(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源からの交流電圧が、オン又はオフに切り替えられ且つオフ時に抵抗成分を有するスイッチ部を介して、供給されるＬＥＤ点灯装置であって、
供給された交流電圧を整流して第１端子及び第２端子間から整流電圧を出力する整流素子と、
前記整流電圧が供給されるＬＥＤ素子と、
第１抵抗及び第２抵抗を有し、供給された前記整流電圧に基づいて前記第１端子及び第２端子間の抵抗を切り替える抵抗切り替え部と、を備え、
前記抵抗切り替え部は、前記整流電圧が判定電圧未満の時、前記第１端子及び第２端子間に前記第１抵抗を接続し、これにより前記第１抵抗を前記整流素子を介して前記スイッチ部に電気的に接続し、前記整流電圧が前記判定電圧以上の時、前記第１端子及び第２端子間に、前記第１抵抗に代えて、前記第１抵抗より高抵抗な前記第２抵抗を接続し、これにより前記第２抵抗を前記整流素子を介して前記スイッチ部に電気的に接続し、
前記判定電圧は、前記ＬＥＤ素子が点灯するために必要な電圧未満であり、
前記スイッチ部がオフ時に、前記整流電圧は、前記スイッチ部の前記抵抗成分と前記第１抵抗とによって前記判定電圧未満に降圧される
ことを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
【請求項２】
前記第１抵抗は、前記スイッチ部の前記抵抗成分より低抵抗である
ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項３】
前記抵抗切り替え部は、
前記第１端子に一端が接続され、前記整流電圧が前記判定電圧以上の時に導通する電圧検出素子と、
前記電圧検出素子の他端に制御端子が接続され、前記第２抵抗と前記第２端子との間に一端及び他端が接続され、前記電圧検出素子が導通した時にオンする第１のスイッチング素子と、
前記第１のスイッチング素子の前記一端に制御端子が接続され、前記第１抵抗と前記第２端子との間に一端及び他端が接続され、前記第１のスイッチング素子がオンした時にオフする第２のスイッチング素子と、を有する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項４】
前記ＬＥＤ素子と前記整流素子の前記第２端子との間に接続され、前記ＬＥＤ素子に流れる電流を制御する電流制御部を備える
ことを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項５】
前記電流制御部は、
前記ＬＥＤ素子に一端が接続された電流制御素子と、
前記電流制御素子の他端と前記第２端子との間に接続された第３抵抗と、
前記第１端子に一端が接続された第４抵抗と、
前記第４抵抗の他端に一端が接続され、前記第２端子に他端が接続され、生成した基準電圧を前記一端から前記電流制御素子の制御端子に供給する基準電圧生成素子と、を有する
ことを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項６】
前記第４抵抗の一端は前記電圧検出素子を介して前記第１端子に接続されている
ことを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項７】
前記電流制御部は、前記ＬＥＤ素子と前記整流素子の前記第２端子との間に接続された電流制御抵抗を有する
ことを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項８】
前記ＬＥＤ素子は、直列接続された複数のＬＥＤで構成されている
ことを特徴とする請求項１から請求項７の何れかに記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項９】
前記電圧検出素子は、ツェナーダイオードである
ことを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１０】
前記基準電圧生成素子は、前記電流制御素子の他端の電圧が一定となるように前記基準電圧を生成するシャントレギュレータである
ことを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１１】
前記第２抵抗の抵抗値は、前記第１抵抗の抵抗値の十倍以上である
ことを特徴とする請求項１から請求項１０の何れかに記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１２】
前記抵抗切り替え部は、
前記電圧検出素子の他端と前記第１のスイッチング素子の制御端子との間に接続された第５抵抗を更に有する
ことを特徴とする請求項３から請求項７の何れかに記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１３】
前記第１のスイッチング素子及び前記第２のスイッチング素子は、ＮＰＮトランジスタである
ことを特徴とする請求項３から請求項７の何れかに記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１４】
前記電流制御素子は、Ｎ型ＭＯＳトランジスタである
ことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１５】
交流電源からの交流電圧が供給され、オン又はオフに切り替えられ且つオフ時に抵抗成分を有するスイッチ部と、
前記スイッチ部を介して供給された交流電圧を整流して第１端子及び第２端子間から整流電圧を出力する整流素子と、
前記整流電圧が供給されるＬＥＤ素子と、
第１抵抗及び第２抵抗を有し、供給された前記整流電圧に基づいて前記第１端子及び第２端子間の抵抗を切り替える抵抗切り替え部と、を備え、
前記抵抗切り替え部は、前記整流電圧が判定電圧未満の時、前記第１端子及び第２端子間に前記第１抵抗を接続し、これにより前記第１抵抗を前記整流素子を介して前記スイッチ部に電気的に接続し、前記整流電圧が前記判定電圧以上の時、前記第１端子及び第２端子間に、前記第１抵抗に代えて、前記第１抵抗より高抵抗な前記第２抵抗を接続し、これにより前記第２抵抗を前記整流素子を介して前記スイッチ部に電気的に接続し、
前記判定電圧は、前記ＬＥＤ素子が点灯するために必要な電圧未満であり、
前記スイッチ部がオフ時に、前記整流電圧は、前記スイッチ部の前記抵抗成分と前記第１抵抗とによって前記判定電圧未満に降圧される
ことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ点灯装置及びこれを備えた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、歩行者用信号機には、一般的に、点灯素子として白熱電球が用いられている。図５に示すように、この歩行者用信号機２００は、白熱電球２１０と、白熱電球２１０の点灯を制御する信号機制御盤２０とを備える。
【０００３】
信号機制御盤２０は、交流電源Ｅから供給される交流電圧を白熱電球２１０に伝えるか否かスイッチングする半導体リレーＳＳＲ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｒｅｌａｙ）を有する。半導体リレーＳＳＲは、等価回路で表すと、スイッチＳＷ１と、スイッチＳＷ１のオン／オフを制御する制御回路ＣＣと、が入出力端子間に並列接続されている。半導体リレーＳＳＲの制御回路ＣＣは、スイッチＳＷ１のオン／オフに拘らず電流を流す。そのため、半導体リレーＳＳＲは、オフ時に、制御回路ＣＣに起因した抵抗成分（例えば数十ｋΩ）を入出力端子間に等価的に有し、交流電圧を完全に遮断することはできない。白熱電球２１０は、半導体リレーＳＳＲのオフ時の抵抗成分を介して電圧及び電流が加えられても点灯しない特性を有している。
【０００４】
一方、近年、白熱電球に比して低消費電力、高寿命、メンテナンスが容易、且つ、高信頼性という特性を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）が注目されている。このような発光ダイオードの優れた特性のため、点灯素子として発光ダイオードを用いた歩行者用信号機が求められている。発光ダイオードを用いた歩行者用信号機として、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２５９９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の発光ダイオードを用いた歩行者用信号機と、白熱電球を用いた従来の歩行者用信号機２００とでは、回路構成が大きく異なるため、白熱電球２１０を発光ダイオードに置き換えるには、白熱電球を用いた従来の歩行者用信号機２００全体を交換する必要がある。従って、費用負担が大きくなるという問題がある。
【０００７】
そのため、上記白熱電球を用いた従来の歩行者用信号機２００の信号機制御盤２０をそのまま用いて、白熱電球２１０のみを発光ダイオードに交換する技術が考えられる。しかし、前述のように、半導体リレーＳＳＲのスイッチがオフした状態であっても、半導体リレーＳＳＲは抵抗成分を有しているため、発光ダイオードに電圧及び電流が加えられて発光ダイオードが点灯してしまうという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、従来の信号機制御盤を用いつつ、半導体リレーのスイッチがオフした状態では発光ダイオードを消灯させることができるＬＥＤ点灯装置及びこれを備えた表示装置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】
【０００９】
本発明の一態様に係る実施例に従ったＬＥＤ点灯装置は、
交流電源からの交流電圧が、オン又はオフに切り替えられ且つオフ時に抵抗成分を有するスイッチ部を介して、供給されるＬＥＤ点灯装置であって、
供給された交流電圧を整流して第１端子及び第２端子間から整流電圧を出力する整流素子と、
前記整流電圧が供給されるＬＥＤ素子と、
第１抵抗及び第２抵抗を有し、供給された前記整流電圧に基づいて前記第１端子及び第２端子間の抵抗を切り替える抵抗切り替え部と、を備え、
前記抵抗切り替え部は、前記整流電圧が判定電圧未満の時、前記第１端子及び第２端子間に前記第１抵抗を接続し、これにより前記第１抵抗を前記整流素子を介して前記スイッチ部に電気的に接続し、前記整流電圧が前記判定電圧以上の時、前記第１端子及び第２端子間に、前記第１抵抗に代えて、前記第１抵抗より高抵抗な前記第２抵抗を接続し、これにより前記第２抵抗を前記整流素子を介して前記スイッチ部に電気的に接続し、
前記判定電圧は、前記ＬＥＤ素子が点灯するために必要な電圧未満である
ことを特徴とする。
【００１０】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記スイッチ部がオフ時に、前記整流電圧は、前記スイッチ部の前記抵抗成分と前記第１抵抗とによって前記判定電圧未満に降圧されても良い。
【００１１】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記第１抵抗は、前記スイッチ部の前記抵抗成分より低抵抗であっても良い。
【００１２】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記抵抗切り替え部は、
前記第１端子に一端が接続され、前記整流電圧が前記判定電圧以上の時に導通する電圧検出素子と、
前記電圧検出素子の他端に制御端子が接続され、前記第２抵抗と前記第２端子との間に一端及び他端が接続され、前記電圧検出素子が導通した時にオンする第１のスイッチング素子と、
前記第１のスイッチング素子の前記一端に制御端子が接続され、前記第１抵抗と前記第２端子との間に一端及び他端が接続され、前記第１のスイッチング素子がオンした時にオフする第２のスイッチング素子と、を有しても良い。
【００１３】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記ＬＥＤ素子と前記整流素子の前記第２端子との間に接続され、前記ＬＥＤ素子に流れる電流を制御する電流制御部を備えても良い。
【００１４】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記電流制御部は、
前記ＬＥＤ素子に一端が接続された電流制御素子と、
前記電流制御素子の他端と前記第２端子との間に接続された第３抵抗と、
前記第１端子に一端が接続された第４抵抗と、
前記第４抵抗の他端に一端が接続され、前記第２端子に他端が接続され、生成した基準電圧を前記一端から前記電流制御素子の制御端子に供給する基準電圧生成素子と、を有しても良い。
【００１５】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記第４抵抗の一端は前記電圧検出素子を介して前記第１端子に接続されていても良い。
【００１６】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記電流制御部は、前記ＬＥＤ素子と前記整流素子の前記第２端子との間に接続された電流制御抵抗を有しても良い。
【００１７】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記ＬＥＤ素子は、直列接続された複数のＬＥＤで構成されていても良い。
【００１８】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記電圧検出素子は、ツェナーダイオードであっても良い。
【００１９】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記基準電圧生成素子は、前記電流制御素子の他端の電圧が一定となるように前記基準電圧を生成するシャントレギュレータであっても良い。
【００２０】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記第２抵抗の抵抗値は、前記第１抵抗の抵抗値の十倍以上であっても良い。
【００２１】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記抵抗切り替え部は、
前記電圧検出素子の他端と前記第１のスイッチング素子の制御端子との間に接続された第５抵抗を更に有しても良い。
【００２２】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記第１のスイッチング素子及び前記第２のスイッチング素子は、ＮＰＮトランジスタであっても良い。
【００２３】
上記ＬＥＤ点灯装置において、
前記電流制御素子は、Ｎ型ＭＯＳトランジスタであっても良い。
【００２４】
本発明の一態様に係る実施例に従った表示装置は、
交流電源からの交流電圧が供給され、オン又はオフに切り替えられ且つオフ時に抵抗成分を有するスイッチ部と、
前記スイッチ部を介して供給された交流電圧を整流して第１端子及び第２端子間から整流電圧を出力する整流素子と、
前記整流電圧が供給されるＬＥＤ素子と、
第１抵抗及び第２抵抗を有し、供給された前記整流電圧に基づいて前記第１端子及び第２端子間の抵抗を切り替える抵抗切り替え部と、を備え、
前記抵抗切り替え部は、前記整流電圧が判定電圧未満の時、前記第１端子及び第２端子間に前記第１抵抗を接続し、これにより前記第１抵抗を前記整流素子を介して前記スイッチ部に電気的に接続し、前記整流電圧が前記判定電圧以上の時、前記第１端子及び第２端子間に、前記第１抵抗に代えて、前記第１抵抗より高抵抗な前記第２抵抗を接続し、これにより前記第２抵抗を前記整流素子を介して前記スイッチ部に電気的に接続し、
前記判定電圧は、前記ＬＥＤ素子が点灯するために必要な電圧未満である
ことを特徴とする表示装置。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の一態様に係るＬＥＤ点灯装置によれば、抵抗切り替え部が、整流電圧が判定電圧未満の時、第１抵抗を、整流素子を介してスイッチ部に電気的に接続して、整流電圧が判定電圧以上の時、第１抵抗より高抵抗である第２抵抗を、整流素子を介してスイッチ部に電気的に接続するようにしている。また、上記判定電圧は、ＬＥＤ素子が点灯するために必要な電圧未満になるようにしている。これにより、スイッチ部がオフ時には、整流電圧は、スイッチ部の抵抗成分と第１抵抗とによって降圧されるので、スイッチ部の抵抗成分が存在しても、ＬＥＤ素子を点灯しないようにできる。また、スイッチ部がオン時には、整流電圧が判定電圧以上になると、電流は第１抵抗に流れず高抵抗な第２抵抗に流れる。従って、ＬＥＤ素子の点灯に寄与しない電流が第１抵抗に流れる期間を短縮して、電力損失及び発熱量を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の実施例１に係るＬＥＤ点灯装置を備える表示装置の回路図である。
【図２】図２は、比較例に係るＬＥＤ点灯装置を備える表示装置の回路図である。
【図３】図３は、本発明の実施例１に係るＬＥＤ点灯装置と、比較例に係るＬＥＤ点灯装置と、の電流及び電圧を示す波形図である。
【図４】図４は、本発明の実施例２に係るＬＥＤ点灯装置を備える表示装置の回路図である。
【図５】図５は、従来の歩行者用信号機の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る各実施例について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２８】
図１は、本発明の実施例１に係るＬＥＤ点灯装置１０を備える表示装置の回路図である。表示装置は、ＬＥＤ点灯装置１０と、信号機制御盤（制御部）２０と、を備える。本実施例では、表示装置は、歩行者用信号機を構成しているものとする。
【００２９】
信号機制御盤２０は、電源Ｅに直列接続された半導体リレー（スイッチ部）ＳＳＲ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｒｅｌａｙ）を有する。半導体リレーＳＳＲは、オン又はオフに切り替えられ且つオフ時に抵抗成分Ｒｓｓｒを有する。即ち、半導体リレーＳＳＲは、等価回路で表すと、スイッチＳＷ１と抵抗成分Ｒｓｓｒとが入出力端子間に並列接続されている。抵抗成分Ｒｓｓｒは、例えば数十ｋΩであり、半導体リレーＳＳＲの形式によって異なる。
【００３０】
ＬＥＤ点灯装置１０には、交流電源Ｅからの交流電圧が、半導体リレーＳＳＲを介して、供給される。つまり、半導体リレーＳＳＲがオン時には、スイッチＳＷ１が閉じ、交流電源Ｅからの交流電圧がスイッチＳＷ１を介してそのままＬＥＤ点灯装置１０に供給される。半導体リレーＳＳＲがオフ時には、スイッチＳＷ１が開き、交流電源Ｅからの交流電圧が抵抗成分Ｒｓｓｒを介してＬＥＤ点灯装置１０に供給される。
【００３１】
ＬＥＤ点灯装置１０は、整流素子Ｂ１と、ＬＥＤ素子１１と、電流制御部１２と、抵抗切り替え部１３と、を備える。
【００３２】
整流素子Ｂ１は、４つのダイオードで構成されたブリッジダイオードである。整流素子Ｂ１は、交流電源Ｅから半導体リレーＳＳＲを介して供給された交流電圧を全波整流して第１端子Ｔ１及び第２端子Ｔ２間から整流電圧Ｖｒを出力する。
【００３３】
ＬＥＤ素子１１は、整流素子Ｂ１の第１端子Ｔ１にアノード（一端）が接続され、整流電圧Ｖｒが供給される。本実施例では、ＬＥＤ素子１１は、第１端子Ｔ１と電流制御部１２との間に直列接続された３４個のＬＥＤ（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ３４）で構成されている。例えば、１つのＬＥＤの順方向電圧を３Ｖとすると、ＬＥＤ素子１１が点灯するために必要な電圧は、約１００Ｖである。
【００３４】
電流制御部１２は、ＬＥＤ素子１１のカソード（他端）と整流素子Ｂ１の第２端子Ｔ２との間に接続され、ＬＥＤ素子１１に流れる電流を制御する。
【００３５】
抵抗切り替え部１３は、第１抵抗Ｒ１及び第２抵抗Ｒ２を有し、供給された整流電圧Ｖｒに基づいて第１端子Ｔ１及び第２端子Ｔ２間の抵抗を切り替える。第１抵抗Ｒ１は、一端が第１端子Ｔ１に接続され、半導体リレーＳＳＲの抵抗成分Ｒｓｓｒより低抵抗である。第２抵抗Ｒ２は、一端が第１端子Ｔ１に接続され、第１抵抗Ｒ１より高抵抗である。例えば、第２抵抗Ｒ２の抵抗値は、第１抵抗Ｒ１の抵抗値の十倍以上である。本実施例では、第１抵抗Ｒ１は約５ｋΩであり、第２抵抗Ｒ２は約２００ｋΩである。
【００３６】
具体的には、抵抗切り替え部１３は、整流電圧Ｖｒが判定電圧未満の時、整流素子Ｂ１の第１端子Ｔ１及び第２端子Ｔ２間に第１抵抗Ｒ１を電気的に接続し、これにより第１抵抗Ｒ１を、整流素子Ｂ１を介して半導体リレーＳＳＲに電気的に接続する。よって、半導体リレーＳＳＲがオフ時に、整流電圧Ｖｒは、半導体リレーＳＳＲの抵抗成分Ｒｓｓｒと第１抵抗Ｒ１とによって降圧される。半導体リレーＳＳＲがオフ時に、整流電圧Ｖｒが判定電圧未満になるように、第１抵抗Ｒ１の値が設定されている。従って、半導体リレーＳＳＲがオフ時には、定常的に、第１抵抗Ｒ１が半導体リレーＳＳＲに電気的に接続されるようになっている。上記判定電圧は、ＬＥＤ素子１１が点灯するために必要な電圧未満である。
【００３７】
また、抵抗切り替え部１３は、整流電圧Ｖｒが判定電圧以上の時、整流素子Ｂ１の第１端子Ｔ１及び第２端子Ｔ２間に、第１抵抗Ｒ１に代えて、第２抵抗Ｒ２を電気的に接続し、これにより第２抵抗Ｒ２を、整流素子Ｂ１を介して半導体リレーＳＳＲに電気的に接続する。
【００３８】
本実施例では、抵抗切り替え部１３は、ツェナーダイオード（電圧検出素子）ＺＤ１と、ＮＰＮトランジスタ（第２のスイッチング素子）Ｑ１と、ＮＰＮトランジスタ（第１のスイッチング素子）Ｑ２と、第５抵抗Ｒ４と、をさらに有する。
【００３９】
ツェナーダイオードＺＤ１は、第１端子Ｔ１にカソード（一端）が接続され、整流電圧Ｖｒが判定電圧以上の時に導通する。つまり、ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧が判定電圧となる。例えば、本実施例では、判定電圧は約３０Ｖである。
【００４０】
ＮＰＮトランジスタＱ２は、ツェナーダイオードＺＤ１のアノード（他端）に、電流制限用の第５抵抗Ｒ４を介してベース（制御端子）が接続され、第２抵抗Ｒ２の他端にコレクタ（一端）が接続され、第２端子Ｔ２にエミッタ（他端）が接続されている。これにより、ＮＰＮトランジスタＱ２は、ツェナーダイオードＺＤ１が導通した時に、第５抵抗Ｒ４を介してベースに電流が流れてオンする。
【００４１】
ＮＰＮトランジスタＱ１は、ＮＰＮトランジスタＱ２のコレクタにベース（制御端子）が接続され、第１抵抗Ｒ１の他端にコレクタ（一端）が接続され、第２端子Ｔ２にエミッタ（他端）が接続されている。ＮＰＮトランジスタＱ１は、ＮＰＮトランジスタＱ２がオンした時にオフする。
【００４２】
電流制御部１２は、Ｎ型ＭＯＳトランジスタ（電流制御素子）Ｑ３と、第３抵抗Ｒ５と、第４抵抗Ｒ３と、シャントレギュレータ（基準電圧生成素子）ＩＣ１と、を有する。
【００４３】
Ｎ型ＭＯＳトランジスタＱ３は、ＬＥＤ素子１１のカソードにドレイン（一端）が接続されている。第３抵抗Ｒ５は、Ｎ型ＭＯＳトランジスタＱ３のソース（他端）と第２端子Ｔ２との間に接続されている。電流制限用の第４抵抗Ｒ３の一端は、ツェナーダイオードＺＤ１を介して第１端子Ｔ１に接続されている。
【００４４】
シャントレギュレータＩＣ１は、第４抵抗Ｒ３の他端にカソード（一端）が接続され、第２端子Ｔ２にアノード（他端）が接続され、Ｎ型ＭＯＳトランジスタＱ３のソースに基準端子が接続されている。シャントレギュレータＩＣ１は、基準端子に供給されたＮ型ＭＯＳトランジスタＱ３のソースの電圧が一定となるように基準電圧を生成し、生成した基準電圧を、カソードからＮ型ＭＯＳトランジスタＱ３のゲート（制御端子）に供給する。Ｎ型ＭＯＳトランジスタＱ３のソースの電圧が一定となるように制御されるので、ＬＥＤ素子１１に流れる電流は、ほぼ一定に制御される。
【００４５】
次に、発明者らが知得する比較例のＬＥＤ点灯装置１００について説明する。
【００４６】
図２は、比較例に係るＬＥＤ点灯装置１００を備える表示装置の回路図である。このＬＥＤ点灯装置１００においては、第５抵抗Ｒ４の一端が、ツェナーダイオードＺＤ１のアノードに接続される代わりに、Ｎ型ＭＯＳトランジスタＱ３のソースに接続されている点が、実施例１のＬＥＤ点灯装置１０と異なる。これら以外の構成は、図１の実施例１の構成と同一であるため、同一の構成要素に同一の符号を付し、説明を省略する。
【００４７】
比較例のＬＥＤ点灯装置１００は、ＬＥＤ素子１１に電流が流れたことを検出して、それにより第１抵抗Ｒ１に電流が流れないようにする。
【００４８】
次に、実施例１のＬＥＤ点灯装置１０の動作を、比較例のＬＥＤ点灯装置１００の動作と比較して説明する。
【００４９】
（１）半導体リレーＳＳＲがオフ時
半導体リレーＳＳＲがオフ時、実施例１のＬＥＤ点灯装置１０と、比較例のＬＥＤ点灯装置１００は、共に、第１抵抗Ｒ１に電流を流すように動作する。この時、交流電圧は抵抗成分Ｒｓｓｒを介して供給されるため、整流素子Ｂ１の第１端子Ｔ１及び第２端子Ｔ２間のインピーダンスに応じて、整流電圧Ｖｒは交流電圧より低い電圧となる。
【００５０】
実施例１のＬＥＤ点灯装置１０では、交流電圧の増加に応じて整流電圧Ｖｒが０Ｖから増加した直後、整流電圧Ｖｒは判定電圧未満であるため、ツェナーダイオードＺＤ１は導通しない。従って、ＮＰＮトランジスタＱ２はオフする。一方、整流電圧Ｖｒによって、第２抵抗Ｒ２を介してＮＰＮトランジスタＱ１のベースに電流が流れるので、ＮＰＮトランジスタＱ１がオンする。これにより、オフ状態にある半導体リレーＳＳＲの抵抗成分Ｒｓｓｒと、整流素子Ｂ１と、第１抵抗Ｒ１と、ＮＰＮトランジスタＱ１と、に電流が流れる。従って、交流電源Ｅからの交流電圧は、半導体リレーＳＳＲの抵抗成分Ｒｓｓｒと第１抵抗Ｒ１とによって分圧される。得られた整流電圧Ｖｒは、前述のように、判定電圧未満に降圧されている。よって、交流電圧が最大となってもＬＥＤ素子１１に電流が流れることは無いため、ＬＥＤ素子１１は点灯しない。
【００５１】
比較例のＬＥＤ点灯装置１００でも、以上と同様に、ツェナーダイオードＺＤ１は導通せず、ＬＥＤ素子１１にも電流は流れない。従って、トランジスタＱ１がオンし、トランジスタＱ２がオフする。整流電圧Ｖｒは、抵抗成分Ｒｓｓｒと第１抵抗Ｒ１とによって判定電圧未満に降圧される。これにより、ＬＥＤ素子１１は点灯しない。
【００５２】
（２）半導体リレーＳＳＲがオン時
この時、実施例１のＬＥＤ点灯装置１０は、比較例のＬＥＤ点灯装置１００とは異なるタイミングで動作する。このことについて、図３を参照して以下に詳しく説明する。
【００５３】
図３は、本発明の実施例１に係るＬＥＤ点灯装置１０と、比較例に係るＬＥＤ点灯装置１００との電流及び電圧を示す波形図である。図３は、半導体リレーＳＳＲがオン時の各波形を、交流電圧の１／２周期に対応する期間だけ示している。図３（ａ）は、整流電圧Ｖｒと、ＬＥＤ素子１１の電流とを示す。図３（ｂ）は、比較例のＬＥＤ点灯装置１００の第１抵抗Ｒ１の電流を示す。図３（ｃ）は、実施例１のＬＥＤ点灯装置１０の第１抵抗Ｒ１の電流を示す。
【００５４】
半導体リレーＳＳＲがオン時、交流電圧は閉状態のスイッチＳＷ１を介して直接的に供給されるため、整流電圧Ｖｒは交流電圧とほぼ等しい電圧となる。実施例１のＬＥＤ点灯装置１０において、時刻ｔ１からｔ２まで、交流電圧の増加に応じて整流電圧Ｖｒが０Ｖから増加していくと、整流電圧Ｖｒは判定電圧未満であるため、ツェナーダイオードＺＤ１は導通しない。一方、整流電圧Ｖｒによって、第２抵抗Ｒ２を介してＮＰＮトランジスタＱ１のベースに電流が流れるので、ＮＰＮトランジスタＱ１がオンして、第１抵抗Ｒ１に電流が流れる。図３（ｃ）に示すように、整流電圧Ｖｒの増加に合わせて第１抵抗Ｒ１の電流は増加する。
【００５５】
時刻ｔ２において、整流電圧Ｖｒが判定電圧に達すると、ツェナーダイオードＺＤ１は導通する。これにより、ツェナーダイオードＺＤ１及び第５抵抗Ｒ４を介してＮＰＮトランジスタＱ２のベースに電流が流れるので、ＮＰＮトランジスタＱ２がオンして、第２抵抗Ｒ２に流れる電流が増加する。すると、ＮＰＮトランジスタＱ１のベース電圧が低下して、ＮＰＮトランジスタＱ１はオフする。従って、図３（ｃ）に示すように、第１抵抗Ｒ１に電流が流れないようになる。前述のように、第２抵抗Ｒ２は第１抵抗Ｒ１の数十倍の抵抗値を有するので、第２抵抗Ｒ２に流れる電流は、第１抵抗Ｒ１に流れる電流に比して十分に小さい。
【００５６】
時刻ｔ３において、整流電圧Ｖｒが、ＬＥＤ素子１１が点灯するために必要な電圧以上になると、図３（ａ）に示すように、ＬＥＤ素子１１に電流が流れる。
【００５７】
時刻ｔ４において、整流電圧Ｖｒが、ＬＥＤ素子１１が点灯するために必要な電圧未満になると、図３（ａ）に示すように、ＬＥＤ素子１１に電流が流れないようになる。
【００５８】
時刻ｔ５から時刻ｔ６において、整流電圧Ｖｒが判定電圧未満になると、ツェナーダイオードＺＤ１は導通しないようになる。従って、図３（ｃ）に示すように、時刻ｔ１からｔ２と同様に、第１抵抗Ｒ１に電流が流れる。
【００５９】
このように、時刻ｔ１からｔ２及び時刻ｔ５からｔ６の各期間Ｔ２において、第１抵抗Ｒ１に電流が流れ、時刻ｔ２からｔ５において、第１抵抗Ｒ１に電流が流れず、第２抵抗Ｒ２に電流が流れる。
【００６０】
これに対して、比較例のＬＥＤ点灯装置１００では、時刻ｔ１からｔ３まで、整流電圧Ｖｒが０Ｖから増加していくが、整流電圧ＶｒはＬＥＤ素子１１が点灯するために必要な電圧未満であるため、ＬＥＤ素子１１に電流は流れない。従って、ＮＰＮトランジスタＱ２がオフする。一方、整流電圧Ｖｒによって、第２抵抗Ｒ２を介してＮＰＮトランジスタＱ１のベースに電流が流れるので、ＮＰＮトランジスタＱ１がオンして、第１抵抗Ｒ１に電流が流れる。図３（ｂ）に示すように、整流電圧Ｖｒの増加に合わせて第１抵抗Ｒ１の電流は増加する。
【００６１】
時刻ｔ３において、整流電圧Ｖｒが、ＬＥＤ素子１１が点灯するために必要な電圧以上になると、図３（ａ）に示すように、ＬＥＤ素子１１に電流が流れる。これにより、第５抵抗Ｒ４を介してＮＰＮトランジスタＱ２のベースに電流が流れるので、ＮＰＮトランジスタＱ２がオンして、第２抵抗Ｒ２に流れる電流が増加する。すると、ＮＰＮトランジスタＱ１はオフする。従って、図３（ｂ）に示すように、第１抵抗Ｒ１に電流が流れないようになる。
【００６２】
時刻ｔ４において、整流電圧Ｖｒが、ＬＥＤ素子１１が点灯するために必要な電圧未満になると、図３（ａ）に示すように、ＬＥＤ素子１１に電流が流れないようになる。従って、時刻ｔ１からｔ３と同様に、第１抵抗Ｒ１に電流が流れる。
【００６３】
このように、比較例のＬＥＤ点灯装置１００では、時刻ｔ１からｔ３及び時刻ｔ４からｔ６の各期間Ｔ１に、第１抵抗Ｒ１に電流が流れる。即ち、ＬＥＤ素子１１に電流が流れていない全期間で、第１抵抗Ｒ１に電流が流れる。また、時刻ｔ３からｔ４において、第１抵抗Ｒ１に電流が流れず、第２抵抗Ｒ２に電流が流れる。
【００６４】
一方、本実施例のＬＥＤ点灯装置１０では、前述のように、ＬＥＤ素子１１に電流が流れていない期間の一部、即ち整流電圧Ｖｒが判定電圧より低い期間で、第１抵抗Ｒ１に電流が流れる。従って、比較例のＬＥＤ点灯装置１００よりも、第１抵抗Ｒ１に電流が流れる期間を大幅に短縮できる。これにより、第１抵抗Ｒ１に流れる電流の最大値及び総量、並びに、第１抵抗Ｒ１に印加される電圧の最大値を低減できるので、第１抵抗Ｒ１での電力の損失も大幅に削減できる。
【００６５】
以上で説明したように、本実施例に係るＬＥＤ点灯装置１０によれば、抵抗切り替え部１３が、整流電圧Ｖｒが判定電圧未満の時、第１抵抗Ｒ１を、整流素子Ｂ１を介して半導体リレーＳＳＲに電気的に接続するようにしている。また、抵抗切り替え部１３が、整流電圧Ｖｒが判定電圧以上の時、第１抵抗Ｒ１より高抵抗である第２抵抗Ｒ２を、整流素子Ｂ１を介して半導体リレーＳＳＲに電気的に接続するようにしている。また、上記判定電圧は、ＬＥＤ素子１１が点灯するために必要な電圧未満になるようにしている。これにより、半導体リレーＳＳＲがオフ時には、整流電圧Ｖｒは、半導体リレーＳＳＲの抵抗成分Ｒｓｓｒと第１抵抗Ｒ１とによって降圧されるので、半導体リレーＳＳＲの抵抗成分Ｒｓｓｒが存在しても、ＬＥＤ素子１１を点灯しないようにできる。
【００６６】
また、半導体リレーＳＳＲがオン時には、整流電圧Ｖｒが判定電圧以上になると、電流は第１抵抗Ｒ１に流れず高抵抗な第２抵抗Ｒ２に流れる。従って、ＬＥＤ素子１１の点灯に寄与しない電流が低抵抗な第１抵抗Ｒ１に流れる期間を、比較例のＬＥＤ点灯装置１００より短縮して、電力損失及び発熱量を低減できる。発熱量を低減できることで、歩行者用信号機の低い放熱性にも拘らず、ＬＥＤ点灯装置１０の耐久性及び信頼性を向上できる。
【００６７】
このように、本実施例に係るＬＥＤ点灯装置１０では、第１抵抗Ｒ１の電力損失及び発熱量を低減できるので、第１抵抗Ｒ１として、比較例のものより小型、低耐圧且つ小電力な抵抗器を用いることもできる。従って、低コスト化できる。
【００６８】
さらに、第１抵抗Ｒ１に電流が流れる期間を短縮できることで、第１抵抗Ｒ１を比較例のものより低抵抗にしても、電力損失及び発熱量を比較例より低減できる。これにより、比較例より抵抗成分Ｒｓｓｒが低い半導体リレーＳＳＲを用いても、半導体リレーＳＳＲがオフ時に、整流電圧Ｖｒを十分に降圧させて、ＬＥＤ素子１１を点灯しないようにできる。従って、様々な形式（メーカー）の半導体リレーＳＳＲを用いることができる。
【００６９】
また、第１抵抗Ｒ１に電流が流れる期間は、整流電圧Ｖｒによって決定される。従って、その期間は、直列接続されたＬＥＤの数、ＬＥＤ素子１１の通電幅、及び、ＬＥＤ素子１１の電流値等には影響されない。これに対して、比較例では、直列接続されたＬＥＤの数を増加させた場合や、ＬＥＤ素子１１の通電幅を減少させた場合には、ＬＥＤ素子１１に電流が流れる期間が短くなるので、その分、第１抵抗Ｒ１に電流が流れる期間が増加し、その結果、電力の損失が増加する。
【実施例２】
【００７０】
実施例２は、電流制御部の構成が実施例１と異なる。
【００７１】
図４は、本発明の実施例２に係るＬＥＤ点灯装置１０ａを備える表示装置の回路図である。電流制御部１２ａは、ＬＥＤ素子１１と整流素子Ｂ１の第２端子Ｔ２との間に接続された電流制御抵抗Ｒ５ａを有する。抵抗切り替え部１３において、ツェナーダイオードＺＤ１のアノードは第５抵抗Ｒ４のみに接続されている。その他の構成は、図１の実施例１の構成と同一であるため、同一の構成要素に同一の符号を付し、説明を省略する。
【００７２】
上記構成により、整流電圧Ｖｒが、ＬＥＤ素子１１が点灯するために必要な電圧以上に増加した時に、ＬＥＤ素子１１と電流制御抵抗Ｒ５ａに電流が流れて、ＬＥＤ素子１１が点灯する。また、抵抗切り替え部１３は、実施例１と同様に動作する。従って、本実施例のＬＥＤ点灯装置１０ａによっても、実施例１と同様の効果が得られる。
【００７３】
以上、本発明の実施例を詳述してきたが、具体的な構成は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変形して実施することができる。
【００７４】
例えば、上記各実施例では、スイッチ部は半導体リレーＳＳＲである一例について説明したが、これに限られない。つまり、スイッチ部は、オフ時に交流電圧を遮断できない特性を有する素子であれば良い。例えば、スイッチ部は、交流電源Ｅからの交流電圧が供給され、オン又はオフに切り替えられ且つオフ時に抵抗成分を有する調光器（ディマー）でも良い。例えば、調光器は、オン時にはＬＥＤ素子１１の明るさを調光できる。また、調光器は、オフ時には抵抗成分を有するが、上記各実施例のＬＥＤ点灯装置１０，１０ａによれば、ＬＥＤ素子１１を消灯できる。
【００７５】
また、表示装置が歩行者用信号機を構成している一例を説明したが、これに限られない。表示装置は、自動車用信号機を構成しても良く、また、ＬＥＤ素子１１の点灯及び消灯によって何らかの情報を表示するような装置でも良い。
さらに、ＬＥＤ素子１１は、１つ又は複数のＬＥＤで構成されていても良い。
【符号の説明】
【００７６】
１０  ＬＥＤ点灯装置
Ｂ１  整流素子
１１  ＬＥＤ素子
１２  電流制御部
１３  抵抗切り替え部
ＬＥＤ１〜ＬＥＤ３４  ＬＥＤ
ＺＤ１  ツェナーダイオード（電圧検出素子）
Ｑ１  ＮＰＮトランジスタ（第２のスイッチング素子）
Ｑ２  ＮＰＮトランジスタ（第１のスイッチング素子）
Ｑ３  Ｎ型ＭＯＳトランジスタ（電流制御素子）
Ｒ１  第１抵抗
Ｒ２  第２抵抗
Ｒ３  第４抵抗
Ｒ４  第５抵抗
Ｒ５  第３抵抗
Ｒ５ａ  電流制御抵抗
ＩＣ１  シャントレギュレータ（基準電圧生成素子）
２０  信号機制御盤（制御部）
ＳＳＲ  半導体リレー（スイッチ部）
Ｒｓｓｒ  抵抗成分
ＳＷ１  スイッチ
【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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