(57)【要約】【課題】簡単な回路構成でありながら高い回路効率を実現するとともに、交流電圧の１サイクル中の不点灯期間の少ない発光装置を提供する。【解決手段】交流電源ＡＣに接続されて複数の固体発光素子Ｌ１，Ｌ２を点灯する発光装置であって、交流電源電圧に対して略同位相の電流で固体発光素子Ｌ１からなる第１の発光部１を点灯させる第１の点灯回路と、交流電源電圧に対して異なる位相の電流で固体発光素子Ｌ２からなる第２の発光部２を点灯させる第２の点灯回路とを有する。第１の点灯回路は、交流電圧を全波整流して固体発光素子Ｌ１と電流制限素子Ｒ１の直列回路に電圧を供給する回路とし、第２の点灯回路は、交流電圧を電流位相変換素子Ｃ１と全波整流素子ＤＢ２の直列回路により位相変換及び全波整流して固体発光素子Ｌ２と電流制限素子Ｒ２の直列回路に電圧を供給する回路とする。【選択図】図１
2011054738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源に接続されて複数の固体発光素子を点灯する発光装置であって、
交流電源電圧に対して略同位相の電流で固体発光素子からなる第１の発光部を点灯させる第１の点灯回路と、
交流電源電圧に対して異なる位相の電流で固体発光素子からなる第２の発光部を点灯させる第２の点灯回路とを有することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
第１の点灯回路は、交流電圧を全波整流して固体発光素子と電流制限素子の直列回路に電圧を供給する回路であり、第２の点灯回路は、交流電圧を電流位相変換素子と全波整流素子の直列回路により位相変換及び全波整流して固体発光素子と電流制限素子の直列回路に電圧を供給する回路であることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
第２の点灯回路の電流制限素子は、電流位相変換素子によりその機能を兼用されることを特徴とする請求項２記載の発光装置。
【請求項４】
第２の点灯回路における交流電圧からの電流位相変換素子は、容量性素子であることを特徴とする請求項２または３に記載の発光装置。
【請求項５】
第２の点灯回路における交流電圧からの電流位相変換素子は、誘導性素子であることを特徴とする請求項２または３に記載の発光装置。
【請求項６】
各発光部の固体発光素子は、１個または複数個の固体発光素子が直列に接続されたものであり、第１の発光部における固体発光素子の個数が第２の発光部における固体発光素子の個数より多いことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の発光装置。
【請求項７】
各発光部の固体発光素子は、１個または複数個の固体発光素子が直列に接続された回路が複数列接続されたものであり、第１の発光部における固体発光素子の個数が第２の発光部における固体発光素子の個数より多いことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の発光装置。
【請求項８】
少なくとも第２の点灯回路の出力は平滑化された直流電圧であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の発光装置。
【請求項９】
第１の発光部における固体発光素子と第２の発光部における固体発光素子に流れる平均電流はほぼ等しくなるよう点灯駆動制御されてなることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の発光装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の発光装置を収納する灯具を備えた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、固体発光素子を光源とする発光装置及びこれを用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、発光ダイオード等の固体発光素子を光源とする発光装置が提案されている。このような発光装置の点灯制御方式としては、例えば交流電圧を整流平滑した直流電圧を固体発光素子に印加して点灯する直流点灯制御方式（例えば特許文献１参照）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−８４９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、固体発光素子の発光効率が近年益々向上し、従来は補助照明用途にしか使えなかったものが、徐々に主照明用途に使用されるようになってきた。主照明用途に使用されるにあたり、今後注目せねばならないのは点灯回路における回路効率である。
【０００５】
特許文献１では、複数の固体発光素子を複数列に分けると共に、列あたりの直列接続数を変えることで、交流電圧の１サイクル中の不点灯期間の少ないものとする工夫がなされている。しかしながら、直列接続数の少ない列においては、交流電圧の１サイクル中の不点灯期間は少ないものの、電流制限素子における電力ロスが生じ、効率の低いものとならざるを得ない。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、簡単な回路構成でありながら高い回路効率を実現するとともに、交流電圧の１サイクル中の不点灯期間の少ない発光装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、図１に示すように、交流電源ＡＣに接続されて複数の固体発光素子Ｌ１，Ｌ２を点灯する発光装置であって、交流電源電圧に対して略同位相の電流Ｉ１で固体発光素子Ｌ１からなる第１の発光部１を点灯させる第１の点灯回路と、交流電源電圧に対して異なる位相の電流Ｉ２で固体発光素子Ｌ２からなる第２の発光部２を点灯させる第２の点灯回路とを有することを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１記載の発光装置において、第１の点灯回路は、交流電圧を全波整流して固体発光素子Ｌ１と電流制限素子Ｒ１の直列回路に電圧を供給する回路であり、第２の点灯回路は、交流電圧を電流位相変換素子Ｃ１と全波整流素子ＤＢ２の直列回路により位相変換及び全波整流して固体発光素子Ｌ２と電流制限素子Ｒ２の直列回路に電圧を供給する回路であることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項２記載の発光装置において、第２の点灯回路の電流制限素子は、電流位相変換素子Ｃ１によりその機能を兼用されることを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項２または３に記載の発光装置において、第２の点灯回路における交流電圧からの電流位相変換素子は、容量性素子であることを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項２または３に記載の発光装置において、第２の点灯回路における交流電圧からの電流位相変換素子は、誘導性素子であることを特徴とする。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発光装置において、各発光部１，２の固体発光素子Ｌ１，Ｌ２は、１個または複数個の固体発光素子が直列に接続されたものであり、第１の発光部１における固体発光素子Ｌ１の個数が第２の発光部２における固体発光素子Ｌ２の個数より多いことを特徴とする。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の発光装置において、各発光部１，２の固体発光素子Ｌ１，Ｌ２は、図３に示すように、１個または複数個の固体発光素子が直列に接続された回路が複数列接続されたものであり、第１の発光部１における固体発光素子Ｌ１の個数が第２の発光部２における固体発光素子Ｌ２の個数より多いことを特徴とする。
【００１４】
請求項８の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の発光装置において、少なくとも第２の点灯回路の出力は平滑化された直流電圧であることを特徴とする（図３）。
【００１５】
請求項９の発明は、請求項１〜８のいずれかに記載の発光装置において、第１の発光部１における固体発光素子Ｌ１と第２の発光部２における固体発光素子Ｌ２に流れる平均電流はほぼ等しくなるよう点灯駆動制御されてなることを特徴とする（図２）。
【００１６】
請求項１０の発明は、請求項１〜９のいずれかに記載の発光装置を収納する灯具を備えたことを特徴とする照明装置である（図４、図５）。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、交流電源電圧に対して略同位相の電流で固体発光素子からなる第１の発光部を点灯させる第１の点灯回路と、交流電源電圧に対して異なる位相の電流で固体発光素子からなる第２の発光部を点灯させる第２の点灯回路とを有するので、交流電圧の１サイクル中の不点灯期間の少ない発光装置とすることができる。また、交流電源電圧に対して異なる位相の電流で固体発光素子を点灯させる回路は、コンデンサのような容量性素子やインダクタのような誘導性素子を用いて簡単に構成できるので、装置をコストを低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態１の発光装置の構成を示す回路図である。
【図２】本発明の実施形態１の発光装置の動作を示す波形図である。
【図３】本発明の実施形態２の発光装置の構成を示す回路図である。
【図４】本発明の実施形態３の発光装置を灯具内に収納した照明装置の正面図である。
【図５】本発明の実施形態３の発光装置における発光ダイオードの配置例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（実施形態１）
以下、本発明の実施形態１について図面を用いて説明する。本実施形態では、図１に示すように、交流電源ＡＣに接続されて交流電圧を全波整流する整流素子ＤＢ１の整流出力端に第１の発光部１が接続されている。また、交流電源ＡＣからコンデンサＣ１を介して交流電圧を位相変換した交流電圧を全波整流する整流素子ＤＢ２が接続され、その整流出力端に第２の発光部２が接続されている。
【００２０】
整流素子ＤＢ１，ＤＢ２は、例えばダイオードブリッジ回路から成る。第１の整流素子ＤＢ１は、交流電源ＡＣからの交流電圧を全波整流し、整流された脈流電圧Ｖ１を第１の発光部１に出力する。第２の整流素子ＤＢ１は交流電源ＡＣからの交流電圧をコンデンサＣ１により位相変換した交流電圧を全波整流し、整流された脈流電圧Ｖ２を第２の発光部２に出力する。整流素子ＤＢ１，ＤＢ２は、交流電圧を全波整流するものであれば、他の回路構成でも構わない。
【００２１】
第１の発光部１は、抵抗Ｒ１と複数の発光ダイオードＬ１とを直列に接続して成る直列回路により構成される。発光ダイオード１個当たりの順方向電圧をＶｆ、発光ダイオードの直列接続個数をｎとすると、発光ダイオードＬ１を点灯させるのに必要な順方向電圧はｎ×Ｖｆとなる。
【００２２】
第２の発光部２は、抵抗Ｒ２と１個または第１の発光部１における発光ダイオードＬ１の直列数より少ない数の直列接続された発光ダイオードＬ２より構成される。
【００２３】
以下、本実施形態の動作を説明する。図２に示すように、第１の発光部１の発光ダイオードＬ１は、脈流電圧Ｖ１が発光ダイオードＬ１を点灯させるのに必要な順方向電圧ｎ×Ｖｆを上回っているときのみ点灯する。したがって、点灯状態と不点灯状態とを交互に繰り返す。ここで、発光ダイオードＬ１に流れる電流波形はＩ１となり、脈流電圧Ｖ１は交流電源ＡＣに対して同相の電圧であり、発光ダイオードＬ１に流れる電流Ｉ１もまた交流電源ＡＣの交流電圧と同相となる。
【００２４】
次に、第２の発光部２は、交流電源ＡＣからコンデンサＣ１および整流素子ＤＢ２を介して電圧を供給される。第２の発光部２の発光ダイオードＬ２は、１個または第１の発光部１よりも直列数が少ない直列接続からなり、ここでは、１個の場合で説明する。第２の発光部２に流れる電流は、コンデンサＣ１により交流電源ＡＣの電圧位相に対して約９０度進んだ位相の電流となり、電圧も発光ダイオード１個分の電圧Ｖｆ以上で点灯する。したがって、発光ダイオードＬ２に流れる電流は、図２のＩ２のごとく、交流電源ＡＣに対して位相の異なる電流で、かつ、脈流の殆ど全範囲において電流Ｉ２が流れ、発光ダイオードＬ２が点灯するものである。
【００２５】
第１の発光部１における発光ダイオードＬ１の電流制限素子は抵抗Ｒ１であり、第２の発光部２における発光ダイオードＬ２の電流制限素子は抵抗Ｒ２である。それぞれの抵抗Ｒ１，Ｒ２は、発光ダイオードＬ１，Ｌ２に対する電流制限を行なうものであり、電源電圧と発光ダイオードの順方向電圧の差が、これらの抵抗Ｒ１，Ｒ２に印加されて、電力ロスとなるものである。
【００２６】
抵抗Ｒ１における電力ロスと抵抗Ｒ２における電力ロスを比較すると、それぞれの電流位相が同じとなる従来技術においては、抵抗Ｒ２の方が大きな電力ロスとなるものであるが、本発明では、第２の発光部２に流れる電流は、コンデンサＣ２により電源電圧に対して位相が進相であり、電力ロスとして大きく生じないものである。
【００２７】
以上のように、順方向電圧の異なる直列回路にて構成される発光部１，２に対して、それぞれ電源電圧と同相の電流および異相の電流を供給することで、特に、直列接続数の少ない発光ダイオードの回路を電源電圧に対して異相の電流とすることで、効率の高い発光装置を得ることができる。
【００２８】
（実施形態２）
以下、本発明の実施形態２について図３を用いて説明する。但し、実施形態１と共通する部位については同じ図番号を付して、重複する説明は省略する。本実施形態は、図３に示すように、第２の発光部２の直前に脈流電圧を平滑化する平滑手段（ここでは、コンデンサＣ２）を並列に接続した点に特徴がある。
【００２９】
以下、本実施形態の動作を説明する。第１の発光部１の発光ダイオードＬ１は、脈流電圧Ｖ１が発光ダイオードＬ１を点灯させるのに必要な順方向電圧ｎ×Ｖｆを上回っている時にのみ点灯するため、実施形態１と同様に点灯状態と不点灯状態とを交互に繰り返す。一方、第２の発光部２の発光ダイオードＬ２は、平滑手段としてのコンデンサＣ２から出力される平滑電圧Ｖ２が発光ダイオードＬ２を点灯させるのに必要な順方向電圧を常に上回っているために常時点灯する。
【００３０】
また、第２の発光部２は、平滑化された電源となっているものの電源位相と異相での入力電流となること、ならびに電源位相の全位相範囲で流れるため、平均電流は小さい。このため、交流電源ＡＣからの入力電流Ｉｉｎに占める割合としては、電源位相と同相の第１の発光部１の電流が支配的となり、全体としての入力電流Ｉｉｎは高い力率を維持することができる。また、平滑手段としてのコンデンサＣ２は、第１の発光部１を含む全体を平滑するものではないので、容量は小さくてもよく、例えば、セラミックコンデンサ等の小型で寿命への影響の小さいコンデンサを用いることができる。
【００３１】
尚、実施形態１で接続される第１の発光部１は１つだけであるが、回路数は１つに限定される必要は無く、上記の効果を奏することのできる範囲であれば、図３に示すように、第１の発光部１を複数列設けても構わないし、第１の発光部１における発光ダイオードＬ１の直列数も複数の回路毎に異なっても構わない。
【００３２】
第２の発光部２においても、発光ダイオードＬ２を１個として記載しているが、複数個の発光ダイオードが直列であっても良いし、また、複数列の回路を設けても構わない。さらに、発光部１，２の発光ダイオードの全部または一部を有機ＥＬ素子に置き換えても良い。
【００３３】
また、実施形態１及び実施形態２では、電流制限素子として抵抗Ｒ１，Ｒ２を用いているが、これに限定される必要は無く、抵抗Ｒ１またはＲ２の代わりにトランジスタやシャントレギュレータ等で構成される定電流回路を用いても構わない。第２の発光部２においては、電流制限素子として、抵抗Ｒ２を用いなくとも、電流位相変換素子（コンデンサＣ１）による電流制限機能を用いて、第２の発光部２における制限抵抗Ｒ２を無くすことも可能である。
【００３４】
実施形態１及び実施形態２では、第２の発光部２へ供給される異相電流として、コンデンサＣ１による進相電流を用いる事例を示したが、遅相電流であっても構わない。すなわち、コンデンサＣ１に代えて、インダクタンス素子のような誘導性素子を接続すれば、交流電圧に対して９０度位相の遅れた遅相電流を供給することができる。
【００３５】
第１の発光部１における発光ダイオードＬ１に流れる電流と第２の発光部２における発光ダイオードＬ２に流れる電流は、用途に応じて異ならせても良いし、ほぼ同じ電流となるように設定しても良い。両者の平均電流をほぼ同じ電流に設定することで、お互いの発光部を一体の発光部にした場合に、ほぼ均一化された光とすることができ、見え方も良好となる。
【００３６】
（実施形態３）
以下、本発明の実施形態３について図面を用いて説明する。本実施形態は、図４に示すように、実施形態１または２の発光部１、２及びその点灯回路を交通信号機用の灯具３に収納して成る。灯具３は、発光部を外部に臨ませるための３つの略円形状の開口部４ａ，４ｂ，４ｃを有する略長円形の箱体であって、各開口部４ａ，４ｂ，４ｃの全面に亘って発光部１、２の発光ダイオードＬ１，Ｌ２が対向配置されている。
【００３７】
発光ダイオードＬ１，Ｌ２が発光する色は各開口部４ａ，４ｂ，４ｃ毎に異なっており、図４における左の開口部４ａは緑色、中央の開口部４ｂは黄色、右の開口部４ｃは赤色となっている。尚、発光ダイオードＬ１，Ｌ２が発光する色及びその配列は上記のものに限定される必要は無く、交通信号機の用途に応じて変更可能であることは言うまでもない。
【００３８】
本実施形態では、例えばタクシー等に搭載されるドライブレコーダーのビデオカメラで事故の瞬間を撮影した場合に、いずれかの開口部４ａ，４ｂ，４ｃの発光ダイオードは点灯していることになるので、ビデオカメラの撮影間隔及びタイミングに依らず交通信号機の状態を認識することができる。
【００３９】
各開口部４ａ，４ｂ，４ｃでは、図５（イ）のごとく、個数の多い第１の発光部１の発光ダイオードＬ１が周縁部に配置され、個数の少ない第２の発光部２の発光ダイオードＬ２が略中央に配置されている。図中の黒丸が第２の発光部２の発光ダイオードＬ２であり、白丸は第１の発光部１の発光ダイオードＬ１である。
【００４０】
図５（ロ）は、異なる発光ダイオードの配置の例であり、第２の発光部２における発光ダイオードＬ２が複数個の場合に、これらを略中央部に配置したものである。図中の黒丸が第２の発光部２の発光ダイオードＬ２であり、白丸は第１の発光部１の発光ダイオードＬ１である。
【００４１】
図５（ハ）は、さらに異なる発光ダイオードの配置の例であり、第２の発光部２における発光ダイオードＬ２が複数個の場合に、これらを周縁部に配置したものである。図中の黒丸が第２の発光部２の発光ダイオードＬ２であり、白丸は第１の発光部１の発光ダイオードＬ１である。
【００４２】
図５（イ）〜（ハ）の配置は図４の交通信号機にも適用できるほか、一般の照明装置にも適用可能であることは言うまでも無い。
【符号の説明】
【００４３】
１  第１の発光部
２  第２の発光部
ＤＢ１  第１の整流素子
ＤＢ２  第２の整流素子
Ｌ１  第１の発光ダイオード（固体発光素子）
Ｌ２  第２の発光ダイオード（固体発光素子）
Ｒ１  抵抗（電流制限素子）
Ｒ２  抵抗（電流制限素子）
Ｃ１  コンデンサ（電流位相変換素子）
【図１】
2011054738.tif 000003
【図２】
2011054738.tif 000004
【図３】
2011054738.tif 000005
【図４】
2011054738.tif 000006
【図５】
2011054738.tif 000007