ｓ＋及びマイナスの調光信号入力部Ｓ−を通じて、外部から電圧を印加することで、当該半導体発光素子ＬＥＤを調光する調光信号制御部５４の構成を適用した例を示した。一方、本実施の形態例２では、直流電源の電圧の増減に合わせて、半導体発光素子ＬＥＤの点灯・消灯を制御する構成に対し、調光信号制御部５４の構成を適用した例を示す。
【００７４】
まず、この発明の実施の形態例２の概念構成図である図１１に基づいて説明する。この発明の照明装置用の制御回路は、直流電源５０の電圧の印加によりＬＥＤが常時点灯するＬＥＤ常時点灯部５１を設け、また、直流電源５０の電圧値の変動によってＬＥＤが点灯・消灯するＬＥＤ点灯・消灯部６２を設け、また、直流電源５０の電圧値の変動によって、ＬＥＤ点灯・消灯部６２に係るＬＥＤを点灯・消灯するＬＥＤ点灯・消灯制御部６３を設け、さらに、外部から調光信号の入力を受け付け、当該調光信号によって、調光制御を行う、調光信号制御部５４を設けた構成となっている。また、各部は電流路５５を通じて接続されている。
【００７５】
この構成により、直流電源５０から供給される直流電圧によりＬＥＤ常時点灯部５１及びＬＥＤ点灯・消灯部６２に係るＬＥＤは点灯しているが、直流電源５０の電圧が低下すると、ＬＥＤ点灯・消灯制御部６３が動作し、ＬＥＤ点灯・消灯部６２に係るＬＥＤが消灯する。その結果、ＬＥＤに流れる電流を一定に保つことができる。
【００７６】
次に、この発明の実施の形態例２の照明装置用の制御回路Ｂの構成を図１２に基づいて説明する。
【００７７】
図１２に示すように、直流電源１の両側に、ＬＥＤからなる半導体発光素子ＬＥＤ１〜ＬＥＤ５が同一極性方向に直列接続された電流路１２と、抵抗素子Ｒ１が設けられた電流路１３とがそれぞれ接続されている。また、電流路１２の端部と電流路１３の端部との間に、調光信号制御部５４が設けられている。
【００７８】
半導体発光素子ＬＥＤ３〜５の各アノード及びカソード間には半導体制御素子ＦＥＴ４〜６が夫々並列に接続されている。各半導体制御素子ＦＥＴ４〜６の各ゲートは、調光信号制御部５４に係る半導体制御素子ＴＲのコレクタと、半導体整流素子Ｄ３〜５を介して夫々接続されている。これらの半導体整流素子Ｄ３〜５のアノードが半導体制御素子ＴＲのコレクタと接続され、半導体整流素子Ｄ３〜５のカソードが各半導体素子ＦＥＴ４〜６のゲートと夫々接続されている。また、各半導体制御素子ＦＥＴ４〜６の各ソース端とゲート端との間には、抵抗素子Ｒ２、Ｒ４、Ｒ９が夫々設けられている。
【００７９】
これら抵抗素子Ｒ２、Ｒ４、Ｒ９は、ソースとゲート間に加わる電圧を制限する。そのため、サージ電流や静電気が発生した場合等に、半導体制御素子ＦＥＴ４〜６を保護する役割を果たす。
【００８０】
なお、調光信号制御部５４の構成や動作については、上述した実施の形態例１で述べているため、ここでは説明を省略する。
【００８１】
次に、図１１で説明した、この発明の実施の形態例２の概念構成と、図１２で説明した照明装置用の制御回路Ｂの回路構成との対応関係について説明する。図１１の直流電源５０は、図１２の直流電源１と対応する。また、図１１のＬＥＤ常時点灯部５１は、図１２の半導体発光素子ＬＥＤ１及び２が対応する。また、図１１のＬＥＤ点灯・消灯部６２は、図１２の半導体発光素子ＬＥＤ３〜５が対応する。また、図１１のＬＥＤ点灯・消灯制御部６３は、図１２の半導体制御素子ＦＥＴ４〜６が対応する。さらに、図１１の調光信号制御部５４は、図１２のコンパレータ、プラスの調光信号入力部Ｓ＋、マイナスの調光信号入力部Ｓ−が対応する。また、図１１の電流路５５は、図１２の電流路５〜１３が対応する。
【００８２】
次に、照明装置用の制御回路Ｂの動作について説明する。直流電源１から印加される電圧が所定の電圧値の場合は、半導体発光素子ＬＥＤ１〜ＬＥＤ５は全て点灯している。その際、半導体制御素子ＴＲのベースは順バイアスの状態であり、半導体制御素子ＴＲは導通状態となる。そして、半導体制御素子ＴＲのコレクタと、各半導体制御素子ＦＥＴ４〜６のゲートは、低い状態で同電位となり、半導体制御素子ＦＥＴ４〜６は導通しない。
【００８３】
一方、直流電源１の電圧値が低下すると、半導体制御素子ＴＲのベースが順バイアスの状態にならず、コレクタの電位が上昇する。これに伴って半導体制御素子ＦＥＴ４〜６の各ゲートの電位も上昇する。その結果、ゲートの電位がソース電位よりも高くなり、半導体制御素子ＦＥＴ４〜６について、半導体制御素子ＦＥＴ６、５、４の順に（電位の上昇度合いに応じて）オンとなり、各半導体制御素子ＦＥＴ４〜６のドレイン・ソース間に電流が流れ、これらの半導体制御素子ＦＥＴ４〜６に対応する半導体発光素子ＬＥＤ３〜５について、半導体発光素子５、４、３の順に消灯していく。
【００８４】
このような状態で、プラスの調光信号入力部Ｓ＋及びマイナスの調光信号入力部Ｓ−を通じて、外部から電圧を印加し、コンパレータのマイナスの入力端子から印加された電圧が、コンパレータのプラスの入力端子から印加されているリファレンス電圧に比べて高い状態になるようにする。その結果、コンパレータは電流を吸い込み、半導体制御素子ＴＲのコレクタの電位が下降し、半導体制御素子ＦＥＴ４〜６のゲートの電位も下降する。そして、半導体制御素子ＦＥＴ４〜６のゲートの電位が、ソースの電位よりも低くなり、ゲート・ソース間の閾値電圧以下になると、半導体制御素子ＦＥＴ４〜６について、４、５、６の順にＯＦＦになり、半導体発光素子ＬＥＤ３〜５が、３、４、５の順に点灯する。その結果、半導体発光素子ＬＥＤ３〜５に電流が流れ込み、その分の順方向電圧が加算されるため、照明装置用の制御回路Ｂ全体に流れる電流の量は減少する。
【００８５】
このような構成であることによって、プラスの調光信号入力部Ｓ＋及びマイナスの調光信号入力部Ｓ−を通じて、外部から電圧を印加することで、照明装置用の制御回路Ｂに係る半導体発光素子ＬＥＤを調光することができ、便宜である。また、照明装置用の制御回路Ｂに係る半導体発光素子ＬＥＤを調光することによって、当該半導体発光素子ＬＥＤに印加する電圧の総量を調整することができ、また、照明装置用の制御回路Ｂに流れる電流の量を調整することができ、便宜である。
【００８６】
（本実施の形態例３）
上述した本実施の形態例２では、直流電源の電圧の増減に合わせて、半導体発光素子ＬＥＤの点灯・消灯を制御する構成に対し、調光信号制御部５４の構成を適用した例を示した。一方、本実施の形態例３では、直流電源の電圧の増減に合わせて、半導体発光素子ＬＥＤの点灯・消灯を制御し、かつ、直流電源の電圧が減少しても、照明装置全体としては明るさに偏りを生じさせない構成に対し、調光信号制御部５４の構成を適用した例を示す。
【００８７】
まず、この発明の実施の形態例３の概念構成図である図１３に基づいて説明する。この発明の照明装置用の制御回路は、直流電源５０の電圧の印加によりＬＥＤが常時点灯するＬＥＤ常時点灯部５１を設け、また、直流電源５０の電圧値の変動によってＬＥＤが点灯・消灯するＬＥＤ点灯・消灯部６２を設け、更に、直流電源５０の電圧値の変動によって、ＬＥＤ点灯・消灯部６２に係るＬＥＤを点灯・消灯するＬＥＤ点灯・消灯制御部６３を設け、また、照明装置用の制御回路に係るＬＥＤに流れる電流値をＬＥＤ点灯・消灯制御部６３に伝達する光導電部６４を設け、さらに、外部から調光信号の入力を受け付け、当該調光信号によって、調光制御を行う、調光信号制御部５４を設けた構成となっている。また、各部は電流路５５を通じて接続されている。
【００８８】
次に、この発明の実施の形態例３の照明装置用の制御回路Ｃの構成を図１４に基づいて説明する。
【００８９】
図１４に示すように照明装置用の制御回路Ｃは、直流電圧を印加する直流電源１と、設けられているＬＥＤが発光するＬＥＤ発光ブロック８０と、ＬＥＤ発光ブロック８０を制御する調光信号制御部５４とから主として構成されている。各ＬＥＤ発光ブロック８０と調光信号制御部５４はそれぞれ、１枚の基板上に回路素子が配置されたものであり、隣接するブロックは電気的に接続されている。そして、図１４に示すように、直流電源１に近く電位が高い位置にＬＥＤ発光ブロック８０を配置し、直流電源１から遠くいずれのＬＥＤ発光ブロック８０よりも電位が低い位置に調光信号制御部５４を配置する。また、直流電源１と、ＬＥＤ発光ブロック８０及び調光信号制御部５４に配置された回路素子から閉回路を構成している。なお、本実施の形態例では、４つのＬＥＤ発光ブロック８０を用いる構成を示したが、この構成に限定されるものではなく、ＬＥＤ発光ブロック８０は、単一であっても、複数であっても良い。
【００９０】
ＬＥＤ発光ブロック８０は、光導電素子８１の発光素子８２が直列接続された電流路Ｈと、抵抗素子８８及び光導電素子８１の受光素子８３が直列接続された電流路Ｉを有している。なお、光導電素子８１は、本実施例ではフォトカプラである。従って、光導電素子８１は、内部にＬＥＤ等の発光素子８２とフォトトランジスタ等の受光素子８３が収められ、外部からの光を遮断するパッケージ８４に封じ込められた構造になっている。光導電素子８１は、入力された電流を発光素子８２によって光に変換し、その光を受光素子８３が受け取ることにより電流を伝達する。また、抵抗素子８８は、直流電源１からの電流が電流路Ｉにはわずかしか流れず、直流電源１からの電流のほとんどが電流路Ｋ（後述）に流れるようにするためのものである。
【００９１】
また、ＬＥＤ発光ブロック８０は、半導体発光素子８６が同一極性方向に直列接続された電流路Ｋを有している。半導体発光素子８６は、本実施例ではＬＥＤである。そして、本実施例ではＮチャネルエンハンスメント型ＦＥＴ（＝電界効果トランジスタ）である半導体制御素子８５が、半導体発光素子８６に対し並列に接続されている。詳しくは、半導体制御素子８５の一端のドレイン（図１４では、「Ｄ」と示されている）と半導体発光素子８６の一端のアノードとが接続されると共に、半導体制御素子８５の一端のソース（図１４では「Ｓ」と示されている）と半導体発光素子８６の一端のカソードとが接続されることにより、半導体制御素子８５が半導体発光素子８６に対し並列に接続されている。但し、半導体制御素子８５が半導体発光素子８６に対し並列に接続されているのは、図１４に示すように、各ＬＥＤ発光ブロック８０の電流路Ｋ中の半導体発光素子８６のうち、直流電源１に最も近く最高電位の半導体発光素子８６（図１４では、「LED1」）ではなく、当該半導体発光素子８６に隣接している２番目の半導体発光素子８６（図１４では、「LED2」）からである。また、電流路Ｋに配置されている半導体発光素子８６に対し、所定の間隔毎に（例えば、図１４では、半導体発光素子８６に対し１個おきに）半導体制御素子８５のドレイン及びソースが並列に接続されている。従って、直流電源１に近く電位が高い方から順に、半導体発光素子８６、半導体制御素子８５及び半導体発光素子８６、半導体発光素子８６、半導体制御素子８５及び半導体発光素子８６と配置されている。なお、本実施の形態例３では、半導体発光素子８６に対し１個おきに、半導体制御素子８５のドレイン及びソースが並列に接続される構成を示したが、この構成に限定されるものではなく、例えば、半導体発光素子８６に対し２個おきに、あるいは３個おきに半導体制御素子８５のドレイン及びソースが並列に接続される構成としても良い。また、本実施の形態例３では、半導体制御素子８５が、各ＬＥＤ発光ブロック８０の電流路Ｋ中の半導体発光素子８６のうち、直流電源１に近く電位が高い順の２番目の半導体発光素子８６から並列に接続されている構成を示したが、この構成に限定されるものではなく、２番目以降の半導体発光素子８６から並列に接続されている構成であれば良い。
【００９２】
また、光導電素子８１の受光素子８３と、各半導体制御素子８５のゲート（図１４では「Ｇ」と示されている）とは、整流素子８７を介して電気的に接続されている。整流素子８７は、本実施の形態例ではダイオードであって、アノードが受光素子８３に接続され、カソードが半導体制御素子８５のゲートに接続されている。そのため、受光素子８３から半導体制御素子８５のゲートに対しては電流が流れるが、逆方向の半導体制御素子８５のゲートから受光素子８３に対しては電流がほとんど流れない。整流素子８７を介在させることによって、受光素子８３に許容値以上の電流が流れてしまうという危険を防止できる。なお、整流素子８７はダイオードに限定されるものではなく、受光素子８３から半導体制御素子８５のゲートに対しては電流を流すが、逆方向の半導体制御素子８５のゲートから受光素子８３に対しては電流をほとんど流さない整流機能を有する素子であれば良い。
【００９３】
また、本実施の形態例においては、各ＬＥＤ発光ブロック８０に半導体制御素子８５の数が２個、半導体発光素子８６の数が４個配置された構成を示した。このように、電流路Ｋ中の直流電源１に最も近い最高電位の半導体発光素子８６（図１４では、「LED1」）と最も遠い最低電位の半導体発光素子８６（図１４では、「LED4」）の電位差が、半導体制御素子８５のゲート・ソース間電圧の定格の範囲内（例えば、２０（Ｖ）以内）となるように、半導体制御素子８５及び半導体発光素子８６の数を選択する必要がある。従って、半導体制御素子８５のゲート・ソース間電圧の定格の範囲内であれば、半導体制御素子８５及び半導体発光素子８６の数に限定はなく、任意の数で良い。
【００９４】
なお、調光信号制御部５４の構成や動作については、上述した実施の形態例１で述べているため、ここでは説明を省略する。
【００９５】
次に、図１３で説明した、この発明の実施の形態例３の概念構成と、図１４で説明した照明装置用の制御回路Ｃの回路構成との対応関係について説明する。図１３の直流電源５０は、図１４の直流電源１と対応する。また、図１３のＬＥＤ常時点灯部５１は、図１４の半導体発光素子８６に係るＬＥＤ１及びＬＥＤ３が対応する。また、図１３のＬＥＤ点灯・消灯部６２は、図１４の半導体発光素子８６に係るＬＥＤ２及びＬＥＤ４が対応する。また、図１３のＬＥＤ点灯・消灯制御部６３は、図１４の半導体制御素子８５に係るＦＥＴ１及びＦＥＴ２が対応する。また、図１３の光導電部６４は、図１４の光導電素子８１が対応する。さらに、図１３の調光信号制御部５４は、図１４のコンパレータ、プラスの調光信号入力部Ｓ＋、マイナスの調光信号入力部Ｓ−が対応する。また、図１３の電流路５５は、図１４の電流路Ｈ、Ｉ及びＫが対応する。
【００９６】
次に、照明装置用の制御回路Ｃの動作を説明する。直流電源１から正極電位を印加し、グランド（＝ＧＮＤ）に基準電位（０電位）である負極電位を印加する。基準電位に対し、直流電源１から印加する正極電位が、照明装置用の制御回路Ｃ内で同一極性方向に直列接続された半導体発光素子８６の電位障壁値の合計以上であれば、全ての半導体発光素子８６は発光する。なお、半導体発光素子８６の電位障壁値とは、半導体発光素子８６の固有の順方向電圧降下値である。
【００９７】
直流電源１から印加する電圧が低下し、照明装置用の制御回路Ｃを流れる電流が既定の値より減少した場合、各ＬＥＤ発光ブロック８０の光導電素子８１の発光素子８２に流れる電流が減少し、受光素子８３がＯＦＦする方向に働き、コレクタ−エミッタ間の電圧が増加する。その結果、半導体制御素子８５がＯＮとなり（＝ドレインからソースに電流が流れる）、当該半導体制御素子８５に並列して設置されている半導体発光素子８６が消灯する。消灯した半導体発光素子８６の順方向降下電位は、ほぼ０（Ｖ）になる。直流電源１から印加する電圧に対して、消灯する半導体発光素子８６の数が増えていくと、照明装置用の制御回路Ｃ内で同一極性方向に直列接続された半導体発光素子８６の電位障壁値の合計が減少するため、照明装置用の制御回路Ｃを流れる電流が増加し、規定の値に達すると、その値が維持される。
【００９８】
このような状態で、プラスの調光信号入力部Ｓ＋及びマイナスの調光信号入力部Ｓ−を通じて、外部から電圧を印加し、コンパレータのマイナスの入力端子から印加された電圧が、コンパレータのプラスの入力端子から印加されているリファレンス電圧に比べて高い状態になるようにする。その結果、コンパレータは電流を吸い込み、各ＬＥＤ発光ブロック８０の光導電素子８１の発光素子８２に流れる電流が減少し、受光素子８３がＯＦＦする方向に働き、コレクタ−エミッタ間の電圧が増加する。そして、受光素子８３のコレクタ電圧が下降し、各半導体制御素子８５のゲート電圧も下降する。そして、半導体制御素子８５のゲート電圧が、ソース電圧よりも低くなり、ゲート・ソース間の閾値電圧以下になると、半導体制御素子８５について、ＦＥＴ１、ＦＥＴ２の順にＯＦＦになり、半導体発光素子８６について、ＬＥＤ２、ＬＥＤ４の順に点灯する。その結果、半導体発光素子８６（ＬＥＤ２、４）に電流が流れ込み、その分の順方向電圧が加算されるため、照明装置用の制御回路Ｃ全体に流れる電流の量は減少する。
【００９９】
一方、直流電源１から印加する電圧が上昇し、照明装置用の制御回路Ｃを流れる電流が既定の値より増加した場合、各ＬＥＤ発光ブロック８０の光導電素子８１の発光素子８２に流れる電流が増加し、受光素子８３がＯＮする方向に働き、コレクタ−エミッタ間の電圧が低下する。その結果、半導体制御素子８５がＯＦＦとなり（＝ドレインからソースに電流が流れない）、当該半導体制御素子８５に並列して設置されている半導体発光素子８６が点灯する。点灯した半導体発光素子８６の順方向降下電位は、数（Ｖ）になる。直流電源１から印加する電圧に対して、点灯する半導体発光素子８６の数が増えていくと、照明装置用の制御回路Ｃ内で同一極性方向に直列接続された半導体発光素子８６の電位障壁値の合計が増加するため、照明装置用の制御回路Ｃを流れる電流が減少し、既定の値に達すると、その値が維持される。
【０１００】
このような構成であることによって、プラスの調光信号入力部Ｓ＋及びマイナスの調光信号入力部Ｓ−を通じて、外部から電圧を印加することで、照明装置用の制御回路Ｃに係る半導体発光素子ＬＥＤを調光することができ、便宜である。また、照明装置用の制御回路Ｃに係る半導体発光素子ＬＥＤを調光することによって、当該半導体発光素子ＬＥＤに印加する電圧の総量を調整することができ、また、照明装置用の制御回路Ｃに流れる電流の量を調整することができ、便宜である。
【０１０１】
また、照明装置用の制御回路Ｃでは、電源電圧が変動しても、半導体制御素子８５及び半導体発光素子８６のＯＮ／ＯＦＦによって、半導体発光素子８６に流れる電流を一定に保つことができるため、照明装置から出力される光の質が低下したり、電流の変動によって半導体発光素子が劣化し、寿命が短縮化されることがない。また、直列に配置されている半導体発光素子８６に対し、所定の間隔毎に、半導体制御素子８５が並列に接続される構成であるため、電源電圧が低下すると半導体発光素子８６の一部が消灯するが、半導体発光素子８６がまとまったエリアで消灯することが無く、消灯する半導体発光素子８６が分散するため、照明装置として明るさに偏りが生じることがない。
【０１０２】
（変形例）
なお、本実施の形態例３に係る制御回路Ｃでは、電流路Ｋに配置されている半導体発光素子８６に対し、所定の間隔毎に半導体制御素子８５が並列に接続されることによって、電位の高い順に半導体発光素子８６、半導体制御素子８５及び半導体発光素子８６、半導体発光素子８６、半導体制御素子８５及び半導体発光素子８６と配置される構成を実現した。しかし、この構成に限定されるものではなく、例えば図１５に示す照明装置用の制御回路Ｄのように、電流路上は、電位の高い順に半導体発光素子８６、半導体発光素子８６、半導体制御素子８５及び半導体発光素子８６、半導体制御素子８５及び半導体発光素子８６と接続されているが、配線によって、半導体発光素子８６、半導体制御素子８５及び半導体発光素子８６、半導体発光素子８６、半導体制御素子８５及び半導体発光素子８６と配置される構成を実現する構成としても良い。このような構成にすれば、電源電圧が低下すると照明装置の半導体発光素子８６の一部が消灯するが、半導体発光素子８６がまとまったエリアで消灯することが無く、消灯する半導体発光素子８６が分散する。即ち、照明装置の外観上は、１個おきに半導体発光素子８６が消灯しているように見える。従って、照明装置として明るさに偏りが生じることがない。
【０１０３】
また、本実施の形態例３に係る照明装置用の制御回路Ｃが複数のＬＥＤ発光ブロック８０を有する構成において、発光ブロック８０の端部の半導体発光素子８６と、隣接する発光ブロック８０の端部の半導体発光素子８６の間隔が、ＬＥＤ発光ブロック８０内に配置された半導体発光素子８６同士の間隔と同様である方が望ましい。ここで、「同様」とは、同一から数センチ程度の誤差を含む概念である。このような構成とすれば、ＬＥＤ発光ブロック８０が複数の基板から構成され、電源電圧が低下し照明装置の半導体発光素子８６の一部が消灯した場合、照明装置の外観上は、１個おきに半導体発光素子８６が消灯しているように見える。従って、照明装置として明るさに偏りが生じることがない。
【０１０４】
また、本実施例に係る照明装置用の制御回路Ｃにおいては、各ＬＥＤ発光ブロック８０、調光信号制御部５４といった一枚の基板毎に、半導体制御素子８５、半導体発光素子８６、半導体制御素子ＴＲ等の回路素子を設ける構成を示した。しかし、この構成に限定されるものではなく、例えば、複数のＬＥＤ発光ブロック８０と調光信号制御部５４に設けられた回路素子を一枚の基板に設ける構成としても良いし、複数のＬＥＤ発光ブロック８０に設けられた回路素子を一枚の基板に設ける構成としても良い。
【０１０５】
以上、この発明の好ましい実施の形態例について述べたが、この発明に係る照明装置用の制御回路は上述した実施の形態例にのみ限定されるものではなく、この発明の範囲で種々の変更実施が可能であるのは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１０６】
Ａ〜Ｄ：照明装置用の制御回路、Ｈ、Ｉ、Ｋ：電流路、
１：直流電源、２〜１２：電流路、２１：電流路、２２：電流路、
ＬＥＤ１〜１６：半導体発光素子、ＦＥＴ１〜６：半導体制御素子、
Ｄ１〜５：半導体整流素子、Ｒ１〜１２：抵抗素子、
ＴＲ：半導体制御素子、
ＺＤ１〜７：半導体定電圧素子、
５０：直流電源、５１：ＬＥＤ常時点灯部、
５２：ＬＥＤ直並列変換部、５３：ＬＥＤ直並列制御部、
５４：調光信号制御部、５５：過電圧吸収部、５６：電流路、
６２：ＬＥＤ点灯・消灯部、６３：ＬＥＤ点灯・消灯制御部、
６４：光導電部、
８０：ＬＥＤ発光ブロック、
８１：光導電素子、８２：発光素子、８３：受光素子、８４：パッケージ、８５：半導体制御素子、８６：半導体発光素子、８７：整流素子、８８：抵抗素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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