(57)【要約】【課題】従来の蛍光灯に代えて、高周波の定電流を供給する蛍光灯器具に直接取り付けたときに、当該蛍光灯器具に設けられたインバータ式安定器の動作に影響を及ぼすことなく、当該インバータ式安定器が壊れてしまうおそれを低減できる蛍光灯型ＬＥＤランプを提供する。【解決手段】高周波の定電流で点灯させる蛍光灯器具２００のインバータ式安定器２１０に直接取り付ける蛍光灯型ＬＥＤランプ３００を、ＬＥＤ素子３９０と、ＬＥＤ素子３９０に対して並列に接続され、動作時に短絡状態になるトリガ素子３５０と、ＬＥＤ素子３９０に流れる過電流を検出する電流検出回路３６０と、電流検出回路３６０で過電流を検出したときにトリガ素子３５０を短絡状態にする過電流保護回路３７０とで構成することにより、上記課題を解決できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波の定電流で点灯させる蛍光灯器具のインバータ式安定器に直接取り付ける蛍光灯型ＬＥＤランプであって、
ＬＥＤ素子と、
前記ＬＥＤ素子に対して並列に接続され、動作時に短絡状態になるトリガ素子と、
前記ＬＥＤ素子に流れる電流の電流値を検出する電流検出回路と、
前記電流検出回路で検出した電流値に基づいて前記トリガ素子を短絡状態にする過電流保護回路とを備える
蛍光灯型ＬＥＤランプ。
【請求項２】
前記電流検出回路は、シャントレギュレータである
請求項１に記載の蛍光灯型ＬＥＤランプ。
【請求項３】
前記電流検出回路は、コンパレータである
請求項１に記載の蛍光灯型ＬＥＤランプ。
【請求項４】
前記インバータ式安定器の第一の端子対および第二の端子対をそれぞれインピーダンス結合するインピーダンス回路と、
前記インバータ式安定器からの高周波出力を整流する整流回路とをさらに備えており、
前記ＬＥＤ素子は、前記整流回路の出力端に接続されている
請求項１から３のいずれか１項に記載の蛍光灯型ＬＥＤランプ。
【請求項５】
前記トリガ素子は、サイリスタまたはトライアックである
請求項１から４のいずれか１項に記載の蛍光灯型ＬＥＤランプ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の蛍光灯型ＬＥＤランプと、高周波の定電流で点灯させるインバータ式安定器を有する蛍光灯器具とを備える照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、従来の蛍光灯に代えて、高周波の定電流を供給する蛍光灯器具に直接取り付ける蛍光灯型ＬＥＤランプおよびそれを含む照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
消費電力が低く、かつ長寿命といった長所を有する発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」という。）は、需要者のエコロジー意識の高まりとともに、省エネ対策のひとつとしてその使用範囲が急速に広まっている。これに伴い、蛍光灯の代替としてＬＥＤを使用したいというニーズも急速に高まっている。
【０００３】
このように蛍光灯の代替として使用される蛍光灯型ＬＥＤランプは従前より開発されており、例えば、特許文献１には、インバータ式安定器を備えたインバータ形蛍光灯器具の接続端子に接続され、共振回路の共振周波数を変更するコンデンサと、当該コンデンサに接続され、交流電圧を直流電圧に整流する整流ユニットと、当該整流ユニットに接続され、直流電圧を基に直流電流を出力する定電流ユニットと、当該定電流ユニットおよび上述した整流ユニットに接続される発光素子とを備える蛍光灯回路が開示されている。この蛍光灯回路によれば、蛍光灯器具の配線を変更せずにＬＥＤ蛍光灯を従来のインバータ形蛍光灯器具に取り付けることが可能になる。
【０００４】
また、特許文献２には、ＬＥＤ照明装置の入力側において、インバータ回路の一方のランプ出力端子間を短絡した短絡部をＡ端子とし、他方のランプ出力端子間を短絡した短絡部をＢ端子としたＬＥＤ照明装置が開示されている。Ａ端子およびＢ端子はフューズを介して高周波整流回路の入力側に接続され、当該高周波整流回路の出力側には複数の発光ダイオードからなるＬＥＤユニットと、当該ＬＥＤユニットの発光ダイオードに定電流を流して該発光ダイオードを点灯駆動する定電流回路との直列回路が並列に接続されている。また、高周波整流回路の入力側には、入力電流抑制用のインダクタンス素子が並列に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１０４４６６号公報
【特許文献２】特開２０１１−２４３３３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
インバータ式安定器２を備えるインバータ型蛍光灯器具１の一例を図２に示す。インバータ式安定器２は、入力回路３と、ハーフブリッジ回路４と、直列共振回路５と、発振回路６と、保護回路７とを備えている。また、インバータ型蛍光灯器具１は、インバータ式安定器２に加えて、蛍光灯１０に接続される４つの端子Ａ,Ｂ,Ｃ,Ｄを有している。インバータ型蛍光灯器具１に蛍光灯１０を接続したとき、端子Ａと端子Ｂとの間に蛍光灯１０の第１フィラメントＦ１が接続され、端子Ｃと端子Ｄとの間に蛍光灯１０の第２フィラメントＦ２が接続されるようになっている。また、端子Ｂと端子Ｃとの間には、直列共振回路５に含まれる共振用コンデンサ９が接続されている。
【０００７】
ＡＣ電源８からの入力電圧は、インバータ式安定器２の入力回路３に供給され、当該入力回路３で直流に変換された後、２つのトランジスタで構成されるハーフブリッジ回路４に供給される。ハーフブリッジ回路４では高周波電流が生成され、この高周波電流は、インバータ型蛍光灯器具１に接続された蛍光灯１０に供給される。
【０００８】
蛍光灯１０への高周波電流の供給開始当初において、当該電流は、端子Ａ、第１フィラメントＦ１、端子Ｂ、共振用コンデンサ９、端子Ｃ、第２フィラメントＦ２、端子Ｄの順に流れて、蛍光灯１０の第１フィラメントＦ１および第２フィラメントＦ２を加熱する。その後、共振用コンデンサ９を含む直列共振回路５によって第１フィラメントＦ１と第２フィラメントＦ２との間に高圧が生成されることにより、第１フィラメントＦ１と第２フィラメントＦ２との間で放電が開始する。放電開始後は、端子Ａ、第１フィラメントＦ１、第２フィラメントＦ２、端子Ｄの順で蛍光灯１０の定格の定電流が流れ、蛍光灯１０が発光する。
【０００９】
なお、蛍光灯１０の寿命が末期に近づき、第１フィラメントＦ１や第２フィラメントＦ２のエミッション材が消耗すると、蛍光灯１０自体のインピーダンスが高くなり、蛍光灯の電圧（第１フィラメントＦ１と第２フィラメントＦ２間の電圧値）が異常上昇する。インバータ式安定器２は定電流制御を行っているので、当該電圧値が大きくなると、過大な電力が蛍光灯１０に加えられることになる。このような過大な電力供給を避けるため、保護回路７は、蛍光灯１０への当該過電力を検出して、発振回路６による発振を停止させるようになっている。
【００１０】
このようなインバータ式安定器２に対し、蛍光灯１０に代えて、蛍光灯型ＬＥＤランプを接続したとき、インバータ式安定器２から当該蛍光灯型ＬＥＤランプに対して、本来であれば蛍光灯の点灯用電流として消費されるはずの定電流Ｉ(FL)が供給される。一方、蛍光灯と同程度の明るさを達成しつつ、ＬＥＤ素子が過熱することなく長寿命を維持できる程度において、蛍光灯型ＬＥＤランプに流される電流Ｉ(LED)は、一般的に、定電流Ｉ(FL)よりも小さい（つまり、Ｉ(FL)＞Ｉ(LED)）ことが多い。そして電流I(LED)は、通常、ＬＥＤ素子に対して直列に定電流回路を設けて実現している。このため、余った電流はバイパス電流Ｉ(BYPASS)としてどこかに流す必要がある。
【００１１】
特許文献１では、このように余った電流は、バイパス電流Ｉ(BYPASS)として共振回路の共振周波数を変更する役割を有しているコンデンサに流れることになる。また、特許文献２では、余った電流は、バイパス電流Ｉ(BYPASS)として、入力電流制御用のインダクタンス素子に流れることになる。このようにすることで、蛍光灯型ＬＥＤランプには、定電流Ｉ(FL)よりも小さいＩ(LED)を流すことができる。
【００１２】
しかしながら、バイパス電流Ｉ(BYPASS)を流すコンデンサ（特許文献１）やインダクタンス素子（特許文献２）は、インバータ式安定器の共振用コンデンサと並列接続の状態になっている。このため、力率が低くなって、インバータ式安定器の動作に影響を及ぼすおそれがあり、最悪の場合、インバータ式安定器の共振条件が変化し動作が不安定となるおそれがあった。インバータ式安定器の動作が不安定になると、インバータ式安定器に過大な電流が流れる可能性があり、その結果、インバータ式安定器が壊れてしまう可能性がある。これは、インバータ式安定器の負荷条件が、本来は蛍光灯側負荷、すなわち、等価的にほぼ抵抗成分で力率が高く安定動作するように設定されているのに対し、蛍光灯型ＬＥＤランプを接続した場合、ＬＥＤ側負荷では、リアクタンス成分が無視できないことが原因であると推測される。
【００１３】
また、バイパス電流Ｉ(BYPASS)を流すような回路を、リアクタンス回路ではなく、例えば抵抗回路とすると、不確定な電流I(BYPASS)に対して当該抵抗回路に過大な電力が印加される恐れがあり、その結果、抵抗回路が異常発熱となる恐れがある。
【００１４】
したがって、本発明の目的は、従来の蛍光灯に代えて、高周波の定電流を供給する蛍光灯器具に直接取り付けたときに、当該蛍光灯器具に設けられたインバータ式安定器の動作に影響を与えないことにより、蛍光灯負荷の場合と同様、当該インバータ式安定器の安定な動作を維持できるとともに、ＬＥＤ素子に必要な電流I(LED)以上の過大な電流が流れることのない安定な蛍光灯型ＬＥＤランプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一局面に基づくと、高周波の定電流で点灯させる蛍光灯器具のインバータ式安定器に直接取り付ける蛍光灯型ＬＥＤランプであって、ＬＥＤ素子と、ＬＥＤ素子に対して並列に接続され、動作時に短絡状態になるトリガ素子と、ＬＥＤ素子に流れる過電流を検出する電流検出回路と、電流検出回路で過電流を検出したときにトリガ素子を短絡状態にする過電流保護回路とを備える蛍光灯型ＬＥＤランプが提供される。
【００１６】
好適には、電流検出回路にシャントレギュレータが使用される。
【００１７】
好適には、電流検出回路にコンパレータが使用される。
【００１８】
蛍光灯型ＬＥＤランプには、インバータ式安定器の第一の端子対および第二の端子対をそれぞれインピーダンス結合するインピーダンス回路と、インバータ式安定器からの高周波出力を整流する整流回路とをさらに設けるのが好適である。なお、ＬＥＤ素子は、整流回路の出力端に接続される。
【００１９】
また、トリガ素子として、サイリスタまたはトライアックを使用するのが好適である。
【００２０】
本発明の他の局面に基づくと、上記蛍光灯型ＬＥＤランプと、高周波の定電流で点灯させるインバータ式安定器を有する蛍光灯器具とを備える照明装置が提供される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、従来の蛍光灯に代えて、高周波の定電流を供給する蛍光灯器具に直接取り付けたときに、当該蛍光灯器具に設けられたインバータ式安定器の動作に影響を与えないことにより、蛍光灯負荷の場合と同様、当該インバータ式安定器の安定な動作を維持できるとともに、ＬＥＤ素子に必要な電流I(LED)以上の過大な電流が流れることのない安定な蛍光灯型ＬＥＤランプを提供できた。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明が適用された照明装置１００の一例を示す図である。
【図２】従来のインバータ型蛍光灯器具１の一例を示す図である。
【図３】本発明が適用された蛍光灯型ＬＥＤランプ３００の他の実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、本発明の一実施例としての照明装置１００を示す。照明装置１００は、大略、蛍光灯器具２００と、蛍光灯型ＬＥＤランプ３００とを備えている。
【００２４】
蛍光灯器具２００は、インバータ式安定器２１０と、ＡＣ電源４００からの交流を受け入れる一対のＡＣ入力端子２５０，２５２と、蛍光灯型ＬＥＤランプ３００と接続される第一の端子対２６０，２６２（参照番号２６０は第一の端子対の一方を示し、参照番号２６２は第一の端子対の他方を示す）、および、第二の端子対２７０，２７２（参照番号２７０は第二の端子対の一方を示し、参照番号２７２は第二の端子対の他方を示す）とを備えている。
【００２５】
インバータ式安定器２１０は、入力回路２１２と、ハーフブリッジ回路２１４と、直列共振回路２１６と、発振回路２１８と、保護回路２２０とを備えている。
【００２６】
入力回路２１２は、ＡＣ入力端子２５０，２５２を介してＡＣ電源４００からの交流を受け入れ、当該交流を直流に変換してハーフブリッジ回路２１４に供給する回路である。本実施例の場合、入力回路２１２は、少なくとも、整流回路およびノイズフィルで構成されている。
【００２７】
ハーフブリッジ回路２１４は、２つのトランジスタ２２２，２２４を備えている。発振回路２１８によって両トランジスタ２２２，２２４が交互にオン／オフされることにより、高周波電圧を生じさせることができる。なお、本実施では、トランジスタ２２２，２２４の一例として、パワーＭＯＳＦＥＴが使用されている。
【００２８】
直列共振回路２１６は、第一のコンデンサ２２６、コイル２２８、および、第二のコンデンサ２３０を備えている。この直列共振回路２１６により、第一の端子対２６０，２６２と、第二の端子対２７０，２７２との間に、高圧を生じさせることができる。
【００２９】
発振回路２１８は、ハーフブリッジ回路２１４を構成する２つのトランジスタ２２２，２２４を交互にオン／オフさせる回路である。
【００３０】
保護回路２２０は、第一の端子対２６０，２６２と、第二の端子対２７０，２７２との間に印加された過大な電圧を検出したときに発振回路２１８による発振を停止させる回路である。上述のように、蛍光灯器具２００に接続されていた蛍光灯が寿命末期に近づき、当該蛍光灯内のフィラメントのエミッション材が消耗すると、蛍光灯のインピーダンスが高くなることから、蛍光灯の端子間電圧は異常上昇する。インバータ式安定器２１０は、一定電流を供給するので、電圧が高くなると過大な電力が蛍光灯に供給されることになる。このような場合において、保護回路２２０は、発振回路２１８による発振を停止させることにより、第一の端子対２６０，２６２と、第二の端子対２７０，２７２との間に過大な電圧および電力が印加されることを回避する。
【００３１】
次に、蛍光灯型ＬＥＤランプ３００の構成について説明する。本実施例にかかる蛍光灯型ＬＥＤランプ３００は、大略、一対の第三の端子対３１０，３１２（参照番号３１０は第三の端子対の一方を示し、参照番号３１２は第三の端子対の他方を示す）と、一対の第四の端子対３２０，３２２（参照番号３２０は第四の端子対の一方を示し、参照番号３２２は第四の端子対の他方を示す）と、インピーダンス回路３３０と、整流回路３４０と、ＬＥＤ素子３９０と、トリガ素子３５０と、電流検出回路３６０と、過電流保護回路３７０とを備えている。
【００３２】
インピーダンス回路３３０は、第三の端子対の一方３１０，および第三の端子対の他方３１２間をインピーダンス結合するとともに、第四の端子対の一方３２０，および、第四の端子対の他方３２２間をインピーダンス結合する回路である。本実施例のインピーダンス回路３３０は、４つの抵抗（第１抵抗３３１，第２抵抗３３２,第３抵抗３３３,第４抵抗３３４）を備えている。第１抵抗３３１および第２抵抗３３２は、第三の端子対３１０，３１２間において、互いに直列に接続されている。また、第３抵抗３３３および第４抵抗３３４は、第四の端子対３２０，３２２間において、互いに直列に接続されている。
【００３３】
インピーダンス回路３３０は、従来の蛍光灯における抵抗体としてのフィラメントの代替部分であることから、本実施例では、インピーダンス回路３３０として抵抗が使用されている。したがって、インピーダンス回路３３０に用いられる抵抗の抵抗値は、蛍光灯のフィラメントの抵抗値と同等の数Ω程度が適切である。
【００３４】
整流回路３４０は、高周波電流を整流する。本実施例では、当該整流回路３４０には、４つのダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４を用いたダイオードブリッジが使用されている。また、高周波電流を整流するため、上記ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４には、高速ダイオードが使用されている。さらに、万一の高圧に対して耐電圧の高い高圧ダイオードを使用するのが好適である。また、整流回路３４０からは、整流後の直流を出力するプラスライン３４２および０Ｖライン３４４が延出されている。
【００３５】
ＬＥＤ素子３９０は、整流回路３４０からの直流を受けて発光するものであり、ＬＥＤ素子３９０のアノードは整流回路３４０からのプラスライン３４２に接続されており、カソードは０Ｖライン３４４に接続されている。本実施例では互いに直列に接続された複数のＬＥＤ素子３９０が使用されている。なお、使用されるＬＥＤ素子３９０の数（本実施例の場合は２つ）は特に限定されるものではない。
【００３６】
トリガ素子３５０は、ＬＥＤ素子３９０と整流回路３４０との間で当該ＬＥＤ素子３９０に対して並列に接続され、動作時に短絡状態になるものであり、本実施例では、サイリスタが使用されている。ここで、「短絡状態」とは、トリガ素子３５０の抵抗値がほぼ０Ωとなり、当該トリガ素子３５０の両端電圧がほぼ０Ｖとなるような状態をいう。また、トリガ素子３５０の導通方向は、ＬＥＤ素子３９０の導通方向と同じ方向になっている。すなわち、トリガ素子４５０のアノードは、整流回路３４０からのプラスライン３４２に接続されており、カソードは、０Ｖライン３４４に接続されている。さらに、トリガ素子４５０のゲートは、過電流保護回路３７０に接続されている。なお、トリガ素子３５０には、サイリスタの他、トライアックを用いてもよい。
【００３７】
電流検出回路３６０は、ＬＥＤ素子３９０に流れる過電流を検出する。本実施例の電流検出回路３６０は、電流検出抵抗３７２と、当該電流検出抵抗３７２に対して並列に接続された平滑用コンデンサ３７４と、電流検出抵抗３７２に所定値以上の電流が流れたときに動作する電圧レギュレータ３７６と、電圧レギュレータ３７６が動作した際に、当該電圧レギュレータ３７６に流れる電流値を規定する電流規定用抵抗３７８とを備えている。本実施例では、電圧レギュレータ３７６として、シャントレギュレータが使用されている。
【００３８】
電流検出抵抗３７２は、ＬＥＤ素子３９０に対して直列に接続されている。すなわち、電流検出抵抗３７２の一方端は、ＬＥＤ素子３９０のカソードに接続されており、電流検出抵抗３７２の他方端は、０Ｖライン３４４に接続されている。
【００３９】
平滑用コンデンサ３７４は、上述のように、電流検出抵抗３７２に対して並列に接続されている。すなわち、平滑用コンデンサ３７４の一方端は、電流検出抵抗３７２の一方端に接続されており、平滑用コンデンサ３７４の他方端は、０Ｖライン３４４に接続されている。当該平滑用コンデンサ３７４は、電圧レギュレータ（本実施例ではシャントレギュレータ）３７６のリファレンスに入力される高周波電流の脈流成分を適切に平滑化する。
【００４０】
電圧レギュレータ３７６は、上述のように、電流検出抵抗３７２に所定値以上の電流が流れたときに動作するシャントレギュレータである。電圧レギュレータ３７６のアノードは０Ｖライン３４４に接続されており、カソードは電流規定用抵抗３７８に接続されている。また、電圧レギュレータ３７６のリファレンスは、電流検出抵抗３７２や平滑用コンデンサ３７４の一方端（つまり、ＬＥＤ素子３９０のカソード側）に接続されている。
【００４１】
電流規定用抵抗３７８は、上述のように、電圧レギュレータ３７６に流れる電流値を規定する。電流規定用抵抗３７８の一方端は、プラスライン３４２に接続されており、他方端は、電圧レギュレータ３７６のカソードに接続されている。
【００４２】
過電流保護回路３７０は、電流検出回路３６０でＬＥＤ素子３９０に過電流が流れたことが検出されたときに、トリガ素子３５０を短絡状態にする。本実施例における過電流保護回路３７０は、トランジスタ３８０、過電流保護回路用抵抗３８２、第一の定電圧ダイオード３８４、および、第二の定電圧ダイオード３８６を備えている。
【００４３】
トランジスタ３８０は、そのベースが電流検出回路３６０における電圧レギュレータ３７６と電流規定用抵抗３７８との間に接続されており、コレクタが過電流保護回路用抵抗３８２の一方端に接続されており、エミッタが第一の定電圧ダイオード３８４のカソードに接続されている。
【００４４】
過電流保護回路用抵抗３８２は、その一方端がトランジスタ３８０のコレクタに接続されており、他方端がプラスライン３４２に接続されている。
【００４５】
第一の定電圧ダイオード３８４のカソードは、トランジスタ３８０のエミッタに接続されており、アノードは、０Ｖライン３４４に接続されている。
【００４６】
第二の定電圧ダイオード３８６のカソードは、トランジスタ３８０のコレクタに接続されており、アノードは、トリガ素子３５０のゲートに接続されている。
【００４７】
（照明装置１００の動作説明）
次に、実施例に係る照明装置１００に動作について説明する。インバータ式安定器２１０が動作を始めると、ＡＣ入力端子２５０，２５２を介してＡＣ電源４００からの商用電流を受けた蛍光灯器具２００の入力回路２１２は、当該商用電流を直流に変換した後、ハーフブリッジ回路２１４に供給する。ハーフブリッジ回路２１４を構成する２つのトランジスタ２２２，２２４は、発振回路２１８によって交互にオンオフされている。これにより、入力回路２１２から供給された直流は、ハーフブリッジ回路２１４で高周波電圧を発生する。
【００４８】
ハーフブリッジ回路２１４からの高周波電圧は、直列共振回路２１６に供給された後、第一の端子対２６０、２６２および第二の端子対２７０，２７２を介して、蛍光灯型ＬＥＤランプ３００に高周波の定電流として供給される。蛍光灯の場合、直列共振回路２１６における第二のコンデンサ２３０の両端に発生する高圧が当該蛍光灯に印加されて放電開始後に高周波の定電流が供給されるが、ＬＥＤ素子３９０の場合はＬＥＤ電圧で制限されるので、即時高周波の定電流が供給される。
【００４９】
蛍光灯型ＬＥＤランプ３００に供給された電流は、インバータ式安定器２１０の動作開始直後において、第一の端子対の一方２６０、第三の端子対の一方３１０、第１抵抗３３１、第２抵抗３３２、第三の端子対の他方３１２、第一の端子対の他方２６２、第二のコンデンサ２３０、第二の端子対の一方２７０、第四の端子対の一方３２０、第３抵抗３３３、第４抵抗３３４、第四の端子対の他方３２２、第二の端子対の他方２７２の順に流れる。これはインバータ式安定器２１０の出力から見ると蛍光灯のフィラメントＦ１，Ｆ２に流れる電流と同様の動作となる。その結果、第１抵抗３３１を経由して整流回路３４０に電流が流れ始める。整流回路３４０で整流された電流は、プラスライン３４２からＬＥＤ素子３９０に流れ始める。そして０Ｖライン３４４から第４抵抗３３４を経由してインバータ式安定器２１０に戻ってくる。
【００５０】
このとき、プラスライン３４２と０Ｖライン３４４との間の電位差は、ＬＥＤ素子３９０の順方向電圧で制限され、定格の定電流がＬＥＤ素子３９０に流れることによってＬＥＤ素子３９０が点灯する。
【００５１】
以下では、具体的な数値例を加えつつ説明する。従来のＦＨＴ型蛍光灯（３２型）と同等の明るさのＬＥＤ素子３９０の順方向電圧V(LED)は約５４Ｖである。インバータ式安定器２１０の出力電流は、ＦＨＴ型（Ｕ字形の蛍光管を３つ束ねて６本とした蛍光灯）の場合、ＪＩＳ規格で実効値I(FL)約３００ｍＡの定電流と規定されている。一方、このような蛍光灯器具２００に対してＦＨＴ型蛍光灯に代えて蛍光灯型ＬＥＤランプ３００を取り付けたとき、実験により、整流回路３４０で整流された脈流の直流電流である平均値I(LED)=約２５０ｍＡの電流がＬＥＤ素子３９０に流れることが判っている。したがって、ＬＥＤ素子３９０の定格電力W(LED)は、W(LED)=V(LED)×I(LED)=５４Ｖ×２５０ｍＡ＝１３．５Ｗとなる。
【００５２】
これに対し、従来のＦＨＴ型蛍光灯（３２型）であれば、当該蛍光灯に印加される電圧V(FL)は約１００Ｖである。したがって、従来のＦＨＴ型蛍光灯（３２型）の定格電力W(FL)は、W(FL)=V(FL)×I(FL)=１００Ｖ×３００ｍＡ＝３０Ｗとなる。つまり、ＦＨＴ型蛍光灯（３２型）から本実施例の蛍光灯型ＬＥＤランプ３００に代えることにより、消費電力を３０Ｗから１３．５Ｗに低減させることができる。
【００５３】
電流検出回路３６０における電流検出抵抗３７２は、上述したようにＬＥＤ素子３９０に対して直列接続されており、当該電流検出抵抗３７２の抵抗値を１０Ωとしたとき、電流検出抵抗３７２の両端電圧V(電流検出抵抗)は、V(電流検出抵抗)=I(LED)×抵抗値＝約２５０ｍＡ×１０Ω＝約２．５Ｖとなる。
【００５４】
ＬＥＤ素子３９０に定格電流I(LED)を流したときにおける電流検出抵抗３７２の両端電圧を上述の通り約２．５Ｖに設定すると、電圧レギュレータ３７６には、いわゆる「レギュレータＴＬ４３１」が使用できる。この「レギュレータＴＬ４３１」は、内部に２．５Ｖの電圧源を有しており、リファレンスへの入力電圧が２．５Ｖ以下であればアノード−カソード間が非導通となり、リファレンスへの入力電圧が２．５Ｖを超えればアノード−カソード間が導通して短絡状態になる素子である。つまり、ＬＥＤ素子３９０に流れる電流I(LED)が２５０ｍＡ以下である「正常点灯状態」であれば、電圧レギュレータ３７６のアノード−カソード間は非導通となり、電流I(LED)が２５０ｍＡを超えた「過電流状態」になれば、電圧レギュレータ３７６のアノード−カソード間は短絡状態となる。
【００５５】
電圧レギュレータ３７６として「レギュレータＴＬ４３１」を使用する場合、電流規定用抵抗３７８の抵抗値R(IRR)は以下のように設定される。すなわち、「レギュレータＴＬ４３１」に流す電流としては、１ｍＡから１００ｍＡが推奨されている（推奨電流）。そこで、電流規定用抵抗３７８の抵抗値R(IRR)として４．７ｋΩを選択すると、電圧レギュレータ３７６が短絡状態になったとき、当該電圧レギュレータ３７６に約１１ｍＡの電流I(REG)が流れる。つまり、I(REG)=V(LED)/R(IRR)=５４Ｖ／４．７ｋΩ=１１．４ｍＡである。１１．４ｍＡは上記の推奨電流の範囲に入っていることから、電流規定用抵抗３７８の抵抗値R(IRR)として、４．７ｋΩは適切である。
【００５６】
次に、過電流保護回路３７０について説明する。第一の定電圧ダイオード３８４は、電圧レギュレータ３７６の動作電圧を規定する役割を有している。「レギュレータＴＬ４３１」の場合、アノード−カソード間の推奨電圧は、２．５Ｖ〜３６Ｖである。そこで、本実施例では、第一の定電圧ダイオード３８４のブレークダウン電圧を２０Ｖに設定している。仮に、第一の定電圧ダイオード３８４を使用しないとすると、電圧レギュレータ３７６のアノード−カソード間の電圧は、過電流保護回路３７０におけるトランジスタ３８０のベース−エミッタ間の電圧V(B-E)である約０．６Ｖとなり、上述した推奨電圧から逸脱することになるため、不適切である。
【００５７】
また、第二の定電圧ダイオード３８６のブレークダウン電圧についても、第一の定電圧ダイオード３８４のブレークダウン電圧と同等あるいは同等以上の電圧を設定し、トリガ素子３５０のゲート電圧が適切になるように補正する。すなわち、トリガ素子３５０（図はサイリスタの例）は、ゲート電流に敏感に動作することから、雑音により誤動作することがある。この誤動作を防止するためには、トリガ素子３５０のゲート電位をカソード電位よりやや低めの負バイアスとするのが好適である。したがって、第二の定電圧ダイオード３８６のブレークダウン電圧は、第一の定電圧ダイオード３８４のブレークダウン電圧よりやや高めの電圧とするのが好適である。
【００５８】
ＬＥＤ素子３９０に流れる電流I(LED)が２５０ｍＡ以下で電圧レギュレータ３７６のアノード−カソードが非導通状態の場合、プラスライン３４２から、電流規定用抵抗３７８、トランジスタ３８０、第一の定電圧ダイオード３８４を経て０Ｖライン３４４に至る経路でトランジスタ３８０のベースにトランジスタ駆動電流が流れて、当該トランジスタ３８０がオンになる。このとき、トランジスタ３８０のコレクタと、０Ｖライン３４４との間の電圧は低く、第一の定電圧ダイオード３８４のブレークダウン電圧（定電圧で約２０Ｖ）とほぼ等しくなる。また、トリガ素子３５０のゲートには電流が流れず、トリガ素子３５０は非導通の状態を維持する。これにより、ＬＥＤ素子３９０には、２５０ｍＡ以下の電流I(LED)が流れるので、ＬＥＤ素子３９０は通常の点灯状態を維持する。
【００５９】
ＬＥＤ素子３９０に流れる電流I(LED)が２５０ｍＡを超えて過電流となった場合、電圧レギュレータ３７６のアノード−カソードが導通して短絡状態となる。すると、トランジスタ３８０のベースに駆動電流が流れなくなり、当該トランジスタ３８０はオフになる。これにより、プラスライン３４２から、過電流保護回路用抵抗３８２、第二の定電圧ダイオード３８６、トリガ素子３５０のゲートを経て０Ｖライン３４４に至る経路でトリガ素子３５０のゲートにゲート電流が流れ、トリガ素子３５０のアノード−カソード間が導通して短絡状態となる。
【００６０】
トリガ素子３５０が導通して短絡状態になることにより、整流回路３４０から出力された電流は、ＬＥＤ素子３９０ではなくトリガ素子３５０を流れるので、ＬＥＤ素子３９０は消灯する。より正確には、ＡＣ電源４００をオンにした直後の一瞬だけＬＥＤ素子３９０が点灯した後、トリガ素子３５０が短絡状態になってＬＥＤ素子３９０は消灯する。トリガ素子３５０は、一旦導通すると「ラッチ状態」となり、インバータ式安定器２１０をオフにして電源を再投入することで、非導通状態に復帰する。
【００６１】
本実施例にかかる蛍光灯型ＬＥＤランプ３００によれば、従来の蛍光灯に代えて、高周波の定電流を供給する蛍光灯器具２００に直接取り付けたとき、ＬＥＤ素子３９０を点灯させるのに必要な電流値を超える電流がインバータ式安定器２１０から供給された場合、上述のようにトリガ素子３５０が短絡状態となってＬＥＤ素子３９０は消灯し、インバータ式安定器２１０から見た出力側の消費電力は低く維持される。
【００６２】
本実施例にかかる蛍光灯型ＬＥＤランプ３００では、特許文献１や２に開示されているようなリアクタンス成分によるバイパス回路は採用せず、ＬＥＤ素子３９０を点灯させるのに必要な電流値を超える電流が供給されたときにはＬＥＤ素子３９０を消灯させるようになっている。例えば、ＦＨＴ型蛍光灯に用いられるインバータ式安定器の出力電流は、上述の通りＪＩＳ規格で約３００ｍＡとなっているが、これは蛍光灯の電圧負荷に対するものである。蛍光灯を蛍光灯型ＬＥＤランプ３００に置き換えた場合、ＬＥＤ素子３９０の順方向電圧を蛍光灯の点灯電圧よりも低めに設定することにより消費電力を低減して省エネ効果が期待できる。
【００６３】
蛍光灯器具２００におけるインバータ式安定器２１０には、出力電圧が低下しても出力電流が変化しない「高性能の定電流タイプ」のものと、出力電圧が低下すると出力電流が増加してしまう「古いタイプ」のものとが存在する。本実施例にかかる蛍光灯型ＬＥＤランプ３００は、出力電流が増加してしまう「古いタイプ」のインバータ式安定器２１０に対して使用されたときには、トリガ素子３５０を短絡状態にさせてＬＥＤ素子３９０を発光させず、出力電流が変化しない「高性能の定電流タイプ」のインバータ式安定器２１０に対して使用されたときには、ＬＥＤ素子３９０を発光させるようになっている。
【００６４】
また、トリガ素子３５０が短絡状態になると、インバータ式安定器２１０から見た出力側の消費電力は低く維持されることから、インバータ式安定器２１０および蛍光灯型ＬＥＤランプ３００の発熱は抑制される。一般に,ランプが消灯しているとき、ユーザは、当該ランプは冷めている（熱くない）と判断し、迷わずランプに触れてしまうことが多い。この点、本実施例に係る蛍光灯型ＬＥＤランプ３００であれば、ＬＥＤ素子３９０が消灯しているときは蛍光灯型ＬＥＤランプ３００の発熱が抑制されているので、蛍光灯型ＬＥＤランプ３００に触れたユーザが火傷を負うおそれを回避することができる。
【００６５】
なお、インバータ式安定器２１０には、出力が短絡状態になると自動的に動作を停止する短絡保護機能を備えるものを使用してもよい。このような短絡保護機能を備えるインバータ式安定器２１０を上記実施例の照明装置１００に適用したとき、トリガ素子３５０が短絡状態になると、インバータ式安定器２１０が自動的に動作を停止することにより、消費電力はほぼゼロとなるので、より好適である。
【００６６】
（他の実施例）
上述の実施例では、電流検出回路３６０における電圧レギュレータ３７６としてシャントレギュレータを使用する場合について説明したが、図３に示すように、電圧レギュレータ３７６としてコンパレータ（例えば、ＬＭ３９３）を使用してもよい。
【００６７】
電圧レギュレータ３７６としてコンパレータを使用する場合、電流検出回路３６０は、電流検出抵抗３７２と、平滑用コンデンサ３７４と、電圧レギュレータ３７６と、電流規定用抵抗３７８と、第三の定電圧ダイオード３９２と、第四の定電圧ダイオード３９４とを備えている。
【００６８】
また、図３に示す実施例における過電流保護回路３７０は、過電流保護回路用抵抗３８２と、過電流保護回路用ダイオード３９６とを備えている。
【００６９】
各端子３１０〜３１６、インピーダンス回路３３０、整流回路３４０、トリガ素子３５０、電流検出抵抗３７２、および平滑用コンデンサ３７４については、上述した実施例と同様であるから説明を省略する。
【００７０】
電圧レギュレータ３７６のプラス端子は、電流検出抵抗３７２の一方端および平滑用コンデンサ３７４の一方端に接続されている。また、電圧レギュレータ３７６のマイナス端子は、電流規定用抵抗３７８の一方端および第三の定電圧ダイオード３９２のカソードに接続されている。さらに、電圧レギュレータ３７６の出力ラインは、過電流保護回路３７０における過電流保護回路用ダイオード３９６のアノードおよび過電流保護回路用抵抗３８２の一方端に接続されている。
【００７１】
電流規定用抵抗３７８の一方端は、上述のように電圧レギュレータ３７６のマイナス端および第三の定電圧ダイオード３９２のカソードに接続されており、他方端は、プラスライン３４２に接続されている。
【００７２】
第三の定電圧ダイオード３９２のカソードは、上述のように電圧レギュレータ３７６のマイナス端子および電流規定用抵抗３７８の一方端に接続されており、アノードは、０Ｖライン３４４に接続されている。
【００７３】
第四の定電圧ダイオード３９４のカソードは、プラスライン３４２に接続されており、アノードは、電圧レギュレータ３７６の一方の電源端子に接続されている。なお、電圧レギュレータ３７６の他方の電源端子は０Ｖライン３４４に接続されている。
【００７４】
過電流保護回路用抵抗３８２の一方端は、上述のように電圧レギュレータ３７６の出力端および過電流保護回路用ダイオード３９６のアノードに接続されており、他方端は、プラスライン３４２に接続されている。
【００７５】
過電流保護回路用ダイオード３９６のアノードは、上述のように電圧レギュレータ３７６の出力端および過電流保護回路用抵抗３８２の一方端に接続されており、カソードは、トリガ素子３５０のゲートに接続されている。
【００７６】
第三の定電圧ダイオード３９２のブレークダウン電圧を例えば２．５Ｖに設定する。すると、プラスライン３４２から、電流規定用抵抗３７８を経由して、第三の定電圧ダイオード３９２に電流が流れ、定電圧２．５Ｖが電圧レギュレータ３７６のマイナス端子に入力される。また、電圧レギュレータ３７６のプラス端子には、電流検出抵抗３７２の両端電圧が入力される。
【００７７】
ＬＥＤ素子３９０に流れる電流値が２５０ｍＡ以下の場合、電圧レギュレータ３７６のプラス端子の電位に比べてマイナス端子の電位の方が高いので、当該電圧レギュレータ３７６の出力端における電位はＬＯＷ状態（すなわち、ほぼ０Ｖ）となることから、トリガ素子３５０は動作せず短絡状態にならない。
【００７８】
一方、ＬＥＤ素子３９０に流れる電流値が２５０ｍＡを超える場合、電圧レギュレータ３７６におけるプラス端子の電位がマイナス端子の電位よりも高くなるので、当該電圧レギュレータ３７６の出力端における電位はＨＩＧＨ状態となり、プラスライン３４２、過電流保護回路用抵抗３８２、過電流保護回路用ダイオード３９６の順に電流が流れ、当該電流がトリガ素子３５０のゲートに流れることによって当該トリガ素子３５０が短絡状態になる。
【００７９】
過電流保護回路用ダイオード３９６は、トリガ素子３５０の誤動作防止用のダイオードである。電圧レギュレータ３７６がＬＯＷ状態のときに、トリガ素子３５０のゲート電位をカソード電位よりもやや低くして負バイアスとするために過電流保護回路用ダイオード３９６の順方向電圧が利用されている。
【００８０】
また、第四の定電圧ダイオード３９４は、電圧レギュレータ３７６の電源電圧を適切な値にするために使用されている。すなわち、電圧レギュレータ（ＬＭ３９３）の電源電圧の最大定格が３６Ｖであるのに対し、プラスライン３４２の電圧が例えば５４Ｖある場合、第四の定電圧ダイオード３９４としてブレークダウン電圧が２４Ｖのものを採用すると、第四の定電圧ダイオード３９４の電源電圧は約３０Ｖとなり、最大定格３６Ｖ以内に納めることができ適切である。
【００８１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８２】
１００…照明装置、
２００…蛍光灯器具、２１０…インバータ式安定器、２１２…入力回路、２１４…ハーフブリッジ回路、２１６…直列共振回路、２１８…発振回路、２２０…保護回路、２２２…トランジスタ、２２４…トランジスタ、２２６…第一のコンデンサ、２２８…コイル、２３０…第二のコンデンサ、２５０…ＡＣ入力端子、２５２…ＡＣ入力端子、２６０…第一の端子対の一方、２６２…第一の端子対の他方、２７０…第二の端子対の一方、２７２…第二の端子対の他方、
３００…蛍光灯型ＬＥＤランプ、３１０…第三の端子対の一方、３１２…第三の端子対の他方、３２０…第四の端子対の一方、３２２…第四の端子対の他方、３３０…インピーダンス回路、３３１…第１抵抗、３３２…第２抵抗、３３３…第３抵抗、３３４…第４抵抗、３４０…整流回路、３４２…プラスライン、３４４…０Ｖライン、３５０…トリガ素子、３６０…電流検出回路、３７０…過電流保護回路、３７２…電流検出抵抗、３７４…平滑用コンデンサ、３７６…電圧レギュレータ、３７８…電流規定用抵抗、３８０…トランジスタ、３８２…過電流保護回路用抵抗、３８４…第一の定電圧ダイオード、３８６…第二の定電圧ダイオード、
３９０…ＬＥＤ素子、３９２…第三の定電圧ダイオード、３９４…第四の定電圧ダイオード、３９６…過電流保護回路用ダイオード、
４００…ＡＣ電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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