(57)【要約】【課題】１つの発光ダイオードに故障が発生した場合にも照明装置全体での消灯が生じない発光ダイオード照明装置を提供する。【解決手段】第１の発光ダイオード１１０及び第２の発光ダイオード１２０、及び第１の発光ダイオード１１０及び第２の発光ダイオード１２０のいずれかに駆動電流Ｉｄを流す切り替え回路１３０をそれぞれ含む発光ブロック１０１〜１０ｎを直列接続してなる発光部１００と、駆動電流Ｉｄが流れる第１の発光ダイオード１１０の導通状態を監視し、その導通状態に応じて切り替え回路１３０を制御する制御回路２０とを備える。【選択図】図１
2009266460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の発光ダイオード、及び前記第１及び第２の発光ダイオードのいずれかに駆動電流を流す切り替え回路を含む発光ブロックを有する発光部と、
前記駆動電流が流れる前記第１の発光ダイオードの導通状態を監視し、該導通状態に応じて前記切り替え回路を制御する制御回路と
を備えることを特徴とする発光ダイオード照明装置。
【請求項２】
前記制御回路が、前記第１の発光ダイオードが発光状態から非発光状態に変化する前に、前記第２の発光ダイオードに前記駆動電流を流すように前記切り替え回路を制御することを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード照明装置。
【請求項３】
前記制御回路が、前記第１の発光ダイオードのアノードとカソード間の順方向電圧を監視し、前記順方向電圧が設定条件を満足しなくなった場合に、前記第２の発光ダイオードに前記駆動電流を流すように前記切り替え回路を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の発光ダイオード照明装置。
【請求項４】
前記発光部が、直列接続された複数の前記発光ブロックを備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発光ダイオード照明装置。
【請求項５】
前記制御回路は、複数の前記発光ブロックそれぞれの前記第１の発光ダイオードの導通状態を監視することを特徴とする請求項４に記載の発光ダイオード照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードを光源とする発光ダイオード照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、蛍光灯等に代えて発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源とする照明装置の実用化が進められている。発光ダイオードを光源とすることにより、蛍光管を使用する場合に比べて長寿命、省エネルギー等の効果が得られる。
【０００３】
例えば、複数の発光ダイオードを直列接続することによって照明装置全体の輝度を高くすることができる。複数の発光ダイオードを内蔵した照明管（以下において、「ＬＥＤ管」という）を蛍光管の代わりに既存の蛍光灯用照明器具に取り付けることによって、既存の設備をそのまま使用する方法が検討されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−１９７９０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えば複数の発光ダイオードを直列接続したＬＥＤ管を既存の蛍光灯用照明器具に取り付けた場合、１つの発光ダイオードに故障が発生してその発光ダイオードに駆動電流が流れなくなると、照明装置全体が消灯するという問題があった。発光ダイオードは高価であるため、１個の発光ダイオードに故障が発生した場合にＬＥＤ管全体を交換することによって、膨大な費用が発生する。
【０００５】
上記問題点を鑑み、本発明は、１つの発光ダイオードに故障が発生した場合にも照明装置全体での消灯が生じない発光ダイオード照明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】
本発明の一態様によれば、（イ）第１及び第２の発光ダイオード、及び第１及び第２の発光ダイオードのいずれかに駆動電流を流す切り替え回路を含む発光ブロックを有する発光部と、（ロ）駆動電流が流れる第１の発光ダイオードの導通状態を監視し、その導通状態に応じて切り替え回路を制御する制御回路とを備える発光ダイオード照明装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、１つの発光ダイオードに故障が発生した場合にも照明装置全体での消灯が生じない発光ダイオード照明装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各部の長さの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【０００９】
又、以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１０】
本発明の実施形態に係る発光ダイオード照明装置は、図１に示すように、第１の発光ダイオード１１０及び第２の発光ダイオード１２０、及び第１の発光ダイオード１１０及び第２の発光ダイオード１２０のいずれかに駆動電流Ｉｄを流す切り替え回路１３０をそれぞれ含む発光ブロック１０１〜１０ｎを直列接続してなる発光部１００と、駆動電流Ｉｄが流れる第１の発光ダイオード１１０の導通状態を監視し、その導通状態に応じて切り替え回路１３０を制御する制御回路２０とを備える（ｎ：２以上の整数）。図１では、複数の発光ブロック１０１〜１０ｎが直列接続された例を示したが、発光ブロック１０１〜１０ｎの個数に制限はなく、また、発光部１００に含まれる発光ブロック数が１でもよい。
【００１１】
図１に示したように、第１の発光ダイオード１１０及び第２の発光ダイオード１２０それぞれのアノードが入力端子１１ａに接続し、カソードが切り替え回路１３０に接続する。第１の発光ダイオード１１０と第２の発光ダイオード１２０は、同一半導体基板上に形成してもよいし、別々の発光ダイオード素子をプリント基板上に配置してもよい。
【００１２】
また、発光ブロック１０１〜１０ｎをそれぞれパッケージに収納してもよい。このとき、例えば第１の発光ダイオード１１０及び第２の発光ダイオード１２０に青色光を出射する発光ダイオードを採用し、その出射光が透過するパッケージに赤色と緑色の蛍光体を塗布することにより、パッケージからの出力光を白色にできる。或いは、第１の発光ダイオード１１０及び第２の発光ダイオード１２０に白色光を出射する発光ダイオードを採用してもよい。
【００１３】
切り替え回路１３０は、第１のスイッチ１３１及び第２のスイッチ１３２を有する。第１のスイッチ１３１の一方の端子は第１の発光ダイオード１１０のカソードに接続し、他方の端子は出力端子１１ｂに接続する。第２のスイッチ１３２の一方の端子は第２の発光ダイオード１２０のカソードに接続し、他方の端子は出力端子１１ｂに接続する。後述するように、第１のスイッチ１３１及び第２のスイッチ１３２の接続（オン）／開放（オフ）は制御回路２０に制御される。
【００１４】
発光部１００に含まれる発光ブロック１０１〜１０ｎは、出力端子１１ｂが隣接する他の発光ブロック１０１〜１０ｎの入力端子１１ａに接続されて、発光ブロック１０１〜１０ｎからなる直列接続チェーンを構成する。そして、発光ブロック１０１〜１０ｎの直列接続チェーンのそれぞれの端部が駆動回路３０に接続する。つまり、発光ブロック１０１の入力端子１１ａ及び発光ブロック１０ｎの出力端子１１ｂが駆動回路３０に接続する。
【００１５】
駆動回路３０は、発光ブロック１０１〜１０ｎに駆動電流Ｉｄを供給して、発光ブロック１０１〜１０ｎ内の第１の発光ダイオード１１０又は第２の発光ダイオード１２０を発光させる。駆動電流Ｉｄは発光ブロック１０１の入力端子１１ａから発光ブロック１０ｎの出力端子１１ｂに流れる。
【００１６】
以下において、発光ブロック１０１〜１０ｎの初期状態では、切り替え回路１３０の第１のスイッチ１３１がオンし、第２のスイッチ１３２がオフしているとする。つまり、初期状態では、入力端子１１ａと出力端子１１ｂ間に第１の発光ダイオード１１０が直列接続する。そして、入力端子１１ａと接続する第１の発光ダイオード１１０のアノードから出力端子１１ｂと接続するカソードに駆動電流Ｉｄが流れる。一方、第２の発光ダイオード１２０に駆動電流Ｉｄは流れない。
【００１７】
制御回路２０は、駆動電流Ｉｄが流れる第１の発光ダイオード１１０の導通状態を監視する。例えば、発光状態における第１の発光ダイオード１１０のアノードとカソード間の順方向電圧Ｖｆや、第１の発光ダイオード１１０を流れる駆動電流Ｉｄを監視する。そして、第１の発光ダイオード１１０にショート故障やオープン故障等の異常が発生したことを検知すると、第１の発光ダイオード１１０に流れる駆動電流Ｉｄを遮断すると共に、第２の発光ダイオード１２０に駆動電流Ｉｄが流れるように切り替え回路１３０を制御する。具体的には、第１のスイッチ１３１をオフし、且つ第２のスイッチ１３２をオンして、入力端子１１ａと出力端子１１ｂ間に第２の発光ダイオード１２０を直列接続する。その結果、第１の発光ダイオード１１０に駆動電流Ｉｄは流れず、一方、第２の発光ダイオード１２０のアノードからカソードに駆動電流Ｉｄが流れる。このため、第２の発光ダイオード１２０が発光する。
【００１８】
発光ダイオードが発光状態から非発光状態になるのは、発光ダイオードのショート故障に起因する場合が多い。そして、第１の発光ダイオード１１０でショート故障が発生した場合、第１の発光ダイオード１１０を流れる駆動電流Ｉｄが増大すると共に、アノードとカソード間の順方向電圧Ｖｆが減少するのが一般的である。以下では、制御回路２０が発光ブロック１０１〜１０ｎそれぞれの第１の発光ダイオード１１０の順方向電圧Ｖｆを監視する場合を例示的に説明する。
【００１９】
制御回路２０は、監視信号Ｓｖにより発光ブロック１０１〜１０ｎからそれぞれ送信される第１の発光ダイオード１１０の順方向電圧Ｖｆを監視する。そして、発光ブロック１０１〜１０ｎのいずれか、例えば発光ブロック１０ｘの第１の発光ダイオード１１０に発生した故障を検知した場合に、制御回路２０は、第２の発光ダイオード１２０に駆動電流Ｉｄを流すように切り替え回路１３０を制御する切替信号Ｓｃを発光ブロック１０ｘの切り替え回路１３０に送信する（１≦ｘ≦ｎ）。例えば、発光ブロック１０ｘの第１の発光ダイオード１１０の順方向電圧Ｖｆが予め設定された設定条件を満足しなくなった場合に、制御回路２０は、発光ブロック１０ｘの第１の発光ダイオード１１０に発生した故障を検知したと判定する。ここで、制御回路２０が切り替え回路１３０に切替信号Ｓｃを送信するのは、順方向電圧Ｖｆが設定値ＶLMTより低くなった場合であるとする。設定値ＶLMTの具体的な設定方法は後述する。
【００２０】
切替信号Ｓｃを受信した発光ブロック１０ｘの切り替え回路１３０は、第２のスイッチ１３２をオンし、第１のスイッチ１３１をオフする。その結果、発光ブロック１０ｘの第２の発光ダイオード１２０に駆動電流Ｉｄが流れ、第１の発光ダイオード１１０に駆動電流Ｉｄが流れなくなる。つまり、故障した第１の発光ダイオード１１０に代わって第２の発光ダイオード１２０が発光する。このため、発光ブロック１０ｘの発光状態は維持される。また、故障が発生した発光ブロック１０ｘを流れる駆動電流Ｉｄは変化しないため、他の発光ブロック１０１〜１０ｎの発光状態に影響を及ぼすことはない。
【００２１】
上記のように、図１に示す発光ダイオード照明装置では、切り替え回路１３０が発光ブロック１０１〜１０ｎ内での駆動電流Ｉｄの流れる経路を変更することにより、第１の発光ダイオード１１０と第２の発光ダイオード１２０の発光状態を切り替える。このとき、第２のスイッチ１３２をオンした後に第１のスイッチ１３１をオフすることにより、駆動電流Ｉｄは継続して発光部１００を流れ続ける。
【００２２】
第１の発光ダイオード１１０に発生する故障を検知するための順方向電圧Ｖｆの設定値ＶLMTは任意に設定可能である。通常、図２に示すように、発光ダイオードに故障が生じて順方向電圧Ｖｆが正常な発光状態の５０％程度に低下すると、発光ダイオードは非発光状態になる。更に故障が進行すると発光ダイオードはショート状態になり、順方向電圧Ｖｆは０Ｖになる。このため、設定値ＶLMTは順方向電圧Ｖｆの正常値の５０％程度に設定することが好ましい。また、第１の発光ダイオード１１０が発光状態から非発光状態に変化する前に第２の発光ダイオード１２０に駆動電流Ｉｄを流して発光状態にするために、設定値ＶLMTを順方向電圧Ｖｆの正常値の６０〜７０％程度、例えば６５％程度に設定することがより好ましい。具体的には、正常な発光状態の順方向電圧Ｖｆが３．５Ｖ程度である場合は、設定値ＶLMTを１．８Ｖ〜２．３Ｖ程度に設定する。
【００２３】
また、上記のように順方向電圧Ｖｆ値の下側に下限値の設定値ＶLMTを設定するだけでなく、順方向電圧Ｖｆが異常に上昇する場合を検知するために、順方向電圧Ｖｆの上限値を設定してもよい。発光ダイオードに故障が生じて順方向電圧Ｖｆが上昇し、正常な状態の１５０％以上になるとオープン状態となり、非発光状態となる。このため、例えば順方向電圧Ｖｆの正常値の１５０％程度、或いは１３０〜１４０％程度に設定値ＶLMTを設定してもよい。
【００２４】
なお、第１の発光ダイオード１１０及び第２の発光ダイオード１２０のカソードと出力端子１１ｂとの間に切り替え回路１３０が配置された例を示したが、図３に示すように、入力端子１１ａと第１の発光ダイオード１１０及び第２の発光ダイオード１２０のアノードとの間に切り替え回路１３０を配置してもよいことはもちろんである。
【００２５】
また、図１に示した例では、制御回路２０が発光ブロック１０１〜１０ｎのすべての第１の発光ダイオード１１０の順方向電圧Ｖｆを監視する場合を示した。しかし、第１の発光ダイオード１１０の順方向電圧Ｖｆを監視し、監視結果に基づいて切り替え回路１３０を制御する制御回路を発光ブロック１０１〜１０ｎ毎に配置してもよい。
【００２６】
図１では、発光ブロック１０１〜１０ｎが第１の発光ダイオード１１０と第２の発光ダイオード１２０をそれぞれ有する例を示した。しかし、例えば図４に示すように、入力端子１１ａと切り替え回路１３０間に複数の発光ダイオード１１１〜１１ｍ、及び発光ダイオード１２１〜１２ｍを配置してもよい（ｍ：２以上の整数）。このとき、制御回路２０は、発光ダイオード１１１〜１１ｍのそれぞれの順方向電圧Ｖｆを監視してもよいし、発光ダイオード１１１のアノードと発光ダイオード１１ｍのカソード間の電圧を監視してもよい。
【００２７】
上記では、順方向電圧Ｖｆを監視して第１の発光ダイオード１１０の故障を検知する場合を説明した。しかし、第１の発光ダイオード１１０の故障を検知するために、正常時と故障時とで値が異なる他の測定可能なパラメータを監視してもよい。例えば、第１の発光ダイオード１１０を流れる電流値、或いは第１の発光ダイオード１１０の発熱量等を監視する。
【００２８】
以上に説明したように、本発明の実施形態に係る発光ダイオード照明装置によれば、故障が検出された第１の発光ダイオード１１０に代えて第２の発光ダイオード１２０に駆動電流Ｉｄを流すことにより、第１の発光ダイオード１１０に故障が生じても発光ブロック１０１〜１０ｎの発光状態に影響が現れない。つまり、１つの発光ダイオードに故障が発生した場合にも照明装置全体での消灯が生じない発光ダイオード照明装置を提供できる。特に、複数の発光ダイオードが直列接続された発光ダイオード照明装置において効果的である。その結果、発光ダイオード照明装置を交換する費用を節約できる。更に、発光ブロック１０１〜１０ｎのそれぞれが第１の発光ダイオード１１０と第２の発光ダイオード１２０を備えるため、第１の発光ダイオード１１０と第２の発光ダイオード１２０の発光状態を切り替えることにより、発光ブロック１０１〜１０ｎの発光寿命を長くできる。
【００２９】
（その他の実施形態）
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００３０】
既に述べた実施形態の説明においては、切り替え回路１３０が第１の発光ダイオード１１０及び第２の発光ダイオード１２０にそれぞれ接続する第１のスイッチ１３１及び第２のスイッチ１３２を有する。しかし、例えば図５に示すように、切り替え回路１３０が１つのスイッチ１３３を切り替えて、第１の発光ダイオード１１０と第２の発光ダイオード１２０のいずれかに駆動電流Ｉｄが供給されるようにしてもよい。
【００３１】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態に係る発光ダイオード照明装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る発光ダイオードの順方向電圧と発光状態の関係を示す模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係る発光ダイオード照明装置の発光ブロックの他の構成例を示す模式図である。
【図４】本発明の実施形態に係る発光ダイオード照明装置の発光ブロックの他の構成例を示す模式図である。
【図５】本発明の実施形態に係る発光ダイオード照明装置の切り替え回路の他の構成例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３３】
２０…制御回路
３０…駆動回路
１００…発光部
１０１〜１０ｎ…発光ブロック
１１０…第１の発光ダイオード
１２０…第２の発光ダイオード
１３０…切り替え回路
１３１…第１のスイッチ
１３２…第２のスイッチ
【図１】
2009266460.tif 000003
【図２】
2009266460.tif 000004
【図３】
2009266460.tif 000005
【図４】
2009266460.tif 000006
【図５】
2009266460.tif 000007