(57)【要約】【課題】電源電圧の変動に応じて、ＬＥＤの直並列の接続を自動的に変換することにより、幅広い電源電圧の範囲に対応可能な照明装置用の制御回路を提供する。【解決手段】直流電圧を印加する直流電源５０と、直流電源５０から電圧を印加されると、常時点灯するＬＥＤを有するＬＥＤ常時点灯部５１と、直並列の接続が変換するＬＥＤを有するＬＥＤ直並列変換部５２と、直流電源５０から印加される電圧に応じて、ＬＥＤ常時点灯部５１に係るＬＥＤと、ＬＥＤ直並列変換部５２に係るＬＥＤに流す電流の量を決定するＬＥＤ電流値決定部５４と、ＬＥＤ電流値決定部５４で決定された電流の量に応じて、ＬＥＤ直並列変換部５２に係るＬＥＤの直並列の接続を変換させるＬＥＤ直並列制御部５３とを有する構成とした。【選択図】図１
2018106929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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を有する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、
前記直流電源から印加される電圧に応じて、前記ＬＥＤ常時点灯部に係るＬＥＤと、前記ＬＥＤ直並列変換部に係るＬＥＤに流す電流の量を決定するＬＥＤ電流値決定部と、
前記ＬＥＤ電流値決定部で決定さ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、照明装置用の制御回路
【請求項２】
前記直流電源の正極に、第１電流路と、第２電流路とがそれぞれ接続されており、
前記第１電流路では、前記ＬＥＤ常時点灯部としてのＬＥＤが直列に設けられており、当該ＬＥＤから電圧下位方向に向かって、第３電流路と第４電流路の２つに分岐し、
前記第３電流路では、前記ＬＥＤ直並列変換部としてのＬＥＤが直列に設けられており、当該ＬＥＤと、前記ＬＥＤ直並列制御部としてのＦＥＴが直列に接続されて設けられ、
前記第４電流路では、前記ＬＥＤ直並列制御部としてのＦＥＴが直列に設けられており、当該ＦＥＴと、前記ＬＥＤ直並列変換部としてのＬＥＤが直列に接続されて設けられ、
前記第３電流路に係る前記ＦＥＴと、前記第４電流路に係る前記ＬＥＤは接続され、２つに分岐していた前記第１電流路は１つに戻り、
１つに戻った前記第１電流路では、前記ＬＥＤ電流値決定部を構成する抵抗素子が直列に設けられると共に、１つに戻った前記第１電流路は、前記第２電流路に直列に設けられ、前記ＬＥＤ電流値決定部を構成するトランジスタと第５電流路によって接続され、
前記抵抗素子と、前記トランジスタは前記直流電源の負極に接続され、
前記第３電流路に係る前記ＦＥＴ及び前記第４電流路に係る前記ＦＥＴは、前記トランジスタと接続されてい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】
前記第３電流路及び前記第４電流路に、前記ＬＥＤ直並列変換部として設けられているＬＥＤの数が、各１個であることを特徴とする、請求項２に記載の照明装置用の制御回路。
【請求項４】
１つに戻った前記第１電流路に更に、前記ＬＥＤ常時点灯部としてのＬＥＤが直列に設けられていることを特徴とする、請求項２又は３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を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の寿命が短縮される。
【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ＶＦ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及び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】特開２０１６−４６２２８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及び２の構成では、電源電圧が低下すると、一定電流を保ちながら電圧下位から上位へ順にＬＥＤが消灯していくため、周囲の者が電源電圧の変動に気づいてしまうという問題があった。
【００１１】
そこで、この発明は、上述の課題を解決するものとして、電源電圧の変動に応じて、ＬＥＤの直並列の接続を自動的に変換することにより、幅広い電源電圧の範囲に対応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、
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を有する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、
前記直流電源から印加される電圧に応じて、前記ＬＥＤ常時点灯部に係るＬＥＤと、前記ＬＥＤ直並列変換部に係るＬＥＤに流す電流の量を決定するＬＥＤ電流値決定部と、
前記ＬＥＤ電流値決定部で決定さ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、照明装置用の制御回路とした。
【００１３】
また、請求項２の発明は、
前記直流電源の正極に、第１電流路と、第２電流路とがそれぞれ接続されており、
前記第１電流路では、前記ＬＥＤ常時点灯部としてのＬＥＤが直列に設けられており、当該ＬＥＤから電圧下位方向に向かって、第３電流路と第４電流路の２つに分岐し、
前記第３電流路では、前記ＬＥＤ直並列変換部としてのＬＥＤが直列に設けられており、当該ＬＥＤと、前記ＬＥＤ直並列制御部としてのＦＥＴが直列に接続されて設けられ、
前記第４電流路では、前記ＬＥＤ直並列制御部としてのＦＥＴが直列に設けられており、当該ＦＥＴと、前記ＬＥＤ直並列変換部としてのＬＥＤが直列に接続されて設けられ、
前記第３電流路に係る前記ＦＥＴと、前記第４電流路に係る前記ＬＥＤは接続され、２つに分岐していた前記第１電流路は１つに戻り、
１つに戻った前記第１電流路では、前記ＬＥＤ電流値決定部を構成する抵抗素子が直列に設けられると共に、１つに戻った前記第１電流路は、前記第２電流路に直列に設けられ、前記ＬＥＤ電流値決定部を構成するトランジスタと第５電流路によって接続され、
前記抵抗素子と、前記トランジスタは前記直流電源の負極に接続され、
前記第３電流路に係る前記ＦＥＴ及び前記第４電流路に係る前記ＦＥＴは、前記トランジスタと接続されている、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、
前記第３電流路及び前記第４電流路に、前記ＬＥＤ直並列変換部として設けられているＬＥＤの数が、各１個である、請求項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、
１つに戻った前記第１電流路に更に、前記ＬＥＤ常時点灯部としてのＬＥＤが直列に設けられている、請求項２又は３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、電源電圧の変動に応じて、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。
【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。
【００１８】
さらに、電源電圧の変動に応じて、ＬＥＤの直並列の接続を自動的に変換する構成であるため、ほとんど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。
【００１９】
また特に、請求項３の発明のように、前記第３電流路及び前記第４電流路に、前記ＬＥＤ直並列変換部として設けられているＬＥＤの数が各１個の場合には、当該１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。
【００２０】
また特に、請求項４の発明によれば、電源電圧が不足した際に、直列から並列に変換されるＬＥＤ直並列変換部に係るＬＥＤ（＝流れる電流が半減する箇所）を分散できるため、照明装置の明るさの隔たりを少なくでき、便宜である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明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の構成回路図である。
【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】この発明の他の実施の形態例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。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
まず、この発明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、さらに、ＬＥＤ常時点灯部５１及びＬＥＤ直並列変換部５２に流す電流値を決定するＬＥＤ電流値決定部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。
【００２３】
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。
【００２４】
（実施の形態例１）
以下、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。
【００２５】
図２に示すように、直流電源１の正極に、電流路２（第１電流路の一例）と、電流路３（第２電流路の一例）とがそれぞれ接続されている。
【００２６】
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（第３電流路の一例）と電流路２２（第４電流路の一例）の２つに分岐している。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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は、抵抗素子Ｒ３が設けられている。
【００３０】
一方、電流路３では、抵抗素子Ｒ４と半導体制御素子ＴＲ（トランジスタ）のコレクタが直列に接続されて設けられている。
【００３１】
また、電流路２の抵抗素子Ｒ３と、電流路３の半導体制御素子ＴＲのエミッタが直流電源１の負極（≒ＧＮＤ）に夫々接続されている。
【００３２】
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。
【００３３】
また、半導体制御素子ＦＥＴ２のソースと半導体発光素子ＬＥＤ９のカソードとの接続点と、抵抗素子Ｒ３との間と、半導体制御素子ＴＲのベースとが接続された電流路５（第５電流路の一例）に、抵抗素子Ｒ３に近い順に、ツェナーダイオードから成る半導体定電圧素子ＺＤ３及び抵抗素子Ｒ５が直列に接続されて設けられている。このように、印加される電圧に関わらず出力電圧が一定になる半導体定電圧素子ＺＤ３が設けられていることによって、抵抗素子Ｒ３に印加される電圧を設定することができる。また、このように抵抗素子Ｒ５が設けられていることによって、半導体制御素子ＴＲのベースに流れる電流を一定値以下に制限することができる。また、電流路５の半導体定電圧素子ＺＤ３と抵抗素子Ｒ５との間と、抵抗素子Ｒ３と半導体制御素子ＴＲとの間とを結ぶ電流路６に抵抗素子Ｒ６が設けられ、抵抗素子Ｒ６は直流電源１の負極（≒ＧＮＤ）に接続されている。
【００３４】
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ＬＥＤ電流値決定部５４は、図２の半導体制御素子ＴＲ、半導体定電圧素子ＺＤ３、抵抗素子Ｒ３が対応する。また、図１の電流路５５は、図２の電流路２〜６、電流路２１及び電流路２２が対応する。
【００３５】
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、ドレインと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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
また、ＬＥＤ電流値決定部５４について、以下詳しく説明する。ＬＥＤ電流値決定部５４が決定する「ＬＥＤ電流値」は、ＬＥＤ常時点灯部５１及びＬＥＤ直並列変換部５２を流れる電流値である。そして、ＬＥＤ常時点灯部５１及びＬＥＤ直並列変換部５２を流れた電流は、その殆どが抵抗素子Ｒ３へ流れる。従って、抵抗素子Ｒ３を流れる電流が、ＬＥＤ常時点灯部５１及びＬＥＤ直並列変換部５２に流れる電流ということになる。抵抗素子Ｒ３は、抵抗値が変わらない固定抵抗器であるため、抵抗素子Ｒ３に印加される電圧（以降、「ＶＲ３」という）が一定であれば、抵抗素子Ｒ３を流れる電流も一定になる。
【００３９】
ＶＲ３は、電流路５のＺＤ３のツェナー電圧と、抵抗素子Ｒ５に印加される電圧（以降、「ＶＲ５」という）と、ＴＲのベース・エミッタ間電圧（一般的には０．６Ｖ）で構成されるが、抵抗素子Ｒ５を流れる電流（＝ＴＲのベース電流）は小さいため、ＶＲ５は無視してよい大きさである。従って、ＶＲ３は、主としてＴＲのベース・エミッタ間電圧とＺＤ３のツェナー電圧の合算値Ｂで決まる。一方で、ＶＲ３は、直流電源５０の印加する電圧から、ＬＥＤ常時点灯部５１及びＬＥＤ直並列変換部５２に印加された電圧を減算した減算値Ｃでも決まる。ＶＲ３が、合算値Ｂで決まるか、減算値Ｃで決まるかは、ＬＥＤ直並列変換部５２に係る、半導体発光素子ＬＥＤ４〜６及び半導体発光素子ＬＥＤ７〜９が直列で接続されるか、並列で接続されるかということと、直流電源５０によって印加される電圧値による。このことについては、以下で説明する照明装置用の制御回路Ａの動作と併せて説明する。
【００４０】
次に、照明装置用の制御回路Ａの動作について図２〜５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以上）、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３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、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。
【００４１】
２９．３Ｖより直流電源１から印加される電圧が大きくなると、減算値ＣによってＶＲ３が決まり、直流電源１から印加される電圧の上昇とともに、ＶＲ３の値も上昇するので、ＬＥＤ電流値も増加する。
【００４２】
直流電源１から印加される電圧が２９．３Ｖの時は、ＶＲ３は、合算値Ｂ及び減算値Ｃのいずれかで決まり、いずれの値もＶＲ３は３．５６Ｖになる。
【００４３】
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、半導体制御素子ＦＥＴ２、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。
【００４４】
２９．３Ｖより直流電源１から印加される電圧が小さくなり、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、半導体制御素子ＦＥＴ２、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は消灯するようになると、合算値ＢによってＶＲ３が決まり、ＶＲ３は３．５６Ｖになる。
【００４５】
そして、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と半導体制御素子ＦＥＴ２を流れるルートと、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。
【００４６】
直流電源１から印加される電圧が１９．９Ｖの時は、ＴＲがＯＦＦしているため、ＶＲ３は、減算値Ｃによって決まり、ＶＲ３は３．３０Ｖとなる。半導体制御素子ＦＥＴ１と半導体制御素子ＦＥＴ２は完全にＯＮしているので、半導体制御素子ＦＥＴ１及び半導体制御素子ＦＥＴ２のドレイン・ソース間電圧は約０Ｖとなり、減算値Ｃが適用できるからである。
【００４７】
直流電源１から印加される電圧が１９．９Ｖより小さくなると、ＶＲ３は、減算値Ｃによって決まり、ＬＥＤ常時点灯部５１及びＬＥＤ直並列変換部５２に印加される電圧はあまり変わらないので、直流電源１から印加される電圧の減少分が、そのままＶＲ３の減少分となり、ＬＥＤ電流値も減少する。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
このような構成であることによって、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、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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
（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６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。
【００５４】
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６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。
【００５５】
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７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、９〜１１）、２個（半導体発光素子ＬＥＤ１２〜１３、１４〜１５）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。
【００５６】
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８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ＬＥＤ１２〜１５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ＬＥＤ１０及び１１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。
【００５７】
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９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。
【符号の説明】
【００５８】
１：直流電源、２〜６：電流路、
ＬＥＤ１〜１５：半導体発光素子、ＦＥＴ１〜６：半導体制御素子、
Ｄ１〜３：半導体整流素子、Ｒ１〜１０：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：ＬＥＤ電流値決定部、５５：電流路
【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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【図９】
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