(57)【要約】【課題】  空冷ファンの出力の変動が光束に影響を与えにくい点灯装置及び該点灯装置を用いた照明器具を提供する。【解決手段】  半導体発光素子である発光ダイオード４を点灯させる定電流を出力する光源駆動回路２と、空冷ファン５の駆動用の定電圧を出力するファン駆動回路３と、ファン駆動回路３の出力端間に空冷ファン５と直列に接続された感温素子６とを備える。ファン駆動回路３が光源駆動回路２とは別途に設けられているから、空冷ファン５が光源駆動回路２を電源とする場合に比べ、空冷ファン５の出力の変動が発光ダイオード４の光束に影響を与えにくい。【選択図】図１
2014139901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体発光素子を点灯させるための定電流を出力する光源駆動回路と、
前記半導体発光素子と前記光源駆動回路との少なくとも一方を強制空冷する空冷ファンと、
前記空冷ファンを駆動するための定電圧を出力するファン駆動回路と、
前記空冷ファンによって強制空冷される前記半導体発光素子と前記光源駆動回路回路とのいずれかに近接配置され、前記ファン駆動回路の出力端間に前記空冷ファンと直列に接続され、温度が高いほど抵抗値が低下する感温素子とを備えることを特徴とする点灯装置。
【請求項２】
前記感温素子としてＮＴＣサーミスタを備えることを特徴とする請求項１記載の点灯装置。
【請求項３】
前記感温素子としてＣＴＲサーミスタを備えることを特徴とする請求項１記載の点灯装置。
【請求項４】
前記感温素子の温度が所定の定格温度となったときに、前記空冷ファンに入力される電圧が前記空冷ファンの定格電圧となることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の点灯装置。
【請求項５】
前記定格温度は、前記半導体発光素子と前記光源駆動回路とのうち前記感温素子が近接配置されたものの温度の許容範囲の上限値以下とされていることを特徴とする請求項４記載の点灯装置。
【請求項６】
前記感温素子は、前記光源駆動回路が実装されたプリント配線板に実装されることにより、前記光源駆動回路に近接配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の点灯装置。
【請求項７】
前記感温素子は、前記半導体発光素子が実装されたプリント配線板に実装されることにより、前記半導体発光素子に近接配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の点灯装置。
【請求項８】
外部から入力された交流電力を直流電力に変換する整流回路と、
前記整流回路の直流出力を昇圧するブーストコンバータとを備え、
前記光源駆動回路と前記ファン駆動回路とは前記ブーストコンバータの出力端間に互いに並列に接続されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の点灯装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の点灯装置を備えることを特徴とする照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点灯装置及び該点灯装置を用いた照明器具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、発光ダイオード（いわゆるＬＥＤ）を点灯させる点灯装置において、発光ダイオードを空冷するための空冷ファンを備えるものが提供されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記の点灯装置においては、発光ダイオードの温度が低いときには空冷ファンの出力（回転速度）を低下させる制御がされることで、空冷ファンの出力が過剰に高くされることによる無駄な電力消費や騒音が抑えられる。
【０００４】
さらに、この種の点灯装置において、発光ダイオードに熱的に接続されたサーミスタを空冷ファンの電源と空冷ファンとの間に介装することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。すなわち、発光ダイオードの温度に応じてサーミスタのインピーダンスが変化し、これによって空冷ファンへの入力電力が変化することで、空冷ファンの出力が自動的に制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１９２４０６号公報
【特許文献２】特表２０１１−５２９６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来は、サーミスタと空冷ファンとの直列回路は、発光ダイオードの電源に対し、発光ダイオードと並列に接続されていた。
【０００７】
ここで、発光ダイオードの光束は入力される電流に依存することから、発光ダイオードの電源としては、一般に、定電流を出力するものが用いられる。
【０００８】
しかしながら、上記のように電源に対してサーミスタと空冷ファンとの直列回路と発光ダイオードとが互いに並列に接続されていると、空冷ファンの出力に応じて発光ダイオードへの入力電流（すなわち発光ダイオードの光束）が変動してしまう。
【０００９】
本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、空冷ファンの出力の変動が光束に影響を与えにくい点灯装置及び該点灯装置を用いた照明器具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の点灯装置は、半導体発光素子を点灯させるための定電流を出力する光源駆動回路と、前記半導体発光素子と前記光源駆動回路との少なくとも一方を強制空冷する空冷ファンと、前記空冷ファンを駆動するための定電圧を出力するファン駆動回路と、前記空冷ファンによって強制空冷される前記半導体発光素子と前記光源駆動回路回路とのいずれかに近接配置され、前記ファン駆動回路の出力端間に前記空冷ファンと直列に接続され、温度が高いほど抵抗値が低下する感温素子とを備えることを特徴とする。
【００１１】
上記の点灯装置において、前記感温素子としてＮＴＣサーミスタを備えていてもよい。
【００１２】
また、上記の点灯装置において、前記感温素子としてＣＴＲサーミスタを備えていてもよい。
【００１３】
さらに、上記の点灯装置において、前記感温素子の温度が所定の定格温度となったときに、前記空冷ファンに入力される電圧が前記空冷ファンの定格電圧となってもよい。
【００１４】
また、上記の点灯装置において、前記定格温度は、前記半導体発光素子と前記光源駆動回路とのうち前記感温素子が近接配置されたものの温度の許容範囲の上限値以下とされていることが望ましい。
【００１５】
さらに、上記の点灯装置において、前記感温素子は、前記光源駆動回路が実装されたプリント配線板に実装されることにより、前記光源駆動回路に近接配置されていてもよい。
【００１６】
また、上記の点灯装置において、前記感温素子は、前記半導体発光素子が実装されたプリント配線板に実装されることにより、前記半導体発光素子に近接配置されていてもよい。
【００１７】
さらに、上記の点灯装置において、外部から入力された交流電力を直流電力に変換する整流回路と、前記整流回路の直流出力を昇圧するブーストコンバータとを備え、前記光源駆動回路と前記ファン駆動回路とは前記ブーストコンバータの出力端間に互いに並列に接続されていることが望ましい。
【００１８】
本発明の照明器具は、上記いずれかの点灯装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ファン駆動回路が光源駆動回路とは別途に設けられているから、空冷ファンが光源駆動回路を電源とする場合に比べ、空冷ファンの出力の変動が半導体発光素子の光束に影響を与えにくい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態を示す回路ブロック図である。
【図２】同上の要部を示す斜視図である。
【図３】同上の要部を示す分解斜視図である。
【図４】同上を示す斜視図である。
【図５】同上の変更例の要部を示す斜視図である。
【図６】同上を用いた照明器具の一例を示す斜視図である。
【図７】同上を用いた照明器具の別の例を示す斜視図である。
【図８】同上を用いた照明器具の更に別の例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２２】
本実施形態は、図１に示すように、外部の交流電源ＡＣから入力された交流電力を全波整流により直流電力（脈流電力）に変換するダイオードブリッジからなる整流回路ＤＢと、整流回路ＤＢの直流出力を昇圧するブーストコンバータ１とを備える。
【００２３】
ブーストコンバータ１は、整流回路ＤＢの出力端間に接続された第１インダクタＬ１と第１ダイオードＤ１と第１コンデンサＣ１との直列回路を備え、第１コンデンサＣ１の両端を出力端としている。また、ブーストコンバータ１は、一端を第１インダクタＬ１と第１ダイオードＤ１との接続点に接続され他端を整流回路ＤＢの低電圧側の出力端に接続された第１スイッチング素子Ｑ１と、第１スイッチング素子Ｑ１をオンオフ駆動する第１駆動回路１１とを備える。第１スイッチング素子Ｑ１は例えばｎチャネル型の電界効果トランジスタからなる。第１駆動回路１１は、ブーストコンバータ１の出力電圧（すなわち第１コンデンサＣ１の両端電圧）を一定に維持するように、第１スイッチング素子Ｑ１のオンオフの間隔を随時変更する。このような第１駆動回路１１は周知の電子回路により実現可能であるので詳細な図示並びに説明は省略する。上記のようなブーストコンバータ１は、力率を改善する作用を有する。
【００２４】
また、本実施形態は、ブーストコンバータ１を電源とするバックコンバータからなり、半導体発光素子としての発光ダイオード４を点灯させる定電流を出力する光源駆動回路２を備える。
【００２５】
光源駆動回路２は、ブーストコンバータ１の出力端間に接続された第２スイッチング素子Ｑ２と第２インダクタＬ２と第２コンデンサＣ２との直列回路を備え、第２コンデンサＣ２の両端が出力端として発光ダイオード４に接続される。第２スイッチング素子Ｑ２は例えばｎチャネル型の電界効果トランジスタからなる。また、光源駆動回路２は、アノードがブーストコンバータ１の低電圧側の出力端に接続されカソードが第２スイッチング素子Ｑ２と第２インダクタＬ２との接続点に接続された第２ダイオードＤ２と、第２スイッチング素子Ｑ２をオンオフ駆動する第２駆動回路２１とを備える。第２駆動回路２１は、光源駆動回路２の出力電流を一定に維持するように、第２スイッチング素子Ｑ２のオンオフの間隔を随時変更する。このような第２駆動回路２１は周知の電子回路により実現可能であるので詳細な図示並びに説明は省略する。
【００２６】
上記の整流回路ＤＢとブーストコンバータ１と光源駆動回路２とは、それぞれ図２に示すようにプリント配線板７０に実装され、図３に矢印Ａ１で示すようにケース７１に収納される。プリント配線板７０は長方形状であり、ケース７１は角筒形状であって、プリント配線板７０は長手方向をケース７１の軸方向に向けてケース７１に収納される。また、ケース７１においてプリント配線板７０を短手方向から挟んで互いに対向する内面には、それぞれ、プリント配線板７０の短手方向の端部をプリント配線板７０の厚さ方向から挟む凸部７１０（奥側の内面についてのみ図示）が一対ずつ設けられている。
【００２７】
さらに、ケース７１には、ケース７１の一方（図３での右側）の開口を閉塞するカバー７２が取り付けられる。カバー７２は平板形状であって、厚さ方向をケース７１の軸方向（図３での左右方向）に向けてケース７１の一端部（図３での右端部）にはめ込まれる。ケース７１からのカバー７２の脱落は、例えば、カバー７２の外周面に設けられた係合凸部７２１が、ケース７１に設けられた係合穴７１１に係入することで防止される。カバー７２には２個のケーブル挿通穴７２２が設けられており、各ケーブル挿通穴７２２にはそれぞれ一本ずつのケーブル７３が挿通される。一方のケーブル７３は整流回路ＤＢを外部の交流電源ＡＣに対して電気的に接続する一対の電線（図示せず）を有し、他方のケーブル７３は光源駆動回路２を発光ダイオード４に対して電気的に接続する一対の電線（図示せず）を有する。上記のケース７１とカバー７２とはそれぞれ例えば金属からなる。
【００２８】
また、ケース７１の他方（図３での左側）の開口には、図４に示すように空冷ファン５が取り付けられる。空冷ファン５は、例えば周知の軸流ファンからなり、ケース７１内への（つまり図４での右向きの）気流を発生させる。ケース７１に対する空冷ファン５の固定は、例えばねじ止め等の周知の手段により達成することができる。
【００２９】
さらに、プリント配線板７０には、空冷ファン５を駆動する定電圧を出力するファン駆動回路３も実装されている。ファン駆動回路３は、ブーストコンバータ１を電源とするバックコンバータからなる。
【００３０】
すなわち、ファン駆動回路３は、ブーストコンバータ１の出力端間に接続された第３スイッチング素子Ｑ３と第３インダクタＬ３と第３コンデンサＣ３との直列回路を備え、第３コンデンサＣ３の両端が出力端とする。第３スイッチング素子Ｑ３は例えばｎチャネル型の電界効果トランジスタからなる。また、光源駆動回路３は、アノードがブーストコンバータ１の低電圧側の出力端に接続されカソードが第３スイッチング素子Ｑ３と第３インダクタＬ３との接続点に接続された第３ダイオードＤ３と、第３スイッチング素子Ｑ３をオンオフ駆動する第３駆動回路３１とを備える。第３駆動回路３１は、ファン駆動回路３の出力電圧（すなわち第３コンデンサＣ３の両端電圧）を一定に維持するように、第３スイッチング素子Ｑ３のオンオフの間隔を随時変更する。このような第３駆動回路３１は周知の電子回路により実現可能であるので詳細な図示並びに説明は省略する。
【００３１】
また、ファン駆動回路３と空冷ファン５との間には、負の温度特性を有する（つまり温度が高いほど抵抗値が低下する）感温素子６が挿入されている。すなわち、ファン駆動回路３の出力端間には、空冷ファン５と感温素子６との直列回路が接続されている。感温素子６としては、例えばＮＴＣサーミスタやＣＴＲサーミスタのような周知のものを用いることができる。感温素子６は、プリント配線板７０に実装されることにより、光源駆動回路２に近接配置されている。つまり、本実施形態においては、光源駆動回路２の温度が高くなるほど、感温素子６の温度が高くなって抵抗値が低下することで、空冷ファン５に入力される電圧が高くなって空冷ファン５の出力が上昇（すなわち風量が増加）する。感温素子６はなるべく冷却の必要性が高い部品（発熱量が多い部品や、熱に弱い部品など）の近傍に配置されることが望ましい。例えば、図２及び図３においては、感温素子６は光源駆動回路２において比較的に発熱量が多い部品であるインダクタＬ２の近傍に配置されている。
【００３２】
以下、空冷ファン５としては、定格電圧が１２Ｖであり、許容される入力電圧の範囲が６Ｖ〜１３．８Ｖであり、インピーダンス（抵抗値）が入力電圧に関わらず６７Ωであるものを想定する。この場合、仮に感温素子６において短絡が発生したとしても空冷ファン５への入力電圧が上記範囲の上限値を超えることがないように、ファン駆動回路３の出力電圧は１３．８Ｖ以下とする必要がある。
【００３３】
さらに、感温素子６として、次表１に示すような温度特性を有するＮＴＣサーミスタが用いられる場合を考える。次表１には、ファン駆動回路３の出力電圧（以下、「電源電圧」と呼ぶ。）を１２Ｖとした場合における各種の数値も記載している。
【００３４】
【表１】
2014139901.tif 000003
【００３５】
この場合、空冷ファン５への入力電圧は、感温素子６の温度が５０℃であるときには、感温素子６の温度が１５０℃であるときの約半分になる。例えば、ファン駆動回路３の出力電圧が１２Ｖである場合、感温素子６の温度が、空冷ファン５への入力電圧が許容範囲の下限値である６Ｖとなる温度（約５０℃）を下回ると、送風がほぼ停止される。逆に、感温素子６の温度が高いほど、空冷ファン５への入力電圧は定格電圧に近くなる。
【００３６】
一方、感温素子６として、上記のものに代えて、次表２に示すような温度特性を有するＮＴＣサーミスタが用いられる場合を考える。次表２には、ファン駆動回路３の出力電圧（電源電圧）を１２Ｖとした場合における各種の数値も記載している。
【００３７】
【表２】
2014139901.tif 000004
【００３８】
ここで、空冷ファン５に入力される電圧が空冷ファン５の定格電圧となるときの感温素子６の温度（以下、「定格温度」と呼ぶ。）は、感温素子６が温度を検出する対象（本実施形態では光源駆動回路２）の許容温度以下とされることが望ましい。
【００３９】
例えば、感温素子６として上記の表２のような温度特性のものが用いられる場合において、感温素子６の温度が１２５℃であるときに空冷ファン５に定格電圧（１２Ｖ）が入力される（つまり定格温度を１２５℃とする）には、ファン駆動回路３の出力電圧は１２×（６７＋５）／６７≒１２．９Ｖであればよい。この場合における各数値を次表３に示す。
【００４０】
【表３】
2014139901.tif 000005
【００４１】
また、感温素子６として、上記のものに代えて、次表４に示すような温度特性を有するＣＴＲサーミスタが用いられる場合を考える。次表４には、ファン駆動回路３の出力電圧（電源電圧）を１２．９Ｖとした場合における各種の数値も記載している。
【００４２】
【表４】
2014139901.tif 000006
【００４３】
表２及び表３の感温素子６では抵抗値が５Ωとなる温度が１２５℃であるのに対し、表４の感温素子６では抵抗値が５Ωとなる温度が１００℃である。従って、表４の感温素子６が用いられる場合において、ファン駆動回路３の出力電圧を上記のように１２．９Ｖとすれば、定格温度を１００℃とすることができる。一方、感温素子６としては表２及び表３のものを用いながら定格温度を１００℃とすることも可能であり、その場合にはファン駆動回路３の出力電圧を１２×（６７＋８）／６７≒１３．４Ｖとすればよい。
【００４４】
なお、上記の空冷ファン５や感温素子６はあくまで例であり、適宜変更可能であることはいうまでもない。たとえば、空冷ファン５は振動により空気に対流を作る構造のものなども含む。
【００４５】
上記構成によれば、ファン駆動回路３が光源駆動回路２とは別途に設けられているから、空冷ファン５が光源駆動回路２を電源とする場合に比べ、空冷ファン５の出力の変動が発光ダイオード４の光束に影響を与えにくい。
【００４６】
また、温度が低いほど空冷ファン５の出力が低下されることで、低温時の空冷ファン５による無駄な電力消費や騒音が抑えられる。さらに、空冷ファン５に直列に接続された感温素子６によって自動的に空冷ファン５への入力電力が制御されるから、感温素子６により検出された温度に応じて空冷ファン５を制御する回路を別途に設ける場合に比べて小型化や製造コストの低減が可能となる。
【００４７】
さらに、光源駆動回路２とファン駆動回路３とが互いに共通のブーストコンバータ１を電源としているから、整流回路ＤＢとブーストコンバータ１とが光源駆動回路２用とファン駆動回路３用とで別途に設けられる場合に比べて製造コストが低減される。
【００４８】
なお、上記のように空冷ファン５が強制空冷する対象を光源駆動回路２とする代わりに、図５に示すように空冷ファン５が強制空冷する対象を発光ダイオード４としてもよい。すなわち、空冷ファン５が発生させる気流の流路上に発光ダイオード４が位置するように空冷ファン５と発光ダイオード４とをそれぞれ配置する。この場合、感温素子６の温度と発光ダイオード４の温度との相関を高くするために、感温素子６は例えば発光ダイオード４が実装されたプリント配線板４０に実装されることで発光ダイオード４に近接配置されることが望ましい。上記のプリント配線板４０には、プリント配線板４０よりも熱伝導率が高い材料（例えば金属）からなる放熱板（図示せず）が熱的に接続されていてもよい。この場合、感温素子６は上記の放熱板に熱的に接続されていてもよい。
【００４９】
さらに、空冷ファン５が発生させる気流の流路上に発光ダイオード４と光源駆動回路２との両方を配置すれば、発光ダイオード４と光源駆動回路２との両方を空冷ファン５により強制空冷することも可能である。この場合、感温素子６は、光源駆動回路２と発光ダイオード４とのいずれに近接配置してもよい。
【００５０】
また、ブーストコンバータ１や光源駆動回路２やファン駆動回路３は、図１に示したものに限られず、必要な機能（定電流または定電圧の出力）を達成できる範囲内で適宜の回路に置換可能である。
【００５１】
さらに、半導体発光素子としては、発光ダイオード４に代えて、例えば有機ＥＬなどの他の半導体発光素子を用いてもよい。
【００５２】
上記の各種の点灯装置は、例えば図６〜図８に示すような照明器具７に用いることができる。図６〜図８の照明器具７は、それぞれ、ブーストコンバータ１や光源駆動回路２やファン駆動回路３を収納したケース７１と、発光ダイオード４を保持した灯体７４とを備える。空冷ファン５は、光源駆動回路２の冷却に用いられる場合にはケース７１に保持され、発光ダイオード４の冷却に用いられる場合には灯体７４に保持される。上記のような各種の照明器具７は周知技術で実現可能であるので、詳細な説明は省略する。
【符号の説明】
【００５３】
１  ブーストコンバータ
２  光源駆動回路
３  ファン駆動回路
４  発光ダイオード（半導体発光素子）
５  空冷ファン
６  感温素子
７  照明器具
４０  プリント配線板
７０  プリント配線板
ＡＣ  交流電源
ＤＢ  整流回路
【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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