(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
定電流電源と；
この定電流電源の出力端子間に各々並列に接続されるとともに、１個又は複数個直列に接続されたＬＥＤとこのＬＥＤに接続されたＬＥＤを点灯する点灯電流を制御する素子とから構成される複数の直列回路と；
抵抗素子を有し、この抵抗素子が前記定電流電源の出力端子間に並列に接続されるとともに、ＬＥＤを点灯する点灯電流を制御する素子にバイアス電流を供給するバイアス回路と；
このバイアス回路の抵抗素子の両端に接続され、前記複数のＬＥＤを点灯する点灯電流を制御する素子を制御する基準電圧がその端子間に発生する一対の制御端子と；を具備し、
前記各直列回路のＬＥＤを点灯する点灯電流を制御する素子においては、前記各直列回路の前記ＬＥＤを所定電流で点灯したときの順方向電圧が最も高くなる直列回路のＬＥＤを点灯する点灯電流を制御する素子は、点灯時に飽和領域で動作し、他の直列回路のＬＥＤを点灯する点灯電流を制御する素子は、点灯時に能動領域で動作し、
前記各直列回路の前記ＬＥＤを所定電流で点灯したときの順方向電圧が最も高くなる直列回路のＬＥＤの順方向電圧と前記各直列回路の前記ＬＥＤを所定電流で点灯したときの順方向電圧が最も高くなる直列回路のＬＥＤを点灯する点灯電流を制御する素子のコレクタ−エミッタ間電圧との和は、前記他の直列回路のＬＥＤの順方向電圧と前記他の直列回路のＬＥＤを点灯する点灯電流を制御する素子のコレクタ−エミッタ間電圧との和に等しく、
前記一対の制御端子間に印加される電圧が減少すると、他の直列回路のＬＥＤを点灯する点灯電流を制御する素子のエミッタ−コレクタ間に流れる電流が減少して、前記他の直列回路のＬＥＤに流れる電流が減少し、
前記定電流電源の出力端子間に印加される電圧が増加すると、前記各直列回路の前記ＬＥＤを所定電流で点灯したときの順方向電圧が最も高くなる直列回路に印加される電圧が増加して、前記各直列回路の前記ＬＥＤを所定電流で点灯したときの順方向電圧が最も高くなる直列回路のＬＥＤを点灯する点灯電流を制御する素子のコレクタ−エミッタ間電圧が増加し、飽和領域での動作から能動領域での動作に移行することを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤを発光部に使用したＬＥＤ点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤ点灯装置において、ＬＥＤを１個あるいは複数直列に接続した回路を並列に複数接続して発光部を構成する場合、各ＬＥＤの順方向電圧には製造上のバラツキがあるため、並列回路における各枝路に流れる点灯電流が均等にならないという問題が生じていた。
【０００３】
そこで、ＬＥＤを１個あるいは複数直列に接続した回路を並列に複数接続して発光部を構成する場合において、各枝路に流れる点灯電流を、定電流電源を使用して均一に制御できるＬＥＤ点灯装置が提案されている（特許文献１参照）。この提案は、図５のブロック図に示すように、商用交流電源１に定電流電源２を接続し、定電流電源２の出力端子に、例えば、３個のＬＥＤ基板モジュール３-1，３-2，３-3を並列に接続するとともに、バイアス回路４を並列に接続している。そして、ＬＥＤを直列に接続した回路のアノード側端を電源端子８ａに接続し、他方端を電源端子８ｂに接続し、電流制御回路の制御電極を制御端子８ｃに接続している。
したがって、電源端子８ａは定電流電源２の正極出力端子に接続され、電源端子８ｂは定電流電源２の負極出力端子に接続され、制御端子８ｃは前記バイアス回路４に接続される。特許文献１に示されたものは、具体的には、電源線の端子の一方と制御端子間の電圧によって各枝路に流れる点灯電流を均一に制御しようとするものである。
【特許文献１】特開２００７−９６２８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、例えば、ＬＥＤを１個あるいは複数直列に接続した回路をモジュールとして構成し、このモジュールを並列に複数接続して点灯装置を構成する場合、各モジュール間の配置間隔が大きく、各モジュールを接続する電線の長さが長くなる可能性を含んでいる。このような場合、特許文献１に示されたものでは、電源線の端子の一方と制御端子間の電圧を基準とするため、図６に等価的に示すように、電線の抵抗Ｒによる電圧降下の影響を受け、各枝路に流れる点灯電流を所望の電流で制御することが困難になる不具合が生じる。
【０００５】
そこで、本発明は、上記不具合を解消しようとするもので、ＬＥＤの点灯電流を制御する電流制御回路の基準電圧を一対の制御端子間に発生するようにし、電線による電圧降下の影響を受けにくく、各枝路に流れる点灯電流を所望の電流で制御することが可能なＬＥＤ点灯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に記載のＬＥＤ点灯装置は、定電流電源と；この定電流電源の出力端子間に各々並列に接続されるとともに、１個又は複数個直列に接続されたＬＥＤとこのＬＥＤに接続されたＬＥＤを点灯する点灯電流を制御する素子とから構成される複数の直列回路と；抵抗素子を有し、この抵抗素子が前記定電流電源の出力端子間に並列に接続されるとともに、ＬＥＤを点灯する点灯電流を制御する素子にバイアス電流を供給するバイアス回路と；このバイアス回路の抵抗素子の両端に接続され、前記複数のＬＥＤを点灯する点灯電流を制御する素子を制御する基準電圧がその端子間に発生する一対の制御端子と；を具備し、前記各直列回路のＬＥＤを点灯する点灯電流を制御する素子においては、前記各直列回路の前記ＬＥＤを所定電流で点灯したときの順方向電圧が最も高くなる直列回路のＬＥＤを点灯する点灯電流を制御する素子は、点灯時に飽和領域で動作し、他の直列回路のＬＥＤを点灯する点灯電流を制御する素子は、点灯時に能動領域で動作し、前記各直列回路の前記ＬＥＤを所定電流で点灯したときの順方向電圧が最も高くなる直列回路のＬＥＤの順方向電圧と前記各直列回路の前記ＬＥＤを所定電流で点灯したときの順方向電圧が最も高くなる直列回路のＬＥＤを点灯する点灯電流を制御する素子のコレクタ−エミッタ間電圧との和は、前記他の直列回路のＬＥＤの順方向電圧と前記他の直列回路のＬＥＤを点灯する点灯電流を制御する素子のコレクタ−エミッタ間電圧との和に等しく、前記一対の制御端子間に印加される電圧が減少すると、他の直列回路のＬＥＤを点灯する点灯電流を制御する素子のエミッタ−コレクタ間に流れる電流が減少して、前記他の直列回路のＬＥＤに流れる電流が減少し、前記定電流電源の出力端子間に印加される電圧が増加すると、前記各直列回路の前記ＬＥＤを所定電流で点灯したときの順方向電圧が最も高くなる直列回路に印加される電圧が増加して、前記各直列回路の前記ＬＥＤを所定電流で点灯したときの順方向電圧が最も高くなる直列回路のＬＥＤを点灯する点灯電流を制御する素子のコレクタ−エミッタ間電圧が増加し、飽和領域での動作から能動領域での動作に移行することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載のＬＥＤ点灯装置は、請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置において、前記ＬＥＤを点灯する点灯電流を制御する素子を制御する基準電圧は、ＬＥＤを点灯する点灯電流を制御する素子のコレクタ−エミッタ間の電圧を検出して調整されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、電線による電圧降下の影響を受けにくく、各枝路に流れる点灯電流を所望の電流で制御することが可能なＬＥＤ点灯装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明のＬＥＤ点灯装置及びＬＥＤ基板モジュールの実施形態について図を参照して詳細に説明する。まず、図１は、本発明の全体構成を示すブロック図である。図に示すように、商用交流電源１に定電流電源２を接続し、この定電流電源２から一定電流を出力している。前記定電流電源２の出力端子に、例えば、３個のＬＥＤ基板モジュール３-1、３-2、３-3を並列に接続するとともに、バイアス回路４を並列に接続している。
【００１５】
前記各ＬＥＤ基板モジュール３-1、３-2、３-3は、ＬＥＤを実装した基板であり、例えば、複数個のＬＥＤを直列に接続した回路に、電流制御回路を直列に接続した直列回路からなる。そして、各ＬＥＤ基板モジュール３-1、３-2、３-3において、ＬＥＤを直列に接続した回路のアノード側端を電源端子５ａに接続し、他方端を電源端子５ｂに接続し、また、基準電圧を発生させる制御線を一対の制御端子６ａ、６ｂに接続している。したがって、電源端子５ａは定電流電源２の正極出力端子に接続され、電源端子５ｂは定電流電源２の負極出力端子に接続され、制御端子６ａ、６ｂは前記バイアス回路４の抵抗素子の両端に接続されている。
【００１６】
次に、図２は、ＬＥＤ基板モジュールの外観を示す平面図である。各ＬＥＤ基板モジュール３-1、３-2、３-3は、回路素子を基板１１上に配置している。すなわち、基板１１は、各ＬＥＤ７を中央に所定の間隔をあけて一列に配列し、一端側に前記電源端子５ａ、５ｂと制御端子６ａ、６ｂの４つの端子を配置している。また、電流制御回路を構成する回路素子等は基板１１上の所定の位置に配置している。そして、各回路素子を配線パターンによって電気的に接続している。前記基板１１の両側には、この基板１１を器具に固定するための取付け孔１２ａ，１２ｂが形成されている。以上のような構成において、各基板モジュール３-1，３-2，３-3に配置されている電流制御回路の動作に従ってＬＥＤに点灯電流が流れると各ＬＥＤ７は発光する。
【００１７】
次に、本発明のＬＥＤ点灯装置の第１の実施形態を図３を参照して説明する。図3はＬＥＤ点灯装置の回路図である。図に示すように、商用交流電源１に定電流電源２０を接続し、この定電流電源２０にＬＥＤ発光部３０を接続している。前記定電流電源２０は、商用交流電源１に全波整流回路２１の入力端子を接続している。そして、全波整流回路２１の出力端子間に平滑コンデンサ２２を接続し、この平滑コンデンサ２２に直流電圧変換回路２３及び電流検出手段２４を接続して構成している。
【００１８】
ＬＥＤ発光部３０は、第１のＬＥＤ点灯回路３１、第２のＬＥＤ点灯回路３２及び第３のＬＥＤ点灯回路３３とから構成されている。なお、この第１のＬＥＤ点灯回路３１、第２のＬＥＤ点灯回路３２及び第３のＬＥＤ点灯回路３３は、前述のＬＥＤ基板モジュール３-1、３-2、３-3に対応して配置されている。
【００１９】
第１のＬＥＤ点灯回路３１、第２のＬＥＤ点灯回路３２及び第３のＬＥＤ点灯回路３３は、複数のＬＥＤ７-1・・・を直列に接続した回路とＮＰＮ型のバイポーラトランジスタＱ１-1とこのバイポーラトランジスタＱ１-1のエミッタに接続した抵抗素子Ｒ１-1との直列回路、複数のＬＥＤ７-2・・・を直列に接続した回路とＮＰＮ型のバイポーラトランジスタＱ１-2とこのバイポーラトランジスタＱ１-2のエミッタに接続した抵抗素子Ｒ１-2との直列回路、複数のＬＥＤ７-3・・・を直列に接続した回路とＮＰＮ型のバイポーラトランジスタＱ１-3とこのバイポーラトランジスタＱ１-3のエミッタに接続した抵抗素子Ｒ１-3との直列回路を主回路として互いに並列に接続している。すなわち、各直列回路は枝路を構成している。ここで、各バイポーラトランジスタＱ１-1、Ｑ１-2、Ｑ１-3とこれに接続された各抵抗素子Ｒ１-1、Ｒ１-2、Ｒ１-3とで電流制御回路を構成している。なお、本実施形態では、ＬＥＤ７は、複数個接続するものについて説明しているが、１個接続するものについても適用できる。
【００２０】
そして、前記ＬＥＤ７-1、ＬＥＤ７-2、ＬＥＤ７-3を直列に接続した回路のアノード側端を定電流電源２０の正極側出力端子に接続される電源端子５ａに接続し、各抵抗素子Ｒ１-1、Ｒ１-2、Ｒ１-3の端を前記定電流電源２０の負極側出力端子に接続される他方の電源端子５ｂに接続している。また、前記電源端子５ａ、５ｂ間に、抵抗素子Ｒ２とＲ３との直列回路からなるバイアス回路４を接続している。なお、抵抗素子Ｒ２は省略してもよい。そして、前記抵抗素子Ｒ２の両端に一対の制御端子６ａ、６ｂが接続され、この制御端子６ａ、６ｂには制御線９ａ、９ｂが接続されている。なお、また、バイアス回路４は、各ＬＥＤ基板モジュール３-1、３-2、３-3にそれぞれ設けてもよい。
【００２１】
次に、第１のＬＥＤ点灯回路３１、第２のＬＥＤ点灯回路３２及び第３のＬＥＤ点灯回路３３とは、同様な回路構成をなしているため、以下第1のＬＥＤ点灯回路３１を中心に説明を進める。まず、前記制御線９ａと負極側電源線との間には、抵抗素子Ｒ４-1、この抵抗素子Ｒ４-1がエミッタに接続されたＰＮＰ型のバイポーラトランジスタＱ２-1と、このＰＮＰ型のバイポーラトランジスタＱ２-1のコレクタに接続された抵抗素子Ｒ５-1とからなる直列回路が接続されている。そして、ＰＮＰ型のバイポーラトランジスタＱ２-1のベースは、バイアス回路４の抵抗素子Ｒ２とＲ３との間に接続されており、また、前記ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタＱ１-1のベースがＰＮＰ型のバイポーラトランジスタＱ２-1のコレクタと抵抗素子Ｒ５-1との間に接続されている。
【００２２】
続いて、前記ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタＱ１-1のコレクタ−エミッタ間には、ＰＮＰ型のバイポーラトランジスタＱ３-1のエミッタ−ベースを介して直流電源Ｅ１が接続されている。すなわち、バイポーラトランジスタＱ１-1のエミッタが直流電源Ｅ１の負極、直流電源Ｅ１の正極がバイポーラトランジスタＱ３-1のエミッタ、このバイポーラトランジスタＱ３-1のベースがバイポーラトランジスタＱ１-1のコレクタに接続されている。さらに、前記バイポーラトランジスタＱ３-1のコレクタは、ベースとコレクタを結合してダイオード接続されたＮＰＮ型のバイポーラトランジスタＱ４-1のコレクタに接続され、このバイポーラトランジスタＱ４-1のエミッタは負極側電源線に接続されている。
【００２３】
そして、このバイポーラトランジスタＱ４-1のコレクタ電圧をＮＰＮ型のバイポーラトランジスタＱ５-1のベース与えるようにバイポーラトランジスタＱ４-1のベースとバイポーラトランジスタＱ５-1のベースとが接続されている。バイポーラトランジスタＱ４-1とＱ５-1とは、カレントミラー回路を構成し、バイポーラトランジスタＱ４-1のコレクタ電流と同じ大きさのコレクタ電流がバイポーラトランジスタＱ５-1に流れるようになっている。なお、バイポーラトランジスタＱ４-1とバイポーラトランジスタＱ５-1の温度条件をそろえるため、２素子を一つの基板上に形成してあるモノリシック・デュアルタイプのトランジスタを用いてもよい。
【００２４】
続いて、前記制御線９ａ、９ｂ間にはＰＮＰ型のバイポーラトランジスタＱ６-1のエミッタとコレクタが接続されており、このバイポーラトランジスタＱ６-1のベースが前記カレントミラー回路を構成するバイポーラトランジスタＱ５-1のコレクタに接続され、バイポーラトランジスタＱ５-1のエミッタが負極側電源線に接続されている。なお、第１のＬＥＤ点灯回路３１におけるバイポーラトランジスタＱ２-1、第２のＬＥＤ点灯回路３２におけるバイポーラトランジスタＱ２-2及び第３のＬＥＤ点灯回路３３におけるバイポーラトランジスタＱ２-3のベースはコモン接続されている。
【００２５】
以上のように第１のＬＥＤ点灯回路３１は構成されており、第２のＬＥＤ点灯回路３２及び第３のＬＥＤ点灯回路３３も同様な回路を構成しているため、第２のＬＥＤ点灯回路３２及び第３のＬＥＤ点灯回路３３については、第１のＬＥＤ点灯回路３１と同一又は相当部分には、同一又は相当符号のみを付し、説明を省略する。
【００２６】
上述のように構成されたＬＥＤ点灯装置の動作を説明する。動作の概略は、次のとおりである。仮にＬＥＤ点灯回路３１、３２、３３の内、順方向電圧ＶFが最も高い枝路のバイポーラトランジスタが飽和領域で動作したとしても、制御端子６ａ、６ｂ間の電圧が基準電圧として調整されることにより、調整された基準電圧に基づいて他の枝路の順方向電圧ＶFのばらつきをバイポーラトランジスタが能動領域で動作することにより緩和する。
【００２７】
次に、動作を詳細に説明する。ここで、第１のＬＥＤ点灯回路３１、第２のＬＥＤ点灯回路３２及び第３のＬＥＤ点灯回路３３の内、ＬＥＤ７の順方向電圧ＶＦが最も高い枝路を第１のＬＥＤ点灯回路３１と仮定して説明する。ＬＥＤ７-1・・・は、順方向電圧ＶFが高いので、第１のＬＥＤ点灯回路３１に印加された電圧の大部分はＬＥＤ７の順方向電圧ＶFで用いられ、バイポーラトランジスタＱ１-1のコレクタ−エミッタ間の電圧ＶCEは低く、バイポーラトランジスタＱ１-1は飽和領域で動作する。一方で、第１のＬＥＤ点灯回路３１よりＬＥＤ７の順方向電圧ＶFが低い枝路を第２のＬＥＤ点灯回路３２及び第３のＬＥＤ点灯回路３３とすると、ＬＥＤ７-2・・・及びＬＥＤ７-3・・・は順方向電圧ＶFがＬＥＤ７-1・・・より低いので、バイポーラトランジスタＱ１-1よりバイポーラトランジスタＱ１-2及びＱ１-3のコレクタ−エミッタ間の電圧ＶCEは高く、バイポーラトランジスタＱ１-2及びＱ１-3は能動領域で動作している。
【００２８】
そしてさらに、バイポーラトランジスタＱ１-1のコレクタ−エミッタ間の電圧ＶCEは低く、略短絡状態であるので、Ｅ１、Ｑ３-1のエミッタ、Ｑ３-1のベース、図示Ｐ点の順に電流が流れ、バイポーラトランジスタＱ３-1のベース電流が流れ、Ｑ３-1のエミッタ−コレクタ間にコレクタ電流が流れ、バイポーラトランジスタＱ３-1が導通する。すると、これに従い、バイポーラトランジスタＱ４-1が導通し、これにミラーリングされてバイポーラトランジスタＱ５-1が導通し、バイポーラトランジスタＱ６-1が導通する。この結果、一対の制御端子６ａ、６ｂ間の電圧は下がる方向に作用する。
【００２９】
次に、一対の制御端子６ａ、６ｂ間の電圧が下がる方向に作用すると、抵抗素子Ｒ４-2及びＲ４-3に印加される電圧が低下し、バイポーラトランジスタＱ２-2及びＱ２-3のエミッタ−コレクタ間に流れるコレクタ電流が減少する。バイポーラトランジスタＱ２-2及びＱ２-3のコレクタ電流が減少すると、バイポーラトランジスタＱ１-2及びＱ１-3のコレクタ−エミッタ間に流れるコレクタ電流が減少する。したがって、第２のＬＥＤ点灯回路３２及び第３のＬＥＤ点灯回路３３の点灯電流ＩFが減少する。第１のＬＥＤ点灯回路３１、第２のＬＥＤ点灯回路３２及び第３のＬＥＤ点灯回路３３に流れる電流の総和が減少するが、定電流電源２０は定電流出力であるので、電源端子５ａ、５ｂ間に印加される電圧が上昇し、第１のＬＥＤ点灯回路３１に印加される電圧が上昇する。第１のＬＥＤ点灯回路３１に印加される電圧が上昇すると、バイポーラトランジスタＱ１-1のコレクタ−エミッタ間の電圧ＶCEは高くなり、バイポーラトランジスタＱ１-1の当初の飽和領域での動作から能動領域での動作に移行するようになる。バイポーラトランジスタＱ１-1が能動領域で動作するようになると、Ｅ１、Ｑ３-1のエミッタ、Ｑ３-1のベース、図示Ｐ点の順に流れる電流値が減少し、するとバイポーラトランジスタＱ３-1がオフし、これに接続されたカレントミラー回路のバイポーラトランジスタＱ４-1、Ｑ５-1がオフし、バイポーラトランジスタＱ６-1もオフ方向に動作する。この結果、一対の制御端子６ａ、６ｂ間の電圧は上がる方向に作用する。以上で一対の制御端子６ａ、６ｂ間の電圧が一定に調整され基準電圧となる。この基準電圧に従い、バイポーラトランジスタＱ１-1、バイポーラトランジスタＱ１-2及びバイポーラトランジスタＱ１-3は、制御され、駆動し、第１のＬＥＤ点灯回路３１、第２のＬＥＤ点灯回路３２及び第３のＬＥＤ点灯回路３３にそれぞれ一定の点灯電流ＩFが流れる。
【００３０】
上述してきたように、基準電圧は、バイポーラトランジスタＱ１-1、バイポーラトランジスタＱ１-2及びバイポーラトランジスタＱ１-3のコレクタ−エミッタ間の電圧ＶCEを検出することによって調整されるといえる。また、一対の制御端子６ａ、６ｂ間の基準電圧は、第２のＬＥＤ点灯回路３２及び第３のＬＥＤ点灯回路３３にも反映されるので、この基準電圧に従い、第２のＬＥＤ点灯回路３２及び第３のＬＥＤ点灯回路３３には、それぞれ一定の点灯電流ＩFが流れる。この場合、順方向電圧ＶFが最も高い枝路の第１のＬＥＤ点灯回路３１のバイポーラトランジスタＱ１-1が飽和状態で動作していたとしても、第２のＬＥＤ点灯回路３２及び第３のＬＥＤ点灯回路３３のバイポーラトランジスタＱ１-2、Ｑ１-3は能動領域で動作し、バイポーラトランジスタＱ１-1も従属して能動領域で動作するようになる。その結果、第１のＬＥＤ点灯回路３１、第２のＬＥＤ点灯回路３２及び第３のＬＥＤ点灯回路３３は、それぞれ一定の点灯電流ＩFで定電流回路として動作する。  以上のように、各ＬＥＤ点灯回路３１、３２、３３における直流電源Ｅ、バイポーラトランジスタＱ３、カレントミラー回路を構成するバイポーラトランジスタＱ４、Ｑ５及びバイポーラトランジスタＱ６は、バイポーラトランジスタＱ１のコレクタ−エミッタ電圧ＶCEを検出し、これにより基準電圧を調整するものであり、飽和状態検出回路を構成しているということができる。したがって、各ＬＥＤ点灯回路３１、３２、３３におけるＬＥＤ７の順方向電圧ＶFのばらつきがバイポーラトランジスタＱ１が能動領域で動作することにより、順方向電圧ＶFのばらつきに応じてバイポーラトランジスタＱ１のコレクタ−エミッタ電圧ＶCEが調整されることにより、ＬＥＤ７の順方向電圧ＶFのばらつきによる不具合が抑制される。
【００３１】
よって、本実施形態では、基準電圧を電線による電圧降下の影響を受けないように一対の制御端子間に設定し、制御端子間には電源端子間と比べて流れる電流は極めて微小であり、電線による電圧降下の影響を受けにくく、各枝路に流れる点灯電流を所望の電流で制御することが可能となる。また、順方向電圧ＶFが最も高い枝路のＬＥＤ点灯回路のトランジスタが飽和領域で動作したとしても、順方向電圧ＶFが最も高い枝路のＬＥＤ点灯回路のトランジスタも他のＬＥＤ点灯回路のトランジスタと同様に能動領域で動作するようにしたので、順方向電圧ＶFのばらつきに応じてバイポーラトランジスタＱ１のコレクタ−エミッタ電圧ＶCEが調整されることにより、ＬＥＤ７の順方向電圧ＶFのばらつきによる不具合が抑制されるＬＥＤ点灯装置を提供できる。
【００３２】
次に、本発明の第２の実施形態を図４を参照して説明する。図４は、ＬＥＤ点灯装置の回路図である。第１の実施形態と同様に、商用交流電源に定電流電源２０を接続し（詳細の図示は省略する。）、この定電流電源２０にＬＥＤ発光部４０を接続している。なお、第１の実施形態と同一又は相当部分については、省略又は簡略化して説明する。
【００３３】
ＬＥＤ発光部４０は、第１のＬＥＤ点灯回路４１、第２のＬＥＤ点灯回路４２及び第３のＬＥＤ点灯回路４３とから構成されている。第１のＬＥＤ点灯回路４１、第２のＬＥＤ点灯回路４２及び第３のＬＥＤ点灯回路４３は、ＬＥＤ７-1とＮＰＮ型のバイポーラトランジスタＱ１-1とこのバイポーラトランジスタＱ１-1のエミッタに接続した抵抗素子Ｒ１-1との直列回路、同様にＬＥＤ７-2、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタＱ１-2、抵抗素子Ｒ１-2との直列回路、ＬＥＤ７-3、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタＱ１-3、抵抗素子Ｒ１-3との直列回路を互いに並列に接続している。すなわち、各直列回路は枝路を構成している。ここで、各バイポーラトランジスタＱ１-1、Ｑ１-2、Ｑ１-3とこれに接続された各抵抗素子Ｒ１-1、Ｒ１-2、Ｒ１-3とで電流制御回路を構成している。なお、本実施形態では、各直列回路にＬＥＤ７を１個接続するものについて説明しているが、複数個接続するものについても適用できる。
【００３４】
そして、前記ＬＥＤ７-1、ＬＥＤ７-2、ＬＥＤ７-3を直列に接続した回路のアノード側端を定電流電源２０の正極側出力端子に接続される電源端子５ａに接続し、各抵抗素子Ｒ１-1Ｒ１-2、Ｒ１-3の端を前記定電流電源２０の負極側出力端子に接続される他方の電源端子５ｂに接続している。また、前記電源端子５ａ、５ｂ間に、抵抗素子Ｒ２とＲ３との直列回路からなるバイアス回路４を接続している。なお、抵抗素子Ｒ２は省略してもよい。そして、前記抵抗素子Ｒ２の両端に一対の制御端子６ａ、６ｂが接続され、この制御端子６ａ、６ｂには制御線９ａ、９ｂが接続されている。
【００３５】
次に、第１のＬＥＤ点灯回路３１、第２のＬＥＤ点灯回路３２及び第３のＬＥＤ点灯回路３３とは、同様な回路構成のため、以下第1のＬＥＤ点灯回路３１を中心に説明する。制御線９ａと負極側電源線との間には、抵抗素子Ｒ４-1、この抵抗素子Ｒ４-1がエミッタに接続されたＰＮＰ型のバイポーラトランジスタＱ２-1と、このＰＮＰ型のバイポーラトランジスタＱ２-1のコレクタに接続された抵抗素子Ｒ５-1とからなる直列回路が接続されている。そして、ＰＮＰ型のバイポーラトランジスタＱ２-1のベースは、バイアス回路４の抵抗素子Ｒ２とＲ３との間に接続されており、また、前記ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタＱ１-1のベースがＰＮＰ型のバイポーラトランジスタＱ２-1のコレクタと抵抗素子Ｒ５-1との間に接続されている。
【００３６】
続いて、制御線９ａと前記ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタＱ１-1のエミッタ間には、抵抗素子Ｒ６-1とＮＰＮ型のバイポーラトランジスタＱ３-1との直列回路が接続されている。さらに、抵抗素子Ｒ６-1の一端と制御線９ｂ間には、アノード側を抵抗素子Ｒ６-1の一端に、カソード側を制御線９ｂに接続したダイオードＤ１が設けられている。また、バイポーラトランジスタＱ１-1のコレクタには、抵抗素子Ｒ７-1を介してバイポーラトランジスタＱ３-1のベースが接続されている。なお、第１のＬＥＤ点灯回路４１におけるバイポーラトランジスタＱ２-1、第２のＬＥＤ点灯回路４２におけるバイポーラトランジスタＱ２-2及び第３のＬＥＤ点灯回路４３におけるバイポーラトランジスタＱ２-3のベースはコモン接続されている。上述のように第１のＬＥＤ点灯回路４１は構成されており、第２のＬＥＤ点灯回路４２及び第３のＬＥＤ点灯回路４３も同様な回路を構成しているため、第１のＬＥＤ点灯回路４１と同一又は相当部分には、同一又は相当符号のみを付し、説明を省略する。
【００３７】
以上のように構成されたＬＥＤ点灯装置の動作を説明する。ここで、複数のＬＥＤ点灯回路４１、４２、４３の内、ＬＥＤ７の順方向電圧ＶFが最も高い枝路を第１のＬＥＤ点灯回路４１と仮定する。まず、バイアス回路４によってバイポーラトランジスタＱ２-1のベースにバイアスが与えられ、バイポーラトランジスタＱ２-1が導通する。バイポーラトランジスタＱ２-1が導通すると、バイポーラトランジスタＱ１-1のベースにベース電流が流れ、バイポーラトランジスタＱ１-1の導通が開始する。ＬＥＤ７-1は、順方向電圧ＶFが高いので、バイポーラトランジスタＱ１-1のコレクタ−エミッタ間の電圧ＶCEは低く、点灯電流ＩFが多く流れ、バイポーラトランジスタＱ１-1は飽和状態、すなわち飽和領域で動作する。
【００３８】
そして、バイポーラトランジスタＱ１-1のコレクタ−エミッタ間の電圧ＶCEに基づいて、図示Ｐ点の電位状態に従ってバイポーラトランジスタＱ３-1のベース電流が流れ、バイポーラトランジスタＱ３-1が導通する。すると、抵抗素子Ｒ６-1、バイポーラトランジスタＱ３-1、抵抗素子Ｒ１-1と電流が流れ、ダイオードＤ１はカットオフとなり、この結果、一対の制御端子６ａ、６ｂ間の電圧は下がる方向に作用する。次に、一対の制御端子６ａ、６ｂ間の電圧が下がる方向に作用すると、逆に、点灯電流ＩFが抑制され、バイポーラトランジスタＱ１-1のコレクタ−エミッタ間の電圧ＶCEに基づいて、Ｐ点の電位状態に従ってバイポーラトランジスタＱ３-1がオフし、この結果、一対の制御端子６ａ、６ｂ間の電圧は上がる方向に作用する。
【００３９】
以上で一対の制御端子６ａ、６ｂ間の電圧が一定に調整され基準電圧となる。この基準電圧に従い、バイポーラトランジスタＱ１-1は、制御され、駆動し、第１のＬＥＤ点灯回路４１に一定の点灯電流ＩFが流れる。一対の制御端子６ａ、６ｂ間の基準電圧は、第２のＬＥＤ点灯回路４２及び第３のＬＥＤ点灯回路４３にも反映されるので、この基準電圧に従い、第２のＬＥＤ点灯回路４２及び第３のＬＥＤ点灯回路４３には、一定の点灯電流ＩＦが流れる。この場合、順方向電圧ＶFが最も高い枝路の第１のＬＥＤ点灯回路４１のバイポーラトランジスタＱ１-1が飽和することで、第２のＬＥＤ点灯回路４２及び第３のＬＥＤ点灯回路４３のバイポーラトランジスタＱ１-2、Ｑ１-3は飽和に近い能動領域で動作し、バイポーラトランジスタＱ１-1に従属して定電流回路として動作する。
【００４０】
以上のように本実施形態によれば、基準電圧を電線による電圧降下の影響を受けないように一対の制御端子間に設定したので、電線による電圧降下の影響を受けにくく、各枝路に流れる点灯電流を所望の電流で制御することが可能となる。また、回路素子を少なくして構成できるので、コスト的に安価となる。
【００４１】
なお、各実施形態において、ＬＥＤを点灯する点灯電流を制御する素子として、トランジスタを取りあげて説明してきたが、本発明は、トランジスタに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明のＬＥＤ点灯装置及びＬＥＤ基板モジュールの全体構成を示すブロック図である。
【図２】同ＬＥＤ基板モジュールの外観を示す平面図である。
【図３】同ＬＥＤ点灯装置の第１の実施形態を示す回路図である。
【図４】同ＬＥＤ点灯装置の第２の実施形態を示す回路図である。
【図５】従来例を示すブロック図である。
【図６】従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４３】
３-1、３-2、３-3      ＬＥＤ基板モジュール
２、２０              定電流電源
４                    バイアス回路
６ａ、６ｂ            制御端子
７、７-1、７-2、７-3  ＬＥＤ
８ａ、８ｂ            電源端子
Ｑ１                  バイポーラトランジスタ
Ｒ１                  抵抗素子
【図１】
0005168617.tif 000002
【図２】
0005168617.tif 000003
【図３】
0005168617.tif 000004
【図４】
0005168617.tif 000005
【図５】
0005168617.tif 000006
【図６】
0005168617.tif 000007