(57)【要約】【課題】機構部材によってオープン故障したＬＥＤの端子間を短絡し、短絡部分の電圧降下を微小もしくは皆無として発熱を回避し、他のＬＥＤを正常に点灯させるＬＥＤ点灯装置を得る。【解決手段】直列に接続した複数のＬＥＤ３ａ〜３ｘを定電流電源２から出力される定電流によって点灯するとき、ＬＥＤ３ａ〜３ｘを直列に接続したＬＥＤアレイ３の中で、いずれかのＬＥＤにオープン故障が起ると、オープン故障を起したＬＥＤの端子間を機構部材によって短絡し、他の正常なＬＥＤに定電流電源２の出力電流を供給する短絡部４ａ〜４ｘを備えた。【選択図】図１
2009038247.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続した複数のＬＥＤを定電流電源から出力される定電流によって点灯するＬＥＤ点灯装置において、
前記直列に接続したＬＥＤの中でいずれかのＬＥＤにオープン故障が起ると、該オープン故障を起したＬＥＤの端子間を機構部材によって短絡する短絡部を備えたことを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
【請求項２】
ＬＥＤがオープン故障を起していることを検出する検出部、
及び、
前記検出部がオープン故障を検出したとき異常信号を出力する異常信号出力部、
を備えることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項３】
短絡部は、
固定接点、
ばね性を有し前記固定接点と接触して短絡経路を形成する可動接点、
及び、
前記可動接点を支えるばね部を撓めて通電による発熱で溶断するまでは前記可動接点を前記固定接点から引き離して開成位置に固定する固定部材を備えた構成であって、
前記固定部材がＬＥＤのオープン故障時に流れる電流によって溶断するヒューズ部材であることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項４】
短絡部は、
固定接点、
ばね性を有し前記固定接点と接触して短絡経路を形成する可動接点、
前記可動接点と前記固定接点との間に挟んで通電による加熱によって変形または溶断するまでは前記可動接点を前記固定接点から引き離して開成位置に固定するスペーサ部材、
及び、
ＬＥＤのオープン故障による通電による発熱によって前記スペーサ部材を加熱する発熱部材、
を備えたことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項５】
短絡部は、
固定接点、
ばね性を有し前記固定接点と接触して短絡経路を形成する可動接点、
前記可動接点を支えるばね部を撓めて、通電による加熱によって変形または溶断するまでは前記可動接点を前記固定接点から引き離して開成位置に固定する固定部材、
及び、
ＬＥＤのオープン故障による通電による発熱によって前記固定部材を加熱する発熱部材、
を備えたことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項６】
短絡部は、
ＬＥＤのオープン故障による通電によって発熱し、本体部分が絶縁性の素材で覆われている円柱状の発熱部材、
前記発熱部材の本体部分を挿入し、該発熱部材に支えられる加熱によって変形または溶融する円管状の導電性部材、
及び、
前記円管状の導電性部材の周囲であって、該円管状の導電性部材と接触しない位置に、所定の間隔を隔てて対向して設置した短絡経路を形成する一対の電極、
を備えたことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項７】
短絡部は、
ＬＥＤのオープン故障による通電によって発熱する２端子の表面実装される発熱部材、
概ね垂直に設置した前記発熱部材を融点の低い金属によって表面に固定する固定部材、
前記発熱する表面実装部材の電極を融点の低い金属によって固定する２個の導体部の下方に、それぞれの電極が対向する電極に接続する導体を所定の間隔を隔てて、導電面を露出して備えたことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項８】
ＬＥＤのオープン故障時の通電による発熱によって融点の低い材料が溶融し下方へ移動する発熱部材の移動を所定の範囲に規制する移動規制手段を備えたことを特徴とする請求項７記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項９】
固定する導体部に対向する露出した導電面に発熱部材を接続固定している固定材料と同様な材料を付着させていることを特徴とする請求項７記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１０】
各々異なるツェナー電圧を有する複数のツェナーダイオードをＬＥＤに対して並列に接続したことを特徴とする請求項７から請求項９のうちのいずれか１項記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１１】
短絡部は、
固定接点、
前記固定接点と接触して短絡経路を形成する可動接点、
及び、
ＬＥＤのオープン故障による通電によって変形または膨張して前記可動接点を駆動する駆動部材、
を備えたことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１２】
直列に接続されている複数のＬＥＤをグループに分割し、
オープン故障を起したＬＥＤが含まれるグループを短絡する短絡部を設けたことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１３】
グループを成す各ＬＥＤは、各々照射方向が異なるように設置されていることを特徴とする請求項１２記載のＬＥＤ点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、直列に接続した複数の発光ダイオード、即ちＬｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ（以下、ＬＥＤと記載する）を点灯させるＬＥＤ点灯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数のＬＥＤをマトリックス状に配置したＬＥＤディスプレイに電流を流して発光させるとき、ＬＥＤチップに対して並列に半導体保護素子を接続して、静電気やサージ電圧から各ＬＥＤチップを保護するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
また、直列に接続したＬＥＤのいずれかにオープン故障が発生したとき、当該オープン故障したＬＥＤに印加される電圧によってヒューズに電流を流し、このヒューズが溶断するとスイッチング素子のＭＯＳ型ＦＥＴのゲートに電圧が印加されて、当該ＭＯＳ型ＦＥＴのスイッチング素子が導通状態になり、オープン故障したＬＥＤをバイパスして電流がＭＯＳ型ＦＥＴへ流れるようにし、また前述のヒューズの溶断によって断たれた電流を検出して、表示手段にＬＥＤの故障を表示させるものがある（例えば、特許文献２参照）。
このような動作を行うときには、電圧駆動のスイッチング素子をＯＮし続けるための電源をＬＥＤ点灯電源の他に設ける必要がある。またさらに、オープン故障が発生したＬＥＤの電流をバイパスさせる回路の構成部品が追加されるので、これらを備えるためのコスト上昇と装置等のサイズ拡大を伴う。
【０００３】
また、トランジスタのコレクタとエミッタを各々ＬＥＤの両端に接続し、当該トランジスタのベースに小容量のダイオードをヒューズとして接続しておく。ＬＥＤが点灯しているときには、小容量のダイオードに電流が流れてトランジスタのベースとエミッタが同電位になり、当該トランジスタがＯＦＦ状態になっている。ＬＥＤがオープン故障を起すと、小容量のダイオードに大きな電流が流れて当該ダイオードが破壊されてオープンになり、トランジスタのベース電流が供給されて当該トランジスタがＯＮ状態になってオープン故障を起したＬＥＤの両端子間を短絡するものがある（例えば、特許文献３参照）。
このような動作を行うときには、ＬＥＤ点灯以外の電源を必要とせず、またヒューズとして用いる小容量のダイオードも回路等の小型化に適しているが、オープン故障を起したＬＥＤの電流をバイパスするための部品が追加されるので、前述のものと同様にコスト上昇と装置等のサイズ拡大を伴う。
【０００４】
また、例えばＡｕ、Ｃｕなどの金属層とＡｌ、Ｔｉなどの酸化物の絶縁障壁層とを交互に多数積層させたトンネル接合素子を各ＬＥＤに並列接続させておく。このようなトンネル接合素子を各々接続させているＬＥＤを直列接続して点灯させているとき、いずれかのＬＥＤにオープン故障が発生すると、当該オープン故障を起したＬＥＤに接続されているトンネル接合素子に所定の電圧が印加され、このトンネル接合素子に電流が流れてＬＥＤの電流をバイパスするものがある（例えば、特許文献４参照）。
前述のトンネル接合素子は、金属酸化膜に発生するトンネル効果によって、バリスタと同様な電圧上昇を抑える特性を備えている。このトンネル接合素子を用いると、電圧が概ね一定になってツェナーダイオードと同様に熱が発生する。従って、ＬＥＤがオープン故障を起してトンネル接合素子に電流が流れたとき、当該トンネル接合素子が自己発熱によって破壊されないように放熱機構を備える必要がある。即ち、トンネル接合素子を用いるときには、放熱機構を備えるため装置サイズの拡大を伴う。
なお、前述のようにバリスタに相当する金属酸化膜のトンネル効果による導電挙動は、低電力で発熱の少ないときには可逆的な性質を有するが、電圧印加によって導通状態になった後、さらに大きな電力が加えられると無線電波検波用のコヒーラのように非可逆的に短絡する。このような過電力によって発生した短絡は、トンネル効果を生じる金属酸化膜が破壊されて電流が流れ易くなっているもので、素材の特性により幾らかの抵抗成分が残る短絡状態となる。このとき、電圧を概ね一定に保つときほどではないが、前述の残った抵抗成分によって少なからず発熱する。従って、ＬＥＤの両端子間を短絡するバイパス素子としての使用は可能であるが、抵抗成分を持って短絡している素子の発熱を避けることはできない。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３３５０１２号公報（第３，４頁、図１，２，９）
【特許文献２】特開２００５−１２９６９１号公報（第５〜７頁、図１，５）
【特許文献３】特開２００５−１８３９７５号公報（第５，６頁、図１）
【特許文献４】特開２００７−１２３８１号公報（第３〜５頁、図１〜４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のＬＥＤ点灯装置は以上のように、ＬＥＤの順方向電圧以上で電流が流れるツェナーダイオード、トリガダイオード、トランジスタ、バリスタ等の半導体素子をＬＥＤに並列接続させている。このＬＥＤに並列接続されている半導体素子は、直列に接続したＬＥＤの中にオープン故障したものが存在するとき当該ＬＥＤの電流をバイパスするものであるが、殆ど故障のないＬＥＤに付加する保護回路としては、いずれも個々の部品コストと放熱効果も考慮して部品を備える際に占有するスペースが大きな負担となる。
また、車載ヘッドランプ用のＬＥＤには点光源に近い小さな面積で大きな発光量が必要になる。このような大光量／大電力のＬＥＤは、正常な点灯においても放熱には厳しい環境で点灯しており、このＬＥＤの故障に対処するためには大きな発熱に耐えなければならい前述のような半導体素子による保護回路は適していないという課題があった。
【０００７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、機構部材によってオープン故障したＬＥＤの端子間を短絡し、短絡部分の電圧降下を微小もしくは皆無として発熱を回避し、他のＬＥＤを正常に点灯させるＬＥＤ点灯装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係るＬＥＤ点灯装置は、直列に接続したＬＥＤの中でいずれかのＬＥＤにオープン故障が起ると、オープン故障を起したＬＥＤの端子間を機構部材によって短絡する短絡部を備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、前記直列に接続したＬＥＤの中でオープン故障を起したものを短絡部が機構部材によって短絡するようにしたので、短絡部の設置スペースを抑えると共に短絡による発熱を抑えて残りの正常なＬＥＤを点灯させることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
白色や各種色合の高輝度ＬＥＤが実用化されたことから、ＬＣＤディスプレイ等のバックライトや道路に設置された信号機等の表示板、車両のテールランプやヘッドランプ等にＬＥＤが光源として使用されている。ＬＥＤを使用した光源には面光源を構成するため、または大きな発光量を確保するために複数のＬＥＤを同時に点灯させている。このように複数のＬＥＤを点灯させるときには、各ＬＥＤの発光量をそろえながら点灯電源を簡素化するため、当該複数のＬＥＤを直列に接続して点灯している。
この発明は、複数のＬＥＤを直列に接続して点灯するＬＥＤ点灯装置において、いずれかのＬＥＤがオープン故障したときに、当該ＬＥＤの両端子間を機械的な接触によって短絡する短絡部（以下、補助回路と記載する）を設けたもので、直列に接続したＬＥＤを定電流電源によって点灯するように構成しておくことにより、短絡部分において電圧降下を生じさせずに他のＬＥＤに一定の点灯電流を供給し、過剰な負担を電源などに強いることなく点灯させることを可能にしている。
【００１１】
図１は、この発明の実施の形態１によるＬＥＤ点灯装置の回路図である。図示したＬＥＤ点灯装置は、直流電力を供給する電源１、電源１からの電力を用いて一定の電流を出力する定電流電源２、定電流電源２の出力電流が流れるように複数のＬＥＤを直列接続させたＬＥＤアレイ３、及び、ＬＥＤアレイ３のいずれかのＬＥＤにオープン故障が発生したときにＬＥＤの端子間を短絡する補助回路４によって構成されている。
【００１２】
定電流電源２は、電源１の高電位側に一端を接続するインダクタ１０、インダクタ１０の他端にアノードを接続するダイオード１１、インダクタ１０とダイオード１１との接続点にドレインを接続させているＮチャネルＭＯＳ型電界トランジスタのＭＯＳＦＥＴ１２を備えている。なお電源１の低電位側は接地されている。
また、定電流電源２は、ＭＯＳＦＥＴ１２のゲートに出力端子を接続させている比較器１３、一定の三角波を発生して比較器１３の第一の入力端子へ当該三角波を表す出力信号を入力するように接続されている三角波発生器１４、自らの出力端子を比較器１３の第二の入力端子に接続させている誤差増幅器１５を備えている。
また、自らの高電位側を誤差増幅器１５の第一の入力端子へ接続して基準電圧を印加する基準電圧源１６、ＬＥＤアレイ３の低電位側の端部に配置されたＬＥＤのカソードと誤差増幅器１５の第二の入力端子との接続点に一端を接続して、ＬＥＤアレイ３に流れる電流を検出するシャント抵抗１７、ダイオード１１のカソードに接続して定電流電源２の出力電流を平滑にするコンデンサ１８を備えている。なお、ＭＯＳＦＥＴ１２のソース、基準電圧源１６の低電位側、シャント抵抗１７の他端は接地されている。
【００１３】
ＬＥＤアレイ３は、前述のように複数のＬＥＤを直列に接続したもので、例えばｘ個のＬＥＤ３ａ，３ｂ，３ｃ，…３ｘによって構成されている。ＬＥＤ３ａのアノードは、定電流電源２の高電位側の出力端子、詳しくはダイオード１１とコンデンサ１８との接続点に接続されている。ＬＥＤ３ａのカソードはＬＤＥ３ｂのアノードに接続され、同様にＬＥＤ３ａからＬＥＤ３ｘまで直列接続されている。ＬＥＤアレイ３の低電位側の端部に配置されるＬＥＤ３ｘのカソードは、定電流電源２の低電位側の出力端子に接続され、前述のようにシャント抵抗１７及び誤差増幅器１５に接続されている。なお、前述のＬＥＤの数を示すｘ個は任意の数量である。
【００１４】
補助回路４は、後述するように構成された機械接点を有する短絡部４ａ，４ｂ，４ｃ，…４ｘを備えて構成されている。図１に示した補助回路４では、短絡部４ａがＬＥＤ３ａの両端、即ちアノードとカソード間を短絡するように、短絡部４ｂがＬＥＤ３ｂの両端を短絡するように、以下、各ＬＥＤ３ａ〜３ｘを同様に短絡するように各々の短絡部４ａ〜４ｘが接続されている。このように、短絡部４ａ〜４ｘが各ＬＥＤ３ａ〜３ｘの両端を短絡するように接続されることにより、短絡部４ａ〜４ｘの各機械接点が直列に連なって配置されるように接続されている。短絡部４ａ〜４ｘは、後述するように定常は接点が開放されている開成接点を有するもので、ＬＥＤ３ａ〜３ｘのいずれかがオープン故障を発生すると、当該故障を発生したＬＥＤの両端に接続されている短絡部が接点を閉じるものである。
【００１５】
次に動作について説明する。
定電流電源２は、電源１の電力を入力し、インダクタ１０及びダイオード１１を介して、またコンデンサ１８によって平滑化して電力出力を行い、ＬＥＤアレイ３へ点灯電力を供給する。このように点灯電力を供給しているときＬＥＤアレイ３に流れる電流をシャント抵抗１７の両端電圧として検出し、この電圧と基準電圧源１６の基準電圧とを誤差増幅器１５へ入力してこれらの電圧の差を求める。このようにして求めた電位差を比較器１３へ入力する。比較器１３は三角波発生器１４の出力信号、即ち三角波を表すように刻々と変化する電圧と、前述の誤差増幅器１５の出力信号が示す電圧とを比較し、この比較結果に応じた幅を持つ矩形波をＭＯＳＦＥＴ１２のゲートに印加する。ＭＯＳＦＥＴ１２は、ゲート電圧と前述の矩形波の幅に応じてドレイン‐ソース間のＯＮ／ＯＦＦ動作を繰り返し、このようなスイッチング動作によってダイオード１１に流れる電流、即ち定電流電源２から出力される電流が一定の値となるように制御／調整する。このような動作によって一定の電流がＬＥＤアレイ３に流れ、各ＬＥＤ３ａ〜３ｘが点灯する。
ＬＥＤ３ａ〜３ｘの中で、いずれかのＬＥＤにオープン故障が発生したとき、当該ＬＥＤの両端に接続されている短絡部（補助回路４）が後述するように稼動して短絡状態になる。
【００１６】
図２は、ＬＥＤを保護する一般的な回路を示す説明図である。図２に示した保護回路は、ＰＮＰ型のトランジスタ２１とＮＰＮ型のトランジスタ２２とをサイリスタ構造を形成するようにＬＥＤ２０の両端に接続したもので、ＬＥＤ２０のアノードにトランジスタ２１のエミッタ、抵抗２３の一端、及び、ツェナーダイオード２４のカソードを接続している。抵抗２３の他端は、トランジスタ２１のベース及びトランジスタ２２のエミッタに接続している。ツェナーダイオード２４のアノードは抵抗２５の一端に接続し、抵抗２５の他端は抵抗２６の一端、トランジスタ２１のコレクタ、及び、トランジスタ２２のベースに接続している。抵抗２６の他端は、トランジスタ２２のエミッタ及びＬＥＤ２０のカソードに接続している。
図２の保護回路では、ＬＥＤ２０がオープン故障してツェナーダイオード２４にツェナー電圧以上の電圧が印加されると、トランジスタ２１，２２の各ベースに電流が供給されて当該トランジスタ２１，２２がＯＮ状態になり、ＬＥＤ２０の両端を短絡するように動作する。
【００１７】
なお、従来例のようにＬＥＤの両端にツェナーダイオードを並列接続し、当該ＬＥＤがオープン故障したときにツェナーダイオードに電流が流れるバイパス回路を構成すると、オープン故障が発生すると当該ツェナーダイオードはＬＥＤと同等、もしくはそれ以上の熱を発生する。ＬＥＤの順方向電圧を３［Ｖ］、通電電流を０．３［Ａ］とし、また電圧降下が４［Ｖ］程度のツェナーダイオードを使用したとき、上記のＬＥＤにオープン故障が発生するとツェナーダイオードは４［Ｖ］×０．３［Ａ］＝１．２［Ｗ］程の電力を消費し、この電力に相当する発熱が生じる。
また、図２に例示したように、二つのトランジスタによってサイリスタ構造を形成して、当該サイリスタのスイッチング動作による保護回路を構成するとき、スイッチング電圧を４［Ｖ］に設定して回路構成すると、印加電圧が４［Ｖ］を超えて回路が動作する当該トランジスタの消費電力は０．７［Ｖ］×２×０．３［Ａ］＝０．４２［Ｗ］程になり、前述のツェナーダイオードに比べて電力損失と発熱が軽減される。
【００１８】
従来例のようなツェナーダイオードによるバイパス回路の構成は簡素であるが、発熱に対応するツェナーダイオードの大型化もさることながら、放熱板などを備えるためのスペースが必要になってしまう。
サイリスタは、電流が流れているとき、即ちＯＮ状態のときの電圧降下がツェナーダイオードやトリガダイオードなどに比べて小さいが、それでも１〜２［Ｖ］程度降下し、電流が流れているときには発熱を伴う。
このような半導体素子を使用した保護回路は、発光時に大きな電流が流れると共に発熱量も大きな高輝度のＬＥＤに対応させると、通電電流定格の大きな高輝度ＬＥＤと同等に大きな定格の半導体素子等が必要になり、また放熱用の機構部品も必要になる。そのため、オープン故障したＬＥＤに替わって電流を通電する半導体素子を用いた保護回路を構成すると、当該回路を構成する部品のコスト上昇や放熱機構を備えるためのサイズ拡大が生じてしまう。
【００１９】
図３−１〜図３−３は、実施の形態１によるＬＥＤ点灯装置の補助回路の短絡部の構成を示す説明図である。図１に示したものと同一部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。図３−１〜図３−３は、図１の補助回路４を成す短絡部４ａ〜４ｘの各々の構成を示したもので、短絡部４ａを例示したものである。図３−１はＬＥＤ３ａに接続された短絡部４ａの回路図、図３−２は短絡部４ａの機構部分の内部を透視した斜視図、及び、図３−３は短絡部４ａの機構部分の縦断面図である。
図３−１に示したように、実施の形態１による短絡部４ａは、ツェナーダイオード４３のカソードを固定接点４１に接続している。また、ツェナーダイオード４３のアノードをヒューズ４４の一端に接続し、当該ヒューズ４４の他端を可動接点４２に接続している。前述のツェナーダイオード４３のカソードと固定接点４１の接続点は、ＬＥＤ３ａのアノードに接続され、ヒューズ４４と可動接点の４２の接続点は、ＬＥＤ３ａのカソードに接続されている。
【００２０】
図３−２及び図３−３に示したように、短絡部４ａの機構部分は、例えば円筒状に形成され、当該円筒の一端部に固定接点４１が設置されている。前述の円筒の他端部にはコイルバネ４５の一端を固定する栓部４６が設置されている。コイルバネ４５は、導電性及びばね性を有する材料から成るもので、前述のように一端が栓部４６に固定されて短絡部４ａの内部に伸縮自在に配置され、他端に可動接点４２の円盤状の接触部が固定されている。また、栓部４６の中央部分にヒューズ４４の一端が固定されている。ヒューズ４４は、所定の値以上の電流が流れると溶断する例えばワイヤ状の部材で、コイルバネ４５のコイル内部を貫いて他端が可動接点４２の接触部の裏面に固定されている。なお、ヒューズ４４と可動接点４２の接触部との間、及び、コイルバネ４５と可動接点４２の接触部との間は、電気導通を有するように接続／固定されている。
【００２１】
ヒューズ４４は、栓部４６と可動接点４２の接触部に固定されることによって、コイルバネ４５を縮めて可動接点４２の接触部を栓部４６へ引き付け、固定接点４１と可動接点４２とを引き離して接点間が開成するように設置されている。換言すると、ヒューズ４４が切れてコイルバネ４５に何も外力が働いていないときには、固定接点４１と可動接点４２が接触するように各部分が構成され、好ましくは固定接点４１と可動接点４２との接触部分等には電気抵抗が生じないように構成される。
なお、前述のヒューズ４４及び栓部４６などが可動接点４２を固定接点４１から引き離す固定部材を構成している。また、ばね性を有する可動接点４２は、前述の可動接点４２の円盤状の接触部及びコイルバネ４６によって構成されている。図３−１及び図３−２に示した短絡部４ａの機構部分は、固定接点４１に接続しているリード部４１ａにツェナーダイオード４３のカソードが接続され、またツェナーダイオード４３のアノードが、栓部４６に固定されているヒューズ４４の端部にリード部４４ａを介して接続されている。また、ＬＥＤ３ａのアノードはリード部４１ａに接続され、カソードはリード部４５ａを介して栓部４６に固定されているコイルバネ４５の端部に接続している。
【００２２】
図３−１〜図３−３に示したように短絡部４ａを構成してＬＥＤ３ａに接続すると、ＬＥＤ３ａに電流が流れて点灯しているときには、ＬＥＤ３ａの両端電圧はツェナーダイオード４３のツェナー電圧よりも低く、当該ツェナーダイオード４３ならびにヒューズ４４には電流が流れない。ＬＥＤ３ａにオープン故障が発生すると、ＬＥＤ３ａの両端電圧が上昇し、ツェナーダイオード４３のカソードにツェナー電圧以上の電圧が印加される。すると、ツェナーダイオード４３に電流が流れ、当該ツェナーダイオード４３を介してヒューズ４４に電流が流れる。この電流がヒューズ４４に流れると当該ヒューズ４４が発熱して溶断し、縮められていたコイルバネ４５が開放され、可動接点４２の接触部がコイルバネ４５の付勢によって固定接点４１に押し付けられて、ＬＥＤ３ａの端子間を短絡する経路が形成される。この短絡経路は金属等の機構部材である固定接点４１及び可動接点４２などによって形成され、経路途中に半導体素子等が介在しないことから明確な電圧降下が発生せず、電気抵抗が極めて小さなものとなる。オープン故障を起したＬＥＤ３ａの短絡部４ａにおいて電圧降下が生じないことから、この状態において定電流電源２が点灯させるＬＥＤの数が減少し、当該定電流電源２の出力電圧が低下する。また、短絡部４ａは、ヒューズ４４の溶断によって不可逆的に接点間が閉じることから、ＬＥＤ点灯装置の点灯動作の有無によらずオープン故障が発生したＬＥＤ３ａの短絡状態を維持する。
【００２３】
例えば、前述のようにＬＥＤ３ａにオープン故障が発生したときには短絡部４ａが作動してＬＥＤ３ａの両端子間が短絡され、図１に示したＬＥＤ３ｂ〜３ｘには定電流電源２の出力電流が流れ、オープン故障を発生していない正常なＬＥＤ３ｂ〜３ｘを点灯させることができる。即ち、ＬＥＤアレイ３全体としての明るさが低下し、また照射範囲には明るさのむらが生じるが、全てのＬＥＤが消灯に至る事態を避けることができる。
また、オープン故障が発生したＬＥＤ３ａの端子間、ならびにツェナーダイオード４３の端子間を機構部材によって短絡させると、短絡状態の補助回路４は発熱を起さないため、当該補助回路４の放熱を配慮する必要がなくなる。また、オープン故障を起したＬＥＤ３ａの端子間を短絡すると点灯させるＬＥＤの数が減少し、一定の電流をＬＥＤアレイ３に供給している定電流電源２の出力電圧が低下する。このとき、ＬＥＤ３ａを短絡したことによる電流増加が生じていないことから、定電流電源２の出力電力が減少し、電源等にかかる負荷が軽くなってＬＥＤ点灯装置の動作状態を悪化させることを避けることができる。
なお、例えば順方向電圧が３［Ｖ］で０．３［Ａ］の定電流が供給されるＬＥＤ素子にツェナー電圧が４［Ｖ］のツェナーダイオードを当該ＬＥＤ素子の両端子間に接続してバイパス回路を構成し、電流が流れ続ける場合には、ＬＥＤ素子にオープン故障が発生したとき（４−３）［ｖ］×０．３［Ａ］＝０．３［Ｗ］の消費電力が増加し、定電流電源２の負担が増加する。
【００２４】
以上のように実施の形態１によれば、直列に接続したＬＥＤ３ａ〜３ｘに、固定接点４１及び可動接点４２の機構部材からなる接点を有する短絡部４ａ〜４ｘを各々接続し、いずれかのＬＥＤにオープン故障が発生すると、当該オープン故障を起したＬＥＤの両端子に接続されている短絡部が機構部材から成る接点を閉じて短絡経路を形成するようにしたので、短絡による発熱を抑えて故障したＬＥＤの両端子間を短絡し、電源１や定電流電源２の負担を増大させることなく他の正常なＬＥＤの点灯を維持することができ、小型で安価な構成によって全てのＬＥＤが消灯する致命的な故障を回避することができるという効果がある。
【００２５】
実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２によるＬＥＤ点灯装置の構成を示すブロック図である。図１等に示したものと同一あるいは相当する部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。図４に示したＬＥＤ点灯装置は、図１に示したＬＥＤ点灯装置に電圧検出部３１及び異常信号出力部３２を備えたものである。ここでは、実施の形態１で説明したＬＥＤ点灯装置と同様に構成される部分の重複説明を省略する。電圧検出部３１は、定電流電源２の出力電圧を測定するように定電流電源２の出力端子等に接続されている。異常信号出力部３２は、電圧検出部３１の出力信号を入力し、当該出力信号に応じて異常発生を示す異常信号を生成して例えば外部へ出力するように構成されている。
【００２６】
次に動作について説明する。
実施の形態１によるＬＥＤ点灯装置と同様な動作の重複説明を省略し、実施の形態２によるＬＥＤ点灯装置の特徴となる動作を説明する。
ＬＥＤがオープン故障を起したとき、当該ＬＥＤの両端子間を短絡してＬＥＤアレイ３を点灯させると、実施の形態１で説明したように定電流電源２のＬＥＤ１個相当の出力電圧が低下する。このことから、定電流電源２の出力電圧を検出することによってＬＥＤのオープン故障発生を検知することができる。
なお、ＬＥＤにツェナーダイオードを並列接続してオープン故障を起したときにＬＥＤの電流をバイパスする回路では、ＬＥＤを点灯させる定電流電源の出力電圧は、ＬＥＤがオープン故障を起こすと上昇する。実施の形態１で例示したものと同様に、順方向電圧が３［Ｖ］で０．３［Ａ］の定電流が供給されるＬＥＤにツェナー電圧が４［Ｖ］のツェナーダイオードを当該ＬＥＤの両端子間に接続してバイパス回路を構成した場合には、ＬＥＤのオープン故障によって定電流電源２の出力電圧が１［Ｖ］上昇する。また、二つのトランジスタによってサイリスタ構造を形成させて保護回路を構成したときには、定電流電源の出力電圧が若干低下する。実施の形態１で例示したものと同様にサイリスタ構造の動作電圧を１．４［Ｖ］に設定して回路構成すると１．６［Ｖ］降下する。このように定電流電源の出力電圧の変化幅が狭いので、前述のような各半導体素子を用いたときにＬＥＤのオープン故障を判断するためには精密な電圧計測が必要になる。
しかしながら補助回路４の短絡部４ａによってＬＥＤ３ａが短絡されると、定電流電源２の出力電圧はＬＥＤ３ａの点灯電圧分が低下することから、ＬＥＤ３ａ一個分の点灯電圧が３［Ｖ］であるときには、電圧検出部３１は、３［Ｖ］の電圧変化を検出することができるように構成されたものであればよい。即ち、ＬＥＤ３ａの両端子間が短絡部４ａを成す機構部材によって短絡されることから、当該短絡部４ａにおける電圧降下を考慮する必要がなく、簡素な構成による分解能の粗い電圧検出でＬＥＤのオープン故障を検知することができる。
【００２７】
電圧検出部３１は、ＬＥＤアレイ３の両端子間の電圧、即ち定電流電源２の出力電圧を検出して、この電圧値を示す信号、あるいは電圧変化を示す信号を異常信号出力部３２へ出力する。異常信号出力部３２は、電圧検出部３１の出力信号が電圧変化を示したときに異常発生を示す信号を生成し、例えばＬＥＤ点灯装置の外部に接続されている図示されない表示装置等へ出力する。
なお、ここでは、実施の形態１によるＬＥＤ点灯装置に電圧検出部３１及び異常信号出力部３２を備えたものを例示して説明したが、後述する各実施の形態によるＬＥＤ点灯装置に電圧検出部３１及び異常信号出力部３２を備え、同様に動作するように構成してもよい。
【００２８】
以上のように実施の形態２によれば、定電流電源２の出力電流で直列接続させたＬＥＤ３ａ〜３ｘを点灯させ、機構部材による接点を備えた短絡部４ａ〜４ｘを各々ＬＥＤ３ａ〜３ｘの端子間に接続させた補助回路４と、定電流電源２の出力電圧を検出する電圧検出３１と、電圧検出部３１の出力信号に応じて異常発生を示す信号を外部へ出力する異常信号出力部３２とを備えたので、わずかなコストの追加によりＬＥＤのオープン故障を速やかに使用者へ報知することができ、修理等の迅速な対応が可能になるという効果がある。
【００２９】
実施の形態３．
図５−１〜図５−３は、この発明の実施の形態３によるＬＥＤ点灯装置の構成を示す説明図である。図１等に示したものと同一あるいは相当する部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。実施の形態３によるＬＥＤ点灯装置は、図１に示したように回路構成されている。実施の形態３によるＬＥＤ点灯装置は、補助回路４の短絡部４ａ〜４ｘが前述の実施の形態１によるＬＥＤ点灯装置と異なるもので、他の部分は実施の形態１で説明したものと同様に構成される。ここでは実施の形態１によるＬＥＤ点灯装置と同様に構成される部分の重複説明を省略する。
図５−１は、実施の形態３によるＬＥＤ点灯装置の短絡部４ａの回路図、図５−２は、実施の形態３によるＬＥＤ点灯装置の短絡部４ａの機構部分の構成を示す斜視図、図５−３は、図５−２に示した短絡部４ａの接点間を正面視した概観図である。なお、図５−１〜図５−３には、短絡部４ａならびに当該短絡部４ａが接続されているＬＥＤ３ａを例示しているが、ＬＥＤ３ｂ〜３ｘに各々接続されている短絡部４ｂ〜４ｘも同様に構成されている。
【００３０】
図５−１に示したように、ＬＥＤ３ａのアノードには固定接点５１及びツェナーダイオード４３のカソードが接続され、ＬＥＤ３ａのカソードには可動接点５２及びツェナーダイオード４３のアノードが接続されている。なお、実施の形態３による短絡部４ａのツェナーダイオード４３は、発熱部材として備えられているものである。
図５−２及び図５−３に示したように、固定接点５１及び可動接点５２は、固定部材である台座５３に各々の一端部を固定して立設された板部材から成るもので、各々の他端部が開放されている。また台座５３には、固定接点５１に対して適当な間隔を空けて、例えば固定接点５１と寸法ならびに形状が同様に形成された接続部材５２ｂが立設されている。固定接点５１及び接続部材５２ｂの開放されている端部、即ち台座５３に固定されていない側の端部には、半田等を用いて固定接点５１にカソードを接続させ、アノードを接続部材５２ｂに接続させてツェナーダイオード４３が実装されている。
【００３１】
可動接点５２は、ばね性及び導電性を有する板バネ部材で、一端部が固定接点５２に対向配置させて台座５３に固定され、他端部が開放されて板ばねとして動くばね部によって支えられている。また、可動接点５２は、適当な位置に固定接点５１と接触させる接点凸部５２ａを備えている。前述の可動接点５２の開放側の端部は、固定接点５１及び接続部材５２ｂに固定されているツェナーダイオード４３の本体部分等に付着／固定されたスペーサ部材５４に当接して、可動接点５２の接点凸部５２ａが固定接点５１から離れるように、可動接点５２のばね部が撓められている。なお、可動接点５２と接続部材５２ｂは、図５−１に示したように電気的に接続されている。
スペーサ部材５４は、ツェナーダイオード４３の発熱によって加熱されたときに溶融、変形または溶断する絶縁性を有する樹脂などから成るもので、例えば、低温で変形するスチロール系の樹脂や２００［℃］程で変形するＰＢＴ系の樹脂など、発熱部材であるツェナーダイオード４３の発熱特性等に応じて適当なものが用いられる。
【００３２】
次に動作について説明する。
前述の実施の形態１等で説明したものと同様な動作の重複説明を省略し、実施の形態３によるＬＥＤ点灯装置の特徴となる動作を説明する。
実施の形態３による短絡部４ａは、前述のように固定接点５１に実装されているツェナーダイオード４３に付着させたスペーサ部材５４によって可動接点５２が撓められ、当該可動接点５２は固定接点５１から引き離されて開成位置で固定されている。
ＬＥＤ３ａがオープン故障を起すとＬＥＤ３ａの両端電圧が上昇し、ツェナーダイオード４３にツェナー電圧以上の大きな電圧が印加される。すると、ツェナーダイオード４３に電流が流れて発熱し、この熱によってスペーサ部材５４が加熱されて溶融、変形または溶断して当該スペーサ部材５４に押さえ込まれていた可動接点５２が撓みを解消するように移動する。撓みを解消した可動接点５２は、接点凸部５２ａが対向配置されている固定接点５１に接触し、短絡部４ａの接点間が閉じる。
このような固定接点５１と可動接点５２との接触によって、ＬＥＤ３ａ及びツェナーダイオード４３の短絡回路が形成され、以後ツェナーダイオード４３は発熱しなくなる。また、オープン故障したＬＥＤ３ａの両端が短絡されて、オープン故障を起していないＬＥＤ３ｂ〜３ｘに定電流電源２の出力電流が流れ、当該ＬＥＤ３ｂ〜３ｘが点灯する。オープン故障を起したＬＥＤ３ａの短絡部４ａにおいて電圧降下が生じないことから、この状態において定電流電源２が点灯させるＬＥＤの数が減少し、当該定電流電源２の出力電圧が低下する。
【００３３】
図５−１〜図５−３に示した短絡部４ａは、発熱部材としてツェナーダイオード４３を使用しているが、このツェナーダイオード４３は、樹脂によって形成された角型、あるいはガラスによって封止された円柱型のいずれのものでも構わない。特にガラスによって封止されたタイプのツェナーダイオードは過負荷に対しての耐量が高く、固定接点５１と可動接点５２が閉じて短絡回路が形成されるまでの過負荷となる期間においてもツェナー特性を維持し、また破壊し難いことから短絡部４ａ等を構成する発熱部材として好適である。
また、実施の形態３による短絡部４ａを構成するとき、発熱部材として角型チップあるいは円柱型の抵抗を用いてもよく、このときには当該抵抗にツェナーダイオード、もしくはツェナーダイオードと同様な電圧‐電流特性を有する素子を直列に接続して使用する。その他、酸化亜鉛等による過電圧保護素子、即ちバリスタ等を発熱部材として使用することも可能である。
【００３４】
以上のように実施の形態３によれば、ＬＥＤ３ａがオープン故障を起したときに電流が流れて発熱するツェナーダイオード４３を固定接点５１に固定し、ばね性を有する可動接点５２を固定接点５１から引き離すスペーサ部材５４をツェナーダイオード４３と可動接点５２との間に配置したので、ＬＥＤ３ａがオープン故障を起したとき、スペーサ部材５４が変形または溶断して固定接点５１と可動接点５２が接触し、ＬＥＤ３ａの両端子間ならびにツェナーダイオード４３の両端子間を短絡することができ、小型の部材で構成することが可能になり短絡部の設置スペースを抑えると共に短絡による発熱を抑えて正常なＬＥＤ３ｂ〜３ｘに定電流電源２の出力電流を供給して点灯させることができるという効果がある。
【００３５】
実施の形態４．
図６−１〜図６−３は、この発明の実施の形態４によるＬＥＤ点灯装置の構成を示す説明図である。図１等に示したものと同一あるいは相当する部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。実施の形態４によるＬＥＤ点灯装置は、図１に示したように回路構成されている。実施の形態４によるＬＥＤ点灯装置は、補助回路４の短絡部４ａ〜４ｘが前述の実施の形態１によるＬＥＤ点灯装置と異なるもので、他の部分は実施の形態１で説明したものと同様に構成されている。ここでは実施の形態１によるＬＥＤ点灯装置と同様に構成される部分の重複説明を省略する。
図６−１は、実施の形態４によるＬＥＤ点灯装置の短絡部４ａの回路図、図６−２は、実施の形態４によるＬＥＤ点灯装置の短絡部４ａの機構部分の構成を示す斜視図、図６−３は、図６−２に示した短絡部４ａの固定接点６１及び可動接点６２の接点間を正面視したときの断面図である。なお、図６−１〜図６−３には、短絡部４ａならびに当該短絡部４ａが接続されているＬＥＤ３ａを例示しているが、ＬＥＤ３ｂ〜３ｘに各々接続されている短絡部４ｂ〜４ｘも同様に構成されている。
【００３６】
図６−１に示したように、実施の形態４による短絡部４ａは、発熱部材であるツェナーダイオード４３のカソードが固定部材（固定接点）６１に接続されている。可動接点６２は、ツェナーダイオード４３のアノードに接続されている。
図６−２及び図６−３に示したように、固定部材６１は、例えば略コの字状に形成された導電性を有する部材で、コの字の並行な二辺を成す柱部６１ａ，６１ｂの各端部を台座６３に固定してアーチ状に設置されている。柱部６１ｂには、対向する柱部６１ａへ向って突出している凸部分が設けられており、この凸部分にツェナーダイオード４３のカソード端子が例えば半田６４によって接続固定され、柱部６１ａには可動接点６２に設けた接点用の突起部位が接触する凸部を設けている。
【００３７】
可動接点６２は、ばね性及び導電性を有する板バネ部材で、固定部材６１のアーチ状の内部において、当該固定部材６１の二つの柱部６１ａと柱部６１ｂとの間において揺動自在なように一端部が開放され、他端部が台座６３に固定されて板ばねとして動くばね部によって支えられ、詳しくは、可動接点６２に何も外力等が作用せず、撓んでいないときには固定部材６１の柱部６１ａと接触して導通するように突起部位が設けられ、また台座６３に配置固定されている。可動接点６２の一端部に設けた凸部分に、ツェナーダイオード４３のアノード端子を接続／固定材料である半田６４を用いて接続固定し、当該可動接点６２が固定接点を成す柱部６１ａの凸部から引き離されるように可動接点６２のばね部が撓められている。可動接点６２とツェナーダイオード４３とを接続固定する半田６４には、低温で溶融する共晶半田、鉛を使用しない錫系の半田、あるいは高温の鉛系半田など、発熱部材であるツェナーダイオード４３の発熱の度合いなどに応じて適当なものを選択して使用する。
【００３８】
次に動作について説明する。
前述の実施の形態１等で説明したものと同様な動作の重複説明を省略し、実施の形態４によるＬＥＤ点灯装置の特徴となる動作を説明する。
実施の形態４による短絡部４ａは、固定部材６１の柱部６１ａの凸部から引き離されるように可動接点６２が撓められ、可動接点６２を固定接点から引き離した開成位置でツェナーダイオード４３と半田６４によって固定されている。
【００３９】
ＬＥＤ３ａにオープン故障が発生するとＬＥＤ３ａの両端電圧が上昇し、ツェナーダイオード４３にツェナー電圧以上の大きな電圧が印加されて電流が流れる。するとツェナーダイオード４３が発熱して当該ツェナーダイオード４３を固定している半田６４が加熱されて溶融し、撓んでいた板ばねの可動接点６２の凸部分がツェナーダイオード４３から離れて固定部材６１の柱部６１ａの凸部に接触する。
固定接点である柱部６１ａと可動接点６２の接触によってＬＥＤ３ａの両端子間を短絡する短絡回路が形成され、以後、オープン状態になったツェナーダイオード４３は発熱しなくなり、半田６４が冷えて固化する。また、可動接点６２は、固定部材６１の柱部６１ａとの接触を維持し、機構部材による短絡経路が継続して形成される。また、オープン故障を起したＬＥＤ３ａの短絡部４ａにおいて電圧降下が生じないことから、この状態において定電流電源２が点灯させるＬＥＤの数が減少し、当該点電流電源２の出力電圧が低下する。
なお、実施の形態３で説明したように、ツェナーダイオード４３の替わりに発熱部材として角型チップあるいは円柱型の抵抗を用いてもよく、このときには当該抵抗にツェナーダイオード、もしくは同様な電圧‐電流特性を有する素子を直列に接続して使用する。また、その他、酸化亜鉛等による過電圧保護素子、即ちバリスタ等を発熱部材として使用してもよい。
【００４０】
以上のように実施の形態４によれば、ＬＥＤ３ａがオープン故障を起したときに電流が流れて発熱するツェナーダイオード４３と半田６４によって、ばね性を有する可動接点６２を、固定部材６１の柱部６１ａ即ち固定接点から引き離して固定したので、ＬＥＤ３ａがオープン故障を起したときの通電により半田６４が変形または溶断して固定接点の柱部６１ａと可動接点６２が接触し、ＬＥＤ３ａの両端子間を短絡することができ、小型の部材で構成することが可能になり短絡部の設置スペースを抑えると共に短絡による発熱を抑えて正常なＬＥＤ３ｂ〜３ｘに定電流電源２の出力電流を供給して点灯させることができるという効果がある。
【００４１】
実施の形態５．
図７−１及び図７−２は、この発明の実施の形態５によるＬＥＤ点灯装置の構成を示す説明図である。図１等に示したものと同一あるいは相当する部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。実施の形態５によるＬＥＤ点灯装置は、図１に示したように回路構成されている。実施の形態５によるＬＥＤ点灯装置は、補助回路４の短絡部４ａ〜４ｘが前述の実施の形態１によるＬＥＤ点灯装置と異なるもので、他の部分は実施の形態１で説明したものと同様に構成される。ここでは実施の形態１によるＬＥＤ点灯装置と同様に構成される部分の重複説明を省略する。
図７−１は、実施の形態５によるＬＥＤ点灯装置の短絡部４ａの機構部分の構成を示す分解斜視図、図７−２は、図７−１に示した短絡部４ａの縦断面図である。なお、図７−１及び図７−２には、短絡部４ａならびに当該短絡部４ａが接続されているＬＥＤ３ａを例示しているが、ＬＥＤ３ｂ〜３ｘに各々接続されている短絡部４ｂ〜４ｘも同様に構成されている。
【００４２】
実施の形態５による短絡部４ａは、絶縁性を有する素材、例えば円柱型のガラスに覆われ、リード部４３ｂを両端に有するツェナーダイオード４３ａを発熱部材として用いるもので、ツェナーダイオード４３ａ本体のガラス部分が円管状の導電性部材である半田７３に挿入され覆われている。
王冠状短絡電極７１は、溶融した半田７３が付着し易い金属からなる部材で、複数の突起部分を櫛歯状となるように並べ、また並んでいる突起部分を環状とした櫛歯形電極部７１ａを有し、また、環状の櫛歯形電極部７１ａの反対側の底端部分を塞ぐ端面を有している。この端面には、ツェナーダイオード４３ａのリード部４３ｂを挿通させる孔が設けられ、一方のリード部４３ｂを貫通させて例えば半田６４によって当該電極と接続されている。王冠状短絡電極７２も、王冠状短絡電極７１と同様に構成されたもので、前述の櫛歯形電極部７１ａと対向させたとき互いの突起部分が噛み合うように、当該櫛歯形電極部７１ａと同様な形状に形成された櫛歯形電極部７２ａ、ならびに前述のものと同様な端面を有してツェナーダイオード４３ａの他方のリード部４３ｂが接続されている。このように、王冠状短絡電極７１，７２に接続固定された発熱部材のツェナーダイオード４３ａによって円管状の半田７３が支えられている。
【００４３】
王冠状短絡電極７１と王冠状短絡電極７２は、管状の外装部材７０の各端部を各々塞ぐように配置され、管内部に固定されている。外装部材７０に内包されている王冠状短絡電極７１と王冠状短絡電極７２は、前述の半田７３に覆われたツェナーダイオード４３ａを内包するように、櫛歯形電極部７１ａと櫛歯形電極部７２ａとを対向させ、詳しくは各電極部を成す複数の突起部分が互いに噛み合うように、かつ所定の間隔を隔てて対向設置されている。また、半田７３に覆われたツェナーダイオード４３ａを王冠状短絡電極７１，７２に内包させたとき、その内部で円管状の半田７３が動いて王冠状短絡電極７１，７２間を短絡しないように、即ち、王冠状短絡電極７１と王冠状短絡電極７２に同時に接触しない位置となるように、絶縁素材から成る絶縁板７４ａ，７４ｂを円管状の半田７３の両端に各々配置し、当該王冠状短絡電極７１，７２に内包させている。
【００４４】
また、ツェナーダイオード４３ａ、円管状の半田７３、及び絶縁板７４ａ，７４ｂを王冠状短絡電極７１と王冠状短絡電極７２で覆い、これらを外装部材７０に固定したとき、円管状の半田７３が短絡しないように間隔を隔てて配置される。なお、前述の各部材を隔てる空間には、例えば松脂のようなフラックスを注入し、円管状の半田７３が過度に移動しないようにしてもよい。
【００４５】
次に動作について説明する。
前述の実施の形態１等で説明したものと同様な動作の重複説明を省略し、実施の形態５によるＬＥＤ点灯装置の特徴となる動作を説明する。
ＬＥＤ３ａにオープン故障が発生してＬＥＤ３ａの両端電圧が上昇し、ツェナーダイオード４３ａのツェナー電圧以上の大きな電圧が短絡部４ａに印加されると、当該短絡部４ａの内部に配置されているツェナーダイオード４３ａに電流が流れて発熱する。この発熱により円管状の半田７３が加熱されて変形または溶融し、ツェナーダイオード４３ａから離脱し、王冠状短絡電極７１，７２の内部を移動して、櫛歯形電極部７１ａと櫛歯形電極部７２ａとの入り組んだ隙間に流れ込んで当該櫛歯形電極７１ａと櫛歯形電極部７２ａとを接続し、ツェナーダイオード４３ａ及びＬＥＤ３ａの両端子間を短絡する経路を構成する。こうして短絡されたツェナーダイオード４３ａは発熱しなくなり、王冠状短絡電極７１と王冠状短絡電極７２とを接続している半田７３が冷却されて固化し、ＬＥＤ３ａならびにツェナーダイオード４３ａの短絡経路が維持される。また、オープン故障を起したＬＥＤ３ａの短絡部４ａにおいて電圧降下が生じないことから、この状態において定電流電源２が点灯させるＬＥＤの数が減少し、当該定電流電源２の出力電圧が低下する。
【００４６】
なお、互いの櫛歯形電極部７１ａ，７２ａを入り組ませた一対の王冠状短絡電極７１，７２は、溶融した半田７３が重力によって落下、もしくは流れ込む先に各電極部の隙間が存在し、確実に両電極間が短絡されるように構成したものであるが、同様な機能を有する形状であれば、ここで説明した形状等に限定されるものではない。
また、王冠状短絡電極７１，７２の各部を半田７３と同様な材料でコーティング、いわゆる半田メッキなどを施し、溶融した半田７３が王冠状短絡電極７１，７２になじみ易くなるようにしてもよい。
また、溶融した半田７３が櫛歯形電極部７１ａと櫛歯形電極部７２ａとの隙間を確実に埋めるように、当該隙間に流れ込む半田７３の温度低下を遅延させるように構成してもよい。具体的には、櫛歯形電極部７１ａ，７２ａの温度伝達が少なくなるように、換言すると溶融している半田７３の熱が拡散し難くなるように櫛歯形電極部７１ａ，７２ａを細く、また薄く構成することが望ましい。
【００４７】
以上のように実施の形態５によれば、ＬＥＤ３ａがオープン故障を起したときに電流が流れて発熱するツェナーダイオード４３ａを円管状の半田７３で覆い、狭い隙間を有して配置される王冠状短絡電極７１，７２に内包させたので、ＬＥＤ３ａがオープン故障を起したとき、半田７３が溶融して王冠状短絡電極７１と王冠状短絡電極７２との隙間に流れ込み、これらの電極を接続させてＬＥＤ３ａの両端子間ならびにツェナーダイオード４３ａの両端子間を短絡することができ、小型の部材で構成することが可能になり短絡部４ａの設置スペースを抑えると共に短絡による発熱を抑えて正常なＬＥＤ３ｂ〜３ｘに定電流電源２の出力電流を供給して点灯させることができるという効果がある。
【００４８】
実施の形態６．
図８−１及び図８−２は、この発明の実施の形態６によるＬＥＤ点灯装置の構成を示す説明図である。図１等に示したものと同一あるいは相当する部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。実施の形態６によるＬＥＤ点灯装置は、図１に示したように回路構成されている。実施の形態６によるＬＥＤ点灯装置は、補助回路４の短絡部４ａ〜４ｘが前述の実施の形態１によるＬＥＤ点灯装置と異なるもので、他の部分は実施の形態１で説明したものと同様に構成されている。ここでは実施の形態１によるＬＥＤ点灯装置と同様に構成される部分の重複説明を省略する。
図８−１は、実施の形態６によるＬＥＤ点灯装置の短絡部４ａの短絡機構部分を示す斜視図、図８−２は、図８−１に示した短絡部４ａの短絡機構部分を正面視したときの概略配置を示した図である。なお、図８−１，図８−２には、短絡部４ａならびに当該短絡部４ａが接続されているＬＥＤ３ａを例示しているが、ＬＥＤ３ｂ〜３ｘに各々接続されている短絡部４ｂ〜４ｘも同様に構成されている。
【００４９】
実施の形態６による短絡部４ａの短絡接点は、固定部材である基板５の導体部、即ち配線パターン５ａの一部分に構成される。基板５は、図８−１に示した基板上側部５ａ１が基板５の上側になり、基板下側部５ａ２が基板５の下側となるように概ね垂直に立っている状態で設置されている。基板５は、表面実装型で２端子を有しているツェナーダイオード４３を発熱部材として実装し、例えば半田等の融点の低い金属の接続材料によって配線パターン５ａに接続固定させている。また、基板５は、図８−２に示したようにＬＥＤ３ａと接続する全体の図示を省略した配線パターン５ａを備えている。導体部である配線パターン５ａは、ツェナーダイオード４３のアノード及びカソードの各端子／電極部分を接続固定する導体の接触部８１，８２を、配線パターン５ａの一部分として備えている。換言すると、接触部８１と接触部８２は、例えばチップ型のツェナーダイオード４３のアノードならびにカソードの各端子／電極部分を各々半田付けする部分である。なお、図８−１，図８−２、ならびに後述する図９〜図１１では、接続材料である半田等の図示を省略している。
また、図８−２に例示したように、接触部８１にＬＥＤ３ａのアノードが接続され、また接触部８２にＬＥＤ３ａのカソードが接続されるように構成したときには、接触部８１にツェナーダイオード４３のカソードが接続固定され、接触部８２にアノードが接続固定される。
【００５０】
配線パターン５ａは、接触部８１から延設されて接触部８２の下側に配置される導体の接触部８４と、接触部８２から延設されて接触部８１の下側に配置される導体の接触部８３とを備えている。接触部８３と接触部８４は、接触部８１，８２と同様な間隔を隔てて対向配置されている。接触部８１と接触部８３、ならびに接触部８２と接触部８４は、各々所定の感覚を隔てて配置され、詳しくは、対向する接触部８１、８２にツェナーダイオード４３の端子／電極を半田付けしたとき、この状態でツェナーダイオード４３の各端子／電極が接触部８３，８４と接触しない間隔を、接触部８１と接触部８３との間、ならびに接触部８２と接触部８４との間に設けて配置されている。なお、接触部８１と接触部８３との間隔、ならびに接触部８２と接触部８４との間隔は、後述するように移動したツェナーダイオード４３の各々の端子／電極が接触部８１と接触部８３との間を接続することができ、また接触部８２と接触部８４との間を接続することができるように狭い間隔を隔てて設けられている。このように、導体部の接触部８１の下方に、当該接触部８１と対向する発熱部材のツェナーダイオード４３の電極即ち接触部８２と接続している接触部８２を備え、また、接触部８２の下方に、当該接触部８２と対向するツェナーダイオード４３の電極即ち接触部８１と接続している接触部８４を備えている。
接触部８３，８４は、表面に絶縁塗装等が施されることなく導電面を露出している。
【００５１】
次に動作について説明する。
前述の実施の形態１等で説明したものと同様な動作の重複説明を省略し、実施の形態６によるＬＥＤ点灯装置の特徴となる動作を説明する。
ＬＥＤ３ａにオープン故障が発生してＬＥＤ３ａの両端電圧が上昇し、ツェナーダイオード４３のツェナー電圧以上の大きな電圧が短絡部４ａに印加されると、ツェナーダイオード４３に電流が流れて当該ツェナーダイオード４３が発熱する。発熱したツェナーダイオード４３は、自らを固定している半田を溶融し、自重によって下方へ移動して接触部８１，８２の下側に配置されている接触部８３，８４に当該ツェナーダイオード４３の端子／電極が接触し、また溶融した半田が下方へ流れて接触部８３，８４に達する。このようにツェナーダイオード４３が下方へ移動し、また溶融した半田が流れることにより、ツェナーダイオード４３の端子／電極によって接触部８１と接触部８３の間が接続され、また接触部８２と接触部８４との間が接続される。すると、接触部８１と接触部８４とを接続しているパターンと、接触部８２と接触部８３を接続しているパターンによって、ツェナーダイオード４３の両端ならびにオープン故障を起したＬＥＤ３ａの両端が短絡される。
【００５２】
両端が短絡されたツェナーダイオード４３は、電流が流れなくなって発熱が治まり、接触部８１と接触部８３との間に移動した半田が冷却され、また同様に接触部８２と接触部８４との間の半田も冷却されて固化し、このような位置にツェナーダイオード４３が固定され、前述のＬＥＤ３ａの両端ならびにツェナーダイオード４３の両端を短絡する経路が維持される。また、オープン故障を起したＬＥＤ３ａの短絡部４ａにおいて電圧降下が生じないことから、この状態において定電流電源２が点灯させるＬＥＤの数が減少し、当該定電流電源２の出力電圧が低下する。
なお、ツェナーダイオード４３の発熱によって、ツェナーダイオード４３を固定している半田が容易に溶融して当該ツェナーダイオード４３の下方への移動が確実に生じるように、ツェナーダイオード４３を固定させておく接触部８１，８２及びその下側に隣接される接触部８３，８４は、ツェナーダイオード４３の発生した熱が逃げないように可能な限り細くまた長く形成することが望ましい。
【００５３】
図９は、実施の形態６によるＬＥＤ点灯装置の他の構成例を示す説明図である。図８−１等に示したものと同一あるいは相当する部分に同じ符号を使用し、その部分の重複説明を省略する。図９に示した短絡部４ａは、図８−１等に示したものにチップ素子８５を備えてツェナーダイオード４３の下方への移動を制限するように構成したものである。
表面実装部品のチップ素子８５は、例えば接触部８３，８４の下側に配置固定され、自らの両端子を、例えば接触部８３と接続しているパッド及び接触部８４と接続しているパッドに各々図示されない半田によって固定されている。
【００５４】
ＬＥＤ３ａがオープン故障を起してツェナーダイオード４３に電流が流れて発熱すると、この熱によって接触部８１，８２に付着している図示されない融点の低い接続材料の半田が溶融する。ツェナーダイオード４３は、自重によって下方へ移動してチップ素子８５に当接する。すると、前述と同様にツェナーダイオード４３の各端子や前述の溶融した半田が接触部８１と接触部８３との間を接続し、また接触部８２と接触部８４との間を接続する。換言すると、このような位置にツェナーダイオード４３を固定することができるようにチップ素子８５が配置されている。なお、チップ素子８５は、ツェナーダイオード４３に当接して前述のように位置決めを行うことができる態様であれば、どのように配置してもよい。
【００５５】
発熱部材であるツェナーダイオード４３の移動規制手段を成すチップ素子８５として、表面実装用のチップ抵抗やチップコンデンサを用いることができる。例えば、前述のようにチップ素子８５自らの端子が接触部８３と接触部８４に各々接続されているとき、部品の長手方向の端部に比較的大きな端子／電極部分を有するチップコンデンサは、下方へ移動してきたツェナーダイオード４３の端子／電極部分と自らの端子／電極部分が触れ易く、これらの端子／電極部分同士が接触することにより、接触部８１と接触部８３との間、ならびに接触部８２と接触部８４との間が接続され易くなるため、ＬＥＤ３ａの両端ならびにツェナーダイオード４３の両端を短絡する経路を構成させるものとして好ましい。
また、部品の長手方向の端部に電極を有するチップ抵抗は、ツェナーダイオード４３の過度な移動を制限することに適した形状をしており、安価なためコスト的に複数使用することもできることから、前述の移動を制限する部品として好ましい。
【００５６】
図９に示したように構成することにより、ツェナーダイオード４３が、自らの発熱によって接触部８１，８２に付着している半田を溶融して下方へ移動するとき、チップ素子８５によって当該下方への移動距離を制限することにより、短絡用の接触部８２，８４を超えて脱落してしまう可能性を低くすることができる。
【００５７】
図１０−１及び図１０−２は、実施の形態６によるＬＥＤ点灯装置の他の構成例を示す説明図である。図８−１等に示したものと同一あるいは相当する部分に同じ符号を使用し、その部分の重複説明を省略する。図１０−１，図１０−２に示した構成例は、リード部４３ｂを両端に有するツェナーダイオード４３ａを用いたもので、基板５のツェナーダイオード４３ａの実装位置に開口部５ｂを設け、また基板５の実装面上にツェナーダイオード４３ａの本体部分を覆う梁状部材８６を備えている。
開口部５ｂは、例えば基板５の表裏を貫通して接触部８１と接触部８２との間、及び接触部８３と接触部８４との間において開口しており、ツェナーダイオード４３ａ本体の円柱状ガラス部分が基板５の実装面から沈み込んだ状態で接触部８１と接触部８３との間、即ち接触部８２と接触部８４との間を移動できるように形成されている。なお、図示されない部分において、前述のように接触部８１と接触部８４がパターン接続されており、また接触部８２と接触部８３がパターン接続されている。
【００５８】
梁状部材８６は、基板５の実装面に取り付けた状態で側方視すると略コの字状をしており、梁の部分が立設された基板５の上下方向、即ち基板上側部５ａ１と基板下側部５ａ２との間に渡って、また開口部５ｂを覆うように設置されている。
このように梁状部材８６を基板５に備え、開口部５ｂに本体部分を入れて基板５に実装したツェナーダイオード４３ａを覆う。発熱部材のツェナーダイオード４３ａの移動規制手段として開口部５ｂが設けられ、また梁状部材８６が備えられている。
なお、ツェナーダイオード４３ａの両端に備えられているリード部４３ｂは、各々接触部８１と接触部８２に図示されない半田によって接続固定されている。また、例えば、図１０−１，図１０−２に図示されないＬＥＤ３ａのアノードが接触部８１に接続しており、カソードが接触部８２に接続しているときには、接触部８１にツェナーダイオード４３ａのカソード側のリード部４３ｂを接続固定し、接触部８２にツェナーダイオード４３ａのアノード側のリード部４３ｂを接続固定する。
【００５９】
ＬＥＤ３ａがオープン故障を起してツェナーダイオード４３ａが発熱すると、この熱によって接触部８１，８２に付着している図示されない融点の低い接続材料の半田が溶融する。ツェナーダイオード４３ａは、自重によって下方へ移動する。このとき、前述のように梁状部材８６に覆われているツェナーダイオード４３ａは、ツェナーダイオード４３ａの移動可能な範囲が基板５の実装面上において上下左右に制限され、またリード部４３ｂが接触部８３，８４を超えて下方へ移動することが制限され、基板５の実装面から離れることなく移動し、換言すると、ツェナーダイオード４３ａの本体部分が開口部５ｂから飛び出することなく移動する。すると、ツェナーダイオード４３ａの各リード部４３ｂや前述の溶融した半田が接触部８１と接触部８３との間を接続し、また接触部８２と接触部８４との間を接続する。
このように梁状部材８６を備えることにより、ツェナーダイオード４３ａが発熱して下方へ移動するとき、当該ツェナーダイオード４３ａが基板５から脱落することを防ぐことができ、確実な短絡動作ができる。
【００６０】
図１１は、実施の形態６によるＬＥＤ点灯装置の他の構成例を示す説明図である。図８−１等に示したものと同一あるいは相当する部分に同じ符号を使用し、その部分の重複説明を省略する。図１１に示した構成例は、図９を用いて説明したチップ素子を用いてツェナーダイオードの移動を規制する構成を複数設けたものである。詳しくは、図９に示した接触部８１〜８４を、基板５の実装面において上下方向に複数並べて設け、これらの接触部をＬＥＤ３ａに対して並列接続させるように配線パターン５ａを形成している。
前述の各接触部には、図９のツェナーダイオード４３に相当するツェナーダイオード８７ａ〜８７ｃが実装され、また図９のチップ素子８５に相当するチップ素子８５ａ〜８５ｃが実装され、各々のツェナーダイオードとチップ素子が図９のツェナーダイオード４３とチップ素子８５の回路接続と同様なものとなるように実装されている。このように実装することによって、ツェナーダイオード８７ａ〜８７ｃとチップ素子８５ａ〜８５ｃが基板５の上下方向において並列に配置されている。
【００６１】
例えば、ツェナー電圧が４［Ｖ］のものを図１１のツェナーダイオード８７ａとし、ツェナー電圧が５［Ｖ］のものをツェナーダイオード８７ｂとし、またツェナー電圧が６［Ｖ］のものをツェナーダイオード８７ｃとして基板５に実装し、ＬＥＤ３ａに並列に接続すれば、ＬＤＥ３ａにオープン故障が発生したときには、まず最もツェナー電圧が低いツェナーダイオード８７ａに電流が流れて発熱し、図８−１などを用いて説明したような短絡動作が始まる。万一、ツェナーダイオード８７ａの半田が外れて接触部間の短絡に失敗したときには、次にツェナー電圧が低いツェナーダイオード８７ｂに電流が流れ、同様な短絡動作が開始される。ツェナーダイオード８７ｂによる短絡も失敗すれば、ツェナー電圧が６［Ｖ］のツェナーダイオード８７ｃに電流が流れて短絡動作を行う。従って、短絡の失敗をリカバリーすることができ、ＬＥＤ３ａの両端の短絡を確実に行うことができる。なお、図１１にはツェナーダイオード及びチップ素子が各々３個実装されているものを示したが、ＬＥＤ３ａに対して並列に複数接続されるツェナーダイオード及びチップ素子の数は、ここで例示したものに限定されない。
【００６２】
図８−１〜図１１を用いて説明した実施の形態６による短絡部４ａは、図８−１などに示した接触部８３，８４の表面に、発熱部材であるツェナーダイオード４３等の固定に用いる接続／固定材料と同様な材料を予め付着させ、例えば接続／固定材料として用いた半田で接触部８３，８４の表面を覆っておくと、発熱したツェナーダイオードによって溶融した半田が接触部８１，８２から下方へ流れたとき接触部８３，８４になじみ易くなり、接触部８１と接触部８３との間の短絡、ならびに接触部８２と接触部８４との間の短絡がより確実に形成できるようになる。なお、接触部８３,８４に半田を付着させるときには、専用工程を設けるまでもなく、面実装部品を実装するクリーム半田の印刷工程で、他の実装部品用の半田と同時に塗布することができる。
【００６３】
以上のように実施の形態６によれば、概ね垂直に設置されている基板５に、ツェナーダイオード４３の両端子を接続固定させている接触部８１，８２の下方に接触部８３，８４を配置し、ＬＥＤ３ａがオープン故障を起してツェナーダイオード４３が発熱すると自身を固定している半田を溶融して下方へ移動し、接触部８１と接触部８３との間、また接触部８２と接触部８４との間を接続して短絡経路を形成するようにしたので、短絡部４ａの設置スペースを抑えると共に短絡による発熱を生じさせずに正常なＬＥＤ３ｂ〜３ｘに定電流電源２の出力電流を供給して点灯させることができるという効果がある。
【００６４】
実施の形態７．
図１２は、この発明の実施の形態７によるＬＥＤ点灯装置の構成を示す説明図である。図１等に示したものと同一あるいは相当する部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。実施の形態７によるＬＥＤ点灯装置は、図１に示したように回路構成されている。実施の形態７によるＬＥＤ点灯装置は、補助回路４を構成する短絡部４ａ〜４ｘが前述の実施の形態１によるＬＥＤ点灯装置と異なるもので、他の部分は実施の形態１で説明したものと同様に構成されている。ここでは実施の形態１によるＬＥＤ点灯装置と同様に構成される部分の重複説明を省略する。なお、図１２には、短絡部４ａならびに当該短絡部４ａが接続されているＬＥＤ３ａを例示しているが、ＬＥＤ３ｂ〜３ｘに各々接続されている短絡部４ｂ〜４ｘも同様に構成されている。
【００６５】
図１２の短絡部４ａは、通電によって変形または膨張する例えばバリスタを駆動部材として使用したものである。外枠９０の内部には、特定の電圧を超えた電圧を印加すると電流が流れ、この電流によって発熱して膨張するバリスタ部材９４が配置されている。バリスタ部材９４の両端部には、電極部材９１と電極部材９２が各々接触している。電極部材９１は、バリスタ部材９４と外枠９０の内壁部分との間に配置されている。可動接点の電極部材９２は、バリスタ部材９４と接している部分と対向する部分を絶縁膜９５に接している。絶縁膜９５は、絶縁素材から成る例えば網目状の小さな開口部を備えた薄膜で、電極部材９２と電極部材９３に挟まれるように配置されている。固定接点の電極部材９３は、絶縁膜９５と外枠９０の内壁部分との間に配置されている。即ち、図１２の短絡部４ａは、電極部材９１、バリスタ部材９４、可動接点の電極部材９２、絶縁膜９５、及び固定接点の電極部材９３の順で、これらの部材等を積層させ、外枠９０の内部に固定したものである。
【００６６】
電極部材９１〜９３は、いずれも錫などの比較的柔らかい金属から成り、バリスタ部材９４の膨張によって容易に変形するものである。なお、小さな開口部を備えた絶縁膜９５を間に挟んでいる電極部材９２と電極部材９３は、バリスタ部材９４が膨張していないときにはこれらの電極間に導通が生じないように外枠９０の内部に配置／構成されている。また、図１２に例示したものは、電極部材９１，９３がＬＥＤ３ａのアノードに接続され、電極部材９２がカソードに接続されている。換言すると、図１２に示した状態は、電極部材９２と電極部材９３との間を絶縁膜９５によって絶縁されていることから、ＬＥＤ３ａの両端を短絡する機構部材となる電極部材９２と電極部材９３が開成されているものである。電極部材９２と電極部材９３は、実施の形態７による短絡部４ａの短絡接点を成すもので、いずれもが駆動部材であるバリスタ部材９４によって圧接される可動接点である。
【００６７】
次に動作について説明する。
前述の実施の形態１等で説明したものと同様な動作の重複説明を省略し、実施の形態７によるＬＥＤ点灯装置の特徴となる動作を説明する。
図１３は、実施の形態７によるＬＥＤ点灯装置の動作を示す説明図である。図１２に示したものと同一部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。
ＬＥＤ３ａにオープン故障が発生するとＬＥＤ３ａの両端電圧が上昇する。ＬＥＤ３ａの両端電圧は、短絡部４ａの電極部材９１と電極部材９２との間の電圧と同等であることから、バリスタ部材９４に印加される電圧が上昇する。この上昇した電圧によってバリスタ部材９４に電流が流れ、自ら発熱して変形または膨張する。バリスタ部材９４が膨張すると、図１３に矢印で示したように圧力が生じて可動接点の電極部材９２が駆動されて絶縁膜９５へ押し付けられ、絶縁膜９５の網目（小さな開口部）の中に電極部材９２が入り込み、絶縁膜９５のすき間を抜けて固定接点の電極部材９３に接触する。このように電極部材９２と電極部材９３が接触することによってＬＥＤ３ａの両端子間が短絡され、またバリスタ部材９４の両端子間が短絡されて当該バリスタ部材９４には電流が流れなくなる。すると、バリスタ部材９４は発熱が治まって元の大きさに戻る。電極部材９２は絶縁膜９５の網目（小さな開口部）に入り込んで電極部材９３に接触している状態を維持し、短絡部４ａはＬＥＤ３ａの両端子間を短絡する経路が維持される。また、オープン故障を起したＬＥＤ３ａの短絡部４ａにおいて電圧降下が生じないことから、この状態において定電流電源２が点灯させるＬＥＤの数が減少し、当該定電流電源２の出力電圧が低下する。
【００６８】
なお、バリスタ部材９４の両端には、ＬＥＤ３ａが正常に点灯しているときにも当該ＬＥＤ３ａの両端電圧が印加されている。バリスタ部材９４は、ＬＥＤ３ａが正常に点灯しているときの両端電圧よりも大きな電圧、換言すると、ＬＥＤ３ａの点灯時の降下電圧以上の電圧が印加されたときに電流が流れる電圧特性を有するもので、前述の各実施の形態で説明したツェナーダイオード４３等のツェナー電圧と同様な所定の電圧が印加されると電流が流れるものである。
【００６９】
以上のように実施の形態７によれば、ＬＥＤ３ａがオープン故障を起したときの電圧が印加されると膨張するバリスタ部材９４によって、小さな開口部を備えた網目状の絶縁膜９５を挟んで配置されている電極部材９２と電極部材９３が接触するようにしたので、短絡部４ａの設置スペースを抑えると共に、構造部材である電極部材９２と電極部材９３とを接触させてＬＥＤ３ａならびにバリスタ部材９４の両端を短絡することにより、当該短絡部分の発熱を抑えて正常なＬＥＤ３ｂ〜３ｘに定電流電源２の出力電流を供給して点灯させることができるという効果がある。
【００７０】
実施の形態８．
実施の形態１〜７で説明したＬＥＤ点灯装置のように、ＬＥＤがオープン故障したときに備えて、一つのＬＥＤに一つの短絡部を接続すれば、残されたＬＥＤ群による発光量の低下を少なくして照射性能の劣化を最小限に抑えることができ、好ましいＬＥＤ点灯装置にすることができるが、それぞれのＬＥＤに短絡部を設置するためにスペースとコストが嵩むことは否めない。
直列接続したＬＥＤ群をいくつかのグループに分割し、グループごとに短絡部を設置すると、オープン故障が発生したＬＥＤを含むグループの全ＬＥＤが発光できなくなるが、ＬＥＤ点灯装置に備える短絡部の数量を減らすことができ、短絡部を設けることによる追加コストの上昇を抑えながらも、残りのグループのＬＥＤを点灯させることによって全てのＬＥＤが消灯する事態を避けることができる。
【００７１】
図１４は、この発明の実施の形態８によるＬＥＤ点灯装置の構成を示す説明図である。図１等に示したものと同一あるいは相当する部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。実施の形態８によるＬＥＤ点灯装置は、図１等に示したＬＥＤアレイ３に替えてＬＥＤアレイ１０３を備え、また図１等に示した補助回路４に替えて補助回路１０４を備え、これらの部分が前述の実施の形態１によるＬＥＤ点灯装置と異なる構成としている。図示を省略した電源１や定電流電源２等の部分は実施の形態１で説明したものと同様に構成されている。ここでは実施の形態１によるＬＥＤ点灯装置と同様に構成される部分の重複説明を省略する。
【００７２】
図１４に例示したＬＥＤアレイ１０３は、ＬＥＤ１０３ａ〜１０３ｉの９個のＬＥＤを直列に接続し、ＬＥＤ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃを一つのグループとし、同様にＬＥＤ１０３ｄ，１０３ｅ，１０３ｆからなるグループと、ＬＥＤ１０３ｇ，１０３ｈ，１０３ｉからなるグループに分けて構成されている。
また、ＬＥＤアレイ１０３は、各グループの中で各々のＬＥＤが異なる方向へ照射するように構成されている。例えば、ＬＥＤ１０３ａ〜１０３ｃのグループでは、ＬＥＤ１０３ａを図中矢印の照射方向１０５で示した方向Ａに向けて設置し、ＬＤ１０３ｂを照射方向１０６で示した方向Ｂに向けて設置し、また、ＬＥＤ１０３ｃを照射方向１０７で示した方向Ｃに向けて設置しておく。同様に、ＬＥＤ１０３ｄ〜１０３ｆのグループではＬＥＤ１０３ｄを方向Ａに、ＬＥＤ１０３ｅを方向Ｂに、ＬＥＤ１０３ｆを方向Ｃに向けて設置し、ＬＥＤ１０３ｇ〜１０３ｉのグループではＬＥＤ１０３ｇを方向Ａに、ＬＥＤ１０３ｈを方向Ｂに、ＬＥＤ１０３ｉを方向Ｃに向けて設置する。
【００７３】
補助回路１０４は、ＬＥＤ１０３ａ〜１０３ｃのグループの両端を短絡する短絡部１０４ａ、ＬＥＤ１０３ｄ〜１０３ｆのグループの両端を短絡する短絡部１０４ｂ、及び、ＬＥＤ１０３ｇ〜１０３ｉのグループの両端を短絡する短絡部１０４ｃを備えている。即ち、直列に接続された３個のＬＥＤに対して１個の短絡部が接続されている。
また、各短絡部１０４ａ〜１０４ｃは、前述の実施の形態１〜７で説明した各短絡部４ａのいずれかと同様に構成されているもので、ＬＥＤがオープン故障を起したことによって上昇するＬＥＤグループの両端電圧、換言するとオープン故障を起したＬＥＤを含んでいるグループの両端電圧が印加されると、短絡状態になるように構成されているものである。
【００７４】
次に動作について説明する。
前述の実施の形態１等で説明したものと同様な動作の重複説明を省略し、実施の形態８によるＬＥＤ点灯装置の特徴となる動作を説明する。
例えば、ＬＥＤ１０３ａにオープン故障が発生すると、ＬＥＤ１０３ｂ，１０３ｃに電流が流れなくなり、直列接続されているＬＥＤ１０３ａ〜１０３ｃの両端電圧が上昇する。この上昇した電圧が短絡部１０４ａに印加されると、当該短絡部１０４ａは短絡状態になり、ＬＥＤ１０３ａ〜１０３ｃのグループの電流をバイパスする経路が形成され、図示されない定電流電源２の出力電流がＬＥＤ１０３ｄ〜１０３ｆのグループ及びＬＥＤ１０３ｇ〜１０３ｉのグループに供給され、これらグループの各ＬＥＤが点灯する。また、オープン故障を起したＬＥＤを含むグループの短絡部分において電圧降下が生じないことから、この状態において定電流電源２が点灯させるＬＥＤの数が減少し、当該点電流電源２の出力電圧が低下する。
【００７５】
図１４に示したように補助回路１０４をＬＥＤの各グループに接続することにより、ＬＥＤ点灯装置に設ける短絡部の数量を抑制することができる。すると、装置の構成においてスペースに余裕ができ、発熱対策を講じることが可能になる。そのため、短絡部１０４ａ〜１０４ｃは、機械的な接触によって短絡する部品以外のもので構成することも可能になり、敢えて高電力で電気的に破壊して短絡させるバリスタの使用や、スイッチング電圧を特定の電圧に設定したサイリスタ構造のトランジスタを使用することも可能である。
【００７６】
図１４に示したように複数のＬＥＤからなるグループ毎に短絡部を接続すると、いずれかのＬＥＤにオープン故障が発生したときにはグループ毎にＬＥＤが点灯しなくなり、当該点灯しなくなったグループの照射範囲が暗転してしまう。
そこで、例えば図１４に矢印１０５〜１０７で示したように各グループにおいて、おのおののＬＥＤが照らし出す部分を１ヶ所に集中させないで多方向に分散させる。このように照射方向を分散させることにより、ＬＥＤアレイ１０３が照らし出す範囲が局部的に暗転することを回避することができる。
図１４に例示したものは、一つのグループ中の３個のＬＥＤをそれぞれＡＢＣの３方向に向けて設置し、一つのグループが消灯しても残りのグループでそれぞれの方向Ａ，Ｂ，Ｃを照射するようにして特定の方向が暗転することを避けている。
【００７７】
以上のように実施の形態８によれば、直列接続したＬＥＤ１０３ａ〜１０３ｃのグループに短絡部１０４ａを接続し、直列接続したＬＥＤ１０３ｄ〜１０３ｆのグループに短絡部１０４ｂを接続し、直列接続したＬＥＤ１０３ｇ〜１０３ｉのグループに短絡部１０４ｃを接続したので、補助回路１０４を設けるためのコストを抑制し、安価なコスト追加により全てのＬＥＤが消灯する事態を避けることができるという効果がある。
また、各グループのＬＥＤを各々異なる方向Ａ，Ｂ，Ｃに向けて照射するようにしたので、いずれかのグループにおいてＬＥＤのオープン故障が発生しても、照射範囲が部分的に暗転することを避けることができ、残りのグループを活かして全てのＬＥＤが消灯する事態を避けることができるという効果がある。
なお、前述の各実施の形態と同様にＬＥＤの数量・グループ数・照射方向は実施の形態８で説明したものに限定されず、当該説明において例示した数量以外でも構わない。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】この発明の実施の形態１によるＬＥＤ点灯装置の回路図である。
【図２】ＬＥＤを保護する一般的な回路を示す説明図である。
【図３−１】実施の形態１によるＬＥＤ点灯装置の補助回路の短絡部の構成を示す説明図である。
【図３−２】実施の形態１によるＬＥＤ点灯装置の補助回路の短絡部の構成を示す説明図である。
【図３−３】実施の形態１によるＬＥＤ点灯装置の補助回路の短絡部の構成を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態２によるＬＥＤ点灯装置の構成を示すブロック図である。
【図５−１】この発明の実施の形態３によるＬＥＤ点灯装置の構成を示す説明図である。
【図５−２】実施の形態３によるＬＥＤ点灯装置の構成を示す説明図である。
【図５−３】実施の形態３によるＬＥＤ点灯装置の構成を示す説明図である。
【図６−１】この発明の実施の形態４によるＬＥＤ点灯装置の構成を示す説明図である。
【図６−２】実施の形態４によるＬＥＤ点灯装置の構成を示す説明図である。
【図６−３】実施の形態４によるＬＥＤ点灯装置の構成を示す説明図である。
【図７−１】この発明の実施の形態５によるＬＥＤ点灯装置の構成を示す説明図である。
【図７−２】実施の形態５によるＬＥＤ点灯装置の構成を示す説明図である。
【図８−１】この発明の実施の形態６によるＬＥＤ点灯装置の構成を示す説明図である。
【図８−２】実施の形態６によるＬＥＤ点灯装置の構成を示す説明図である。
【図９】実施の形態６によるＬＥＤ点灯装置の他の構成例を示す説明図である。
【図１０−１】実施の形態６によるＬＥＤ点灯装置の他の構成例を示す説明図である。
【図１０−２】実施の形態６によるＬＥＤ点灯装置の他の構成例を示す説明図である。
【図１１】実施の形態６によるＬＥＤ点灯装置の他の構成例を示す説明図である。
【図１２】この発明の実施の形態７によるＬＥＤ点灯装置の構成を示す説明図である。
【図１３】実施の形態７によるＬＥＤ点灯装置の動作を示す説明図である。
【図１４】この発明の実施の形態８によるＬＥＤ点灯装置の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７９】
１  電源、２  定電流電源、３，１０３  ＬＥＤアレイ、３ａ〜３ｘ，２０，１０３ａ〜１０３ｉ  ＬＥＤ、４，１０４  補助回路、４ａ〜４ｘ，１０４ａ〜１０４ｃ  短絡部、５  基板、５ａ  配線パターン、５ａ１  基板上側部、５ａ２  基板下側部、５ｂ  開口部、１０  インダクタ、１１  ダイオード、１２  ＭＯＳＦＥＴ、１３  比較器、１４  三角波発生器、１５  誤差増幅器、１６  基準電圧源、１７  シャント抵抗、１８  コンデンサ、２１，２２  トランジスタ、２３，２５，２６  抵抗、２４，４３，４３ａ，８７ａ〜８７ｃ  ツェナーダイオード、３１  電圧検出部、３２  異常信号出力部、４１，５１，６１  固定部材、４１ａ，４３ｂ，４４ａ，４５ａ  リード部、４２，５２，６２  可動接点、４４  ヒューズ、４５  コイルバネ、４６  栓部、５２ａ  接点凸部、５２ｂ  接続部材、５３，６３  台座、５４  スペーサ部材、６１ａ，６１ｂ  柱部、６４，７３  半田、７０  外装部材、７１，７２  王冠状短絡電極、７１ａ，７２ａ  櫛歯形電極部、７４ａ，７４ｂ  絶縁板、８１〜８４  接触部、８５，８５ａ〜８５ｃ  チップ素子、８６  梁状部材、９０  外枠部材、９１〜９３  電極部材、９４  バリスタ部材、９５  絶縁膜、１０５〜１０７  照射方向。
【図１】
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【図２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図３−３】
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【図４】
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【図５−１】
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【図５−２】
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【図５−３】
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【図６−１】
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【図６−２】
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【図６−３】
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【図７−１】
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【図７−２】
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【図８−１】
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【図８−２】
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【図９】
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【図１０−１】
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【図１０−２】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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