(57)【要約】  本発明は、照明装置（１０）および照明装置（１０）の制御方法に関する。複数の半導体光素子（１４）からなる光素子直列接続部（１５）を有する照明モジュール（１３）は、駆動回路（１１）の出力端（１２）に接続される。加熱要件が満たされると加熱状態をとるように構成された制御手段（２０）が設けられる。加熱状態では、加熱手段（２６）が制御手段（２０）によって作動し、照明モジュールを加熱する。照明モジュール（１３）の温度（Ｔ）が最小温度（Ｔｍｉｎ）まで低下すると、加熱要件が満たされる。そうすることで、光素子直列接続部（１５）の順電圧（Ｖｆ）が不要に大きくなることを防ぐことができる。
2016517128.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力端から出力電圧を供給する駆動回路と、
前記駆動回路の前記出力端に接続され、複数の半導体光素子からなる光素子直列接続部を有する照明モジュールと、
温度依存性素子を有し、加熱要件が満たされると加熱状態をとる制御手段と、
前記制御手段に接続され、前記制御手段が加熱状態をとるとオンになって前記照明モジュールを加熱する加熱手段とを備え、
前記加熱要件を満たすには、少なくとも、上記照明モジュールの温度が、前記光素子直列接続部の順電圧が上限値に一致する最小温度に到達したか、または、当該最小温度よりも低くなっている必要がある
照明装置。
【請求項２】
前記加熱手段は、前記制御手段が加熱状態をとると点灯して前記照明モジュールを加熱するための熱を発生させる半導体光素子を１以上含む
請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記制御手段が加熱状態をとると前記光素子直列接続部の前記半導体光素子のうち少なくとも１個を短絡させる
請求項１または２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記少なくとも１個の半導体光素子と並列接続されたバイパス素子を少なくとも１個備える
請求項３に記載の照明装置。
【請求項５】
前記制御手段および前記照明モジュールは、１台のモジュールキャリアに設置される
請求項１〜４のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項６】
前記温度依存性素子は、温度依存性抵抗器またはバイメタル素子である
請求項１〜５のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項７】
前記制御手段は、制御可能スイッチを備える
請求項１〜６のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項８】
前記加熱手段は、前記照明モジュールと熱的に結合される電気加熱部および／または電子加熱部を含む
請求項１〜７のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項９】
前記照明モジュールを冷却するための第１状態と、前記照明モジュールの冷却効果を少なくとも軽減させる第２状態とをとることができる冷却手段を備える
請求項１〜８のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記冷却手段は、前記加熱要件が満たされると前記第２状態に切り替えられる
請求項９に記載の照明装置。
【請求項１１】
前記加熱要件を満たすには、さらに、前記光素子直列接続部の前記半導体光素子がオフになっていることが必要である
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１２】
前記駆動回路および前記制御手段のスタンバイモードにおいて、前記制御手段は、所定の期間が過ぎた後に作動して前記加熱要件が満たされているかどうかをチェックする
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１３】
照明装置を制御する照明装置の制御方法であって、
前記照明装置は、
出力端から出力電圧を供給する駆動回路と、
前記駆動回路の前記出力端に接続され、複数の半導体光素子からなる光素子直列接続部を有する照明モジュールと、
温度依存性素子を有する制御手段と、
前記制御手段に接続された加熱手段とを備え、
少なくとも、上記照明モジュールの温度が、前記光素子直列接続部の順電圧が上限値を上回る最小温度に到達したか、または、当該最小温度よりも低くなっている必要がある所定の加熱要件が満たされると、前記制御手段を加熱状態に変化させ、
前記制御手段が前記加熱状態をとると、前記照明モジュールを加熱する
制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置および照明装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明装置は、２個以上の半導体光素子からなる光素子直列接続部を備えた照明モジュールを含む。特に、光素子直列接続部は、４個または５個以上の半導体光素子を含む。駆動回路は出力電圧と出力電流を出力端から供給する。出力電圧と出力電流は照明モジュールに供給されて、半導体光素子を点灯させる電気エネルギーとなる。好適な実施の形態において、半導体光素子は、発光ダイオード（ＬＥＤ）または有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）である。本発明にかかる照明装置は、例えば、街路、公園、庭、遊歩道、自転車道、または、その他公共もしくは私有の場所を照らすような屋外での利用に特に適している。
【０００３】
このような照明装置は、一般に知られている。独国特許第１０２００９０４１９５７号明細書は、ＬＥＤ制御装置を開示している。ＬＥＤを積極的に冷やすために、冷却装置が設けられている。また、ＬＥＤが取り付けられた回路基板の温度を測定するために、温度センサが設けられてもよい。冷却装置は、測定温度に応じて作動することができる。
【０００４】
米国特許出願公開第２００７／０１０８８４３号明細書は、半導体光素子を用いた車両照明システム用の直列接続電力供給装置を開示している。当該電力供給装置は、電流を半導体光素子に供給するために、定電流源を備えている。また、半導体光素子ごとにバイパススイッチが設けられている。バイパススイッチを閉じると、各半導体光素子周辺のバイパススイッチに電流が流れる。そうすることで、１個の半導体光素子に不具合が生じても、直列接続されているその他の半導体光素子の点灯に影響を及ぼさない。また、バイパススイッチを用いて、照明装置の明るさを調節することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特に、屋外利用では、照明装置は複数の環境条件および各温度変動にさらされる。このように環境温度はさまざまなので、照明装置の動作温度範囲は大きいことが求められる。点灯していない半導体光素子の順電圧は、照明モジュールの温度に応じて変化する。環境温度が低いために順電圧が大きくなると、照明モジュールを点灯させるのに駆動回路の出力電圧が足りないということが起こり得る。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、周囲温度が低いときでも、直列接続された半導体光素子を必ず点灯させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題は、請求項１に記載の照明装置および請求項１３に記載の照明装置の制御方法により解決される。
【０００８】
本発明の一態様によれば、照明装置は、温度依存性素子を有する制御手段を含む。制御手段は、その状態を変化させることができる。加熱要件が満たされると、制御手段は加熱状態をとる。加熱要件を満たすには、少なくとも、照明モジュールの温度が、光素子直列接続部の順電圧が上限値に到達する最小温度よりも低くなっている必要がある。
【０００９】
制御手段が加熱状態をとると、加熱手段を作動させて、照明モジュールの温度を上げるために照明モジュールを加熱するか、少なくとも照明モジュールの温度をさらに低下させないようにする。そうすることで、照明装置は、光素子直列接続部を点灯させるのに、駆動回路によって供給される出力電圧が不足しないようにする。照明モジュールの温度は、順電圧が駆動回路の出力電圧より低い電圧か、または、高くても同じ電圧である温度範囲に維持される。したがって、照明装置は、環境温度と関係なく点灯させることができる。
【００１０】
好適な実施の形態では、加熱手段は、１以上の半導体光素子を含む。光素子直列接続部の半導体光素子のうち少なくとも１個を加熱素子として用いて加熱手段を形成することが好ましい。この少なくとも１個の半導体光素子は、制御手段が加熱状態をとると点灯される。したがって、照明モジュールを加熱するための追加装置は必要ない。少なくとも１個の半導体光素子から生じた熱は、照明モジュールを加熱するのに十分用いられる。低価格で容易な構成が実現できる。
【００１１】
制御手段が加熱状態をとると、制御手段は、光素子直列接続部の半導体光素子のうち少なくとも１個を短絡させるように構成されることが好ましい。電流は、短絡した半導体光素子を流れることができない。そうすることで、光素子直列接続部の順電圧を小さくする。短絡させる半導体光素子の数は、短絡していない半導体光素子による光素子直列接続部の順電圧が、予期される環境温度範囲を考慮した予想動作温度範囲全体にわたって駆動回路の出力電圧を必ず超えないように選択されることが好ましい。そうすることで、環境温度に関係なく、光素子直列接続部の半導体光素子のうち少なくとも一部を点灯させることができる。このような実施の形態では、点灯した半導体光素子を、照明モジュールを加熱する加熱手段の加熱素子として用いる。照明モジュールの温度が上昇した後、または、十分上がった後に、各半導体光素子の短絡を環状化してもよい。短絡した半導体光素子に対して次から次へと順に、または、短絡した半導体光素子の全てに対して同時に、短絡の環状化を行ってもよい。
【００１２】
短絡部分を作るために、制御手段は、短絡させる少なくとも１個の半導体光素子と並列接続されたバイパス素子またはバイパス回路を少なくとも１個備えてもよい。バイパス素子またはバイパス回路は、例えば、抵抗器またはコンデンサなどの温度依存性素子、バイメタル素子、シリコンセンサ素子、および／または、制御可能スイッチのうち少なくとも１個を含んでもよい。温度依存性素子は、負の温度係数を有しても、正の温度係数を有してもよい。制御手段の温度依存性素子は、温度または温度変化を検出できるような正または負の温度係数を有する温度依存性の電気素子および／または電子素子でもよい。制御可能スイッチは、例えば、トランジスタ、特に、電界効果トランジスタである。
【００１３】
また、制御手段は、温度変化を検出するために、および／または、照明モジュールの温度を判断するために、温度依存性素子の特性を評価するマイクロコントローラを含んでもよい。
【００１４】
照明装置は、プリント回路基板などのモジュールキャリアを含んでもよい。照明モジュールおよび制御手段を共に、当該モジュールキャリアに設置してもよい。そうすることで、照明装置の配線が簡素化される。
【００１５】
照明装置の好適な実施の形態において、加熱手段は、電気加熱部および／または電子加熱部を含む。当該加熱部は、照明モジュールと熱的に結合される。加熱手段は、例えば、電気抵抗器および／または電気加熱コイルなどの電気加熱部品を少なくとも１個含んでもよい。加熱手段は、放射加熱、および／または、対流加熱、および／または、伝導加熱することができる。
【００１６】
また、照明装置は、冷却手段を含んでもよい。冷却手段は、照明モジュールを冷却するための第１状態と、冷却効果を少なくとも軽減させる第２状態とをとることができる。冷却手段は、熱放射、および／または、熱伝導、および／または、熱対流を介して冷却することができる。冷却手段は、例えば、熱電冷却用のペルチェ素子を少なくとも１個含んでもよい。あるいは、または、さらに、冷却手段はファンを含んでもよい。実施の形態では、冷却手段のファンを加熱用にも用いることができる。したがって、ファンは、加熱手段および／または冷却手段の一部でもよい。
【００１７】
実施の形態において、冷却手段は、ヒートシンクを含んでもよい。冷却手段の第１状態では、放熱するために、ヒートシンクと照明モジュールおよび／またはモジュールキャリアとは互いに接している。冷却手段の第２状態では、ヒートシンクを照明モジュールおよび／またはモジュールキャリアから離せるように、駆動部、具体的には、電気駆動装置を設けてもよい。
【００１８】
特に、加熱要件を満たすには、さらに、光素子直列接続部の半導体光素子が全てオフになっていることが必要である。したがって、半導体光素子は点灯していない。動作中、半導体光素子を点灯させると、照明モジュール温度が所定の低い値を下回らないようにするのに十分な熱が発生する。
【００１９】
加熱手段は、加熱状態で照明モジュールを加熱するだけでなく、電解コンデンサ、および／または、蓄電池、および／または、アキュムレータなど、モジュールキャリアに配置された照明装置の他の電気部品および／または電子部品をさらに加熱できるように構成されることが好ましい。
【００２０】
実施の形態において、駆動回路および制御手段を、スタンバイモードに切り替えることができる。当該スタンバイモードでは、半導体光素子はオフになる。スタンバイモードの開始以降で所定の期間が過ぎた後、制御手段を作動させるか、または、再開して、加熱要件が満たされているかどうかをチェックすることが好ましい。このチェックは、定期的に行ってもよい。加熱要件が満たされていなければ、制御手段は、スタンバイモードに戻る。そうでなければ、制御手段は加熱状態をとり、照明モジュールが加熱される。照明モジュールの所定温度に到達するまで、所定期間、加熱し続けてもよい。この加熱期間の後、照明装置の明かりを点灯するよう求められない限り、照明装置はスタンバイモードに戻る。
【００２１】
加熱手段および／または冷却手段を制御する制御手段は、温度依存性素子を含む。本発明の実施形態において、制御手段は、さらに、カレンダー機能付き装置、タイミング装置、時計、明るさセンサ、ＧＰＳセンサ（例えば、衛星による位置センサ）のうち少なくとも１個を含んでもよい。これらの装置のうち少なくとも１個を用いると、制御手段は、グローバルロケーション、および／または、時間、および／または、日付を考慮して、照明モジュールの冷却または加熱が必要かどうかを判断することができる。半導体光素子がオフになっており、冬および／または夜間であると判断された場合に、例えば、照明モジュールの加熱が必要であるとみなしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
本発明の他の好ましい特徴は、従属クレーム、明細書、および、図面に含まれる。以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【図１】図１は、照明装置の実施の形態１を示す概略ブロック図である。
【図２】図２は、照明装置の実施の形態２を示す概略ブロック図である。
【図３】図３は、冷却手段が第１状態である、照明装置の実施の形態３を示す説明図である。
【図４】図４は、冷却手段が第２状態である、図３の実施の形態３を示す説明図である。
【図５】図５は、照明装置の実施の形態４を示すブロック図である。
【図６】図６は、図５に示した照明装置の実施の形態４における制御手段の実施の形態を示すブロック図である。
【図７】図７は、照明装置の実施の形態５を示すブロック図である。
【図８】図８は、照明モジュールの温度Ｔによって定まる、非点灯状態の半導体光素子からなる直列接続部の順電圧Ｖｆの従属性を示す概略説明図である。
【図９】図９は、加熱手段の別の実施の形態を示す概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、照明装置１０の実施の形態１を示すブロック図である。照明装置１０は、出力端１２を有する駆動回路１１を備える。出力端１２から、駆動回路は出力電圧Ｖｏｕｔを供給する。当該出力電圧Ｖｏｕｔを、出力端１２と接続されている照明モジュール１３に加えてもよい。また、駆動回路１１は、出力端１２から、照明モジュール１３に出力電流を供給してもよい。当該出力電流を制御することで、明るさ制御、つまり、調光を行うことができる。
【００２４】
照明モジュール１３は、半導体光素子１４をいくつか含む。照明モジュール１３には、２個以上、特に、少なくとも４個または５個の半導体光素子１４からなる光素子直列接続部１５が１以上含まれる。当該光素子直列接続部１５は、例えば、図５または図７に図示される。図示された好適な実施の形態と違って、照明モジュール１３は光素子直列接続部１５を複数含んでもよい。半導体光素子１４を有する照明モジュール１３は、例えば、プリント回路基板などのモジュールキャリア１６に配置される。
【００２５】
温度依存性素子２１を備える制御手段２０を設ける。温度依存性素子２１は、温度および／または温度変化に対する特性である特性Ｃを提供するように構成される。上記好適な実施の形態において、温度依存性素子２１は、照明モジュール１３の温度Ｔおよび／または当該温度Ｔの変化を検出できるように照明モジュール１３と熱的に結合される。温度依存性素子２１は、モジュールキャリア１６に配置されることが好ましい。
【００２６】
温度依存性素子は、負の温度係数を有しても、正の温度係数を有してもよい。温度依存性抵抗器、温度依存性コンデンサ、バイメタル素子、温度依存性半導体素子などの適切な電気素子および／または電子素子を用いることができる。
【００２７】
温度依存性素子２１の特性Ｃは、制御手段２０で評価される。特性Ｃは、温度依存性電流または電圧などの電気信号でもよい。また、特性Ｃは、例えば、温度依存性素子がバイメタル素子であれば、機械特性でもよい。この場合、特性Ｃは、バイメタル素子の形、および／または、長さ、および／または、位置である。なお、特性Ｃは、照明モジュール１３の温度Ｔに依存するので、照明モジュール１３の温度Ｔまたは温度Ｔの温度変化を判断するために制御手段の評価部２２において評価できる。評価部２２は、特性Ｃを評価するマイクロコントローラを含んでもよい。評価部２２は、駆動回路１１の一部でもよいので、特性Ｃを受信して評価するために駆動回路１１のマイクロコントローラを用いることが可能である（図１）。あるいは、評価部２２は、モジュールキャリア１６に適切に配置された別個のものでもよい（図２）。
【００２８】
制御手段２０の評価部２２は、所定の加熱要件が満たされれば、制御手段２０が加熱状態をとるように構成される。マイクロコントローラ、および／または、制御可能スイッチ２３、および／または、温度依存性素子２１を用いて、加熱状態がとられてもよい（図６）。制御可能スイッチとして、例えば、バイポーラトランジスタまたは電界効果トランジスタなどのトランジスタを用いることができる。一例として、エンハンスメント型のＮチャンネルＭＯＳＦＥＴを図６に示す。
【００２９】
照明装置１０は、加熱手段２６を含み、好適な実施の形態では、さらに、冷却手段２７を含む。冷却手段２７は、任意である。加熱手段２６は、モジュールキャリア１６に配置され、照明モジュールと熱的に結合される。加熱手段２６は、照明モジュール１３の温度Ｔが低い場合に照明モジュール１３を加熱するために設けられる。冷却手段２７は、照明モジュールの温度Ｔが高い場合に照明モジュール１３から放熱させるために用いられる。したがって、加熱手段２６と冷却手段２７は、同時に動作しない。
【００３０】
図１に示す実施の形態１によれば、加熱手段および／または冷却手段２７は、駆動回路１１に少なくとも一部が一体化されている制御手段２０を用いて制御される。加熱または冷却に必要なエネルギーは、駆動回路１１によって供給されてもよい。両手段２６、２７は同時に動作しないので、駆動回路１１の１つの共通インターフェース２８を用いて加熱または冷却に必要な電気エネルギーを供給することができる。
【００３１】
図１に示す実施の形態１と違って、制御手段２０の評価部２２は、モジュールキャリア１６に設けられてもよい（図２）。評価部２２は、マイクロコントローラおよび／または制御可能スイッチ２３を含んでもよく、上述したいずれかの構造でもよい。図２の実施の形態によれば、加熱手段２６は制御手段２０を用いて制御されるが、発熱に必要な電気エネルギーは、駆動回路１１、特に、図１の実施の形態１について説明したようなインターフェース２８を用いて供給される。また、図２の照明装置１０は、図１の実施の形態１について説明したような冷却手段２７を含んでもよい。
【００３２】
光素子直列接続部１５は、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの半導体光素子１４を複数含む。図８に概略図示したように、順電圧Ｖｆは、照明モジュール１３の温度Ｔによって決められる。特に、例えば、街路、庭、遊歩道、自転車道、または、その他の公共もしくは私有の場所を照らすような屋外利用で照明装置１０を用いる場合、周囲温度は著しく変化し得る。照明装置１０は、周囲温度と関係なく、半導体光素子１４を点灯できるものでなければならない。これは、光素子直列接続部１５に電流が流れずに半導体光素子１４が加熱されない非点灯状態において特に関連がある。したがって、照明装置１０は、例えば、−３０℃から＋１２０℃以上までの範囲に及ぶ動作温度範囲Ｒ全体にわたって、半導体光素子１４を点灯できるものでなければならない。照明モジュール１３の温度Ｔは、全温度範囲Ｒにわたって変化し得る。いずれの温度においても、駆動回路１１は点灯させることができなければならない。
【００３３】
図８に示すように、光素子直列接続部１５の順電圧Ｖｆは、温度Ｔが低いほど大きくなる。この図から分かるように、照明モジュールの温度Ｔが最小温度Ｔｍｉｎより低い温度では、順電圧Ｖｆが駆動回路１１の出力電圧Ｖｏｕｔを超える可能性がある。そうすると、出力電圧Ｖｏｕｔは、光素子直列接続部１５の半導体光素子１４を点灯させるには足りないと考えられる。予想動作温度範囲Ｒ全体にわたって点灯させるのに十分な量の出力電圧Ｖｏｕｔを供給できる駆動回路１１を用いることは望ましくない。このような駆動回路１１は、照明装置１０の費用を著しく増加させる。この課題を解決するため、各温度で点灯可能にするべく順電圧Ｖｆが出力電圧Ｖｏｕｔを超えないように、加熱手段２６を用いて照明モジュール１３を加熱する。
【００３４】
加熱要件が満たされると、制御手段２０は加熱状態をとる。加熱要件を満たすには、少なくとも、照明モジュール１３の温度Ｔが最小温度Ｔｍｉｎまで低下することが必要である。この最小温度Ｔｍｉｎにおいて、順電圧Ｖｆは上限値Ｖｌｉｍと一致する。加熱要件を満たすには、さらに、電流が光素子直列接続部１５に流れないように光素子直列接続部１５の半導体光素子１４が全てオフになっていることが必要である。
【００３５】
加熱要件を満たす場合、制御手段２０は加熱状態になり、加熱手段２６が照明モジュール１３を加熱する。そうすることで、半導体光素子１４の点灯を保証できるよう順電圧Ｖｆが出力電圧Ｖｏｕｔを超えないようにすることが可能になる。
【００３６】
図８に示すように、順電圧Ｖｆの上限値Ｖｌｉｍが出力電圧Ｖｏｕｔより所定の電圧差ＤＶ分だけ小さくなるように最小温度Ｔｍｉｎを選択することが好ましい。電圧差ＤＶが十分あれば、照明モジュール１３のための熱を発生させるのに十分な時間を確実に与えることができる。加熱し始めた直後、照明モジュールの温度Ｔは下がり続けることがある。なぜなら、加熱動作の開始と、温度Ｔの低下を止めるおよび／または温度Ｔを上昇させるのに十分な加熱エネルギーの生成とには、ある程度の時間遅延が存在するからである。
【００３７】
図５〜図７における実施の形態で示したように、加熱手段は、光素子直列接続部１５の半導体光素子１４のうちの一部で形成されてもよい。半導体光素子１４を流れる電流によって半導体光素子１４が点灯すると、光だけでなく熱も生じる。この熱を用いて照明モジュール１４を加熱することができる。したがって、半導体光素子１４の一部は加熱素子３０となる。全ての半導体光素子１４を加熱素子３０として用いる必要はないか、または、そうすることが不可能でさえあるので、制御手段２０が加熱状態をとると、少なくとも１個以上の半導体光素子１４が制御手段２０によって短絡される。図７に示すように、制御手段２０は、加熱素子３０として用いられていない少なくとも１個の半導体光素子１４と並列接続されたバイパス素子３１を少なくとも１個備えてもよい。各バイパス素子３１は、短絡させる半導体光素子１４それぞれに割り当てられてもよい。
【００３８】
実施の形態では、温度が上昇するにつれ抵抗値が大きくなるような正の温度係数を有する抵抗器から、バイパス素子３１を形成してもよい。照明モジュール１３の温度Ｔが低いと、各半導体光素子１４を短絡させるほどバイパス素子３１の抵抗値は小さい。加熱素子３０として用いられる半導体光素子１４だけが点灯し、照明モジュール１３を加熱してバイパス素子３１の抵抗値を増加させる熱（図７の波形矢印で概略図示されている）が生じる。温度Ｔが十分大きくなると、抵抗値の増加により、短絡は中止される。それに応じて順電圧Ｖｆは減少し、光素子直列接続部１５の半導体光素子１４は全て点灯する。
【００３９】
図５および図６に示したさらなる実施の形態では、制御手段２０は、第１ノード３２を介して光素子直列接続部１５のタップ３３と接続されている。制御手段２０は、第２ノード２４を介してアース端子ＧＮＤと接続されている。光素子直列接続部１５は、一端側が出力端１２と接続され、他端側がアース端子ＧＮＤと接続されている。制御手段２０が加熱状態であれば、制御手段２０によって、タップ３３とアース端子ＧＮＤとの間で制御手段２０と並列接続されている半導体光素子１４がバイパスされて短絡される。タップ３３と駆動回路１１の出力端１２との間に配置されている残りの半導体光素子１４は、加熱素子３０として用いられるので、加熱手段２６となる。電解コンデンサなどのコンデンサ３５は、出力端１２とアース端子ＧＮＤとの間の光素子直列接続部１５および／または照明モジュール１３と並列接続される。
【００４０】
図５に示した照明装置１０の実施形態における制御手段２０の実施形態を図６に示す。中央タップ４１を介して温度依存性素子２１と接続されている第１抵抗器４０を含む分圧器３９を設ける。温度依存性素子２１は、負の温度係数を有する温度依存性抵抗器４２で形成されることが好ましい。波形矢印で概略図示されるように、温度依存性抵抗器４２は、照明モジュール１３と熱的に結合される。分圧器３９は、第１抵抗器４０側が供給電圧Ｖｃｃに接続され、温度依存性抵抗器４２側がアース端子ＧＮＤまたは第２ノード３４に接続されている。
【００４１】
制御手段２０は、さらに、本実施の形態では電界効果トランジスタ４３で形成される制御可能スイッチ２３を含む。この制御可能スイッチ２３をバイパス素子として用いて、制御手段２０の加熱状態で半導体光素子１４の一部を短絡させる。制御可能スイッチ２３の制御入力端４４は、電界効果トランジスタ４３のゲートで形成される。制御可能スイッチ２３は、制御可能スイッチ２３の状態に応じて２個のノード３２、３４間を導通、または、遮断できるように、第１ノード３２と第２ノード３４との接続部に挿入される。本実施の形態では、電界効果トランジスタ４３のドレインを第１ノード３２と接続し、ソースを第２ノード３４と接続する。図５および図６に示した照明装置１０の実施の形態は、以下のように動作する。
【００４２】
照明モジュール１３の温度Ｔが低下して最小温度Ｔｍｉｎに達すると、温度依存性抵抗器４２の抵抗値は、温度依存性抵抗器４２にかかる電圧が制御可能スイッチ２３を導通状態に切り替える電圧値になる値にまで増加している。したがって、タップ３３とアース端子ＧＮＤとの間に接続された半導体光素子１４の一部が短絡される。照明モジュール１３を加熱するため、加熱素子３０として用いられる半導体光素子１４にタップ３３を経て制御可能スイッチを通りアース端子ＧＮＤへ電流が流れるように出力電圧Ｖｏｕｔを照明モジュール１３に加える。加熱素子３０として用いられる半導体光素子１４が点灯して、照明モジュール１３を加熱するための熱を発生させる。したがって、照明モジュール１３の温度Ｔがさらに低下することを防ぐことができる。
【００４３】
また、加熱手段２６を用いることによって、電解コンデンサ３５など、照明装置１０の他の電気電子部品を加熱することも可能である。これらの部品は、加熱手段２６と熱的に結合される。
【００４４】
照明装置１０の別の実施の形態は、図３および図４に示される。光素子直列接続部１５および制御手段２０は、上述したような図１、図２、図５、図６、図７における実施の形態のいずれかに示した構造を有する。図３および図４に示した実施の形態は、ヒートシンク４７を含んだ冷却手段２７を有する。あるいは、または、さらに、冷却手段２７は、ファン４８を含んでもよい。ヒートシンク４７および／またはファン４８は、半導体光素子１４が点灯した場合に照明モジュール１３を放熱させるために用いられる。したがって、照明モジュール１３の温度Ｔが不要に上昇することを防ぐことができる。
【００４５】
冷却手段２７は、照明モジュール１３を冷却するための第１状態Ｉと、照明モジュール１３を冷却する冷却効果を少なくとも軽減または中止させる第２状態ＩＩとをとることができる。例えば、第１状態Ｉではファン４８を作動させ、第２状態ＩＩではファン４８をオフにする。
【００４６】
図３および図４における実施の形態において、冷却手段２７は、冷却手段２７の第１状態Ｉにおける第１位置Ｐ１と冷却手段２７の第２状態ＩＩにおける第２位置Ｐ２との間でヒートシンク４７を動かすための駆動部４９を備える。駆動部４９は、本実施の形態において、ギア５１を介してヒートシンク４７に接続された電気駆動装置５０を含む。ギア５１は、例えば、ラックアンドピニオンギアで形成されてもよい。
【００４７】
バネ部５２は、任意選択的に設けられ、冷却手段２７が第１状態Ｉの場合に、モジュールキャリア１６および／または照明モジュール１３をヒートシンク４７に押し付けるバネ力を発生させるために用いられる。したがって、良好な熱伝導または伝達を、照明モジュール１３またはモジュールキャリア１６とヒートシンク４７との間で実現することができる。この熱的結合をさらに良くするため、モジュールキャリア１６および／または照明モジュールに、または、ヒートシンク４７にグラファイト層５３を取り付けてもよい。したがって、冷却手段２７の第１状態Ｉでは、グラファイト層５３は、ヒートシンク４７とモジュールキャリア１６および／または照明モジュール１３との間に配置される。
【００４８】
駆動部４９を作動させて、バネ部５２の力に逆らってヒートシンク４７をモジュールキャリア１６または照明モジュール１３から離してもよい。その結果、ヒートシンクは第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２へと移動する。この第２位置Ｐ２では、ヒートシンク４７を介した照明モジュール１３で生じた熱の放熱を抑えるか、または、完全に遮断するように、モジュールキャリア１６および／または照明モジュール１３とヒートシンク４７との間に隙間５４が存在する。したがって、冷却手段２７の第２状態ＩＩでは、冷却効果がないか、または、無視できるほどの冷却効果しかない。加熱要件を満たし、かつ、照明モジュール１３の加熱が必要な場合には、冷却手段２７が当該第２状態ＩＩになる。照明モジュール１３または照明モジュール１３の各半導体光素子１４が照明のために点灯され、かつ、冷却が必要となる場合を除き、冷却手段２７は、第２状態ＩＩに維持されるのが好ましい。これにより、加熱動作中または加熱動作の終了後に生じた熱が冷却手段２７からすぐに放熱されるのを防ぐことができる。このような冷却は、照明装置１０を照明のために用い、かつ、半導体光素子１４を点灯させる場合にのみ必要である。
【００４９】
駆動部４９とヒートシンク４７を有する冷却手段２７は、上記実施の形態全てにおいて設けられてもよい。あるいは、および／または、さらに、冷却手段２７は、上記実施の形態全てにおいてファン４８を備えていてもよい。ファン２８は、冷却手段２７の第１状態Ｉでは回っているが、冷却手段２７の第２状態ＩＩでは静止している。少なくとも１個のペルチェ素子を、代わりにまたはさらに、冷却手段２７の熱電冷却素子として用い、モジュールキャリア１６および／または照明モジュール１３に配置してもよい。
【００５０】
上記実施の形態は、図９に概略図示したような加熱部品５８を少なくとも１個含む加熱部５７を代わりにまたはさらに有する改良型加熱手段２６を有してもよい。各加熱部品５８は、電気抵抗器および／または電気加熱コイルで形成されてもよい。加熱部品５８は、照明モジュール１３またはモジュールキャリア１６に直接設けられ、照明モジュール１３と熱的に結合される。加熱部品５８の数は、照明モジュール１３の大きさと形状、および／または、加熱部品５８の加熱力によって決定される。
【００５１】
さらに、上記実施の形態全てにおいて、照明装置１０、特に、駆動回路１１と制御手段２０とは、スタンバイモードに切り替えることができる。スタンバイモードの間は、所定期間が過ぎた後に制御手段２０を再開させて、照明モジュール１３の温度Ｔをチェックすることが可能である。この温度Ｔが最小温度Ｔｍｉｎに到達したか、または、最小温度Ｔｍｉｎよりも低くなっていれば、制御手段２０は加熱状態をとり、照明モジュール１３を上記のように加熱する。
【００５２】
加熱および／または冷却の制御は、照明モジュール１３の温度Ｔによって決定されるだけでなく、季節、カレンダー日付、デイタイム、照明装置１０のグローバルロケーションなど、追加パラメータによって決定してもよい。したがって、制御手段２０は、このようなパラメータを用意するために、タイミング装置、時計、位置センサ（例えば、衛星による位置センサ）などの装置を含んでもよい。例えば、加熱期間および／または加熱エネルギーおよび／または加熱力などを、温度Ｔおよび／またはこのような１以上の追加パラメータによって制御してもよい。
【００５３】
本発明は、照明装置１０および照明装置１０の制御方法に関する。複数の半導体光素子１４からなる光素子直列接続部１５を有する照明モジュール１３は、駆動回路１１の出力端１２に接続される。加熱要件が満たされると加熱状態をとるように構成された制御手段２０が設けられる。加熱状態では、加熱手段２６が制御手段２０によって作動し、照明モジュールを加熱する。照明モジュール１３の温度Ｔが最小温度Ｔｍｉｎまで低下すると、加熱要件が満たされる。そうすることで、光素子直列接続部１５の順電圧Ｖｆが不要に大きくなることを防ぐことができる。
【符号の説明】
【００５４】
１０  照明装置
１１  駆動回路
１２  出力端
１３  照明モジュール
１４  半導体光素子
１５  光素子直列接続部
１６  モジュールキャリア
２０  制御手段
２１  温度依存性素子
２２  評価部
２３  制御可能スイッチ
２６  加熱手段
２７  冷却手段
２８  共通インターフェース
３０  加熱素子
３１  バイパス素子
３２  第１ノード
３３  タップ
３４  第２ノード
３５  コンデンサ
３９  分圧器
４０  第１抵抗器
４１  中央タップ
４２  温度依存性抵抗器
４３  電界効果トランジスタ
４７  ヒートシンク
４８  ファン
４９  駆動部
５２  バネ部
５３  グラファイト層
５４  隙間
５７  加熱部
５８  加熱部品
Ｉ  第１状態
ＩＩ  第２状態
Ｃ  温度依存性素子の特性
ＤＶ  電圧差
Ｐ１  第１位置
Ｐ２  第２位置
Ｒ  温度範囲
Ｔ  照明モジュールの温度
Ｔｍｉｎ  最小温度
Ｖｃｃ  供給電圧
Ｖｆ  順電圧
Ｖｌｉｍ  順電圧の上限値
Ｖｏｕｔ  出力電圧
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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