(57)【要約】【課題】逆方向の大電流からＬＥＤを保護可能なＬＥＤ回路の保護回路を提供する。【解決手段】極性を逆にして並列接続された第１ＬＥＤ及び第２ＬＥＤを含む二端子ＬＥＤ回路と、ツェナーダイオードとこのツェナーダイオードに逆極性で直列接続されたダイオードとをそれぞれ含み、相互に異なる接続方向で前記二端子ＬＥＤ回路に並列接続される２つの二端子保護回路と、を含むＬＥＤ発光装置である。【選択図】図１
2012094811.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
極性を逆にして並列接続された第１ＬＥＤ及び第２ＬＥＤを含む二端子ＬＥＤ回路と、
ツェナーダイオードとこのツェナーダイオードに逆極性で直列接続されたダイオードとをそれぞれ含み、相互に異なる接続方向で前記二端子ＬＥＤ回路に並列接続される２つの二端子保護回路と、
を含むＬＥＤ発光装置。
【請求項２】
極性を逆にして並列接続された第１ＬＥＤ及び第２ＬＥＤを含む二端子ＬＥＤ回路と、
極性を逆にして直列接続された２つのツェナーダイオードを含み、前記ＬＥＤ二端子保護回路に並列接続される二端子保護回路と、
を含むＬＥＤ発光装置。
【請求項３】
前記二端子ＬＥＤ回路は、極性を逆にして並列接続された第１ＬＥＤ及び第２ＬＥＤが複数直列接続されてなる
請求項１又は２に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項４】
前記二端子ＬＥＤ回路は、極性を逆にして並列接続された第１ＬＥＤ及び第２ＬＥＤが複数並列接続されてなる
請求項１から３のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、白熱電球や蛍光灯に代わる照明機器として、発光ダイオード（ＬＥＤ（Light Emitting Diode））を用いたＬＥＤ照明器が普及しつつある。ＬＥＤはダイオードであるため、電流が順方向に流れる場合に発光し、逆方向に流れる場合には発光しない。このため、ＬＥＤを商用電源のような交流電源からの電力を用いて駆動させる場合には、整流器を用いて交流電源からの交流電流を直流電流に変換し、ＬＥＤに供給している。
【０００３】
これに対し、交流源からの交流を直接的にＬＥＤに供給してＬＥＤを駆動させるＬＥＤ駆動回路がある。例えば、特許文献１には、交流源に対して極性を逆にして並列接続された二つのＬＥＤ群に関して、交流の正の半サイクルにおいてはＬＥＤ群の一方が駆動し、交流の負の半サイクルにおいてはＬＥＤ群の他方が駆動するように、ＬＥＤ群に交流電流を供給する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２６３２０３号公報（図２）
【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、上述したような、二つのＬＥＤ群が交流により駆動されるＬＥＤ駆動回路では、ＬＥＤ群の夫々に対し、交流の正負の半サイクルの一方において、逆方向バイアスがかけられる（アノード側に負電圧が印加される）。このような逆方向バイアス時に、何らかの理由によって、定格を超える電圧又は電流が生じると、ＬＥＤ群が破損する虞があった。
【０００６】
本発明は、逆方向バイアス時の定格を超える電圧や電流からＬＥＤを保護可能な技術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】
本発明は、上記目的を達成するため、以下の手段を採用する。すなわち、本発明の第１の態様は、極性を逆にして並列接続された第１ＬＥＤ及び第２ＬＥＤを含む二端子ＬＥＤ回路と、ツェナーダイオードとこのツェナーダイオードに逆極性で直列接続されたダイオードとをそれぞれ含み、相互に異なる接続方向で前記二端子ＬＥＤ回路に並列接続される２つの二端子保護回路と、を含むＬＥＤ発光装置である。
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、ＬＥＤ二端子回路が有する二つの端子間の一方に交流電流が供給されると、交流の正の半サイクルにおいて第１ＬＥＤ及び第２ＬＥＤの一方に電流が流れる一方で、負の半サイクルにおいて第１ＬＥＤ及び第２ＬＥＤの他方に電流が流れる。これによって、第１ＬＥＤ及び第２ＬＥＤが正負の半サイクル毎に点灯することができる。第１ＬＥＤ及び第２ＬＥＤは、点灯用の電流が流れない正負の半サイクルの一方では、逆バイアスがかかった状態となる。このような、逆バイアス状態において、定格を超える電圧や電流が発生すると、逆バイアス状態の第１ＬＥＤ又は第２ＬＥＤが破損する虞がある。これに対し、本発明の第１態様では、二端子保護回路が並列接続されているので、正負のサイクルの夫々において、第１又は第２ＬＥＤに対する逆方向の定格を超える
電圧が生じた場合には、ツェナーダイオードのいずれか一方が降伏することで、第１又は第２ＬＥＤの破損を防止することができる。
【０００９】
本発明の第２の態様は、極性を逆にして並列接続された第１ＬＥＤ及び第２ＬＥＤを含むＬＥＤ二端子回路と、
極性を逆にして直列接続された２つのツェナーダイオードを含み、前記ＬＥＤ二端子保護回路に並列接続される二端子保護回路と、
を含むＬＥＤ発光装置である。
【００１０】
本発明の第２の態様は、前記二端子ＬＥＤ回路が、極性を逆にして並列接続された第１ＬＥＤ及び第２ＬＥＤが複数直列接続されてなるようにしても良い。或いは、前記二端子ＬＥＤ回路は、極性を逆にして並列接続された第１ＬＥＤ及び第２ＬＥＤが複数並列接続されてなるようにしても良い。
【００１１】
第２の態様においても、第１の態様とほぼ同様の作用効果を得ることができる。
【００１２】
第１及び第２の態様における第１ＬＥＤ及び第２ＬＥＤは、単一のＬＥＤ素子（ＬＥＤセル）又は直列接続された複数のＬＥＤ素子で構成可能である。また、二端子ＬＥＤ回路は、第１ＬＥＤ及び第２ＬＥＤが並列接続された並列回路が複数個直列接続されることによって構成されていても良い。
【００１３】
また、第１ＬＥＤ及び第２ＬＥＤは、夫々個別のＬＥＤチップをなすものであってもよく、第１及び第２ＬＥＤが１チップ化されたものであってもよい。また、第１及び第２ＬＥＤが含まれるＬＥＤモジュール，ＬＥＤパッケージも、本発明に係る「二端子ＬＥＤ回路」に含まれ得る。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、逆方向バイアス時の定格を超える電圧や電流からＬＥＤを保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１（Ａ）及び（Ｂ）は、保護回路を含むＬＥＤ回路（ＬＥＤ発光装置）の実施形態における構成例を示す図である。
【図２】図２（Ａ）及び（Ｂ）は、保護回路を含むＬＥＤ回路（ＬＥＤ発光装置）の他の実施形態における構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成に限定されない。
【００１７】
図１（Ａ）は、一態様に係る保護回路を含むＬＥＤ回路（ＬＥＤ発光装置）の構成例を模式的に示し、図１（Ｂ）は、他の態様に係るＬＥＤ回路（ＬＥＤ発光装置）の構成例を模式的に示す。
【００１８】
図１（Ａ）において、ＬＥＤ回路（ＬＥＤ発光装置）１００は、二つの端子１０１、１０２と、二つの端子１０１、１０２間に極性を逆にして並列接続された第１ＬＥＤ群１０３（第１ＬＥＤに相当）と、第２ＬＥＤ群１０４（第２ＬＥＤに相当）とを備えている。第１ＬＥＤ群１０３及び第２ＬＥＤ群１０４とで、ＬＥＤ発光部を構成する。このような極性を逆にして並列接続された第１ＬＥＤ群１０３及び第２ＬＥＤ群１０４に端子１０１，１０２を接続したものが、本発明における「二端子ＬＥＤ回路」に相当する。
【００１９】
第１ＬＥＤ群１０３及び第２ＬＥＤ群１０４の夫々は、直列接続された１以上の所定数のＬＥＤ素子からなる。第１ＬＥＤ群１０３及び第２ＬＥＤ群１０４を構成するＬＥＤ素子の数は適宜設定可能である。また、第１及び第２ＬＥＤ群１０３、１０４を構成するＬＥＤ素子の数が同数であることは必須の要件ではなく、第１及び第２ＬＥＤ群１０３，１０４の夫々は、所望数のＬＥＤ素子から構成することができる。
【００２０】
ＬＥＤ回路１００は、端子１０１，１０２間に交流電流が供給された場合に、第１ＬＥＤ群１０３及び第２ＬＥＤ群１０４の一方（例えば第１ＬＥＤ群１０３）が交流電流の正の半サイクルで発光し、他方（例えば第２ＬＥＤ群１０４）が負の半サイクルで発光する。このように、ＬＥＤ回路１００は、交流源からの交流電流で駆動させることができる。
【００２１】
第１ＬＥＤ群１０３と第２ＬＥＤ群１０４とは、同一の発光特性を有していても良い。或いは、第１及び第２ＬＥＤ群１０３，１０４は、異なるスペクトル特性を有し、色温度や色（発光波長域）が異なっていても良い。
【００２２】
例えば、第１ＬＥＤ群１０３と第２ＬＥＤ群１０４とが、夫々白色を発する白色光源であり、両者の色温度が異なる場合には、正負の各サイクルで第１及び第２ＬＥＤ群１０３，１０４に供給される駆動電流（平均電流）の合計値の大きさを増減することで、ＬＥＤ発光部の輝度を調整できる。また、第１及び第２ＬＥＤ群１０３，１０４への駆動電流（平均電流）の比を変えることで、ＬＥＤ発光部の発光の色温度を変えることができる。これにより、白色光の色温度を例えば電球色から昼白色の広範囲に亘って変えることができる。第１ＬＥＤ群１０３と第２ＬＥＤ群１０４の発光色は白色以外の色であっても良い。このように、ＬＥＤ回路１００は、発光色の輝度，発光スペクトル，色度（色相、色温度）をシームレスに変更できるＬＥＤ発光装置を構成することができる。
【００２３】
ＬＥＤ回路１００は、さらに、端子１０１，１０２間で第１ＬＥＤ群１０３及び第２ＬＥＤ群１０４に対して並列接続された第１の保護回路１０５（第１の二端子保護回路に相当）、及び第２の保護回路１０６（第２の二端子保護回路に相当）を含んでいる。保護回路１０５は、アノード同士が連結されたツェナーダイオード１０７とダイオード１０８とを含み、第１及び第２ＬＥＤ群１０３、１０４（二端子ＬＥＤ回路）に対して並列接続されている。一方、保護回路１０６は、カソード同士が連結されたツェナーダイオード１０９及びダイオード１１０を含み、第１及び第２ＬＥＤ群１０３、１０４（二端子ＬＥＤ回路）に対して並列接続されている。
【００２４】
上記構成によれば、端子１０１から端子１０２へ向けて正の電流が流れるとき、第１ＬＥＤ群１０３には逆方向バイアスがかかる状態となる。この逆方向バイアス時に、ＬＥＤの定格を超える電圧や電流が生じると、第１ＬＥＤ群１０３が破損する可能性がある。これは、端子１０２から端子１０１へ向けて正の電流が流れる（第２ＬＥＤ群１０４に逆方向バイアスがかかる）ときに、第２ＬＥＤ群１０４についても起こり得る。
【００２５】
これに対し、ＬＥＤ回路１００では、ツェナーダイオード１０７のツェナー電圧を超える、第１ＬＥＤ群１０３への逆方向バイアス電圧が発生すると、ツェナーダイオード１０７が降伏し、電流を端子１０２側へ流す。ツェナー電圧は、第１ＬＥＤ群１０３の定格電圧より低い。これによって、第１ＬＥＤ群１０３に対してその定格を超える逆方向バイアス電圧が印加されて第１ＬＥＤ群１０３が破損するのを防止することができる。
【００２６】
逆に、ツェナーダイオード１０９のツェナー電圧を超える、第２ＬＥＤ群１０４への逆方向バイアス電圧が発生すると、保護回路１０６のツェナーダイオード１０９が降伏して電流を端子１０１側へ流す。これによって、第２ＬＥＤ群１０４に対してその定格を超え
る逆方向バイアス電圧が印加されて第２ＬＥＤ群１０４が破損することを防止することができる。
【００２７】
図１（Ｂ）は、ＬＥＤ回路の他の態様（保護回路付きＬＥＤ回路（ＬＥＤ発光装置）１００Ａ）を示す。図１（Ｂ）に示す保護回路１１１（二端子保護回路に相当）は、図１（Ａ）に示す保護回路１０５及び１０６の等価回路である。保護回路１１１は、カソード同士が連結された（極性を逆にして直列接続された）二つのツェナーダイオード１１２，１１３からなる直列回路で形成されており、端子１０１、１０２間において、第１ＬＥＤ群１０３及び第２ＬＥＤ群１０４（二端子ＬＥＤ回路）に対して並列接続されている。但し、連結される二つのツェナーダイオード１１２，１１３の向きは逆であってもよい（アノード同士が連結されても良い）。
【００２８】
図１（Ｂ）に示すＬＥＤ回路１００Ａによれば、端子１０１側からの大電圧（第１ＬＥＤ群１０３の定格を超える逆方向バイアス電圧）に対しては、ツェナーダイオード１１３が降伏することで、第１ＬＥＤ群１０３を保護することができる。一方、端子１０２側からの大電圧（第２ＬＥＤ群１０４の定格を超える逆方向バイアス電圧）に対しては、ツェナーダイオード１１２が降伏することで、第２ＬＥＤ群１０４を保護することができる。
【００２９】
図２（Ａ）及び（Ｂ）は、図１に示した保護回路１１１を適用したＬＥＤ回路（ＬＥＤ発光装置）の例を示し、回路構成の異なるＬＥＤ回路１００Ｂ，１００Ｃ（それぞれ二端子ＬＥＤ回路に相当）に対し、保護回路１１１を適用した例が図示されている。
【００３０】
ＬＥＤ回路１００Ｂは、一対の端子１０１、１０２間において、並列接続された第１ＬＥＤ１２２と第２ＬＥＤ１２３とからなるＬＥＤ並列回路１２１が複数個直列接続されてなる。第１ＬＥＤ１２２及び第２ＬＥＤ１２３の夫々は、少なくとも１つのＬＥＤ素子を含む。第１ＬＥＤ１２２及び第２ＬＥＤ１２３の構成は、第１ＬＥＤ群１０３、第２ＬＥＤ群１０４の構成を適用することが可能である。保護回路１１１は、直列接続された複数のＬＥＤ並列回路１２１（二端子ＬＥＤ回路）に対して並列接続される。
【００３１】
ＬＥＤ回路１００Ｂによれば、端子１０１から端子１０２へ向けてＬＥＤの定格を超える電圧が生じた場合に、ツェナーダイオード１１３が降伏することによって、第１ＬＥＤ１２２が保護される。逆に、端子１０２から端子１０１へ向けてＬＥＤの定格を超える電圧が生じた場合には、ツェナーダイオード１１２が降伏することによって、各第２ＬＥＤ１２３の破損が防止される。
【００３２】
図２（Ｂ）に示すＬＥＤ回路１００Ｃは、複数の（２以上の）第１ＬＥＤ１２２と、複数の（２以上の）第２ＬＥＤ１２３とが並列接続されたＬＥＤ並列回路１２４がＬＥＤ並列回路１２１の代わりに適用されている点で、ＬＥＤ回路１００Ｂと異なる。その他の点は、ＬＥＤ回路１００Ｂと同じであるので、詳細な説明は省略する。なお、ツェナーダイオード１１２、１２３は、各ＬＥＤ並列回路１２１、１２４に対して個別に設けられていても良い。また、ＬＥＤ回路１００Ｂ、１００Ｃに対して保護回路１１１を適用した例を示したが、ＬＥＤ回路１００Ｂ、１００Ｃに対して保護回路１０５，１０６が適用されていても良い。
【００３３】
ＬＥＤ装置１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃによれば、保護回路１０５及び１０６又は保護回路１１１が設けられていることで、端子１０１と端子１０２との間に、第１ＬＥＤ群１０３（第１ＬＥＤ１２２）及び第２ＬＥＤ群１０４（第２ＬＥＤ１２３）の一方に対して定格を超える逆方向バイアス電圧が発生した場合にも、ツェナーダイオードの降伏によって第１ＬＥＤ群１０３（第１ＬＥＤ１２２）及び第２ＬＥＤ群１０４（第２ＬＥＤ１２３）を保護し、これらの破損を防止することができる。
【００３４】
図１及び図２に示した例では、ＬＥＤ回路と保護回路とが一体となった保護回路付きＬＥＤ回路を模式的に示したが、ＬＥＤ回路と保護回路とは物理的に別体（チップ、パッケージ、モジュールなど）で形成され、必要に応じて保護回路がＬＥＤ回路に接続されるようになっていても良い。
【００３５】
なお、ＬＥＤ回路１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃにおいて、端子１０１と端子１０２との所定位置（例えば端子１０１と各ＬＥＤ（群）との間）にヒューズを設け、大電流の発生時にヒューズが切れることで、各ＬＥＤ（群）が保護されるようにしても良い。
【符号の説明】
【００３６】
１０１，１０２・・・端子
１０３・・・第１ＬＥＤ群
１０４・・・第１ＬＥＤ群
１０５，１０６，１１１・・・保護回路
１０７，１０９，１１２，１１３・・・ツェナーダイオード
１０８，１１０・・・ダイオード
１２１，１２４・・・ＬＥＤ並列回路
１２２・・・第１ＬＥＤ
１２３・・・第２ＬＥＤ
【図１】
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【図２】
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