(57)【要約】【課題】簡単な回路構成で不点灯期間を短くすることのできる高力率の発光装置を提供する。【解決手段】限流要素である抵抗Ｒと複数の発光ダイオードＬ１とを直列に接続して成る複数の第一の直列回路１０と、抵抗Ｒと１個の発光ダイオードＬ２とを直列に接続して成る第二の直列回路１１とから成る発光部１と、交流電源ＡＣに接続されて交流電圧を全波整流して発光部１に駆動電圧を供給する点灯装置２とを備え、発光部１は、第一の直列回路１０を並列に接続し、第一の直列回路１０の後段に第二の直列回路１１を並列に接続した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
限流要素と複数の固体発光素子とを直列に接続した直列回路を複数個並列に接続して成る発光部と、交流電源に接続されて交流電圧を全波整流して発光部に駆動電圧を供給する点灯装置とを備えた発光装置であって、発光部は、少なくとも１つの直列回路の固体発光素子の不点灯期間が他の直列回路の固体発光素子の不点灯期間よりも短いことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記発光部は、少なくとも１つの直列回路の固体発光素子の個数が他の直列回路の固体発光素子の個数よりも少ないことを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記発光部は、少なくとも１つの直列回路の固体発光素子の個数が１個であることを特徴とする請求項２記載の発光装置。
【請求項４】
前記発光部は、少なくとも１つの直列回路が点灯装置から供給される駆動電圧を平滑して出力する平滑手段に接続されることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項５】
前記発光部と、前記点灯装置と、発光部及び点灯装置が収納される灯具とを備えたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記灯具は、発光部を外部に臨ませるための開口部を有し、不点灯期間の短い直列回路の固体発光素子を開口部の略中央に配置したことを特徴とする請求項５記載の発光装置。
【請求項７】
前記灯具は、発光部を外部に臨ませるための開口部を有し、不点灯期間の短い直列回路の固体発光素子を開口部の周縁に配置したことを特徴とする請求項５記載の発光装置。
【請求項８】
前記発光部及び点灯装置及び灯具は、交通信号機用であることを特徴とする請求項５乃至７の何れか１項に記載の発光装置。
【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供されている。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）と、交流電圧を整流平滑した直流電圧を昇圧し、昇圧した直流電圧を高周波でスイッチングすることで得られる矩形波電圧を固体発光素子に印加して点灯するスイッチング点灯制御方式（例えば特許文献２参照）と、交流電圧を固定発光素子に印加して交流電圧の一周期中の所定の区間のみを利用して点灯するパルス点灯制御方式とが知られている。近年では、従来の電球を光源とした交通信号機に代わって発光ダイオードを光源とした交通信号機の普及が進んでおり、このような交通信号機に用いる発光装置には、部品点数が少ないために容易に小型化することができ且つ故障率の低いパルス点灯制御方式が用いられている。
【特許文献１】特開２００６−７３６３７号公報
【特許文献２】特開平１１−６７４７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、近年ではタクシー等の自動車に搭載して交通事故の瞬間を映像で記録するドライブレコーダーの普及が進んでいる。このドライブレコーダーは、自動車のフロントガラスにビデオカメラを取り付けて前方を撮影するもので、急ブレーキ等の衝撃が自動車に与えられると一定期間だけ映像を記録するものである。
【０００４】
しかしながら、上記のような従来のパルス点灯制御方式を交通信号機に採用する場合には、発光効率の点から直列に接続する発光ダイオードの個数を多くする必要があり、直列に接続する発光ダイオードの個数を多くすることで点灯に必要な電圧が大きくなって交流電圧の一周期において発光ダイオードが点灯しない不点灯期間が生じるため、上記のドライブレコーダー等のビデオカメラで撮影する際に撮影間隔とタイミングによっては点灯状態を認識できない虞があった。これに対して、直流点灯制御方式では不点灯期間が無くて発光効率も良いものの平滑コンデンサが必要であり、回路の大きさによっては容量の大きな電解コンデンサが必要となって力率が低下するという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、簡単な回路構成で不点灯期間を短くすることのできる高力率の発光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】
【０００６】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、限流要素と複数の固体発光素子とを直列に接続した直列回路を複数個並列に接続して成る発光部と、交流電源に接続されて交流電圧を全波整流して発光部に駆動電圧を供給する点灯装置とを備えた発光装置であって、発光部は、少なくとも１つの直列回路の固体発光素子の不点灯期間が他の直列回路の固体発光素子の不点灯期間よりも短いことを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、発光部は、少なくとも１つの直列回路の固体発光素子の個数が他の直列回路の固体発光素子の個数よりも少ないことを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、発光部は、少なくとも１つの直列回路の固体発光素子の個数が１個であることを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、発光部は、少なくとも１つの直列回路が点灯装置から供給される駆動電圧を平滑して出力する平滑手段に接続されることを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れか１項の発明において、発光部と、点灯装置と、発光部及び点灯装置が収納される灯具とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項５の発明において、灯具は、発光部を外部に臨ませるための開口部を有し、不点灯期間の短い直列回路の固体発光素子を開口部の略中央に配置したことを特徴とする。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項５の発明において、灯具は、発光部を外部に臨ませるための開口部を有し、不点灯期間の短い直列回路の固体発光素子を開口部の周縁に配置したことを特徴とする。
【００１３】
請求項８の発明は、請求項５乃至７の何れか１項の発明において、発光部及び点灯装置及び灯具は、交通信号機用であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１〜３の発明によれば、複数個の直列回路のうち一部の直列回路の固体発光素子の個数を他の直列回路の固体発光素子の個数よりも少なくしたので、簡単な回路構成で不点灯期間が短く且つ力率が低下することのない発光装置を構成することができる。
【００１５】
請求項４の発明によれば、複数個の直列回路のうち一部の直列回路のみに駆動電圧を平滑した電圧を供給することで該直列回路の固体発光素子を常時点灯させるので、全体として不点灯期間の無い発光装置を構成することができる。また、複数個の直列回路のうち一部の直列回路にのみ平滑手段を接続するので、力率を低下させることなく容易に回路を構成することができる。
【００１６】
請求項５の発明によれば、請求項１乃至４の何れか１項の効果を奏する灯具を有した発光装置を実現することができる。
【００１７】
請求項６の発明によれば、不点灯期間の短い固体発光素子を含む直列回路を開口部の略中央に配置することで、配線を容易にすることができる。
【００１８】
請求項７の発明によれば、不点灯期間の短い固体発光素子を開口部の周縁に配置することで、開口部における輝度のばらつきに極端な差が生じないようにすることができる。
【００１９】
請求項８の発明によれば、上記課題で述べたドライブレコーダーのビデオカメラで交通信号機を撮影する場合に、ビデオカメラの撮影間隔及びタイミングに依らずに交通信号機の点灯状態を認識することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（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。本実施形態は、図１（ａ）に示すように、限流要素である抵抗Ｒと複数の発光ダイオードＬ１とを直列に接続して成る複数の第一の直列回路１０と、抵抗Ｒと１個の発光ダイオードＬ２とを直列に接続して成る第二の直列回路１１とから成る発光部１と、交流電源ＡＣに接続されて交流電圧を全波整流して発光部１に駆動電圧を供給する点灯装置２とを備え、発光部１は、第一の直列回路１０を並列に接続し、第一の直列回路１０の後段に第二の直列回路１１を並列に接続している。
【００２１】
点灯装置２は、例えばダイオードブリッジから成り、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を発光部１に出力する。尚、点灯装置２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。
【００２２】
発光部１は、抵抗Ｒと複数（本実施形態ではｎ個）の発光ダイオードＬ１とを直列に接続して成る第一の直列回路１０が複数個並列に接続されて成り、これら第一の直列回路１０の後段に抵抗Ｒと１個の発光ダイオードＬ２とを直列に接続して成る第二の直列回路１１を並列に接続している。尚、第一の直列回路１０の発光ダイオードＬ１と第二の直列回路１１の発光ダイオードＬ２は同じものを用いている。また、第一の直列回路１０の発光ダイオードＬ１の個数は、発光ダイオードＬ１，Ｌ２の１個当たりの順方向電圧Ｖｆが赤色発光ダイオードで約２Ｖ、青色・緑色発光ダイオードで約３．５Ｖであることを考慮すると、交流電源ＡＣが電源電圧１００Ｖの商用電源であれば２０個乃至３０個を直列に接続することが望ましい。
【００２３】
以下、本実施形態の動作説明をする。図１（ｂ）に示すように、第一の直列回路１０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を上回っている時のみ点灯するため、点灯状態と不点灯状態とを交互に繰り返す。一方、第二の直列回路１１の発光ダイオードＬ２は、脈流電圧Ｖ１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Ｖｆを上回っている時のみ点灯する。したがって、第二の直列回路１１の発光ダイオードＬ２は、第一の直列回路１０の発光ダイオードＬ１と比べて点灯期間が長く、不点灯期間もほとんど無いために全体として不点灯期間を短くすることができる。例えば、本実施形態を交通信号機に用いて交通信号機をビデオカメラで撮影する場合に、例え第一の直列回路１０の発光ダイオードＬ１が不点灯状態であっても、第二の直列回路１１の発光ダイオードＬ２が点灯状態であるためにビデオカメラの撮影間隔及びタイミングに依らず発光ダイオードＬ２の点灯状態を認識することができる。
【００２４】
また、各第一の直列回路１０を流れる負荷電流Ｉ１及び第二の直列回路１１を流れる負荷電流Ｉ２の総和で表される発光部１への入力電流Ｉｉｎは、負荷電流Ｉ２が各第一の直列回路１０を流れる負荷電流Ｉ１の和と比べて小さいために、負荷電流Ｉ２の影響をほとんど受けることなく高い力率を維持することができる。
【００２５】
上述のように、抵抗Ｒ及び１個の発光ダイオードＬ２から成る第二の直列回路１１を追加するという簡単な回路構成によって不点灯期間を短くすることができ、また力率を低下させることなく高い力率を維持することができる。
【００２６】
尚、本実施形態では第二の直列回路１１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複数の第二の直列回路１１を設けても構わない。また、本実施形態では第二の直列回路１１の発光ダイオードＬ２の個数は１つであるが、これに限定される必要は無く、第一の直列回路１０の発光ダイオードＬ１の個数よりも少なければ複数の発光ダイオードＬ２を用いても構わない。
【００２７】
（実施形態２）
以下、本発明の実施形態２について図面を用いて説明する。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説明を省略する。本実施形態は、図２（ａ）に示すように、発光部１の第二の直列回路１１の直前に脈流電圧Ｖ１を平滑化する平滑手段３を並列に接続した点に特徴がある。尚、本実施形態の第二の直列回路１１は、第一の直列回路１０と同じ構成である。即ち、第一の直列回路１０及び第二の直列回路１１は、何れも抵抗Ｒと複数（本実施形態ではｎ個）の発光ダイオードＬ１，Ｌ２とを直列に接続して成る。
【００２８】
平滑手段３は、ダイオードＤと平滑コンデンサＣとから構成され、平滑手段３に入力される脈流電圧Ｖ１を平滑し、平滑された平滑電圧Ｖ２を第二の直列回路１１に出力する。平滑コンデンサＣの容量は、平滑電圧Ｖ２の下限値が第二の直列回路１１の発光ダイオードＬ２を点灯させるのに必要な順方向電圧ｎ×Ｖｆを上回るようなものを用いている。
【００２９】
以下、本実施形態の動作説明をする。図２（ｂ）に示すように、第一の直列回路１０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、第二の直列回路１１の発光ダイオードＬ２は、平滑手段３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ｎ×Ｖｆを常に上回っているために常時点灯する。
【００３０】
上述のように、第二の直列回路１１の発光ダイオードＬ２は不点灯期間が存在しないため、例えば本実施形態を交通信号機に用いて交通信号機をビデオカメラで撮影する場合に、例え第一の直列回路１０の発光ダイオードＬ１が不点灯状態であっても、第二の直列回路１１の発光ダイオードＬ２が常時点灯状態であるためにビデオカメラの撮影間隔及びタイミングに依らず発光ダイオードＬ２の点灯状態を認識することができる。
【００３１】
また、発光部１への入力電流Ｉｉｎは、回路全体ではなく第二の直列回路１１のみに平滑手段３を接続しているので、負荷電流Ｉ２の影響をほとんど受けることなく高い力率を維持することができる。更に、本実施形態は発光部１全体を平滑するものではないので、平滑手段３に用いられる平滑コンデンサＣの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。
【００３２】
尚、本実施形態では平滑手段３が接続される第二の直列回路１１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複数の第二の直列回路１１を設けても構わない。
【００３３】
また、上記実施形態１及び実施形態２では、限流要素として抵抗Ｒを用いているが、これに限定される必要は無く、抵抗Ｒ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。
【００３４】
（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３（ｃ）に示すように、実施形態１の発光部１及び点灯装置２を交通信号機用の灯具４に収納して成る。灯具４は、発光部１を外部に臨ませるための３つの略円形状の開口部４０を有する略長円形状の箱体であって、各開口部４０の全面に亘って発光部１の発光ダイオードＬ１，Ｌ２が対向配置されている。
【００３５】
発光ダイオードＬ１，Ｌ２が発光する色は開口部４０毎に異なっており、同図における左の開口部４０から順に緑色、黄色、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。
【００３６】
各開口部４０では、第二の直列回路１１の発光ダイオードＬ２が略中央に配置され、その周囲に第一の直列回路１０の発光ダイオードＬ１が配置されるようになっている。第二の直列回路１０の発光ダイオードＬ２は不点灯期間がほとんど存在しないため、各開口部４０の略中央の発光ダイオードＬ２はほぼ常時点灯するようになっている。
【００３７】
したがって、例えば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、各開口部４０の略中央の発光ダイオードＬ２はほぼ常時点灯するので、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。
【００３８】
尚、実施形態２の発光部１及び点灯装置２を灯具４に収納しても構わない。この場合、図３（ａ）に示すように、第二の直列回路１１の発光ダイオードＬ２を開口部４０の略中央に配置するのが望ましい。このように配置することで、回路の配線が容易となる。また、図３（ｂ）に示すように、第二の直列回路１１の発光ダイオードＬ２を開口部４０の周縁に配置するようにしても構わない。このように配置した場合は、発光ダイオードＬ１と発光ダイオードＬ２との不点灯期間の有無による輝度のばらつきに極端な差が生じないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態１の発光装置を示す図で、（ａ）は回路図、（ｂ）は波形図である。
【図２】本発明の実施形態２の発光装置を示す図で、（ａ）は回路図、（ｂ）は波形図である。
【図３】本発明の実施形態３の発光装置を示す図で、（ａ）は発光ダイオードの配置例を示す図で、（ｂ）は発光ダイオードの他の配置例を示す図で、（ｃ）は全体図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  発光部
１０  第一の直列回路
１１  第二の直列回路
２  点灯装置
Ｌ１  第一の発光ダイオード（固体発光素子）
Ｌ２  第二の発光ダイオード（固体発光素子）
Ｒ  抵抗（限流要素）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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