(57)【要約】【課題】  複数の発光ダイオード素子を用いて、安定した光を長時間提供できるようにする。【解決手段】  発光ダイオード照明装置１において、複数の発光ダイオード素子１６が直列接続される発光ダイオード列１８と、この発光ダイオード列１８に対して直列に接続される定電流制御素子２０と、を備えるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光ダイオード素子が直列接続される発光ダイオード列と、
前記発光ダイオード列に対して直列に接続される定電流制御素子と、を備えることを特徴とする発光ダイオード照明装置。
【請求項２】
前記定電流制御素子として、定電流ダイオード素子が接続されていることを特徴とする請求の範囲１記載の発光ダイオード照明装置。
【請求項３】
前記定電流制御素子と前記発光ダイオード列を備えて構成される複数の照明モジュールが、並列接続されていることを特徴とする請求の範囲１又は２記載の発光ダイオード照明装置。
【請求項４】
複数の前記定電流ダイオード素子が並列接続された定電流ダイオード列が、前記発光ダイオード列に直列接続されていることを特徴とする請求の範囲１、２又は３記載の発光ダイオード照明装置。
【請求項５】
隣接する複数の前記発光ダイオード素子間の距離が、２センチメートル以内であることを特徴とする請求の範囲１乃至４のいずれか記載の発光ダイオード照明装置。
【請求項６】
隣接する複数の前記発光ダイオード素子間の距離が、略１センチメートルであることを特徴とする請求の範囲５記載の発光ダイオード照明装置。
【請求項７】
前記発光ダイオード素子が実装される基板と、
前記発光ダイオード素子の発光面側を開放した状態で前記基板を覆う金属製の筐体と、を備え、
前記筐体の外表面に、凹凸が形成されていることを特徴とする請求の範囲１乃至６のいずれか記載の発光ダイオード照明装置。
【請求項８】
更に、前記発光面側を覆う光透過性を有する前面カバーを備え、
前記前面カバーの内面側に、環状の光反射面が、階段状に複数形成されていることを特徴とする請求の範囲７記載の発光ダイオード照明装置。
【請求項９】
前記基板の背面且つ中央近傍に配置される熱伝導性絶縁シートを備えることを特徴とする請求の範囲７又は８記載の発光ダイオード照明装置。
【請求項１０】
前記筐体の内周に突出形成され、前記基板と直接又は間接的に接触して該基板の熱を導出する放熱突起を有することを特徴とする請求の範囲７、８又は９記載の発光ダイオード照明装置。
【請求項１１】
更に、各々の前記発光ダイオード素子の周囲を覆う傘状の光反射カバーを備えることを特徴とする請求の範囲１乃至１０のいずれか記載の発光ダイオード照明装置。
【請求項１２】
前記定電流制御素子及び前記発光ダイオード列の全体に対する印加電圧を一定に制御する定電圧制御手段を備えることを特徴とする請求の範囲１乃至１１のいずれか記載の発光ダイオード照明装置。
【請求項１３】
前記定電圧制御手段が、前記印加電圧を略４８Ｖに維持することを特徴とする請求の範囲１２記載の発光ダイオード照明装置。
【請求項１４】
前記定電圧制御手段に供給される供給側電圧がＡＣ１００Ｖ以上且つＡＣ２４０Ｖ以下であることを特徴とする請求の範囲１２又は１３記載の発光ダイオード照明装置。
【請求項１５】
前記定電流制御素子及び前記発光ダイオード列に印加する電気を生み出す太陽発電手段を備えることを特徴とする請求の範囲１乃至１４のいずれか記載の発光ダイオード照明装置。
【請求項１６】
前記定電流制御素子及び前記発光ダイオード列に供給する電圧を可変に制御する電圧調整手段を備えることを特徴とする請求の範囲１乃至１５のいずれか記載の発光ダイオード照明装置。
【請求項１７】
前記発光ダイオード列における前記発光ダイオード素子が、１０個以上直列接続されていることを特徴とする請求の範囲１乃至１６のいずれか記載の発光ダイオード照明装置。
【請求項１８】
前記発光ダイオード列における前記発光ダイオード素子が、３０個以上直列接続されていることを特徴とする請求の範囲１７記載の発光ダイオード照明装置。
【請求項１９】
前記定電流制御素子の消費電力が４０ｍＷ以上且つ７０ｍＷ以下に設定されていることを特徴とする請求の範囲１乃至１８のいずれか記載の発光ダイオード照明装置。
【請求項２０】
前記発光ダイオード素子の各消費電力が５５ｍＷ以上且つ６０ｍＷ以下に設定されていることを特徴とする請求の範囲１乃至１９のいずれか記載の発光ダイオード照明装置。
【請求項２１】
前記定電流制御素子及び前記発光ダイオード列に供給する電圧を可変に制御する電圧可変調整手段を備えることを特徴とする請求の範囲１乃至２０のいずれか記載の発光ダイオード照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の発光ダイオード素子を用いた照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード素子を用いた照明装置が普及してきている。一般的に、発光ダイオード素子には定格電圧が存在するため、その発光ダイオード素子に対して直列に抵抗を接続することで、発光ダイオード素子に印加される電圧を調整することが一般的に行われている。また、発光ダイオード素子に供給される電流を検出して、供給電圧側にフィードバックすることで、電圧を制御することも行われている。
【特許文献１】特開２００３−１５２２２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、電流を検出しながら供給電圧等を制御する手法では、電流検出用の回路が別途必要になり、回路全体が複雑化すると共に、効率を低下させるという問題があった。【０００４】
また、本出願時点では未公知だが、本発明者の研究によれば、数多くの発光ダイオード素子を直列又は並列接続する場合、これらが発熱して高温になってしまうという問題があった。更に、複数の発光ダイオード素子間の本来的なばらつきや、配置位置、発熱の影響等によって、各発光ダイオード素子の特性が時間と共に個別に変動するので、フィードバックによって全体の電流を制御するだけでは、そのばらつきを吸収できないという問題があった。【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、数多くの発光ダイオード素子を同時に点灯させる場合であっても、低消費電力を達成しつつ、長寿命となる発光ダイオード照明装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する本発明は、複数の発光ダイオード素子が直列接続される発光ダイオード列と、前記発光ダイオード列に対して直列に接続される定電流制御素子と、を備えることを特徴とする発光ダイオード照明装置である。【０００７】
また、上記発明に係る発光ダイオード照明装置は、前記定電流制御素子として、定電流ダイオード素子が接続されていることを特徴とする。【０００８】
更に上記発明に係る発光ダイオード照明装置は、前記定電流制御素子と前記発光ダイオード列を備えて構成される複数の照明モジュールが、並列接続されていることを特徴とする。【０００９】
また更に上記発明に係る発光ダイオード照明装置は、複数の前記定電流ダイオード素子が並列接続された定電流ダイオード列が、前記発光ダイオード列に直列接続されていることを特徴とする。【００１０】
更にまた上記発明に係る発光ダイオード照明装置は、隣接する複数の前記発光ダイオード素子間の距離が、２センチメートル以内であることを特徴とする。【００１１】
また、上記発明に係る発光ダイオード照明装置は、隣接する複数の前記発光ダイオード素子間の距離が、略１センチメートルであることを特徴とする。【００１２】
上記発明に係る発光ダイオード照明装置は、更に、前記発光ダイオード素子が実装される基板と、前記発光ダイオード素子の発光面側を開放した状態で前記基板を覆う金属製の筐体と、を備え、前記筐体の外表面に、凹凸が形成されていることを特徴とする。【００１３】
また上記発明に係る発光ダイオード照明装置は、更に、前記発光面側を覆う光透過性を有する前面カバーを備え、前記前面カバーの内面側に、環状の光反射面が、階段状に複数形成されていることを特徴とする。【００１４】
更に上記発明に係る発光ダイオード照明装置は、前記基板の背面且つ中央近傍に配置される熱伝導性絶縁シートを備えることを特徴とする。【００１５】
更にまた、上記発明に係る発光ダイオード照明装置は、前記筐体の内周に突出形成され、前記基板と直接又は間接的に接触して該基板の熱を導出する放熱突起を有することを特徴とする。【００１６】
また更に、上記発明に係る発光ダイオード照明装置は、各々の前記発光ダイオード素子の周囲を覆う傘状の光反射カバーを備えることを特徴とする。【００１７】
上記発明に係る発光ダイオード照明装置は、前記定電流制御素子及び前記発光ダイオード列の全体に対する印加電圧を一定に制御する定電圧制御手段を備えることを特徴とする。【００１８】
また、上記発明に係る発光ダイオード照明装置は、前記定電圧制御手段が、前記印加電圧を略４８Ｖに維持することを特徴とする。【００１９】
更に上記発明に係る発光ダイオード照明装置は、前記定電圧制御手段に供給される供給側電圧がＡＣ１００Ｖ以上且つＡＣ２４０Ｖ以下であることを特徴とする。【００２０】
更にまた、上記発明に係る発光ダイオード照明装置は、前記定電流制御素子及び前記発光ダイオード列に印加する電気を生み出す太陽発電手段を備えることを特徴とする。【００２１】
また更に、上記発明に係る発光ダイオード照明装置は、前記定電流制御素子及び前記発光ダイオード列に供給する電圧を可変に制御する電圧調整手段を備えることを特徴とする。【００２２】
上記発明に係る発光ダイオード照明装置は、前記発光ダイオード列における前記発光ダイオード素子が、１０個以上直列接続されていることを特徴とする。【００２３】
また上記発明に係る発光ダイオード照明装置は、前記発光ダイオード列における前記発光ダイオード素子が、３０個以上直列接続されていることを特徴とする。【００２４】
更に、上記発明に係る発光ダイオード照明装置は、前記定電流制御素子の消費電力が４０ｍＷ以上且つ７０ｍＷ以下に設定されていることを特徴とする。【００２５】
また更に、上記発明に係る発光ダイオード照明装置は、前記発光ダイオード素子の各消費電力が５５ｍＷ以上且つ６０ｍＷ以下に設定されていることを特徴とする。【００２６】
更にまた、上記発明に係る発光ダイオード照明装置は、前記定電流制御素子及び前記発光ダイオード列に供給する電圧を可変に制御する電圧可変調整手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、複数の発光ダイオードを、安定且つ長寿命の状態で発光させることができるという優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。【００２９】
図１は、本発明の第１実施形態に係る発光ダイオード照明装置１の回路構成が示されている。【００３０】
発光ダイオード照明装置１は、相互に並列接続される１０個の照明モジュール１０と、この照明モジュール１０に一定の電圧を印加するＤＣ／ＤＣコンバータ１２と、このＤＣ／ＤＣコンバータ１２に電気を供給する２４Ｖの直流電源端子１４を備えている。この直流電源端子１４は、特に図示しない直流電源に接続される。【００３１】
照明モジュール１０は、３０個の発光ダイオード素子１６が直列接続された発光ダイオード列１８、この発光ダイオード列１８に更に直列接続される定電流制御素子２０を備える。ここでは定電流制御素子２０として、２個の定電流ダイオード２２が並列接続された定電流ダイオード列が用いられている。【００３２】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、いわゆるスイッチング電源であり、入力端子１２Ａと出力端子１２Ｂを備える。従って、入力側の２４Ｖの電圧が多少変動しても、出力側電圧は常に４８Ｖとなるように定電圧且つ昇圧制御される。【００３３】
図２には、発光ダイオード照明装置１における、発光ダイオード素子１６の実際の配置状態が示されている。本発光ダイオード照明装置１では、回路基板３０に対して１５個×２０列の配列によって、３００個の発光ダイオード素子１６が配置されている。隣接する発光ダイオード素子１６との距離Ｌは略１センチメートルに設定されている。なお、各照明モジュール１０はそれぞれ３０個の発光ダイオード素子１６を備えているので、基板上の２列分に対して、一つの照明モジュール１０が相当するようにしている。【００３４】
図３には、発光ダイオード照明装置１の全体構造が示されている。【００３５】
この発光ダイオード照明装置１は、回路基板６０、筐体７０、前面カバー８０を備える。回路基板６０は、図２と同様配列で発光ダイオード素子１６が複数実装されているが、基板の外形は円形となっている。また、これらの発光ダイオード素子１６によって発光面６０Ａが形成される。【００３６】
図４に示されるように、筐体７０は、熱伝導性の高い金属素材、具体的にはアルミニウム素材で構成されており、底部７１及び開口７９を有する、いわゆるお椀形状となる。従って、筐体７０は、回路基板６０における発光面６０Ａ側が開放された状態で、この回路基板６０の背面及び側面を主として覆う。筐体７０の外周面には、複数のフィン７２が半径方向に形成されており、このフィン７２によって形成される凹凸によって外気との接触面積を増やすことで、放熱効果を高めるようにしている。ここでは、半径方向の複数のフィン７２によって、複数の放熱用の凹凸を形成する場合を示しているが、例えば、周方向に延びるフィン、溝、段差等を半径方向に複数設けることで、放熱用の凹凸を複数形成するようにしても良い。【００３７】
図３に戻って、筐体７０の底部７１には、絶縁性の高いナイロン樹脂を外周に被覆することによってねじ山７３が形成される。このねじ山７３に、電源供給用のエンドキャップ７４が取り付けられる。このエンドキャップ７４は、図１の回路構成で示した直流電源端子１４に相当するものであり、本実施形態では白熱電球等で利用されるＥ２６規格ソケットに装着可能なものを利用している。これにより一般家庭でも、白熱電球の代替品としてこの発光ダイオード照明装置１を利用することが可能になる。一方、白熱電球や水銀灯、メタルハライドランプ等の代わりに用いる場合は、Ｅ３９規格ソケットに装着可能なエンドキャップを用いてもよい。なお、エンドキャップ７４と筐体７０は、ねじ山７３によって絶縁されるので、筐体７０に電流が流れることはない。【００３８】
筐体７０の内周には、回路基板６０を保持するアーム７５が周方向に３箇所形成される。このアーム７５の先端には雌ねじ孔が形成されており、この先端に回路基板６０がネジ止めされる。また、筐体７０の内周には、更に、放熱突起７６が突出形成されており、この突起７６が回路基板６０に直接又は間接的に接触することで、回路基板６０の熱を筐体７０側に吸収させるようにする。なお特に図示しないが、放熱突起７６を回路基板６０に直接接触させる場合は、回路基板６０の絶縁領域に接触させる必要がある。【００３９】
図３に戻って、回路基板６０の背面側、即ち発光面６０Ａの反対側には、少なくとも回路基板６０の中央近傍を含むようにして、熱伝導性絶縁シート６２が配置される。具体的に、この熱伝導性絶縁シート６２は、絶縁性を維持可能なレベルで熱伝導性を高める金属粉末を含有したシリコン素材であり、形状を容易に変形できる。従って、回路基板６０の背面に凹凸があっても、熱伝導性絶縁シート６２を回路基板６０に密着させることが可能となる。【００４０】
この熱伝導性絶縁シート６２は、筐体７０のアーム７５又は放熱突起７６に密着される。つまり、アーム７５や放熱突起７６が、間接的に回路基板６０と接触することになる。この結果、回路基板６０の中央近傍の熱が、熱伝導性絶縁シート６２を介して間接的に筐体７０側に放出されることになる。【００４１】
前面カバー８０は、光透過性樹脂で構成されており、筐体７０の開口部７９に固定される。この結果、回路基板６０の発光面６０Ａ側が前面カバー８０によって覆われることになる。図５に示されるように前面カバー８０の内面には、環状の光反射面８２が階段状に複数形成されている。この光反射面８２に光が乱反射することで、前面カバー８０全体が光るようになる。なお、特に図示しないが、筐体７０の内部には、図１の回路構成で示したＤＣ／ＤＣコンバータ１２等も収容される。【００４２】
次に本発光ダイオード照明装置１の作用について説明する。【００４３】
図６には、定電流ダイオード２２の個別の特性曲線が示されている。定電流ダイオード２２は、電圧が変動した場合であっても電流を出来る限り一定に維持する機能を有していることがわかる。この結果、各照明モジュール１０において、発光ダイオード素子１６が発熱したり、外部の温度環境が変動したりすることによって、発光ダイオード素子１６のインピーダンスが変化した場合であっても、各照明モジュール１０の内部で、定電流ダイオード２２側がそのインピーダンス変動を吸収し、発光ダイオード素子１６に流れる電流を出来る限り一定に維持するようになっている。【００４４】
図７には、実際に発光ダイオード照明装置１を発光させた状態で、照明モジュール１０毎の、発光ダイオード列１８、定電流ダイオード２２の印加電圧、電流等の関係が示されている。ここで列番号とは、並列接続された照明モジュール１０に割り当てられた管理番号であり、一端から多端まで１から１０の番号が振られている。このように、複数の照明モジュール１０を並列接続して発光させた場合、中心側に位置する４番〜７番の照明モジュール１０の発光ダイオード列１８のインピーダンスが低下して、この発光ダイオード列１８に印加される電圧が低下してしまう。一方、それを補うようにして、定電流ダイオード２２のインピーダンスが上昇して自身の印加電圧を増大させる。【００４５】
なお、このように並列接続される照明モジュール１０の電圧低下が、各照明モジュール１０間で不規則となるのは、各照明モジュール１０から発せられる熱が、自ずと基板３０の中央部に集中して局所的に温度が上昇することが原因となっていると考えられる。また、基板３０の中央部は、周縁部と比較して放熱能力が低いことも起因している。【００４６】
本実施例では、定電流ダイオード２２と発光ダイオード素子１６を組み合わせることで、その電流を一定に維持できることから、並列接続される照明モジュール１０内の定電流制御素子２０の消費電力が、４０ｍＷ以上且つ７０ｍＷ以下の変動範囲内に設定され、更に、各発光ダイオード素子１６の各消費電力が、５５ｍＷ以上且つ６０ｍＷ以下の変動範囲内に設定されている。従って、熱変化や外部環境変化が大きい場合であっても、消費電力を安定化させることが可能となり、それに伴って照明モジュール１０の寿命が延びるようになる。【００４７】
更に、この発光ダイオード照明装置１では、筐体７０の外面の凹凸によって、この発光ダイオード列１８から発せられる熱を、効率的に放出するようにしている。特に、回路基板６０の背面中央に熱伝導性絶縁シート６２が配置され、回路基板６０の中央に集中する熱を積極的に放出する。これにより、発光ダイオード素子１６のインピーダンス変化が低減されるので、定電流ダイオード２２の負担が軽減される。【００４８】
更に本実施例のように、大量の発光ダイオード素子１６を発光される場合であっても、発光ダイオード列１８毎に定電流ダイオード２２を接続しておくことにより、列毎の個別の特性変化、特に物理的に高熱となりやすい場所に配置された発光ダイオード列１８の特性変化に対して個別且つ柔軟に対応することが可能となる。従って、長時間の発光や、夏場の発光などによって、各照明モジュール１０の熱環境が経時的に変動する場合であっても、定電流ダイオード２２の存在によって、熱暴走による発光ダイオード素子１６の損傷が回避され、全ての照明モジュール１０において、均一かつ安定した光を発することが可能となっている。特に、前面カバー８０に光反射面８２が形成されることで、前面カバー８０から放出される照明光を一層均一にすることができる。【００４９】
本発光ダイオード照明装置１では、定電流ダイオード２２を用いて個別に電流を一定にしていることから、回路の構造が簡潔となり、全体的な消費電力を低減させることができる。また、本実施例では、各照明モジュール１０内で、２個の定電流ダイオード２２が並列接続されていることから、各定電流ダイオード２２が負担する電流を約半分にすることが可能となる。又更に、筐体７０の構造及び熱伝導性絶縁シート６２による放熱効果によって、定電流ダイオード２２の負担を一層軽減することができる。この結果、発光ダイオード列１８の大きな特性変化（具体的にはインピーダンス変化）に対する、定電流制御素子２０の許容能力が増大させることができる。また既に図６で示したが、定電流ダイオード２２を、低電圧領域側で積極的に使用することが可能となり、平常時には、各定電流ダイオード２２の消費電力を低減させることができる。この結果、定電流ダイオード２２の寿命を長くしつつ、発光ダイオード列１８に悪影響を与えるような発熱を低減させることも可能になる。【００５０】
また、このように発熱に対する耐久性が高められているので、発光ダイオード素子１６の配列間隔を１センチメートルに設定でき、コンパクトでありながら強力な光を発することが可能になる。特に、本発光ダイオード照明装置１を投光器用途として用いる際には、発光ダイオード素子１６の配列間隔を２センチメートル以内に設定しておくことが望ましい。【００５１】
次に、図８を参照して、本発明の第２実施形態に係る発光ダイオード照明装置１００の回路構成ついて説明する。なお、この発光ダイオード照明装置１００において、第１実施形態の発光ダイオード照明装置１と共通又は類似する部分・部材について、符号の下二桁を一致させることで具体的な説明を省略する。また、回路構成以外の筐体や前面カバー等については、第１実施形態と同様であるのでここでの説明は省略する。【００５２】
この発光ダイオード照明装置１００は、相互に並列接続される１０個の照明モジュール１１０と、外部電源１１４に対してこの照明モジュール１１０を接続可能な電源端子１４１、１４２とを備えている。照明モジュール１１０は、直列接続された１０個の発光ダイオード素子１１６と、更に直列接続される定電流ダイオード１２２を備える。照明モジュール１１０と電源１１４との間には、電圧の昇降圧回路、電圧検出回路、平滑回路などが備えられている。なお、この電源１１４は、特に図示しない太陽発電パネルによって発電した電気を蓄積したものである。【００５３】
昇降圧回路は、電池などの電源１１４に接続される端子１４１、１４２と照明モジュール１１０の端子間に配置されており、照明モジュール１１０に印加する電圧を昇降するものである。具体的に昇降圧回路として、電源１４１と照明モジュール１１０との間にコイルなどのインダクタンス素子１３５が配置され、このインダクタンス素子１３５に流す電流変化で電圧を昇降するようにしている。この結果、交流電源１１４と照明モジュール１１０間に、抵抗素子などのインピーダンス素子を配置することが回避され、電力消費を低減している。【００５４】
トランジスタなどのスイッチング素子１３４の一端は、インダクタンス素子１３５の一端に接続されると共に、このスイッチング素子１３４におけるベースやゲートとなる制御側端子は、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路などの電圧検出回路１３１の出力端子（ＥＸＴ４）に接続される。この出力端子は、パルス幅が可変のパルス信号が出力され、スイッチング素子１３４の開閉時間を可変にすることができ、インダクタンス素子１３５に流す電流を変化させることができる。【００５５】
スイッチング素子１３４の制御端子と電圧検出回路１３１の出力端子（ＥＸＴ４）との間には、抵抗素子１３２とコンデンサ１３３の並列回路が配置されており、高調波成分のノイズを除去して波形整形する。昇降圧回路は、例えば、インダクタンス素子１３５とスイッチング素子１３４とＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路から出力されるスイッチング信号で構成されることになる。【００５６】
電圧検出回路１３１は、照明モジュール１１０に印加される電圧を検出するものである。具体的に、電圧検出回路１３１としてＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路が用いられ、照明モジュール１１０間に印加される電圧を分圧した電圧、即ち、照明モジュール１１０の両端間に印加される電圧に比例する電圧を検出している。回路としては、直列に接続した抵抗素子１６１、１６３、１６４の列を、照明モジュール１１０の両端間に並列に接続し、その途中の分圧電圧を測定している。この内の１つの抵抗素子１６４を可変抵抗素子にして、検出電圧を変更可能としている。抵抗素子１６１には、コンデンサ１６２が並列に接続される。検出電圧は、電圧検出回路１３１の入力端子（Ｖｏｕｔ３）に入力される。電圧検出回路１３１は、検出電圧が高くなると、電圧検出回路１３１の出力端子（ＥＸＴ４）にパルス幅の小さなパルス信号が出力され、検出電圧が低くなると、電圧検出回路１３１の出力端子（ＥＸＴ４）にパルス幅の大きなパルス信号が出力される。【００５７】
このようにして、照明モジュール１１０間に印加される電圧の変動は、電圧検出回路１３１の出力端子（ＥＸＴ４）に出力されるパルス幅を変動させ、スイッチング素子１３４の開閉時間を変化させ、インダクタンス素子１３５に流れる電流を変動させるので、結局、照明モジュール１１０間に印加される電圧を一定に保持することが可能になる。また、可変抵抗素子１６４の抵抗値を変えることにより、照明モジュール１１０の端子間に印加される電圧を可変に調整できる。【００５８】
この結果、例えば、熱変動に応じて照明モジュール１１０全体のインピーダンス変動が起こった場合に、印加電圧を調整することも可能となり、定電流ダイオード１２２の電圧調整負担を軽減して、消費電力を低減させることができる。【００５９】
電圧検出回路１３１の正電圧端子（ＶＤＤ２）には、ヴォルテージ・レギュレータ１０５が接続され、負電圧端子（Ｖｓｓ５）には、電源供給端子４２（アース）が接続される。ヴォルテージ・レギュレータ１０５の入力端子（ＶＩＮ２）には、電源供給端子１４１が接続される。この結果、例えば１２Ｖの電圧を５Ｖに変換して出力する。【００６０】
平滑回路は、インダクタンス素子１３５に流れる電流の変化により発生する電圧の変動を平滑にするものである。平滑回路は、種々の回路が知られているが、例えば、インダクタンス素子１３５の端子と照明モジュール１１０の間の回路に配置したダイオード（平滑ダイオード）１２５と、照明モジュール１１０の両端子間に配置される平滑コンデンサ１２１で構成することができる。【００６１】
この発光ダイオード照明装置１００によれば、各照明モジュール１１０内の定電流ダイオード１２２が電流を一定に維持しようとすることによって、発光ダイオード１１６の経時的な特性変化を吸収することが可能になる。更に、既に図６等で示したように、定電流ダイオード１２２が電流を一定に維持しようとすると、その電流／電圧特性の曲線に従って、多少の電流変化が生じる可能性があるが、例えば、照明モジュール１１０に印加する電圧自体を昇降圧回路によって可変に調整することで、照明モジュール１１０の全体の特性変化に応答させた詳細な制御が可能となる。特に、交流電源を採用することによる電流変動を定電流ダイオード１２２が吸収してくれることになり、発光ダイオード１１６のちらつきを防止することが可能になる。【００６２】
次に、図９を参照して本発明の第３実施形態に係る発光ダイオード照明装置２００の構造について説明する。なお、この発光ダイオード照明装置２００において、第１実施形態の発光ダイオード照明装置１と共通又は類似する部分・部材について、符号の下二桁を一致させることで具体的な説明を省略する。また、回路構成については第１実施形態の発光ダイオード照明装置１と同様であるので、ここでの説明は省略する。【００６３】
この発光ダイオード照明装置２００の回路基板２６０に設置される発光ダイオード素子２１６は、砲弾型ではなく表面実装型が採用されている。また、回路基板２６０と前面カバー２８０の間には、光反射モジュール２９０が配置されている。この光反射モジュール２９０は、発光ダイオード素子２１６にそれぞれに対応する傘状の光反射カバー２９２を複数備えている。光反射カバー２９２は、部分円錐形状となる筒部材であり、その筒内部に発光ダイオード素子２１６が配置される。光反射カバー２９２の内周は鏡面処理が施されており、この内周が光反射面となる。即ち、発光ダイオード素子２１９の周囲は、光反射カバー２９２の光反射面に囲まれることになる。この結果、発光ダイオード素子２１９の光が光反射カバー２９２で反射して、この光反射カバー２９２が全体的に輝くことになり、明るい光を得ることができる。この光反射カバー２９２を採用することで、照明の効率が向上することから、発光ダイオード素子２１９の数を減らすことができ、発熱量を低減することが可能になる。なお、光反射モジュール２９０を利用する場合は、前面カバーを省略することも可能である。【００６４】
なお、本実施形態では、電源として直流電源を用いる場合に限って示したが、本発明はそれに限定されない。例えば交流１００Ｖ以上、２４０Ｖ以下の電源を用いることも可能であり、その際には、交流を直流に変換しつつ、その際のリップルを平滑回路によって平滑化して照明モジュールに供給することが好ましい。また、本実施形態では、発光ダイオード素子が正方形の領域に配列される場合に限って示したが、本発明はそれに限定されない。例えば図１０に示されるような基板３６０の円形領域３６０Ａに、発光ダイオード素子３１６を配列するようにしても良い。また、球面領域等に複数の発光ダイオード素子を配列することも可能である。【００６５】
また、本実施形態の発光ダイオード照明装置は、例えば、既存の白熱電球、水銀灯、メタルハライドランプ等が用いられている場所で利用することが可能である。特に、小型で高輝度な照明が得られることから、天井のダウンライト等に適用することも可能である。尚、本発明の発光ダイオード照明装置は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明の発光ダイオード照明装置は、投光器や街灯等、様々な用途に利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る発光ダイオード照明装置の回路構成を示す回路図
【図２】同発光ダイオード照明装置における発光ダイオード素子の基板配置を示す正面図
【図３】同発光ダイオード照明装置の全体構成を示す正面図及びＢ−Ｂ矢視断面図
【図４】同発光ダイオード照明装置の筐体の斜視図及びＢ部拡大図
【図５】同発光ダイオード照明装置の前面カバーの斜視図及び部分拡大断面図
【図６】同発光ダイオード照明装置に用いられている定電流ダイオードの特性曲線を示す図
【図７】同発光ダイオード照明装置の利用中の照明モジュール毎の特性変動を示す模式図
【図８】本発明の第２実施形態に係る発光ダイオード照明装置の回路構成を示す回路図
【図９】本発明の第３実施形態に係る発光ダイオード照明装置の全体構成を示す断面図
【図１０】本発明の他の実施形態に係る発光ダイオード照明装置の発光ダイオード素子の配列を示す図
【符号の説明】
【００６８】
１、１００、２００    発光ダイオード照明装置
１０、１１０          照明モジュール
１２                  ＤＣ／ＤＣコンバータ
１４、１１４          電源
１６、１１６、２１６  発光ダイオード素子
１８                  発光ダイオード列
２０                  定電流制御素子
２２、１２２          定電流ダイオード
６０、２６０          回路基板
７０、２７０          筐体
８０、２８０          前面カバー
【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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【国際調査報告】
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