(57)【要約】      （修正有）【課題】互いに異なる数のＬＥＤを直列接続した複数の回路ブロックを並列に接続した発光装置を少ない部品数で均一に発光させることが可能な技術を提供する。【解決手段】発光装置は、トランジスタ１００と、直列接続された複数の発光素子１１、１２、１３、２１、２２、２３を有しており、一端が電源の高電位端＋Ｖと接続され、他端が電源の基準電位端ＧＮＤと接続された第１回路部と、第１回路部よりも少ない数の発光素子３２、３３、４２、４３を有し、当該発光素子が直列接続されており、一端がトランジスタのエミッタと接続され、他端が基準電位端と接続された第２回路部、を含み、第１回路部は、第２回路部と同数の基準電位端側の発光素子とそれ以外の高電位端側の発光素子との間に節点Ａを有しており、トランジスタは、ベースが第１回路部の節点Ａと接続され、コレクタが高電位端と接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランジスタと、
直列接続された複数の発光素子を有しており、一端が電源の高電位端と接続され、他端が前記電源の基準電位端と接続された第１回路部と、
前記第１回路部よりも少ない数の発光素子を有し、当該発光素子が複数である場合には各発光素子が直列接続されており、一端が前記トランジスタのエミッタと接続され、他端が前記基準電位端と接続された第２回路部と、
を含み、
前記第１回路部は、前記第２回路部と同数の前記基準電位端側の発光素子とそれ以外の前記高電位端側の発光素子との間に節点を有しており、
前記トランジスタは、ベースが前記第１回路部の前記節点と接続され、コレクタが前記高電位端と接続されている、
発光装置。
【請求項２】
前記第１回路部は、前記基準電位端側に直列接続された整流ダイオードを更に有する、
請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記第１回路部と前記高電位端との間に接続された電流制限用抵抗素子を更に有する、
請求項１又は２に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の発光素子を有する発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複数の発光素子（ＬＥＤ）を備えた発光装置を用いて構成された車両用灯具が普及している。車両用灯具として用いる場合には、所定の配光要件を満足するために各ＬＥＤに均一な電流を供給してこれらのＬＥＤを均一に発光させる必要がある。このため、発光装置を製造する際には、ほぼ同一の特性のＬＥＤを選別して使用している。ここでいう特性とは主に、光度特性及びＩＦ（順方向電流）−ＶＦ（順方向電圧）特性である。
【０００３】
複数のＬＥＤに均一な電流を供給する方法としては、例えば、全てのＬＥＤを直列接続してその両端に電圧を印加することが考えられる。しかし、この場合にはＬＥＤの数がある程度多い場合にはそれらのＬＥＤの直列回路に高電圧を印加するために高価な昇圧回路を用いる必要があり、コストの面で不利となる。これに対して、各ＬＥＤを並列接続することも考えられる。例えば、３つのＬＥＤを直列接続した回路ブロック同士をいくつか並列に接続した場合には、この３つのＬＥＤからなる回路ブロックに対応した電圧を印加できればよいため、高価な昇圧回路を使わないようにすることができる。このような並列駆動の場合、各回路ブロックのＬＥＤの数が同数であれば各々のＬＥＤに同じ電流が流れるが、各回路ブロックのＬＥＤの数が異なると明るさが不均一となってしまう。ＬＥＤの数の多い回路ブロックに対し、ＬＥＤの数の少ない回路ブロックのＬＥＤは負荷電圧が大きくなるため電流が大きくなる。このため、現状は、明るさを均一とするため、不足分のＬＥＤの代わりに抵抗素子や整流ダイオードを挿入して電圧負荷を作り、同電流に調整している。しかし、印加される電圧が設計電圧のときには均等に電流が流れるものの、電圧が変動するとＬＥＤ、抵抗素子、整流ダイオードの電圧負荷特性の違いから電流に差が出て、明るさが不均一となってしまう。
【０００４】
このような不都合を解消し得る先行例として、例えば特開２００７−０９６２８７号公報（特許文献１）には、互いに異なる数のＬＥＤを直列接続した複数のモジュールを並列に接続したＬＥＤ発光部において、各モジュールにそれぞれ抵抗素子とトランジスタを直列接続した回路構成が開示されている（特許文献１の図１２、図１３等参照）。そして、この構成によれば、枝路である各モジュール（直列回路）に流れる電流を精度良く均一に制御できる旨の説明がなされている。しかし、この先行例の構成においては、各モジュールにそれぞれ電流制御用のトランジスタおよび抵抗素子を組み込む必要があるので、モジュール数が増えるに伴って部品点数が増え、高コスト化および回路の大型化を招くという点で改良の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−０９６２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明に係る具体的態様は、互いに異なる数のＬＥＤを直列接続した複数の回路ブロックを並列に接続した発光装置を少ない部品数で均一に発光させることが可能な技術を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る一態様の発光装置は、（ａ）トランジスタと、（ｂ）直列接続された複数の発光素子を有しており、一端が電源の高電位端と接続され、他端が電源の基準電位端と接続された第１回路部と、（ｃ）第１回路部よりも少ない数の発光素子を有し、当該発光素子が複数である場合には各発光素子が直列接続されており、一端がトランジスタのエミッタと接続され、他端が基準電位端と接続された第２回路部、を含み、（ｄ）第１回路部は、第２回路部と同数の基準電位端側の発光素子とそれ以外の高電位端側の発光素子との間に節点を有しており、（ｅ）トランジスタは、ベースが第１回路部の節点と接続され、コレクタが高電位端と接続されている、発光装置である。
【０００８】
上記構成によれば、トランジスタを介して、第１回路部の節点と第２回路部の一端にほぼ同じ電圧を与えることが可能になる。トランジスタ自身は第１回路部の節点の電圧がベースに与えられることにより自律的にオン状態となるため、トランジスタのオンオフを制御するためにマイコン等の手段を設ける必要もない。したがって、互いに異なる数のＬＥＤを直列接続した複数の回路ブロックを並列に接続した発光装置を少ない部品数で均一に発光させることが可能となる。
【０００９】
上記の発光装置において、第１回路部は、基準電位端側に直列接続された整流ダイオードを更に有することも好ましい。
【００１０】
第１回路部の節点と第２回路部の一端の電圧は厳密にいうとトランジスタのベース−エミッタ間電圧の分だけズレが生じるが、このズレを整流ダイオードの順電圧によって相殺することが可能となる。したがって、各発光素子の点灯時の光度をより均一にすることが可能となる。
【００１１】
上記の発光装置は、第１回路部と高電位端との間に接続された電流制限用抵抗素子を更に有することも好ましい。
【００１２】
このように電流制限用抵抗素子を設ける場合でも、原理上、第１回路部に対応したものだけ設ければよく第２回路部に対応したものは不要であるため、部品点数を削減する効果が高い。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、一実施形態の発光装置の構成を示す回路図である。
【図２】図２は、図１に示す発光装置において電源電圧を変化させたときの電流ｉｆと電流ｉｅの関係の一例を示すグラフである。
【図３】図３は、他の実施形態の発光装置の構成を示す回路図である。
【図４】図４は、図３に示す発光装置において電源電圧を変化させたときの電流ｉｅの一例を示すグラフである。
【図５】図５は、他の実施形態の発光装置の構成を示す回路図である。
【図６】図６は、他の実施形態の発光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】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、本明細書における「接続」の意味には、所期の技術的効果を得るために必要な動作を阻害しない形で回路素子等の回路要素間に他の回路要素が介在している場合も含むものとする。
【００１５】
図１は、一実施形態の発光装置の構成を示す回路図である。図１に示す発光装置は、ＮＰＮ型バイポーラ・トランジスタ１００と、電流制限用抵抗素子１０１と、複数の発光素子（ＬＥＤ）１１、１２、１３、２１、２２、２３、３２、３３、４２、４３を含んで構成されている。この発光装置は、高電位端＋Ｖと基準電位端ＧＮＤを有する電源と接続されており、この電源から電力供給を受けて各発光素子を点灯させる。なお、本実施形態では各発光素子は、ほぼ同一の特性を有するものとする。ここでいう特性とは主に、光度特性及びＩＦ（順方向電流）−ＶＦ（順方向電圧）特性である。
【００１６】
発光素子１１、１２、１３は、相互に直列接続されており、発光素子１１のアノード側が電流制限用抵抗素子１０１を介して高電位端＋Ｖと接続され、発光素子１３のカソード側が基準電位端ＧＮＤと接続されている。
【００１７】
発光素子２１、２２、２３は、相互に直列接続されており、発光素子２１のアノード側が電流制限用抵抗素子１０１を介して高電位端＋Ｖと接続され、発光素子２３のカソード側が基準電位端ＧＮＤと接続されている。なお、この発光素子２１、２２、２３からなる直列回路部（回路ブロック）が「第１回路部」に対応する。
【００１８】
発光素子３２、３３は、相互に直列接続されており、発光素子３２のアノード側がＮＰＮ型バイポーラ・トランジスタ１００のエミッタと接続され、発光素子３３のカソード側が基準電位端ＧＮＤと接続されている。同様に、発光素子４２、４３は、相互に直列接続されており、発光素子４２のアノード側がＮＰＮ型バイポーラ・トランジスタ１００のエミッタと接続され、発光素子４３のカソード側が基準電位端ＧＮＤと接続されている。この発光素子３２等からなる直列回路部あるいは発光素子４２等からなる直列回路部は、上記した発光素子２１等からなる直列回路部よりも少ない数の発光素子を有するものであり、「第２回路部」に対応する。ＮＰＮ型バイポーラ・トランジスタ１００のエミッタと各第２回路部とは節点Ｂで接続されている。
【００１９】
発光素子２１等からなる第１回路部は、発光素子３２等（あるいは発光素子４２等）からなる第２回路部と同数の基準電位端ＧＮＤ側の発光素子２２、２３と、それ以外の高電位端側＋Ｖの発光素子２１との間に節点Ａを有している。
【００２０】
ＮＰＮ型バイポーラ・トランジスタ１００は、そのベースが第１回路部の節点Ａと接続され、コレクタが高電位端＋Ｖと接続され、エミッタが各第２回路部の一端と接続されている。
【００２１】
本実施形態の発光装置は以上のような構成を備えており、次にその動作について詳細に説明する。
【００２２】
各発光素子の特性が同一であるとすれば、それぞれを均一な明るさで点灯させるためには各発光素子に対して同じ大きさの電圧を与える必要がある。このため、まず発光素子の数の多い直列回路部である発光素子１１等と発光素子２１等の並列回路ブロックにおいて、各発光素子が求める光度となる順方向電圧ＶＦが印加されるように抵抗定数を決定する。また、発光素子の数が少ない直列回路部である発光素子３２等と発光素子４２等の並列回路ブロックの各発光素子を同じ光度となるようにするには、上記と同等の順方向電圧ＶＦを与えればよい。つまり、図１に示す節点Ａと節点Ｂを同電位とすれば、同じ順方向電圧ＶＦが各発光素子に印加されることになり、各発光素子が明るさで点灯する。
【００２３】
節点Ａと節点Ｂを同電位とするには、ＮＰＮ型バイポーラ・トランジスタ１００を導通状態とすればよい。図１に示す発光装置では、節点Ａの電圧によりＮＰＮ型バイポーラ・トランジスタ１００を導通状態とするに十分な電圧がベースに供給されるので、自律的にＮＰＮ型バイポーラ・トランジスタ１００を導通状態とすることができる。これにより、節点Ａと節点Ｂはほぼ同電位となり、節点Ｂには、ＮＰＮ型バイポーラ・トランジスタ１００のコレクタ−エミッタ間を通して電源の高電位端側＋Ｖから各第２回路部に電流が供給される。なお、厳密にはＮＰＮ型バイポーラ・トランジスタ１００のベース−エミッタ間に微小電流が流れるが、微小値なので無視することができる。これにより各発光素子に同等の順方向電圧ＶＦが印加されるので、各発光素子を均一に点灯させることが可能となる。
【００２４】
図２は、図１に示す発光装置において電源電圧を変化させたときの電流ｉｆと電流ｉｅの関係の一例を示すグラフである。図２より、電源電圧が変動しても電流ｉｆと電流ｉｅが同様に変化することが分かる。つまり電源電圧が変動しても、各発光素子を同一の明るさに点灯させることができる。ここで、電流ｉｆと電流ｉｅの間に僅かなズレがあるのは、ＮＰＮ型バイポーラ・トランジスタ１００のベース−エミッタ間電圧（一例として０．７Ｖ）が存在するからである。この電圧ズレによる電流差が許容できる用途であれば、非常に部品点数の少ない回路で均一に発光させることが可能な発光装置を実現できる。また、従来では発光素子の数の少ないブロック側にも電流制限用抵抗素子が必要であったが、本実施形態では、発光素子の数の多いブロック側の電流制限用抵抗素子１０１のみで足りることからも、部品点数を減らすことが可能になる。
【００２５】
なお、ＮＰＮ型バイポーラ・トランジスタ１００のベース−エミッタ間電圧による電流ｉｆと電流ｉｅの間のズレが許容できない場合には、図３に示すような回路構成を採用することでこのズレを簡単に補正することができる。
【００２６】
図３に示す発光装置は、基本的に図１に示した発光装置と共通の構成を備えており、発光素子１１等および発光素子２１等からなる各直列回路部の基準電位端ＧＮＤ側に直列接続された整流ダイオード１０２を更に有する点が異なっている。なお、共通の構成については同一符号を付したうえでそれらの説明を省略する。このような整流ダイオード１０２を付加することで、ＮＰＮ型バイポーラ・トランジスタ１００のベース−エミッタ間電圧を整流ダイオード１０２の順電圧により相殺することができる。
【００２７】
図４は、図３に示す発光装置において電源電圧を変化させたときの電流ｉｅの一例を示すグラフである。図示のように各発光素子に流れる電流ｉｅをすべて同じにすることができるので、各発光素子の点灯時の光度をより均一にすることが可能となる。
【００２８】
図５は、他の実施形態の発光装置の構成を示す回路図である。図５に示す発光装置は、上記した図３に示した発光装置と共通の構成を備えており、２つの発光素子からなる直列回路部をより多く並列に接続した点が異なっている。なお、共通の構成については同一符号を付したうえでそれらの説明を省略する。
【００２９】
図５に示す発光装置は、発光素子３２等からなる直列回路部、発光素子４２等からなる直列回路部に加え、発光素子５２、５３からなる直列回路部、発光素子６２、６３からなる直列回路部、発光素子７２、７３からなる直列回路部、発光素子８２、８３からなる直列回路部を備えており、これらがすべて並列に接続されている。各直列回路部は、それぞれ「第２回路部」に対応するものであり、各直列回路部の一端がＮＰＮ型バイポーラ・トランジスタ１００のエミッタと接続されており、各直列回路部の他端が基準電位端ＧＮＤと接続されている。
【００３０】
このように、発光素子の数が相対的に少ない直列回路部が増えたとしても、発光素子の数が多い直列回路部である発光素子１１等と発光素子２１等の並列回路ブロック以外には電流制限用抵抗素子１０１を設ける必要がないので、小型化、低コスト化を実現できる。
【００３１】
図６は、他の実施形態の発光装置の構成を示す回路図である。図６に示す発光装置は、上記した各実施形態と共通の原理に基づくものであり、ＮＰＮ型バイポーラ・トランジスタ１００ａ、１００ｂと、電流制限用抵抗素子１０１と、整流ダイオード１０２と、複数の発光素子（ＬＥＤ）１１、１２、１３、２１、２２、２３、３２、３３、４２、４３、５２、５３、６３ｂ、７３ｂ、８３ｂを含んで構成されている。
【００３２】
発光素子１１等からなる直列回路部と発光素子２１等からなる直列回路部は互いに並列接続されており、これらの一端側が高電位端＋Ｖと接続され、他端側が整流ダイオード１０２を介して基準電位端ＧＮＤと接続されている。そして、発光素子２１等からなる直列回路部の節点Ａ１にはＮＰＮ型バイポーラ・トランジスタ１００ａのベースが接続され、節点Ａ２にはＮＰＮ型バイポーラ・トランジスタ１００ｂのベースが接続されている。
【００３３】
発光素子３２等からなる直列回路部、発光素子４２等からなる直列回路部、発光素子５２等からなる直列回路部は互いに並列接続されており、これらの一端側がＮＰＮ型バイポーラ・トランジスタ１００ａのエミッタと接続され、他端側が基準電位端ＧＮＤと接続されている。なお、ＮＰＮ型バイポーラ・トランジスタ１００ａのコレクタは高電位端＋Ｖと接続されている。
【００３４】
発光素子６３ｂ、７３ｂ、８３ｂは、互いに並列接続されており、これらの一端側がＮＰＮ型バイポーラ・トランジスタ１００ｂのエミッタと接続され、他端側が基準電位端ＧＮＤと接続されている。なお、ＮＰＮ型バイポーラ・トランジスタ１００ｂのコレクタは高電位端＋Ｖと接続されている。
【００３５】
図６に示す発光装置においては、発光素子２１等からなる直列回路部が「第１回路部」に対応し、発光素子３２等からなる直列回路部、発光素子４２等からなる直列回路部、発光素子５２等からなる直列回路部はそれぞれ「第２回路部」に対応する。他方で、発光素子２１等からなる直列回路部が「第１回路部」に対応し、発光素子６３ｂ、７３ｂ、８３ｂのそれぞれが「第２回路部」に対応する。
【００３６】
このように、発光素子の数が異なる回路部が増えたとしても、発光素子の数が多い直列回路部である発光素子１１等と発光素子２１等の並列回路ブロック以外には電流制限用抵抗素子１０１を設ける必要がないので、小型化、低コスト化を実現できる。また、発光素子の数を自由に設計することができる。
【００３７】
なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１１、１２、１３、２１、２２、２３、３２、３３、４２、４３：発光素子
１００：ＮＰＮ型バイポーラ・トランジスタ
１０１：電流制限用抵抗素子
１０２：整流ダイオード
Ａ、Ｂ：節点
＋Ｖ：高電位端
ＧＮＤ：基準電位端
【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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