(57)【要約】【課題】可視光通信の機能を有する点灯装置であって、発光素子の接続不良等の異常が生じた場合であっても、回路素子が破壊されることが抑制された点灯装置等を提供する。【解決手段】点灯装置１０は、定電流源１１と、定電流源１１の出力電圧が第１所定値を超えるのを検出すると定電流源１１の動作を停止等させる過電圧検出回路１２と、定電流源１１の出力端子に接続されたコンデンサＣ１と、ＬＥＤユニット１４と直列に接続される負荷配線１５及びトランジスタＱ１を含む直列回路と、可視光通信用の信号に基づいてトランジスタＱ１をオンオフさせる変調回路としての機能と、異常状態を検出すると第１所定時間以上トランジスタＱ１をオフさせる異常検出回路としての機能とを有する変調・異常検出部１３とを備え、定電流源１１は、異常検出回路によって第１所定時間以上トランジスタＱ１がオフされると、第１所定値を超えるまで出力電圧を上昇させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子に電流を印加する点灯装置であって、
定電流源と、
前記定電流源の出力端子に接続されたコンデンサと、
前記コンデンサと並列に接続され、かつ、前記発光素子と直列に接続される負荷配線及びスイッチ素子を含む直列回路と、
可視光通信用の信号に基づいて前記スイッチ素子をオンオフさせる変調回路と、
前記定電流源の出力電圧が第１所定値を超えるのを検出すると、前記定電流源の動作を停止又は前記定電流源が出力する電流を減少させる出力抑制制御をする過電圧検出回路と、
前記発光素子の異常、前記負荷配線の異常、前記変調回路の異常、及び、前記スイッチ素子の過負荷の少なくとも一つである異常状態を検出すると、第１所定時間以上、前記スイッチ素子をオフさせる異常検出回路とを備え、
前記定電流源は、前記異常検出回路によって前記第１所定時間以上前記スイッチ素子がオフされると、前記第１所定値を超えるまで前記出力電圧を上昇させる
点灯装置。
【請求項２】
前記異常検出回路は、前記異常状態として、さらに、前記出力電圧が前記第１所定値以下である第２所定値を下回る状態が第２所定時間以上継続することを検出する
請求項１記載の点灯装置。
【請求項３】
前記過電圧検出回路は、さらに、前記出力電圧が前記第１所定値を超えた後に前記第１所定値以下である第３所定値を下回った場合、又は、前記出力電圧が前記第１所定値を超えてから第３所定時間経過した場合に、前記出力抑制制御を解除する
請求項１又は２記載の点灯装置。
【請求項４】
前記異常検出回路は、さらに、前記出力電圧が前記第１所定値を超えた後に前記第１所定値以下である第４所定値を下回った場合、又は、前記出力電圧が前記第１所定値を超えてから第４所定時間経過した場合に、異常状態の検出を解除する
請求項１〜３のいずれか１項に記載の点灯装置。
【請求項５】
発光素子と、
前記発光素子に電流を印加する請求項１〜４のいずれか１項に記載の点灯装置と
を備える照明器具。
【請求項６】
発光素子と、
前記発光素子に電流を印加する請求項１〜４のいずれか１項に記載の点灯装置と、
前記発光素子によって照らされ、文字及び図形の少なくとも一つを示す表示板と
を備える看板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ等の発光素子に電流を印加する点灯装置、点灯装置を備える照明器具、及び、照明器具を備える看板に関し、特に、可視光通信用の変調回路を備える点灯装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＥＤ等の発光素子に電流を印加する点灯装置において、可視光通信用の変調回路を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような点灯装置により、照明装置がデータ通信装置にもなり、便利なワイヤレス環境が構築される。
【０００３】
特許文献１の点灯装置によれば、ＬＥＤと直列に可視光通信用のスイッチ素子が接続され、さらに、そのスイッチ素子と並列に抵抗が接続される。これにより、スイッチ素子がオフのときであっても無負荷状態にならないので、定電流源の出力電圧が安定化されるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１１０６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の点灯装置では、点灯装置とＬＥＤとの接続不良等によって定電流源の出力経路が断線状態になった場合には、定電流源の出力電圧が最大まで上昇し、変調回路及びＬＥＤに過大な電圧ストレスがかかる。その結果、点灯装置を構成する回路素子が破壊されてしまう可能性がある。さらに、この状態で、もし、ＬＥＤが点灯装置に再接続（つまり、脱着）された場合には、定電流源の出力端子に接続された平滑用コンデンサからの放電により、過大な電流がＬＥＤに印加され、ＬＥＤが破壊されてしまう可能性もある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、可視光通信の機能を有する点灯装置であって、発光素子の接続不良等の異常が生じた場合であっても、回路素子が破壊されることが抑制された点灯装置等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】
上記目的を達成するために、本発明の一形態に係る点灯装置は、発光素子に電流を印加する点灯装置であって、定電流源と、前記定電流源の出力端子に接続されたコンデンサと、前記コンデンサと並列に接続され、かつ、前記発光素子と直列に接続される負荷配線及びスイッチ素子を含む直列回路と、可視光通信用の信号に基づいて前記スイッチ素子をオンオフさせる変調回路と、前記定電流源の出力電圧が第１所定値を超えるのを検出すると、前記定電流源の動作を停止又は前記定電流源が出力する電流を減少させる出力抑制制御をする過電圧検出回路と、前記発光素子の異常、前記負荷配線の異常、前記変調回路の異常、及び、前記スイッチ素子の過負荷の少なくとも一つである異常状態を検出すると、第１所定時間以上、前記スイッチ素子をオフさせる異常検出回路とを備え、前記定電流源は、前記異常検出回路によって前記第１所定時間以上前記スイッチ素子がオフされると、前記第１所定値を超えるまで前記出力電圧を上昇させる。
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一形態に係る照明器具は、発光素子と、前記発光素子に電流を印加する上記点灯装置とを備える。
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の一形態に係る看板は、発光素子と、前記発光素子に電流を印加する上記点灯装置と、前記発光素子によって照らされ、文字及び図形の少なくとも一つを示す表示板とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、可視光通信の機能を有する点灯装置であって、接続不良等の異常が生じた場合であっても、回路素子が破壊されることが抑制された点灯装置等が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に係る点灯装置の回路図
【図２】実施の形態１に係る点灯装置の動作を示すタイミングチャート
【図３】実施の形態２に係る点灯装置の回路図
【図４】実施の形態２に係る点灯装置の動作を示すタイミングチャート
【図５】実施の形態３の応用例に係る照明器具の外観図
【図６】実施の形態３の応用例に係る看板の外観図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、動作タイミング等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、各図は、必ずしも厳密に図示したものではない。各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化する。
【００１３】
（実施の形態１）
まず、実施の形態１に係る点灯装置について説明する。
【００１４】
図１は、実施の形態１に係る点灯装置１０の回路図である。この点灯装置１０は、ＬＥＤユニット１４に電流を印加する（つまり、点灯させる）機能と可視光通信の機能とを有する装置であり、定電流源１１、過電圧検出回路１２、及び、変調・異常検出部１３を備える。
【００１５】
ＬＥＤユニット１４は、点灯装置１０の負荷となる発光素子の一例であり、ここでは、負荷配線１５によって点灯装置１０と接続され、直列に接続された複数のＬＥＤ１〜５で構成される。なお、発光素子は、ＬＥＤに限られず、有機ＥＬ、無機ＥＬ等の他の発光素子であってもよい。また、ＬＥＤユニット１４は、直列に接続された複数のＬＥＤに限られず、１個のＬＥＤで構成されてもよいし、並列に接続された複数のＬＥＤで構成されてもよいし、直列に接続された複数のＬＥＤセットが並列に接続されて構成されてもよい。
【００１６】
定電流源１１は、負荷であるＬＥＤユニット１４に定電流を印加する電源である。定電流源１１は、負荷が断線状態になると出力電圧を最大電圧まで上昇させる。例えば、定電流源１１は、第１所定時間（例えば、１０ｍｓｅｃ）以上トランジスタＱ１がオフされると、第１所定値を超えるまで出力電圧を上昇させる。第１所定値は、例えば、ＬＥＤユニット１４の順方向電圧が１５Ｖ〜７８Ｖである場合には、８６Ｖ以上の値である。
【００１７】
過電圧検出回路１２は、定電流源１１の出力電圧が第１所定値を超えるのを検出すると、定電流源１１の動作を停止又は定電流源１１が出力する電流を減少させる出力抑制制御をする回路である。過電圧検出回路１２は、例えば、出力電圧を検出する抵抗分圧回路、第１所定値を決定する定電圧ダイオード、抵抗分圧回路で得られた電圧と定電圧ダイオードで得られた電圧とを比較するコンパレータ等で構成される。また、過電圧検出回路１２は、出力電圧が第１所定値を超えた後に第１所定値以下である第３所定値を下回った場合、又は、出力電圧が第１所定値を超えてから第３所定時間経過した場合に、出力抑制制御を解除する。これにより、定電流源１１は、通常動作に復帰する。第３所定値は、変調・異常検出部１３（特に、マイコンＭＣＵ１）がリセットされて再起動され得る閾値電圧、例えば、３Ｖ以下である。第３所定時間は、定電流源１１が第１所定値を超え、過電圧検出回路１２によって定電流源１１の動作が停止されてからコンデンサＣ１の両端電圧が略０Ｖになるまでの時間であり、例えば、１ｓｅｃである。
【００１８】
変調・異常検出部１３は、可視光通信用の信号に基づいてスイッチ素子であるトランジスタＱ１をオンオフさせる変調回路の機能と、異常状態を検出すると第１所定時間以上、トランジスタＱ１をオフさせる異常検出回路の機能とを併せ持つ回路である。具体的には、変調・異常検出部１３は、定電圧レギュレータＲＥＧ１、マイコン（マイクロコンピュータ）ＭＣＵ１、コンデンサＣ１及びＣ２、ダイオードＤ１、定電圧ダイオードＺＤ１、トランジスタＱ１〜Ｑ４、抵抗Ｒ１〜Ｒ６で構成される。
【００１９】
コンデンサＣ１は、定電流源１１の出力端子（つまり、２つの出力端子間）に接続された平滑用コンデンサである。変調・異常検出部１３では、可視光通信用のスイッチ素子としてトランジスタＱ１が設けられ、トランジスタＱ１が周期的にオンオフしている。トランジスタＱ１は、例えば、ＭＯＳＦＥＴである。トランジスタＱ１のオフ期間では、電流経路が遮断されるために、定電流源１１の出力電圧が上昇する。その上昇量を抑えるために、コンデンサＣ１が設けられている。コンデンサＣ１の容量は、例えば、トランジスタＱ１のオフ期間での出力電圧の上昇量ΔＶＦがＬＥＤユニット１４の順方向電圧ＶＦの３０％以下となる値が望ましい。具体的には、オフ期間Ｔｏｆｆが２０８μｓｅｃ、出力電流Ｉｏｕｔ＝０．７Ａ、順方向電圧ＶＦ＝１５Ｖである場合、上昇量ΔＶＦは、ΔＶＦ＝１５Ｖ×０．３＝４．５Ｖより、４．５Ｖとなる。よって、コンデンサＣ１の最低容量Ｃ１ｍｉｎは、Ｃ１ｍｉｎ＝Ｔｏｆｆ×Ｉｏｕｔ／ΔＶＦ＝２０８μｓｅｃ×０．７Ａ／４．５Ｖ≒３２．４μＦより、３２．４μＦとなる。従って、コンデンサＣ１の容量として、例えば、３３μＦ以上に設定する。
【００２０】
定電圧レギュレータＲＥＧ１は、定電流源１１の出力電圧から、変調・異常検出部１３の内部の回路を動作させるための定電圧の電源電圧を生成する回路モジュールである。定電圧レギュレータＲＥＧ１は、例えば、５Ｖの電源電圧を出力する小型のスイッチングレギュレータ又はシリーズレギュレータ等である。
【００２１】
マイコンＭＣＵ１は、定電圧レギュレータＲＥＧ１で生成された電源電圧で動作するマイクロコンピュータである。マイコンＭＣＵ１は、例えば、プログラムを保持するＲＯＭ、一時的な記憶領域としてのＲＡＭ、プログラムを実行するプロセッサ、Ａ／Ｄコンバータ及びＤ／Ａコンバータ等の入出力回路、カウンタ・タイマ等で構成されるＬＳＩである。マイコンＭＣＵ１は、変調回路の一部として機能する。具体的には、マイコンＭＣＵ１は、内蔵のプログラムに従って、可視光通信用の信号に基づいてトランジスタＱ１をオンオフさせるための駆動信号を出力端子ＳＩＧから出力する。可視光通信用の信号は、内蔵のプログラムによって決定される固定の文字列、あるいは、動的に変化し得る文字列等である。
【００２２】
抵抗Ｒ６、トランジスタＱ５、抵抗Ｒ５、トランジスタＱ３及びＱ４は、トランジスタＱ１のゲートを駆動する駆動回路であり、変調回路の一部を構成する。この駆動回路は、マイコンＭＣＵ１からの駆動信号に応じてトランジスタＱ１をオンオフするように、トランジスタＱ１のゲート・ソース間容量を充放電させる。具体的には、マイコンＭＣＵ１からの駆動信号がＨＩＧＨのときには、トランジスタＱ５がオンし、これにより、トランジスタＱ３がオフし、トランジスタＱ４がオンする。その結果、トランジスタＱ４及び抵抗Ｒ４を介してトランジスタＱ１のゲートが放電されることで、トランジスタＱ１のゲート電位が０Ｖとなり、トランジスタＱ１がオフする。一方、マイコンＭＣＵ１からの駆動信号がＬＯＷのときには、トランジスタＱ５がオフし、これにより、トランジスタＱ３がオンし、トランジスタＱ４がオフする。その結果、トランジスタＱ３及び抵抗Ｒ４を介してトランジスタＱ１のゲートが充電されることで、トランジスタＱ１のゲート電位がＨＩＧＨとなり、トランジスタＱ１がオンする。マイコンＭＣＵ１からの駆動信号によってトランジスタＱ１がオンオフすることで、ＬＥＤユニット１４からの発光に、可視光通信用のデジタル光符号が重畳される。なお、抵抗Ｒ４は、トランジスタＱ１のゲートの充放電を制限する抵抗である。抵抗Ｒ４によって、トランジスタＱ１のオンオフのスピードを調整することで、トランジスタＱ１のスイッチング時のノイズを抑制できる。
【００２３】
また、マイコンＭＣＵ１は、点灯装置１０における異常状態を検出すると第１所定時間（例えば、１０ｍｓｅｃ）以上、トランジスタＱ１をオフさせる異常検出回路の一部としても機能する。具体的には、マイコンＭＣＵ１は、トランジスタＱ１を流れる電流（つまり、ドレイン電流）によって抵抗Ｒ１に生じる電圧を、入力端子ＣＳを介して受け取り、内蔵のＡ／Ｄコンバータで周期的にデジタル値に変換する。そして、一定時間におけるデジタル値の平均値を算出することを繰り返す。そして、マイコンＭＣＵ１は、算出した平均値が所定範囲外であるか否かを判断することで、異常状態が発生したか否かを判定し、異常状態が発生したと判定した場合に、トランジスタＱ１を第１所定時間以上オフさせる制御を行う。所定範囲は、点灯装置１０が正常動作をしている場合にトランジスタＱ１を流れる電流によって抵抗Ｒ１に生じ得る電圧の範囲である。
【００２４】
マイコンＭＣＵ１が検出する異常状態には、ＬＥＤユニット１４の異常、負荷配線１５の異常、変調回路の異常、及び、トランジスタＱ１の過負荷の少なくとも一つが含まれる。トランジスタＱ１及び負荷配線１５は、コンデンサＣ１と並列に接続され、かつ、ＬＥＤユニット１４と直列に接続された直列回路を構成する。よって、ＬＥＤユニット１４の異常、負荷配線１５の異常、及び、トランジスタＱ１の過負荷は、電流経路の断線又は短絡を生じ得る。なお、「異常」には、破壊及び故障だけでなく、接続不良、接触不良、脱着（断線と再接続の繰り返し）、電流経路の断線及び短絡等も含まれる。
【００２５】
抵抗Ｒ２は、トランジスタＱ１にバイアス電圧を与えるための抵抗である。このバイアス電圧により、点灯装置１０に電源が投入されたときに、マイコンＭＣＵ１が起動する前に、トランジスタＱ１が自動的にオンする。
【００２６】
定電圧ダイオードＺＤ１は、トランジスタＱ１のゲートに印加される電圧を制限するためのツェナーダイオードである。抵抗Ｒ２を介してトランジスタＱ１のゲートにバイアス電圧が印加されるときに、バイアス電圧が高すぎるとトランジスタＱ１のゲート絶縁膜が破壊される。それを防止するために、定電圧ダイオードＺＤ１が設けられている。定電圧ダイオードＺＤ１は、例えば、トランジスタＱ１のゲート電位を１０Ｖに制限する。
【００２７】
ダイオードＤ１は、逆流防止用のダイオードである。抵抗Ｒ２を介してトランジスタＱ１が自動的にオンするときに、抵抗Ｒ４、トランジスタＱ４のエミッタ、トランジスタＱ４のベース、抵抗Ｒ５を介して定電圧レギュレータＲＥＧ１へ向けた電流が生じ得る。この電流を阻止するためにダイオードＤ１が設けられている。ダイオードＤ１により、定電圧レギュレータＲＥＧ１が起動する前に確実にトランジスタＱ１がオンできる。
【００２８】
コンデンサＣ２、トランジスタＱ２、抵抗Ｒ３及びＲ１は、トランジスタＱ１に流れる電流を制限する電流制限回路を構成している。トランジスタＱ１を流れる電流が抵抗Ｒ１を流れるので、抵抗Ｒ１の両端にはトランジスタＱ１を流れる電流に応じた電圧が生じる。その電圧は、トランジスタＱ２のベース・エミッタ間に印加されるので、トランジスタＱ２の閾値電圧Ｖｂｅを超えるとトランジスタＱ２がオンし、トランジスタＱ１のゲート電位を下げる。コンデンサＣ２は、制御の位相補償のために設けられている。通常時は、抵抗Ｒ１の両端電圧がトランジスタＱ２の閾値電圧Ｖｂｅを超えないように抵抗Ｒ１の値が設定されている。点灯中における負荷の短絡、又は、過電圧による負荷の過電流が発生すると、抵抗Ｒ１の両端で生じる電圧が大きくなり、それにより、トランジスタＱ２を流れる電流が大きくなり、トランジスタＱ１は、強制的にオフする方向に制御される。
【００２９】
次に、以上のように構成された実施の形態１に係る点灯装置１０の動作について説明する。
【００３０】
図２は、実施の形態１に係る点灯装置１０の動作を示すタイミングチャートである。本図では、上から、定電流源１１の出力電圧Ｖｄｃ、ＬＥＤユニット１４を流れる電流Ｉｏｕｔ、トランジスタＱ１のゲート・ソース間電圧Ｖｇｓ（Ｑ１）、マイコンＭＣＵ１の入力端子ＣＳの電圧、マイコンＭＣＵ１による「検出結果」を示す。なお、「検出結果」は、ＨＩＧＨが異常状態を検出している状態であり、ＬＯＷが異常状態を検出していない状態である。
【００３１】
時刻ｔ０までは、点灯装置１０は、正常動作をしている。マイコンＭＣＵ１は、可視光通信用の信号に基づいて周期的にトランジスタＱ１をオンオフさせる制御をしており（ゲート・ソース間電圧Ｖｇｓ（Ｑ１）参照）、その結果、ＬＥＤユニット１４を流れる電流Ｉｏｕｔは断続した電流となっている。出力電圧Ｖｄｃは、コンデンサＣ１によって安定化されている。マイコンＭＣＵ１の入力端子ＣＳの電圧も正常状態にある。
【００３２】
時刻ｔ０において、負荷配線１５とＬＥＤユニット１４との接触不良等により、ＬＥＤユニット１４が点灯装置１０から切り離され、電流経路が断線したとする。すると、ＬＥＤユニット１４を流れる電流Ｉｏｕｔはゼロとなり、定電流源１１は出力電圧Ｖｄｃを上昇させ、コンデンサＣ１を充電する。なお、マイコンＭＣＵ１は、トランジスタＱ１をオンオフさせる制御を継続する（ゲート・ソース間電圧Ｖｇｓ（Ｑ１）参照）。
【００３３】
時刻ｔ１において、負荷配線１５とＬＥＤユニット１４との接触不良の解消等により、ＬＥＤユニット１４が点灯装置１０に再接続され、電流経路が導通したとする。この状態では、出力電圧Ｖｄｃが大きくなっており、コンデンサＣ１が充電されているために、電流経路が導通すると、トランジスタＱ１がオンしたときに、ＬＥＤユニット１４に大きな電流が流れる。これにより、マイコンＭＣＵ１の入力端子ＣＳの電圧は上昇する。なお、抵抗Ｒ１等で構成される電流制限回路により、一時的にトランジスタＱ１のゲート・ソース間電圧Ｖｇｓ（Ｑ１）のピークが３〜４Ｖに下げられ、ＬＥＤユニット１４を流れる電流の増大が抑制される。出力電圧Ｖｄｃは、負荷電流が生じたことにより、急速に低下していく。
【００３４】
時刻ｔ１からｔ２において、マイコンＭＣＵ１の入力端子ＣＳの電圧が上昇して異常レベルに達するので、マイコンＭＣＵ１は、内蔵のカウンタを用いて、入力端子ＣＳの電圧が異常レベルを超えている時間の計測を開始する。
【００３５】
時刻ｔ２において、マイコンＭＣＵ１は、入力端子ＣＳの電圧が異常レベルを超えている時間が所定時間に達したことを検出すると、異常状態が発生したと判定し、トランジスタＱ１を第１所定時間以上オフさせる制御を行う。トランジスタＱ１がオフすると、再び、ＬＥＤユニット１４を流れる電流Ｉｏｕｔがゼロとなり、定電流源１１による出力電圧Ｖｄｃの上昇が再開する。第１所定時間は、少なくとも出力電圧Ｖｄｃが、過電圧検出回路１２によって過電圧であると判定される電圧（つまり、第１所定値）に達するのに必要な時間であり、例えば、１０ｍｓｅｃである。
【００３６】
時刻ｔ３において、出力電圧Ｖｄｃが第１所定値（例えば、８６Ｖ）に達すると、過電圧検出回路１２は、過電圧が発生したと判定し、定電流源１１を制御することで、出力抑制制御をする。つまり、過電圧検出回路１２は、定電流源１１を制御することで、定電流源１１の動作を停止又は定電流源１１が出力する電流Ｉｏｕｔを減少させる（ここでは、定電流源１１の動作を停止させる）出力抑制制御をする。
【００３７】
このように、本実施の形態に係る点灯装置１０は、ＬＥＤユニット１４に電流を印加する装置であって、定電流源１１と、定電流源１１の出力電圧が第１所定値を超えるのを検出すると定電流源１１の動作を停止又は定電流源１１が出力する電流Ｉｏｕｔを減少させる出力抑制制御をする過電圧検出回路１２と、定電流源１１の出力端子に接続されたコンデンサＣ１と、コンデンサＣ１と並列に接続され、かつ、ＬＥＤユニット１４と直列に接続される負荷配線１５及びトランジスタＱ１を含む直列回路と、可視光通信用の信号に基づいてトランジスタＱ１をオンオフさせる変調回路としての機能と、ＬＥＤユニット１４の異常、負荷配線１５の異常、変調回路の異常、及び、トランジスタＱ１の過負荷の少なくとも一つである異常状態を検出すると、第１所定時間以上、トランジスタＱ１をオフさせる異常検出回路としての機能とを有する変調・異常検出部１３とを備え、定電流源１１は、異常検出回路によって第１所定時間以上トランジスタＱ１がオフされると、第１所定値を超えるまで出力電圧を上昇させる。
【００３８】
これにより、異常検出回路（つまり、変調・異常検出部１３）によって異常状態が検出されると、変調用のトランジスタＱ１が第１所定時間以上、オフされ、定電流源１１の出力電圧が第１所定値を超える。その結果、そのことが過電圧検出回路１２によって検出され、定電流源１１の動作を停止又は定電流源１１が出力する電流を減少させる出力抑制制御が行われる。このように、異常検出回路（つまり、変調・異常検出部１３）と過電圧検出回路１２との連携により、ＬＥＤユニット１４の接続不良等の異常が生じた場合であっても、そのことに起因して点灯装置１０を構成する回路素子が破壊されてしまうことが抑制される。
【００３９】
なお、時刻ｔ３以降において、出力電圧Ｖｄｃが第１所定値を超えた後に第１所定値以下である第３所定値を下回った場合、又は、出力電圧が第１所定値を超えてから第３所定時間経過した場合に、過電圧検出回路１２は、出力抑制制御を解除する。
【００４０】
具体的には、出力電圧Ｖｄｃが３Ｖ以下となると、定電圧レギュレータＲＥＧ１からマイコンＭＣＵ１に供給される電源電圧がリセット電圧となり、マイコンＭＣＵ１は再起動する。そこで、出力電圧Ｖｄｃが第３所定値である３Ｖを下回ってから数１００ｍｓｅｃ後に、過電圧検出回路１２は、定電流源１１に対する出力抑制制御を解除する。その結果、再度、定電流源１１が正常に再起動し、定電圧レギュレータＲＥＧ１が通常（例えば、５Ｖ）の電源電圧を出力し、マイコンＭＣＵ１も正常に再起動する。なお、過電圧検出回路１２によって定電流源１１の出力が停止されてからコンデンサＣ１の両端電圧が略０Ｖとなるまでの時間（例えば、１ｓｅｃ）が予め分かるのであれば、その時間を第３所定時間として設定し、出力抑制制御を解除してもよい。つまり、出力電圧Ｖｄｃが第１所定値を超えてから第３所定時間経過した場合に、過電圧検出回路１２は、出力抑制制御を解除してもよい。
【００４１】
このように、本実施の形態に係る点灯装置１０によれば、接続不良等の一時的な異常によって異常状態が復旧した場合には、過電圧検出回路１２による出力抑制制御が解除される。よって、点灯装置１０への電力投入をオフオンすることなく、点灯装置１０が自動的に復旧される。
【００４２】
また、時刻ｔ３以降において、異常検出回路についても、出力電圧Ｖｄｃが第１所定値を超えた後に第１所定値以下である第４所定値を下回った場合、又は、出力電圧Ｖｄｃが第１所定値を超えてから第４所定時間経過した場合に、異常状態の検出を解除してもよい。
【００４３】
具体的には、マイコンＭＣＵ１は、出力電圧Ｖｄｃが第１所定値を超えた後に第１所定値以下である第４所定値（例えば、数Ｖ）を下回った場合に、異常判定を解除し、トランジスタＱ１に対するオフ制御を解除して通常のオンオフ制御を行う。あるいは、マイコンＭＣＵ１は、出力電圧Ｖｄｃが第１所定値を超えてから第４所定時間経過した場合に、異常判定を解除し、トランジスタＱ１に対するオフ制御を解除して通常のオンオフ制御を行う。第４所定時間は、例えば、出力電圧Ｖｄｃが第１所定値を超えた後に定電流源１１が出力を停止してから出力電圧Ｖｄｃが数Ｖまで下がるのに要する時間であり、例えば、１ｓｅｃである。
【００４４】
これにより、接続不良等の一時的な異常によって異常状態が復旧した場合には、異常検出回路（具体的には、マイコンＭＣＵ１）による異常判定が解除されるので、点灯装置１０への電力投入をオフオンすることなく、点灯装置１０が自動的に復旧される。
【００４５】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２に係る点灯装置について説明する。
【００４６】
図３は、実施の形態２に係る点灯装置１０ａの回路図である。この点灯装置１０ａは、実施の形態１と同様に、ＬＥＤユニット１４に電流を印加する（つまり、点灯させる）機能と可視光通信の機能とを有する装置であり、定電流源１１、過電圧検出回路１２、及び、変調・異常検出部１３ａを備える。点灯装置１０ａは、基本的に、実施の形態１の点灯装置１０がもつ機能を有するが、変調・異常検出部１３ａが、異常状態として、さらに、低電圧異常（あるいは、短絡異常）も検出する点で、実施の形態１と異なる。以下、実施の形態１と異なる点を中心に説明する。
【００４７】
変調・異常検出部１３ａは、実施の形態１の変調・異常検出部１３に対して、入力電圧検出回路１６を追加し、マイコンＭＣＵ１を新たな機能が追加されたマイコンＭＣＵ２に置き換えたものに相当する。
【００４８】
入力電圧検出回路１６は、異常検出回路の一部であり、変調・異常検出部１３ａの入力電圧、つまり、定電流源１１の出力電圧が低電圧状態であることを検出する。具体的には、入力電圧検出回路１６は、低電圧状態として、定電流源１１の出力電圧が第１所定値以下である第２所定値を下回る状態を検出すると、そのことを示す検知信号をマイコンＭＣＵ２に出力する。第２所定値は、点灯装置１０ａの負荷が短絡した場合における出力電圧を検出するための閾値であり、例えば、１０Ｖである。入力電圧検出回路１６は、例えば、出力電圧を検出する抵抗分圧回路、第２所定値を決定する定電圧ダイオード、抵抗分圧回路で得られた電圧と定電圧ダイオードで得られた電圧とを比較するコンパレータ等で構成される。
【００４９】
マイコンＭＣＵ２は、実施の形態１のマイコンＭＣＵ１がもつ機能に加えて、異常検出回路の一部として、入力電圧検出回路１６からの検知信号が第２所定時間以上継続した場合に異常状態（つまり、低電圧異常）が発生したと判定する機能を有する。具体的には、マイコンＭＣＵ２は、入力電圧検出回路１６からの検知信号を受け取る入力端子ＬＶＤを有し、入力端子ＬＶＤに検知信号が入力される状態が第２所定時間以上継続したか否かを、内蔵の遅延検出用のカウンタを用いて判定する。そして、検知信号の入力が第２所定時間以上継続したと判定した場合には、マイコンＭＣＵ２は、異常状態（つまり、低電圧異常）が発生したと判定し、トランジスタＱ１を第１所定時間以上オフさせる制御を行う。第２所定時間は、負荷短絡によって出力電圧が低電圧状態で継続していることを確認するための最低の継続時間であり、例えば、１０ｍｓｅｃである。
【００５０】
次に、以上のように構成された実施の形態２に係る点灯装置１０ａの動作について説明する。
【００５１】
図４は、実施の形態２に係る点灯装置１０ａの動作を示すタイミングチャートである。本図では、上から、定電流源１１の出力電圧Ｖｄｃ、ＬＥＤユニット１４を流れる電流Ｉｏｕｔ、定電圧レギュレータＲＥＧ１が出力する電源電圧Ｖｃｃ、マイコンＭＣＵ２が有する遅延検出用のカウンタ（Ｄｅｌａｙ  ｃｏｕｎｔｅｒ）の値、トランジスタＱ１のゲート・ソース間電圧Ｖｇｓ（Ｑ１）、マイコンＭＣＵ２による「検出結果」を示す。なお、「検出結果」は、ＨＩＧＨが異常状態を検出している状態であり、ＬＯＷが異常状態を検出していない状態である。
【００５２】
時刻ｔ０において、定電流源１１が出力を開始する。
【００５３】
時刻ｔ０からｔ１において、コンデンサＣ１が充電され、定電流源１１の出力電圧Ｖｄｃは上昇し始める。出力電圧Ｖｄｃが５Ｖ程度に達すると、トランジスタＱ１は、抵抗Ｒ２を介してバイアスされ、オンする。いま、負荷は短絡され、異常状態にあるとする。この状態では、トランジスタＱ１がオンすると、トランジスタＱ１を流れる電流Ｉｏｕｔは、定電流源１１の設定値で一定となる。トランジスタＱ１は、ＭＯＳＦＥＴであるので、出力電圧Ｖｄｃは、トランジスタＱ１の閾値電圧Ｖｔｈ以上の電圧（例えば、４Ｖ）で安定する。この状態では、トランジスタＱ１において、電流Ｉｏｕｔ×出力電圧Ｖｄｃの損失が発生する。例えば、電流Ｉｏｕｔ＝２Ａ、出力電圧Ｖｄｃ＝４Ｖである場合、８Ｗの熱損失がトランジスタＱ１で発生し、この状態が継続した場合には、トランジスタＱ１の素子破壊に至る可能性がある。なお、このタイミングで、定電圧レギュレータＲＥＧ１は、低い電源電圧Ｖｃｃで出力を開始する。
【００５４】
時刻ｔ１において、マイコンＭＣＵ２が起動し始める。なお、定電圧レギュレータＲＥＧ１がシリーズレギュレータである場合には、定電圧レギュレータＲＥＧ１の入力と出力との間の電位差は１〜２Ｖとなるので、マイコンＭＣＵ２は、約２Ｖの電源電圧で起動し始める。
【００５５】
時刻ｔ２からｔ３において、マイコンＭＣＵ２は、リセット状態から解除され、内蔵のプログラムに従って、変調回路の一部として、可視光通信用の信号に基づいて周期的にトランジスタＱ１をオンオフさせるための駆動信号を出力端子ＳＩＧから出力する。また、入力電圧検出回路１６は、出力電圧Ｖｄｃを監視しており、出力電圧Ｖｄｃが第１所定値以下である第２所定値を下回る状態を検出するので、そのことを示す検知信号をマイコンＭＣＵ２に出力する。マイコンＭＣＵ２は、異常検出回路の一部として、入力端子ＬＶＤに入力される入力電圧検出回路１６からの検知信号が第２所定時間以上継続するか否かを判定するために、内蔵の遅延検出用のカウンタ（Ｄｅｌａｙ  ｃｏｕｎｔｅｒ）で遅延時間をカウントする。なお、この期間では、トランジスタＱ１のスイッチングにより、トランジスタＱ１のオフ期間で出力電圧Ｖｄｃが上昇するため、出力電圧Ｖｄｃの平均電圧が上昇する。
【００５６】
時刻ｔ３において、マイコンＭＣＵ２は、カウンタ（Ｄｅｌａｙ  ｃｏｕｎｔｅｒ）が第２所定時間に対応する閾値Ｄｃｍに達したことを検知し、異常状態として、低電圧異常が発生したと判定し、トランジスタＱ１を第１所定時間以上オフさせる制御を行う。トランジスタＱ１がオフすると、ＬＥＤユニット１４を流れる電流Ｉｏｕｔがゼロとなり、出力電圧Ｖｄｃが上昇する。第２所定時間は、少なくとも出力電圧Ｖｄｃが、過電圧検出回路１２によって過電圧であると判定される電圧（つまり、第１所定値）に達するのに必要な時間であり、例えば、１０ｍｓｅｃである。
【００５７】
時刻ｔ４において、出力電圧Ｖｄｃが第１所定値（例えば、８６Ｖ）に達すると、過電圧検出回路１２は、過電圧が発生したと判定し、定電流源１１を制御することで、出力抑制制御をする。つまり、過電圧検出回路１２は、定電流源１１を制御することで、定電流源１１の動作を停止又は定電流源１１が出力する電流Ｉｏｕｔを減少させる（ここでは、定電流源１１の動作を停止させる）出力抑制制御をする。
【００５８】
このように、本実施の形態に係る点灯装置１０ａでは、異常検出回路（つまり、変調・異常検出部１３ａ）は、異常状態として、実施の形態１の異常状態に加えて、低電圧異常を検出する。つまり、変調・異常検出部１３ａは、異常状態として、出力電圧が第１所定値以下である第２所定値を下回る状態が第２所定時間以上継続することを検出する。そして、異常状態を検出すると、第１所定時間以上、トランジスタＱ１をオフさせる。
【００５９】
これにより、ＬＥＤユニット１４の短絡等によって定電流源１１の出力電圧が第１所定値以下である第２所定値を下回る状態が第２所定時間以上継続することが検出された場合に、トランジスタＱ１がオフされ続ける。その結果、定電流源１１の出力電圧が第１所定値を超え、そのことが過電圧検出回路１２によって検出され、出力抑制制御が行われる。よって、負荷の短絡という異常状態が発生した場合であっても、トランジスタＱ１の不完全なオン状態での電力ストレスによってトランジスタＱ１が破壊されてしまうことが抑制される。
【００６０】
（実施の形態３）
次に、実施の形態３として、上記実施の形態に係る点灯装置１０及び１０ａの応用例を説明する。
【００６１】
図５は、実施の形態３の応用例に係る照明器具２０の外観図である。照明器具２０は、部屋の天井、壁又は柱等に設置されるスポットライトであり、回路ボックス２１、灯体２２及び配線２３を備える。回路ボックス２１は、上記実施の形態に係る点灯装置１０又は１０ａを収納しているボックスである。灯体２２は、発光素子としてのＬＥＤ電球を収納している。配線２３は、回路ボックス２１と灯体２２に収納されたＬＥＤ電球とを電気的に接続する負荷配線の一例である。
【００６２】
このような照明器具２０は、上記実施の形態に係る点灯装置１０又は１０ａを備えるので、照明と可視光通信とを同時に行う。また、接続不良等によって点灯中にＬＥＤ電球の灯体２２への脱着という異常状態が発生した場合であっても、点灯装置１０及び１０ａを構成する回路素子が破壊されてしまうことが抑制される。
【００６３】
なお、本図では、照明器具２０として、スポットライトが示されたが、点灯装置１０又は１０ａの応用例に係る照明器具としては、スポットライトに限られない。シャンデリア、シーリングライト、スタンド、和風照明、ブラケット、フットライト、ペンダント、ベースライト、ダウンライト、キッチンライト、浴室灯、エクステリアライト等であってもよい。
【００６４】
図６は、実施の形態３の応用例に係る看板３０の外観図である。看板３０は、発光素子としてのＬＥＤ電球（図示せず）とＬＥＤ電球に電流を印加する上記実施の形態に係る点灯装置１０又は１０ａ（図示せず）とを収納している筐体３１、及び、表示板３２を備える。表示板３２は、ＬＥＤ電球によって裏面から照らされ、文字及び図形の少なくとも一つを示す表示板であり、例えば、文字が刻まれた半透明の樹脂基板である。
【００６５】
このような看板３０は、上記実施の形態に係る点灯装置１０又は１０ａを備えるので、表示板３２による文字等の表示と可視光通信とを同時に行う。可視光通信では、例えば、表示板３２に表示された文字を示すデータ、及び／又は、看板３０が設置された場所を示すデータが照明光に重畳されて送信される。また、このような看板３０によれば、接続不良等によって点灯中にＬＥＤ電球と点灯装置１０又は１０ａとが断線して再接続されるという異常状態が生じた場合であっても、点灯装置１０及び１０ａを構成する回路素子が破壊されてしまうことが抑制される。
【００６６】
なお、図６の看板３０では、発光素子としてのＬＥＤと表示板３２とは別体であったが、一体化されていてもよい。筐体３１内に、複数のＬＥＤを並べて配置し、それら複数のＬＥＤの発光色を制御することで、複数のＬＥＤを、表示板として、文字及び図形の少なくとも一つを表示させてもよい。
【００６７】
以上、本発明に係る点灯装置、照明器具及び看板について、実施の形態１〜３に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を実施の形態１〜３に施したものや、実施の形態１〜３における一部の構成要素を組み合わせて構築される別の形態も、本発明の範囲内に含まれる。
【００６８】
例えば、上記実施の形態では、マイコンＭＣＵ１及びＭＣＵ２が変調回路の一部としての機能と異常検出回路の一部としての機能とを兼ねていたが、変調回路及び異常検出回路の実現形態としては、これに限られない。例えば、変調回路をマイコンで実現し、異常検出回路を、コンパレータ等を用いたマイコンとは別の回路で実現してもよい。
【００６９】
また、上記実施の形態では、コンデンサＣ１は、変調・異常検出部１３及び１３ａに設けられたが、この位置に限られず、定電流源１１の出力端子間に接続されるのであれば、定電流源１１に内蔵されてもよいし、定電流源１１と変調・異常検出部１３及び１３ａとの間の位置に接続されてもよい。
【００７０】
また、上記実施の形態２では、低電圧異常の検出のために、入力電圧検出回路１６が低電圧状態を検出し、マイコンＭＣＵ２が第２所定時間以上、低電圧状態が継続したことを検出したが、このような実現方法に限られない。入力電圧検出回路１６が定電流源１１の出力電圧を分圧し、マイコンＭＣＵ２が、分圧された電圧と第２所定値とを比較することで低電圧状態を検出し、かつ、低電圧状態が第２所定時間以上継続したことを検出してもよい。あるいは、入力電圧検出回路１６が低電圧状態を検出し、かつ、第２所定時間以上、低電圧状態が継続したことを検出してもよい。
【００７１】
また、上記実施の形態では、回路素子のストレス破壊を回避する例であったが、マイコンが有するＲＯＭの異常によってＲＯＭに格納されたプログラムが異常となった場合であっても、マイコンが異常状態と判定し、トランジスタＱ１をオフしてもよい。これにより、間違った変調信号が可視光通信で出力されてしまうことが抑制される。
【符号の説明】
【００７２】
１０、１０ａ  点灯装置
１１  定電流源
１２  過電圧検出回路
１３、１３ａ  変調・異常検出部（変調回路、異常検出回路の一例）
１４  ＬＥＤユニット（発光素子）
１５  負荷配線
１６  入力電圧検出回路（異常検出回路の他の一例）
Ｃ１  コンデンサ
Ｑ１  トランジスタ（スイッチ素子）
２０  照明器具
３０  看板
３２  表示板
【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】
2018195503.tif 000007
【図６】
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