(57)【要約】【課題】回路構成を大幅に変更することなく且つ通常時の動作には影響を与えないで、構成部品の異常発熱を防止できる点灯装置および照明装置を提供する。【解決手段】過熱保護装置６は、半導体スイッチとしてのトランジスタ４２の制御端子（ベース）に電気的に接続されており、検知温度が所定温度を超えると、接点がオンしてトランジスタ４２のベース−エミッタ間を短絡する。これにより、過熱保護装置６の検知温度が所定温度を超えて接点がオンになると、点灯装置１は、トランジスタ４２が強制的にオフし、光源負荷５を消灯させる。過熱保護装置６は、半導体スイッチとしてのトランジスタ４２の温度を検知温度とすべく、たとえば熱収縮チューブからなる結束部材により、トランジスタ４２と一体的に束ねられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源負荷への電力供給路に挿入された半導体スイッチと、
前記半導体スイッチの制御端子に接続されており検知温度が所定温度を超えると前記半導体スイッチを強制的にオフする過熱保護装置と、
前記過熱保護装置と前記半導体スイッチとを一体的に束ねる結束部材とを備える
ことを特徴とする点灯装置。
【請求項２】
前記半導体スイッチはリード線を有しており、前記過熱保護装置は前記半導体スイッチの前記リード線に接合されている
ことを特徴とする請求項１記載の点灯装置。
【請求項３】
前記半導体スイッチは、前記光源負荷と直列に接続され、オン時に電源から前記光源負荷へ電流を流す
ことを特徴とする請求項１または２に記載の点灯装置。
【請求項４】
前記光源負荷が二次巻線に接続されるトランスをさらに備え、
前記半導体スイッチは、前記トランスの一次巻線に流れる電流をスイッチングすることにより前記トランスの二次巻線に電流を流す
ことを特徴とする請求項１または２に記載の点灯装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の点灯装置と、当該点灯装置から電力供給される光源負荷とを備える
ことを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源を点灯させる点灯装置および照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード（Light EmittingDiode：ＬＥＤ）や有機ＥＬ（ElectroLuminescence）などの半導体発光素子を光源とする照明装置が普及してきている。この種の照明装置には、たとえばカレントミラーを利用した構成の点灯装置（ＬＥＤ光源電源回路）が用いられる（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の点灯装置は、抵抗（ｒａ）、トランジスタ（Ｔｒｂ）、抵抗（ｒｂ）の直列回路を直流電源に並列に接続し、トランジスタ（Ｔｒｂ）がコレクタとベースとを接続してダイオード接続とされている。また、複数個のＬＥＤを直列接続した光源負荷（ＬＥＤブロック）に、トランジスタ（Ｔｒｃ）と抵抗（ｒｃ）とが直列に接続され、２個のトランジスタ（ＴｒｂとＴｒｃ）は、ベースが相互に接続されることによりカレントミラーを形成している。このため、光源負荷の負荷電流は、光源負荷の素子ばらつき（順方向電圧のばらつき等）によらず一定の大きさに制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３４３５８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の点灯装置では、たとえば光源負荷と直列接続された抵抗（ｒｃ）の短絡故障時、カレントミラーのバランスが崩れてトランジスタ（Ｔｒｃ）のベース−エミッタ間に印加される電圧が上昇し負荷電流が増加する可能性がある。この場合、トランジスタ（Ｔｒｃ）および光源負荷のＬＥＤに過電流が流れ、トランジスタ（Ｔｒｃ）およびＬＥＤの異常発熱につながることがある。また、ＬＥＤが短絡故障した場合には、このＬＥＤの順方向電圧分の電圧が、光源負荷と直列接続されたトランジスタ（Ｔｒｃ）に印加されて、トランジスタ（Ｔｒｃ）の異常発熱につながることがある。
【０００６】
本発明は上記事由に鑑みて為されており、回路構成を大幅に変更することなく且つ通常時の動作には影響を与えないで、構成部品の異常発熱を防止できる点灯装置および照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の点灯装置は、光源負荷への電力供給路に挿入された半導体スイッチと、前記半導体スイッチの制御端子に接続されており検知温度が所定温度を超えると前記半導体スイッチを強制的にオフする過熱保護装置と、前記過熱保護装置と前記半導体スイッチとを一体的に束ねる結束部材とを備えることを特徴とする。
【０００８】
この点灯装置において、前記半導体スイッチはリード線を有しており、前記過熱保護装置は前記半導体スイッチの前記リード線に接合されていることが望ましい。
【０００９】
この点灯装置において、前記半導体スイッチは、前記光源負荷と直列に接続され、オン時に電源から前記光源負荷へ電流を流すことがより望ましい。
【００１０】
この点灯装置において、前記光源負荷が二次巻線に接続されるトランスをさらに備え、前記半導体スイッチは、前記トランスの一次巻線に流れる電流をスイッチングすることにより前記トランスの二次巻線に電流を流すことがより望ましい。
【００１１】
本発明の照明装置は、上記の点灯装置と、当該点灯装置から電力供給される光源負荷とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、半導体スイッチの制御端子に接続されており検知温度が所定温度を超えると半導体スイッチを強制的にオフする過熱保護装置と、過熱保護装置と半導体スイッチとを一体的に束ねる結束部材とを備えている。したがって、回路構成を大幅に変更することなく且つ通常時の動作には影響を与えないで、構成部品の異常発熱を防止できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態１に係る点灯装置の構成を示す回路図である。
【図２】実施形態１に係る点灯装置の要部を示す斜視図である。
【図３】実施形態１の変形例に係る点灯装置の構成を示す回路図である。
【図４】実施形態１の他の変形例に係る点灯装置の構成を示す回路図である。
【図５】実施形態２に係る点灯装置の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施形態１）
本実施形態の点灯装置１は、図１に示すように、商用電源からなる交流電源１１に電気的に接続された整流回路２と、整流回路２の直流出力端間に電気的に接続された第１の抵抗３１、第１のトランジスタ４１、第２の抵抗３２の直列回路とを備えている。さらに、点灯装置１は、整流回路２の直流出力端間において光源負荷５に対して直列に接続された第２のトランジスタ４２、第３の抵抗３３の直列回路と、後述する過熱保護装置６および結束部材７（図２参照）とを備えている。なお、図１では過熱保護装置６を「ＴＰ」と表記している。
【００１５】
光源負荷５は、複数個（図１の例では４個）のＬＥＤ（発光ダイオード）５１〜５４を直列に接続することにより構成されている。ただし、光源負荷５を構成するＬＥＤの個数、並びに複数個のＬＥＤの接続形態（直列、並列の別）などを限定する趣旨ではない。また、光源負荷５は、ＬＥＤに限らず、他の発光素子を用いて構成されていてもよい。
【００１６】
整流回路２はダイオードブリッジからなり、交流電源１１から入力される交流電力を全波整流し、直流電力に変換して出力する。整流回路２の正極（高電位）側の出力端は抵抗３１を介してトランジスタ４１のコレクタに接続され、整流回路２の負極（低電位）側の出力端は抵抗３２を介してトランジスタ４１のエミッタに接続されている。また、整流回路２の正極側の出力端は光源負荷５の正極端子（アノード）に接続され、光源負荷５の負極端子（カソード）がトランジスタ４２のコレクタに接続され、整流回路２の負極側の出力端は抵抗３３を介してトランジスタ４２のエミッタに接続されている。
【００１７】
第１のトランジスタ４１は、ＮＰＮ型のトランジスタからなり、コレクタとベースとが電気的に接続されてダイオード接続されている。また、第２のトランジスタ４２は、ＮＰＮ型のトランジスタからなり、ベースが第１のトランジスタ４１のベースに電気的に接続されることにより、第１のトランジスタ４１と共にカレントミラーを形成している。このため、光源負荷５を流れる負荷電流は、光源負荷５の素子ばらつき（順方向電圧のばらつき等）によらず、第１のトランジスタ４１のコレクタに流入する電流に依存して一定の大きさに制御される。
【００１８】
ここにおいて、第２のトランジスタ４２は、光源負荷５への電力供給路に挿入された半導体スイッチとして機能し、制御端子（ベース）に所定の電流が供給されるとオンする。このトランジスタ４２は、光源負荷５と直列に接続され、オン時に電源（交流電源１１および整流回路２）から光源負荷５へ電流を流し、オフ時には光源負荷５への電流供給を停止する。つまり、上記構成の点灯装置１は、半導体スイッチとしてのトランジスタ４２がオンの状態では光源負荷５を点灯させ、このトランジスタ４２がオフの状態では光源負荷５を消灯させるように動作する。
【００１９】
ところで、本実施形態の点灯装置１における過熱保護装置６は、ノーマリオープン（常開接点）型の所謂サーマルプロテクタであって、自己の温度上昇を検知して、接点に電気的に接続された一対の接点端子６１（図２参照）間をオン・オフ（開閉）する。すなわち、過熱保護装置６は、通常時には接点がオフであるため一対の接点端子６１間が非導通であり、検知温度が所定温度を超えている期間には接点がオンして一対の接点端子６１間が短絡するように動作する。ここでは過熱保護装置６は、バイメタルを使用したサーマルプロテクタからなるが、この構成に限る趣旨ではない。
【００２０】
この過熱保護装置６は、半導体スイッチとしてのトランジスタ４２の制御端子（ベース）に電気的に接続されており、検知温度が所定温度を超えると、接点がオンしてトランジスタ４２を強制的にオフする。図１の例では、過熱保護装置６は、一方の接点端子６１がトランジスタ４２のベースに電気的に接続され、他方の接点端子６１が抵抗３３を介してトランジスタ４２のエミッタに電気的に接続されている。
【００２１】
これにより、過熱保護装置６の検知温度が所定温度以下で接点がオフのとき、点灯装置１は、トランジスタ４２の制御端子に所定の電流が供給されると、トランジスタ４２がオンして光源負荷５を点灯させる。一方、過熱保護装置６の検知温度が所定温度を超えて接点がオンになると、点灯装置１は、トランジスタ４２のベース−エミッタ間が短絡されてトランジスタ４２が強制的にオフし、光源負荷５を消灯させる。
【００２２】
また、過熱保護装置６は、半導体スイッチとしてのトランジスタ４２の温度を検知温度とすべく、結束部材７により、トランジスタ４２と一体的に束ねられている。つまり、結束部材７は、たとえば熱収縮チューブからなり、図２に示すように、過熱保護装置６とトランジスタ４２とを互いに接触させた状態で、両者を一体化すべく一纏めにして束ねている。
【００２３】
図２の例では、第２のトランジスタ４２はＴＯ−２２０型であってリードタイプのトランジスタである。このトランジスタ４２は、直方体状のプラスチック製のパッケージ４２１の一面からエミッタ、コレクタ、ベースのリード端子４２２が突き出し、この一面に隣接する他面に放熱器取り付け用の金属板４２３が露出した形に形成されている。
【００２４】
過熱保護装置６は、直方体状のパッケージ６２の一面から一対の接点端子６１が突き出し、この一面に隣接する他面を、トランジスタ４２の金属板４２３に接触させた状態で、結束部材７によりトランジスタ４２と一体化されている。ここで、過熱保護装置６のパッケージ６２は、金属板４２３に接触した面の面積が最も大きく形成されているため、トランジスタ４２の金属板４２３からの熱が比較的伝わりやすい。さらに、過熱保護装置６のパッケージ６２において接点端子６１が突き出た面と、トランジスタ４２のパッケージ４２１においてリード端子４２２が突き出た面とが同じ向きに向けられるように、過熱保護装置６とトランジスタ４２とでは向きが揃えられている。
【００２５】
また、過熱保護装置６は、図示しない基板の回路パターンに対して接点端子６１が接続されることにより、トランジスタ４２に電気的に接続される。ここでは、過熱保護装置６の接点端子６１は、基板上に設けられているランドであって、トランジスタ４２が接続されている回路パターン上のランドに対してはんだ付けされることにより、トランジスタ４２と電気的に接続される。過熱保護装置６は、このようにトランジスタ４２が電気的に接続される回路パターン上に設けられたランドを用いて基板に実装されることで、回路パターンの大幅な変更を必要とせずに、比較的簡単に基板に実装されることになる。
【００２６】
以上説明した構成の点灯装置１によれば、過熱保護装置６がノーマリオープン型であるため、通常時（正常動作時）には、動作に過熱保護装置６が何ら影響することはない。一方で、点灯装置１は、たとえば抵抗３３の短絡故障時や、光源負荷５のＬＥＤの短絡故障時など、光源負荷５への電力供給路に挿入された半導体スイッチたるトランジスタ４２が異常発熱する場合には、次のように動作する。つまり、点灯装置１は、過熱保護装置６にてトランジスタ４２の異常発熱を検知すると、過熱保護装置６を作動してトランジスタ４２のベース−エミッタ間を短絡する。これにより、点灯装置１は、半導体スイッチたるトランジスタ４２を強制的にオフし、光源負荷５への電流供給を停止して光源負荷５を消灯させる。したがって、点灯装置１は、トランジスタ４２に異常発熱を生じるような状況になると、速やかに光源負荷５への電力供給を停止するので、それ以上のトランジスタ４２の発熱、並びに他の構成部品の異常発熱を防止することができる。
【００２７】
しかも、点灯装置１は、過熱保護装置６と半導体スイッチ（トランジスタ４２）とを一体的に束ねる結束部材７を備えているので、トランジスタ４２の熱が過熱保護装置６へ伝達されやすく、トランジスタ４２の異常発熱時に電力供給を速やかに停止できる。さらに、この過熱保護装置６は、半導体スイッチ（トランジスタ４２）が電気的に接続される回路パターン上のランドを用いて基板に実装されるので、過熱保護装置６を設けたことによる回路パターンの大幅な変更は必要としない。要するに、本実施形態の点灯装置１は、回路構成を大幅に変更することなく且つ通常時の動作には影響を与えないで、構成部品の異常発熱を防止できる、という利点がある。
【００２８】
本実施形態の変形例として、点灯装置１は、第１の抵抗３１、第１のトランジスタ４１、第２の抵抗３２の直列回路に代えて、図３に示すように第４の抵抗３４、第５の抵抗３５、ツェナダイオード８の直列回路が整流回路２の直流出力端間に接続されていてもよい。図３の例では、ツェナダイオード８は、アノードを整流回路２の負極側の出力端に接続し、カソードを抵抗３５に接続するように設けられている。ツェナダイオード８と抵抗３５との接続点は、半導体スイッチとしてのトランジスタ４２のベースに電気的に接続されている。
【００２９】
この変形例によれば、点灯装置１は、抵抗３４、抵抗３５、ツェナダイオード８にて構成される回路よりトランジスタ４２のベースに電流を供給することで、光源負荷５を流れる負荷電流を、光源負荷５の素子ばらつきによらず、一定の大きさに制御できる。しかも、この点灯装置１は、整流回路２の出力に生じる脈流をツェナダイオード８により安定させるので、脈流に起因した光源負荷５のちらつきを低減できる。
【００３０】
また、本実施形態の他の変形例として、点灯装置１は、交流電源１１ではなく、図４に示すように直流電源１２に電気的に接続されて動作する構成であってもよい。この構成では、点灯装置１は整流回路２（図３参照）が省略されている。
【００３１】
さらにまた、本実施形態の他の変形例として、点灯装置１は、過熱保護装置６が半導体スイッチ（トランジスタ４２）のリード端子（リード線）４２２に対して、直接、接合されていてもよい。具体的には、過熱保護装置６は、接点端子６１がトランジスタ４２のベース、エミッタの各リード端子４２２に絡げてはんだ付けされることで、基板上の回路パターンを介さずにトランジスタ４２に直接接続される。
【００３２】
この構成によれば、基板にトランジスタ４２を実装するためのランド、孔（リード端子４２２挿通用）があれば、過熱保護装置６を実装するためのランド、孔を新たに追加する必要がなく、回路パターンの大幅な変更を必要としない。しかも、作業者は、トランジスタ４２を基板に実装する前に、トランジスタ４２と過熱保護装置６とを結束部材７で一体化しておくことにより、これらトランジスタ４２と過熱保護装置６とを１つの部品として扱うことができる。
【００３３】
ところで、本実施形態で示した点灯装置１は、光源負荷５と共に照明装置１０を構成する。つまり、照明装置１０は、上述した本実施形態の点灯装置１と、点灯装置１から電力供給される光源負荷５とを備えている。ここで、照明装置１０は、点灯装置１と光源負荷５とを１つの筐体（図示せず）に具備していてもよいし、別々の筐体に具備していてもよい。
【００３４】
（実施形態２）
本実施形態の点灯装置２０１は、図５に示すように、ハロゲンランプ（ハロゲン電球）からなる光源負荷２０５点灯用の電子トランスである点で、実施形態１に記載の点灯装置１と相違する。以下、実施形態１と同様の構成には、共通の符号を付して適宜説明を省略する。
【００３５】
本実施形態では、点灯装置２０１は、雑音防止用の雑防回路１３と、商用電源からなる交流電源１１に雑防回路１３を介して接続された整流回路２０２と、整流回路２０２の直流出力端間に接続された第１のコンデンサ２９１とを備えている。さらに、点灯装置２０１は、自励発振式のインバータ回路と、インバータ回路の発振を開始させるための始動回路とをコンデンサ２９１の両端間に備えている。
【００３６】
インバータ回路は、所謂ハーフブリッジ型の回路であって、第２のコンデンサ２９２、第３のコンデンサ２９３の直列回路と、第１のスイッチング素子２４１、第２のスイッチング素子２４２の直列回路とを、コンデンサ２９１の両端間に並列に備えている。ここでは、各スイッチング素子２４１，２４２はＮＰＮ型のトランジスタからなり、整流回路２０２の正極側の出力端には第１のスイッチング素子２４１のコレクタが接続され、負極側の出力端には第２のスイッチング素子２４２のエミッタが接続されている。第１のスイッチング素子２４１のエミッタは、第２のスイッチング素子２４２のコレクタに接続されている。
【００３７】
さらに、インバータ回路は、コンデンサ２９２，２９３の接続点と、トランジスタ２４１，２４２の接続点との間に、出力トランス１４の一次巻線１４１と帰還トランス１５の一次巻線１５１との直列回路を備えている。出力トランス１４の二次巻線１４２には、光源負荷２０５が接続されている。
【００３８】
帰還トランス１５は、一対の二次巻線１５２，１５３を有し、第１および第２のスイッチング素子２４１，２４２を交互にオン・オフさせるよう機能する。具体的には、一方の二次巻線１５２は第１の抵抗２３１を介して第１のスイッチング素子２４１のベース−エミッタ間に接続され、他方の二次巻線１５３は第２の抵抗２３２を介して第２のスイッチング素子２４２のベース−エミッタ間に接続されている。
【００３９】
また、始動回路は、コンデンサ２９１の両端間に接続された第３の抵抗２３３、第４のコンデンサ２９４の直列回路と、両端電圧がトリガ電圧に達することによって導通状態になるシリコン双方向スイッチング素子（ＳＢＳ）などのトリガ素１６とを有している。トリガ素子１６は、抵抗２３３およびコンデンサ２９４の接続点と、帰還トランス１５の二次巻線１５３および抵抗２３２の接続点との間に接続されている。これにより、始動回路は、電源投入後、コンデンサ２９４の両端電圧がトリガ電圧に達すると、トリガ素子１６が導通状態になって第２のスイッチング素子２４２をオンすることによってインバータ回路を始動する。
【００４０】
上述したような構成によれば、本実施形態の点灯装置１は、交流電源１１からの交流電力を直流電力に変換し、さらにインバータ回路にて高周波に変換することにより、出力トランス１４の二次巻線１４２から光源負荷２０５へ電力を供給する。このとき、出力トランス１４では、電圧が光源負荷２０５に適した電圧（たとえば１２Ｖ）まで降圧される。
【００４１】
ところで、上記構成の点灯装置１においては、各スイッチング素子２４１，２４２は、光源負荷２０５への電力供給路に挿入された半導体スイッチとして機能し、制御端子（ベース）に所定の電流が供給されるとオンする。このスイッチング素子２４１，２４２は、出力トランス１４の一次巻線１４１に流れる電流をスイッチングすることにより、出力トランス１４の二次巻線１４２に電流を流す。
【００４２】
そこで、本実施形態の点灯装置２０１は、図５に示すように、半導体スイッチとしての第２のスイッチング素子２４２のベース（制御端子）−エミッタ間に過熱保護装置６が接続されている。過熱保護装置６は、半導体スイッチとしてのスイッチング素子２４２の温度を検知温度とすべく、結束部材７（図２参照）により、スイッチング素子２４２と一体的に束ねられている。過熱保護装置６および結束部材７の構成については実施形態１と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。なお、図５では過熱保護装置６を「ＴＰ」と表記している。
【００４３】
ところで、電子トランスにおいても、光源負荷２０５（ハロゲンランプ）の寿命末期においては、フィラメントタッチ現象などによって、定格負荷の１．５倍相当の過負荷状態となり、スイッチング素子２４１，２４２の発熱、焼損を生じる可能性がある。
【００４４】
これに対して、本実施形態の点灯装置２０１によれば、過負荷状態におけるスイッチング素子２４２の異常発熱を過熱保護装置６にて検知すると過熱保護装置６を作動してスイッチング素子２４２のベース−エミッタ間を短絡する。これにより、点灯装置２０１は、半導体スイッチたるスイッチング素子２４２を強制的にオフし、インバータ回路の発振動作を停止させ、光源負荷２０５への電流供給を停止して光源負荷２０５を消灯させる。したがって、点灯装置２０１は、スイッチング素子２４２に異常発熱を生じるような状況になると、速やかに光源負荷５への電力供給を停止するので、それ以上のスイッチング素子２４２の発熱、並びに他の構成部品の異常発熱を防止することができる。
【００４５】
なお、本実施形態で示した点灯装置２０１は、光源負荷２０５と共に照明装置２０を構成する。つまり、照明装置２０は、上述した本実施形態の点灯装置２０１と、点灯装置２０１から電力供給される光源負荷２０５とを備えている。ここで、照明装置２０は、点灯装置２０１と光源負荷２０５とを１つの筐体（図示せず）に具備していてもよいし、別々の筐体に具備していてもよい。
【００４６】
その他の構成および機能は実施形態１と同様である。
【符号の説明】
【００４７】
１，２０１  点灯装置
５，２０５  光源負荷
６  過熱保護装置
７  結束部材
１０，２０  照明装置
１４  （出力）トランス
１４１  一次巻線
１４２  二次巻線
４２  トランジスタ（半導体スイッチ）
４２２  リード端子（リード線）
２４２  スイッチング素子（半導体素子）
【図１】
2014049386.tif 000003
【図２】
2014049386.tif 000004
【図３】
2014049386.tif 000005
【図４】
2014049386.tif 000006
【図５】
2014049386.tif 000007