JP2008053695A - 発光ダイオードの駆動装置及び照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 発光ダイオードに流れる電流を制御素子により一定の値に制御しながら、制御素子の発熱を一箇所に集中させることなく適切に分散させることができる放熱性にすぐれた発光ダイオードの駆動装置及び照明装置を提供する。
【解決手段】 発光ダイオード２への通電路に複数のボルテージフォロワ３ａ，３ｂ，３ｃを設け、この発光ダイオード２およびボルテージフォロワ３ａ，３ｂ，３ｃを通る電流経路に電流検出用抵抗４を設ける。この電流検出用抵抗４に生じる電圧Ｖ１に応じて、ボルテージフォロワ３ａ，３ｂ，３ｃの導通度が変化する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、少なくとも１つの発光ダイオードに電流を供給する発光ダイオードの駆動装置に関する。

発光ダイオードに駆動電流を供給する発光ダイオードの駆動装置として、発光ダイオードに流れる電流を一定に制御するものがある（例えば特許文献１）。
特開平６―３２８７８２号公報

上記のような駆動装置では、発光ダイオードに流れる電流が制御素子たとえばトランジスタによって制御される。トランジスタは、発光ダイオードと共に１つのモジュールに搭載される。

１つのモジュールに発光ダイオードおよびトランジスタが搭載される場合、トランジスタの発熱がモジュールの一箇所に集中する。とくに、容量の大きい発光ダイオードが採用されていたり、発光ダイオードの個数が多い場合には、トランジスタの発熱が大きくなるため、モジュールの放熱をどうするかが重要な問題となる。

この発明は上記の事情を考慮したもので、発光ダイオードに流れる電流を制御素子により一定の値に制御しながら、制御素子の発熱を一箇所に集中させることなく適切に分散させることができる放熱性にすぐれた発光ダイオードの駆動装置及び照明装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明の発光ダイオードの駆動装置は、少なくとも１つの発光ダイオードと、この発光ダイオードへの通電路に設けられた複数の電流制御素子と、上記発光ダイオードおよび上記各電流制御素子を通る電流経路に設けられた電流検出用抵抗を有し、その電流検出用抵抗に生じる電圧に応じて、上記各電流制御素子の導通度を同時に調節するコントロール回路と、を備えている。すなわち、発光ダイオードに流れる電流が変化すると、電流検出用抵抗に生じる電圧が変化し、制御素子である各電流制御素子の導通度が同時に調節される。これにより、発光ダイオードに流れる電流が一定の値に制御される。しかも、発光ダイオードに流れる電流が複数の電流制御素子を通るので、電流制御素子の電力消費に基づく発熱が一箇所に集中することなく分散する。

請求項２に係る発明の発光ダイオードの駆動装置は、請求項１に係る発明のコントロール回路について限定している。すなわち、コントロール回路は、電流検出用抵抗のほかに、各電流制御素子にそれぞれ動作用電圧を供給するための複数の分圧用抵抗および定電圧素子を有している。

請求項３に係る発明の発光ダイオードの駆動装置は、請求項１または請求項２に係る発明の発光ダイオードおよびその周辺構成について限定している。すなわち、発光ダイオードが複数あり、これら発光ダイオード、各電流制御素子、および電流検出用抵抗が１つのモジュールに搭載されている。

請求項４に係る発明の発光ダイオードの駆動装置は、請求項３に係る発明の各電流制御素子および電流検出用抵抗の配置について限定している。すなわち、各発光ダイオードは、前記モジュール上に所定間隔を空けて配置されており、前記電流制御素子及び前記電流検出用抵抗は、前記モジュール上であって、前記各所定間隔内に１乃至複数個が分散して配置されている。

請求項５に係る発明の発光ダイオードの駆動装置は、少なくとも１つの発光ダイオードを有する複数のモジュール回路と、これらモジュール回路に複数ずつ設けられた電流制御素子と、上記各モジュール回路にそれぞれ設けられた電流検出用抵抗を有し、これら電流検出用抵抗に生じる電圧に応じて、各モジュール回路における各電流制御素子の導通度をそれぞれ同時に調節するコントロール回路と、を備えている。すなわち、いずれかのモジュール回路に流れる電流が変化すると、そのモジュール回路の電流検出用抵抗に生じる電圧が変化し、同モジュール回路の制御素子である各電流制御素子の導通度が同時に調節される。これにより、各モジュール回路に流れる電流がそれぞれ一定の値に均等に制御される。しかも、各モジュール回路に流れる電流がそれぞれ複数の電流制御素子を通るので、電流制御素子の電力消費に基づく発熱が一箇所に集中することなく分散する。

請求項６に係る発明の発光ダイオードの駆動装置は、請求項５に係る発明のコントロール回路について限定している。すなわち、コントロール回路は、各電流検出用抵抗のほかに、各モジュール回路における各電流制御素子に動作用電流を供給するためのバイアス回路および複数の分圧用抵抗を有している。

請求項７に係る発明の発光ダイオードの駆動装置は、請求項５または請求項６に係る発明の各発光ダイオードおよびその周辺構成について限定している。すなわち、各発光ダイオード、各電流制御素子、および各電流検出用抵抗が１つのモジュールに搭載されている。

請求項８に係る発明の発光ダイオードの駆動装置は、請求項７に係る発明の各電流制御素子および電流検出用抵抗の配置について限定している。すなわち、各発光ダイオードは、前記モジュール上に所定間隔を空けて配置されており、前記電流制御素子及び前記電流検出用抵抗は、前記モジュール上であって、前記各所定間隔内に１乃至複数個が分散して配置されている。

請求項９に係る発明の発光ダイオードの駆動装置は、基材と、所望の光学特性を有するように前記基材に所定配置された複数の発光ダイオードと、前記基材に配置されるものであって、前記発光ダイオードへの導通路に設けられて各発光ダイオードに流れる電流を制御する複数の電流制御素子と、を備える発光ダイオードの駆動装置において、前記複数の電流制御素子は、前記基材の発光ダイオードが配置されていない複数の領域に１乃至複数個分散して配置されている。発光ダイオードに流れる電流が複数の電流制御素子を通り、しかも各電流制御素子は、基材上の発光ダイオードが配置されていない領域に分散して配置されるので、電流制御素子の電力消費に基づく発熱が一箇所に集中することなくなる。

請求項１０に係る発明の発光ダイオードの駆動装置は、請求項９に係る発明の各電流制御素子の配置について限定している。すなわち、各発光ダイオードは、前記モジュール上に所定間隔を空けて配置されており、前記電流制御素子は、前記各所定間隔内に１乃至複数個が分散して配置されている。

請求項１１に係る発明の照明装置は、請求項１乃至１０のいずれか一記載の発光ダイオードの駆動装置を適用したものである。

請求項１に係る発明の発光ダイオードの駆動装置は、発光ダイオードに流れる電流を制御素子により一定の値に制御しながら、制御素子である各電流制御素子の発熱を一箇所に集中させることなく適切に分散させることができて、良好な放熱性を確保できる。

請求項２に係る発明の発光ダイオードの駆動装置は、請求項１に係る発明の効果に加え、コントロール回路を簡単な構成で実現できるという効果を奏する。

請求項３に係る発明の発光ダイオードの駆動装置は、請求項１または請求項２に係る発明の効果に加え、小型化が図れるという効果を奏する。

請求項４に係る発明の発光ダイオードの駆動装置は、請求項３に係る発明の効果に加え、モジュール上での熱を分散できるので、モジュールが大きく変形するのを抑制し、発光ダイオードの所望の光学定特性を維持することができる。

請求項５に係る発明の発光ダイオードの駆動装置は、各モジュール回路の発光ダイオードに流れる電流を制御素子によって一定の値に制御しながら、制御素子である各電流制御素子の発熱を一箇所に集中させることなく適切に分散させることができて、良好な放熱性を確保できる。

請求項６に係る発明の発光ダイオードの駆動装置は、請求項５に係る発明の効果に加え、コントロール回路を簡単な構成で実現できるという効果を奏する。

請求項７に係る発明の発光ダイオードの駆動装置は、請求項５または請求項６に係る発明の効果に加え、小型化が図れるという効果を奏する。

請求項８に係る発明の発光ダイオードの駆動装置は、請求項７に係る発明の効果に加え、モジュール上での熱を分散できるので、モジュールが大きく変形するのを抑制し、発光ダイオードの所望の光学定特性を維持することができる。

請求項９に係る発明の発光ダイオードの駆動装置は、発光ダイオードに流れる電流を制御素子により一定の値に制御しながら、制御素子である各電流制御素子の発熱を一箇所に集中させることなく適切に分散させることができ、さらに各電流制御素子は、基材上の発光ダイオードが配置されていない領域に分散して配置されるので、電流制御素子の電力消費に基づく発熱が一箇所に集中することもなくなり、基材が大きく変形するのを抑制し、発光ダイオードの所望の光学定特性を維持することができる。

請求項１０に係る発明の発光ダイオードの駆動装置は、請求項７に係る発明の効果に加え、さらに良好な放熱効果を得ることができる。

［１］第１の実施形態
以下、この発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、直流電源１に例えば照明用の複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）２の直列回路が接続され、その各発光ダイオード２への通電路に電流制御素子としての複数のボルテージフォロワ３ａ，３ｂ，３ｃが設けられている。発光ダイオード２の個数については、用途に応じて適宜に設定可能であり、複数に限らず、１つでもよい。

ボルテージフォロワ３ａ，３ｂ，３ｃは、それぞれバイポーラトランジスタを用いたエミッタフォロア回路であり、ベース端子に入力される電圧（動作用電圧）により動作し、コレクタ端子への入力をエミッタ端子から出力する。

さらに、各発光ダイオード２およびボルテージフォロワ３ａ，３ｂ，３ｃの直列回路において、ボルテージフォロワ３ａ，３ｂ，３ｃを間に挟んで各発光ダイオード２から離れた位置に、電流検出用抵抗４が設けられている。つまり、各発光ダイオード２およびボルテージフォロワ３ａ，３ｂ，３ｃを通る電流Ｉ１の大きさに対応するレベルの電圧Ｖ１が、電流検出用抵抗４に生じる。

そして、ボルテージフォロワ３ａ，３ｂ，３ｃに対し、上記電流検出用抵抗４を構成要素とするコントロール回路１０が接続されている。

コントロール回路１０は、電流検出用抵抗４のほかに、ボルテージフォロワ３ａ，３ｂ，３ｃに動作用電圧を供給するための複数の分圧用抵抗５ａ，５ｂ，５ｃおよび定電圧素子たとえばツェナーダイオード６を有し、動作用電圧の供給によりボルテージフォロワ３ａ，３ｂ，３ｃを動作させるとともに、電流検出用抵抗４に生じる電圧Ｖ１に応じて、ボルテージフォロワ３ａ，３ｂ，３ｃの導通度を同時に調節する。

また、図２に示すように、上記各発光ダイオード２、ボルテージフォロワ３ａ，３ｂ，３ｃ、および電流検出用抵抗４が、１つのモジュール２０に搭載されている。この場合、各発光ダイオード２がモジュール２０上に互いに一定間隔を空けて配置され、その各発光ダイオード２の相互間に、ボルテージフォロワ３ａ，３ｂ，３ｃおよび電流検出用抵抗４が１つずつ分散して配置されている。なお、ここでのモジュール２０とは、基板などの基材を含むものである。

作用について説明する。
直流電源１が投入されると、各発光ダイオード２を通して分圧用抵抗５ａ，５ｂ，５ｃおよびツェナーダイオード６に直流電圧が加わり、その分圧用抵抗５ａ，５ｂ，５ｃおよびツェナーダイオード６に生じる電圧によってボルテージフォロワ３ａ，３ｂ，３ｃが動作する。これにより、ボルテージフォロワ３ａ，３ｂ，３ｃおよび電流検出用抵抗４を通して各発光ダイオード２に電流（いわゆる点灯電流）Ｉ１が流れ、各発光ダイオード２が発光する。

このとき、電流Ｉ１の大きさに対応するレベルの電圧Ｖ１が、電流検出用抵抗４に生じる。

電流Ｉ１が増加して電圧Ｖ１のレベルが上昇すると、その上昇に伴い、ボルテージフォロワ３ａ，３ｂ，３ｃの導通度が減少方向に変化する。逆に、電流Ｉ１が減少して電圧Ｖ１のレベルが下降した場合は、その下降に伴い、ボルテージフォロワ３ａ，３ｂ，３ｃの導通度が増加方向に変化する。

こうして、ボルテージフォロワ３ａ，３ｂ，３ｃの導通度が同時に調節されることにより、各発光ダイオード２に流れる電流Ｉ１が一定の値に制御される。しかも、各発光ダイオード２に流れる電流Ｉ１が複数のボルテージフォロワ３ａ，３ｂ，３ｃを通る構成であるから、ボルテージフォロワの電力消費に基づく発熱が一箇所に集中することなく分散し、良好な放熱性を確保できる。このことは、発熱源の分散により、許容される温度に対して発熱によるピーク温度を低く抑えることが可能になり装置の熱設計が容易となる。

電流Ｉ１を一定の値に制御するためのコントロール回路１０は、電流検出用抵抗４のほかに、分圧用抵抗５ａ，５ｂ，５ｃおよびツェナーダイオード６を有するだけの簡単な構成である。よって、コストの低減が図れる。

各発光ダイオード２、ボルテージフォロワ３ａ，３ｂ，３ｃ、および電流検出用抵抗４が１つのモジュール２０にまとめて搭載されるので、駆動装置の小型化が図れる。

各発光ダイオード２がモジュール２０上に互いに間隔を空けて配置され、かつボルテージフォロワ３ａ，３ｂ，３ｃおよび電流検出用抵抗４などの発熱源が同モジュール２０上の各発光ダイオード２の相互間に１つずつ分散して配置されるので、各発光ダイオード２、ボルテージフォロワ３ａ，３ｂ，３ｃ、および電流検出用抵抗４の放熱効率が大幅に向上する。また、このような発熱源の分散配置によりモジュール２０に用いられる基板上で局所的に発熱が集中するのを防止できるので、基板上での発熱源の偏りに起因する基板の反りやゆがみを防止できる。特に、各発光ダイオード２は、所定の間隔で配置されることで、所望する光学特性を得られるようにしているが、基板に大きな反りやゆがみが生じると、前記光学特性が得られ難くなるが、モジュールの変形、つまり基板の反りやゆがみを抑制することにより、所望の光学特性を維持することができる。

また、基板上で局所的に発熱が集中することが無いので、各素子の温度定格の超過に起因する信頼性の低下も生じることもない。

モジュール２０上のボルテージフォロワ３ａ，３ｂ，３ｃおよび電流検出用抵抗４の配置は、図１の回路におけるボルテージフォロワ３ａ，３ｂ，３ｃおよび電流検出用抵抗４の位置にほぼ対応している。これにより、図１の回路を構成する配線パターンの短縮および簡略化が図れる。

［２］第２の実施形態について説明する。
図３に示すように、各発光ダイオード２の直列回路内に、電流制御手段としてのボルテージフォロワ３ａ，３ｂ，３ｃが分散して設けられている。さらに、コントロール回路１０が、直流電源１に直接的に接続されている。

また、図４に示すように、上記各発光ダイオード２、ボルテージフォロワ３ａ，３ｂ，３ｃ、および電流検出用抵抗４が、１つのモジュール２０に搭載されている。この場合、各発光ダイオード２が２つずつモジュール２０上に一定間隔を空けて配置され、その２つずつの組の相互間に、ボルテージフォロワ３ａ，３ｂ，３ｃおよび電流検出用抵抗４が１つずつ分散して配置されている。

他の構成、作用、効果は、第１の実施形態と同じである。よって、その説明は省略する。

［３］第３の実施形態について説明する。
図５に示すように、それぞれ複数の発光ダイオード２の直列回路からなる第１，第２，第３モジュール回路が用意され、これらモジュール回路が互いに並列状態で直流電源１に接続されている。ここでの第１，第２，第３のモジュール回路は、それぞれ複数の発光ダイオード２の直列回路のことを示し、発光ダイオード、ボルテージフォロワ、および電流検出用抵抗などを搭載するモジュールとは異なるものである。

そして、第１モジュール回路の通電路に電流制御手段としてのボルテージフォロワ３ａ，３ｂ，３ｃが設けられ、第２モジュール回路の通電路にボルテージフォロワ３ｄ，３ｄ，３ｅが設けられ、第３モジュール回路の通電路にボルテージフォロワ３ｆ，３ｇ，３ｈが設けられている。各モジュール回路における発光ダイオード２の個数については、用途に応じて適宜に設定可能であり、複数に限らず、１つでもよい。

さらに、第１モジュール回路およびボルテージフォロワ３ａ，３ｂ，３ｃの直列回路において、ボルテージフォロワ３ａ，３ｂ，３ｃを間に挟んで第１モジュール回路から離れた位置に、電流検出用抵抗４ａが設けられている。つまり、第１モジュール回路およびボルテージフォロワ３ａ，３ｂ，３ｃを通る電流Ｉ１の大きさに対応するレベルの電圧Ｖ１が、電流検出用抵抗４ａに生じる。

第２モジュール回路およびボルテージフォロワ３ｄ，３ｅ，３ｆの直列回路において、ボルテージフォロワ３ｄ，３ｅ，３ｆを間に挟んで第２モジュール回路から離れた位置に、電流検出用抵抗４ｂが設けられている。つまり、第２モジュール回路およびボルテージフォロワ３ｄ，３ｅ，３ｆを通る電流Ｉ２の大きさに対応するレベルの電圧Ｖ２が、電流検出用抵抗４ｂに生じる。

第３モジュール回路およびボルテージフォロワ３ｇ，３ｈ，３ｉの直列回路において、ボルテージフォロワ３ｇ，３ｈ，３ｉを間に挟んで第３モジュール回路から離れた位置に、電流検出用抵抗４ｃが設けられている。つまり、第３モジュール回路およびボルテージフォロワ３ｇ，３ｈ，３ｉを通る電流Ｉ３の大きさに対応するレベルの電圧Ｖ３が、電流検出用抵抗４ｃに生じる。

そして、ボルテージフォロワ３ａ〜３ｉに対し、上記電流検出用抵抗４ａ，４ｂ，４ｃを構成要素とするコントロール回路３０が接続されている。

コントロール回路３０は、電流検出用抵抗４ａ，４ｂ，４ｃのほかに、ボルテージフォロワ３ａ〜３ｉに動作用電流（ベース電流）を供給するためのバイアス回路７および複数の分圧用抵抗５ａ〜５ｉを有し、動作用電流の供給によりボルテージフォロワ３ａ〜３ｉを動作させるとともに、電流検出用抵抗４ａ，４ｂ，４ｃに生じる電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３に応じて、ボルテージフォロワ３ａ〜３ｉの導通度をそれぞれ同時に調節する。

バイアス回路７は、定電流源８および抵抗９の直列回路からなり、直流電源１に接続されている。

また、図６に示すように、上記各発光ダイオード２、ボルテージフォロワ３ａ〜３ｉ、および電流検出用抵抗４ａ，４ｂ，４ｃが、１つのモジュール４０に搭載されている。この場合、各発光ダイオード２がモジュール２０上に互いに一定間隔を空けて配置され、その各発光ダイオード２の相互間に、ボルテージフォロワ３ａ〜３ｉおよび電流検出用抵抗４ａ，４ｂ，４ｃが１つずつ分散して配置されている。

作用について説明する。
直流電源１が投入されると、バイアス回路７からボルテージフォロワ３ａ〜３ｉに動作用電流が流れ、ボルテージフォロワ３ａ〜３ｉが動作する。これにより、ボルテージフォロワ３ａ〜３ｉおよび電流検出用抵抗４ａ，４ｂ，４ｃを通して各モジュール回路の発光ダイオード２に電流（いわゆる点灯電流）Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３が流れ、各モジュール回路の発光ダイオード２が発光する。

このとき、第１モジュール回路の各発光ダイオード２、ボルテージフォロワ３ａ，３ｂ，３ｃ、および電流検出用抵抗４ａを通して流れる電流Ｉ１の大きさに対応するレベルの電圧Ｖ１が、電流検出用抵抗４ａに生じる。同様に、第２モジュール回路の各発光ダイオード２、ボルテージフォロワ３ｄ，３ｅ，３ｆ、および電流検出用抵抗４ｂを通して流れる電流Ｉ２の大きさに対応するレベルの電圧Ｖ２が、電流検出用抵抗４ｂに生じる。第３モジュール回路の各発光ダイオード２、ボルテージフォロワ３ｇ，３ｈ，３ｉ、および電流検出用抵抗４ｃを通して流れる電流Ｉ３の大きさに対応するレベルの電圧Ｖ３が、電流検出用抵抗４ｃに生じる。

一般に、発光ダイオード２にはその順方向電圧に製造上のバラツキがあることから、各モジュール回路に流れる電流（分岐電流）が均等にならないという問題がある。具体的には、順方向電圧が低い方のモジュール回路に電流が集中してしまう。しかも、順方向電圧が低い方のモジュール回路では、発光ダイオード２の発熱によって順方向電圧がさらに低下し、流れる電流が更に増加してしまう。これは、発光ダイオード２が半導体であって、その順方向電圧が負の温度特性を有するからである。

これらの不具合を防ぐため、第１モジュール回路の電流Ｉ１が増加した場合には、電流検出用抵抗４ａに生じる電圧Ｖ１のレベルが上昇し、その上昇に伴い、ボルテージフォロワ３ａ，３ｂ，３ｃの導通度が減少方向に変化する。逆に、電流Ｉ１が減少した場合には、電圧Ｖ１のレベルが下降し、その下降に伴い、ボルテージフォロワ３ａ，３ｂ，３ｃの導通度が増加方向に変化する。

こうして、ボルテージフォロワ３ａ，３ｂ，３ｃの導通度が同時に調節されることにより、第１モジュール回路の各発光ダイオード２に流れる電流Ｉ１が一定の値に制御される。しかも、電流Ｉ１が複数のボルテージフォロワ３ａ，３ｂ，３ｃを通る構成であるから、ボルテージフォロワの電力消費に基づく発熱が一箇所に集中することなく分散し、良好な放熱性を確保できる。熱設計が容易となる。

第２モジュール回路の電流Ｉ２が増加した場合には、電流検出用抵抗４ｂに生じる電圧Ｖ２のレベルが上昇し、その上昇に伴い、ボルテージフォロワ３ｄ，３ｅ，３ｆの導通度が減少方向に変化する。電流Ｉ２が減少した場合には、電圧Ｖ２のレベルが下降し、その下降に伴い、ボルテージフォロワ３ｄ，３ｅ，３ｆの導通度が増加方向に変化する。

こうして、ボルテージフォロワ３ｆの導通度が同時に調節されることにより、第２モジュール回路の各発光ダイオード２に流れる電流Ｉ２が一定の値に制御される。しかも、電流Ｉ２が複数のボルテージフォロワ３ｄ，３ｅ，３ｆを通る構成であるから、ボルテージフォロワの電力消費に基づく発熱が一箇所に集中することなく分散し、良好な放熱性を確保できる。

第３モジュール回路の電流Ｉ３が増加した場合には、電流検出用抵抗４ｃに生じる電圧Ｖ３のレベルが上昇し、その上昇に伴い、ボルテージフォロワ３ｇ，３ｈ，３ｉの導通度が減少方向に変化する。電流Ｉ３が減少した場合には、電圧Ｖ３のレベルが下降し、その下降に伴い、ボルテージフォロワ３ｇ，３ｈ，３ｉの導通度が増加方向に変化する。

こうして、ボルテージフォロワ３ｇ，３ｈ，３ｉの導通度が同時に調節されることにより、第３モジュール回路の各発光ダイオード２に流れる電流Ｉ３が一定の値に制御される。しかも、電流Ｉ３が複数のボルテージフォロワ３ｇ，３ｈ，３ｉを通る構成であるから、ボルテージフォロワの電力消費に基づく発熱が一箇所に集中することなく分散し、良好な放熱性を確保できる。

したがって、直流電源１からの電流Ｉが電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３に３等分されて各モジュール回路に均等に流れ、各モジュール回路の発光ダイオード２が略均一に発光する。

ボルテージフォロワ3ａ〜３ｉなどの発熱源の分散により、許容される温度に対して発熱によるピーク温度を低く抑えることが可能になり、装置の熱設計が容易となる。

電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３をそれぞれ一定の値にバランスさせるためのコントロール回路３０は、電流検出用抵抗４ａ，４ｂ，４ｃのほかに、バイアス回路７および分圧用抵抗５ａ〜５ｉを有するだけの簡単な構成である。よって、コストの低減が図れる。

各発光ダイオード２、ボルテージフォロワ３ａ〜３ｉ、および電流検出用抵抗４ａ，４ｂ，４ｃが１つのモジュール４０にまとめて搭載されるので、駆動装置の小型化が図れる。

各発光ダイオード２がモジュール４０上に互いに間隔を空けて配置され、かつボルテージフォロワ３ａ〜３ｉおよび電流検出用抵抗４ａ，４ｂ，４ｃなどの発熱源が同モジュール４０上の各発光ダイオード２の相互間に１つずつ分散して配置されるので、各発光ダイオード２、ボルテージフォロワ３ａ〜３ｉ、および電流検出用抵抗４ａ，４ｂ，４ｃの放熱効率が大幅に向上する。この点でも、熱設計が容易となる。また、ボルテージフォロワ３ａ〜３ｉおよび電流検出用抵抗４ａ，４ｂ，４ｃなどの発熱源の分散配置によりモジュール４０に用いられる基板上で局所的に発熱が集中するのを防止できるので、基板上での発熱源の偏りに起因する基板の反りを防止できる。特に、各発光ダイオード２は、所定の間隔で配置されることで、所望する光学特性を得られるようにしているが、基板に大きな反りやゆがみが生じると、前記光学特性が得られ難くなるが、モジュールの変形、つまり基板の反りやゆがみを抑制することにより、所望の光学特性を維持することができる。

また、基板上で局所的に発熱が集中することが無いので、各素子の温度定格の超過に起因する信頼性の低下も生じることもない。

モジュール４０上のボルテージフォロワ３ａ〜３ｉおよび電流検出用抵抗４ａ，４ｂ，４ｃの配置は、図５の回路におけるボルテージフォロワ３ａ〜３ｉおよび電流検出用抵抗４ａ，４ｂ，４ｃの位置にほぼ対応している。これにより、図５の回路を構成する配線パターンの短縮および簡略化が図れる。

［４］第４の実施形態について説明する。
この場合、図７に示すように、それぞれ複数の発光ダイオード１２の直列回路からなる第１，第２，第３モジュール回路が用意され、これらモジュール回路が互いに並列状態で直流電流源１１に接続されている。この直流電流源１１は、一定の電流を供給する定電流電源からなっている。

第１モジュール回路の通電路には、電流制御素子としてのボルテージフォロワ１３ａ，１３ｂ，１３ｃの並列回路が接続されている。この場合、ボルテージフォロワ１３ａ，１３ｂ，１３ｃをそれぞれ構成するバイポーラトランジスタは、それぞれのコレクタを共通接続され、エミッタを電流検出用抵抗１４ａ、１４ｂ，１４ｃを各別に介して共通接続され、さらにベースを共通接続されている。そして、コレクタの共通接続点が前記第１モジュール回路を構成する複数の発光ダイオード１２の直列回路に接続され、また、電流検出用抵抗１４ａ、１４ｂ，１４ｃの共通接続点とベースの共通接続点との間に、図示極性の定電圧電源１５が接続されている。これにより、電流検出用抵抗１４ａ、１４ｂ，１４ｃには、第１モジュール回路を通る電流Ｉ１がボルテージフォロワ１３ａ，１３ｂ，１３ｃで分流され、これら分流された電流Ｉ１１、Ｉ１２、Ｉ１３の大きさに対応するレベルの電圧Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３がそれぞれ生じる。

同様に、第２モジュール回路の通電路には、電流制御素子としてのボルテージフォロワ１３ｄ，１３ｅ，１３ｆの並列回路が接続されている。この場合も、ボルテージフォロワ１３ｄ，１３ｅ，１３ｆをそれぞれ構成するバイポーラトランジスタは、それぞれのコレクタを共通接続され、エミッタを電流検出用抵抗１４ｄ、１４ｅ，１４ｆを各別に介して共通接続され、さらにベースを共通接続されている。そして、コレクタの共通接続点が前記第２モジュール回路を構成する複数の発光ダイオード１２の直列回路に接続され、また、電流検出用抵抗１４ｄ、１４ｅ，１４ｆの共通接続点とベースの共通接続点との間に、前記定電圧電源１５が接続されている。これにより、電流検出用抵抗１４ｄ、１４ｅ，１４ｆには、第２モジュール回路を通る電流Ｉ２がボルテージフォロワ１３ｄ，１３ｅ，１３ｆで分流され、これら分流された電流Ｉ２１、Ｉ２２、Ｉ２３の大きさに対応するレベルの電圧Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２３がそれぞれ生じる。

さらに、第３モジュール回路の通電路には、電流制御素子としてのボルテージフォロワ１３ｇ，１３ｈ，１３ｉの並列回路が接続されている。この場合も、ボルテージフォロワ１３ｇ，１３ｈ，１３ｉをそれぞれ構成するバイポーラトランジスタは、それぞれのコレクタを共通接続され、エミッタを電流検出用抵抗１４ｇ、１４ｈ，１４ｉを各別に介して共通接続され、さらにベースを共通接続されている。そして、コレクタの共通接続点が前記第３モジュール回路を構成する複数の発光ダイオード１２の直列回路に接続され、また、電流検出用抵抗１４ｇ、１４ｈ，１４ｉの共通接続点とベースの共通接続点との間に、前記定電圧電源１５が接続されている。これにより、電流検出用抵抗１４ｇ、１４ｈ，１４ｉには、第３モジュール回路を通る電流Ｉ３がボルテージフォロワ１３ｇ，１３ｈ，１３ｉで分流され、これら分流された電流Ｉ３１、Ｉ３２、Ｉ３３の大きさに対応するレベルの電圧Ｖ３１、Ｖ３２、Ｖ３３がそれぞれ生じる。

なお、各モジュール回路における発光ダイオード２の個数については、用途に応じて適宜に設定可能であり、複数に限らず、１つでもよい。

前記定電圧電源１５と電流検出用抵抗１４ａ〜１４ｉは、コントロール回路３１を構成している。そして、定電圧電源１５によりボルテージフォロワ１３ａ〜１３ｉに動作用電流（ベース電流）を供給するとともに、電流検出用抵抗１４ａ〜１４ｉに生じる電圧Ｖ１１〜１３，Ｖ２１〜２３，Ｖ３１〜３３に応じて、ボルテージフォロワ３ａ〜３ｉの導通度をそれぞれ同時に調節する。

また、図８に示すように、上記各発光ダイオード１２、ボルテージフォロワ１３ａ〜１３ｉ、および電流検出用抵抗１４ａ〜１４ｉが、１つのモジュール４１に搭載されている。この場合、各発光ダイオード１２がモジュール４１上に互いに一定間隔を空けて分散配置され、その各発光ダイオード１２の相互間に、ボルテージフォロワ１３ａ〜１３ｉおよび電流検出用抵抗１４ａ〜１４ｉが分散して配置されている。

作用について説明する。
直流電流源１１及び定電圧電源１５が投入されると、定電圧電源１５によりボルテージフォロワ１３ａ〜１３ｉに動作用電流（ベース電流）が流れ、ボルテージフォロワ１３ａ〜１３ｉが動作する。これにより、ボルテージフォロワ１３ａ〜１３ｉおよび電流検出用抵抗１４ａ〜１４ｉを通して各モジュール回路の発光ダイオード１２に電流（いわゆる点灯電流）Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３が流れ、各モジュール回路の発光ダイオード１２が発光する。

このとき、第１モジュール回路の各発光ダイオード１２を通る電流Ｉ１がボルテージフォロワ１３ａ，１３ｂ，１３ｃおよび電流検出用抵抗１４ａ、１４ｂ，１４ｃで分流され、これら分流された電流Ｉ１１、Ｉ１２、Ｉ１３の大きさに対応するレベルの電圧Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３が電流検出用抵抗１４ａ、１４ｂ，１４ｃにそれぞれ生じる。

同様に、第２モジュール回路の各発光ダイオード１２を通る電流Ｉ２がボルテージフォロワ１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ、および電流検出用抵抗１４ｄ、１４ｅ，１４ｆで分流され、これら分流された電流Ｉ２１、Ｉ２２、Ｉ２３の大きさに対応するレベルの電圧Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２３が電流検出用抵抗１４ｄ、１４ｅ，１４ｆにそれぞれ生じる。

さらに、第３モジュール回路の各発光ダイオード１２を通る電流Ｉ３がボルテージフォロワ１３ｇ，１３ｈ，１３ｉおよび電流検出用抵抗１４ｇ、１４ｈ，１４ｉで分流され、これら分流された電流Ｉ３１、Ｉ３２、Ｉ３３の大きさに対応するレベルの電圧Ｖ３１、Ｖ３２、Ｖ３３が電流検出用抵抗１４ｇ、１４ｈ，１４ｉにそれぞれ生じる。

そして、この場合も、発光ダイオード１２にはその順方向電圧に製造上のバラツキがあることから、各モジュール回路に流れる電流（分岐電流）が均等にならないという問題がある。具体的には、順方向電圧が低い方のモジュール回路に電流が集中してしまう。しかも、順方向電圧が低い方のモジュール回路では、発光ダイオード１２の発熱によって順方向電圧がさらに低下し、流れる電流が更に増加してしまう。

これらの不具合を防ぐため、例えば、第１モジュール回路の電流Ｉ１が増加した場合には、この電流Ｉ１が分流される電流検出用抵抗１４ａ、１４ｂ，１４ｃにそれぞれ生じる電圧Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３のレベルが上昇し、その上昇に伴い、ボルテージフォロワ１３ａ，１３ｂ，１３ｃの導通度が減少方向に変化する。逆に、電流Ｉ１が減少した場合には、電流検出用抵抗１４ａ、１４ｂ，１４ｃにそれぞれ生じる電圧Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３のレベルが下降し、その下降に伴い、ボルテージフォロワ１３ａ，１３ｂ，１３ｃの導通度が増加方向に変化する。

こうして、ボルテージフォロワ１３ａ，１３ｂ，１３ｃの導通度が同時に調節されることにより、第１モジュール回路の各発光ダイオード１２に流れる電流Ｉ１が一定の値に制御される。この場合、電流Ｉ１が並列接続された複数のボルテージフォロワ１３ａ，１３ｂ，１３ｃを通る構成であるから、ボルテージフォロワの電力消費に基づく発熱が一箇所に集中することなく分散し、良好な放熱性を確保できる。熱設計が容易となる。

第２モジュール回路の電流Ｉ２が増加した場合も同様で、電流検出用抵抗１４ｄ、１４ｅ，１４ｆにそれぞれ生じる電圧Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２３のレベルが上昇し、その上昇に伴い、ボルテージフォロワ１３ｄ，１３ｅ，１３ｆの導通度が減少方向に変化する。電流Ｉ２が減少した場合には、電圧Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２３のレベルが下降し、その下降に伴い、ボルテージフォロワ１３ｄ，１３ｅ，１３ｆの導通度が増加方向に変化する。

こうして、ボルテージフォロワ１３ｄ，１３ｅ，１３ｆの導通度が同時に調節されることにより、第２モジュール回路の各発光ダイオード１２に流れる電流Ｉ２が一定の値に制御される。この場合、電流Ｉ２が並列接続された複数のボルテージフォロワ１３ｄ，１３ｅ，１３ｆを通る構成であるから、ボルテージフォロワの電力消費に基づく発熱が一箇所に集中することなく分散し、良好な放熱性を確保できる。

第３モジュール回路の電流Ｉ３が増加した場合も同様で、電流検出用抵抗１４ｇ、１４ｈ，１４ｉにそれぞれ生じる電圧Ｖ３１、Ｖ３２、Ｖ３３のレベルが上昇し、その上昇に伴い、ボルテージフォロワ１３ｇ，１３ｈ，１３ｉの導通度が減少方向に変化する。電流Ｉ３が減少した場合には、電圧Ｖ３１、Ｖ３２、Ｖ３３のレベルが下降し、その下降に伴い、ボルテージフォロワ１３ｇ，１３ｈ，１３ｉの導通度が増加方向に変化する。

こうして、ボルテージフォロワ１３ｇ，１３ｈ，１３ｉの導通度が同時に調節されることにより、第３モジュール回路の各発光ダイオード１２に流れる電流Ｉ３が一定の値に制御される。この場合も、電流Ｉ３が並列接続された複数のボルテージフォロワ１３ｇ，１３ｈ，１３ｉを通る構成であるから、ボルテージフォロワの電力消費に基づく発熱が一箇所に集中することなく分散し、良好な放熱性を確保できる。

したがって、このようにしても第３の実施形態と同様な効果を得ることができる。さらに、第４の実施形態によれば、第1〜３モジュール回路に対して、それぞれボルテージフォロワ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ、ボルテージフォロワ１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ、ボルテージフォロワ１３ｇ，１３ｈ，１３ｉの並列回路が接続されている。つまり、各モジュール回路に対して、複数のボルテージフォロワが並列接続されている。これにより、例えば、ボルテージフォロワ１３ａ，１３ｂ，１３ｃのうち一つが何らかの原因で破損して不導通状態になった場合でも、残りのボルテージフォロワにより発光ダイオード１２の発光動作を続けることが可能であり、装置動作の安定化を実現することができる。

さらに、第1〜３モジュール回路に対して並列接続されたボルテージフォロワ１３ａ〜１３ｉに対し、それぞれ電流検出用抵抗１４ａ〜１４ｉが接続されており、これら電流検出用抵抗１４ａ〜１４ｉでの発熱も生じるので、さらに効果的な発熱源の分散化を実現でき、装置の熱設計がさらに容易になる。

［４］変形例
上記各実施形態では、各ボルテージフォロワとして、バイポーラトランジスタを用いたエミッタフォロア回路を採用したが、それに限らず、ＦＥＴを用いたソースフォロア回路を採用してもよい。あるいは、ＯＰアンプと電力制御半導体の組み合わせ回路を採用してもよい。また、電流制御素子としては、ボルテージフォロワに限らず、可変抵抗器などを用いることもできる。 その他、この発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。

第１の実施形態の構成を示す図。 第１の実施形態のモジュール構成を示す図。 第２の実施形態の構成を示す図。 第２の実施形態のモジュール構成を示す図。 第３の実施形態の構成を示す図。 第３の実施形態のモジュール構成を示す図。 第４の実施形態の構成を示す図。 第４の実施形態のモジュール構成を示す図。

符号の説明

１…直流電源、２…発光ダイオード、３ａ〜３ｉ、１３ａ〜１３ｉ…ボルテージフォロワ、４ａ，４ｂ，４ｃ、１４ａ〜１４ｉ…電流検出用抵抗、５ａ〜５ｉ…分圧用抵抗、６…ツェナーダイオード（定電圧素子）、７…バイアス回路、８…定電流源、９…抵抗、１０…コントロール回路、１１…直流電流源、１５…定電圧電源、２０…モジュール、３０、３１…コントロール回路、４０、４１…モジュール

Claims (11)

1. 少なくとも１つの発光ダイオードと、
   前記発光ダイオードへの通電路に設けられた複数の電流制御素子と、
   前記発光ダイオードおよび前記各電流制御素子を通る電流経路に設けられた電流検出用抵抗を有し、その電流検出用抵抗に生じる電圧に応じて、前記各電流制御素子の導通度を同時に調節するコントロール回路と、
   を備えていることを特徴とする発光ダイオードの駆動装置。
2. 前記コントロール回路は、さらに、前記各電流制御素子にそれぞれ動作用電圧を供給するための複数の分圧用抵抗および定電圧素子を有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の駆動装置。
3. 前記発光ダイオードは複数あり、これら発光ダイオード、前記各電流制御素子、および前記電流検出用抵抗が１つのモジュールに搭載されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光ダイオードの駆動装置。
4. 各発光ダイオードは、前記モジュール上に所定間隔を空けて配置されており、前記電流制御素子及び前記電流検出用抵抗は、前記モジュール上であって、前記各所定間隔内に１乃至複数個が分散して配置されていることを特徴とする請求項３記載の発光ダイオードの駆動装置。
5. 少なくとも１つの発光ダイオードを有する複数のモジュール回路と、
   前記各モジュール回路に複数ずつ設けられた電流制御素子と、
   前記各モジュール回路にそれぞれ設けられた電流検出用抵抗を有し、これら電流検出用抵抗に生じる電圧に応じて、前記各モジュール回路における各電流制御素子の導通度をそれぞれ同時に調節するコントロール回路と、
   を備えていることを特徴とする発光ダイオードの駆動装置。
6. 前記コントロール回路は、さらに、前記各モジュール回路における各電流制御素子にそれぞれ動作用電流を供給するためのバイアス回路および複数の分圧用抵抗を有することを特徴とする請求項５に記載の発光ダイオードの駆動装置。
7. 前記各発光ダイオード、前記各電流制御素子、および前記各電流検出用抵抗が１つのモジュールに搭載されていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の発光ダイオードの駆動装置。
8. 各発光ダイオードは、前記モジュール上に所定間隔を空けて配置されており、前記電流制御素子及び前記電流検出用抵抗は、前記モジュール上であって、前記各所定間隔内に１乃至複数個が分散して配置されていることを特徴とする請求項７記載の発光ダイオードの駆動装置。
9. 基材と、
   所望の光学特性を有するように前記基材に所定配置された複数の発光ダイオードと、
   前記基材に配置されるものであって、前記発光ダイオードへの導通路に設けられて各発光ダイオードに流れる電流を制御する複数の電流制御素子と、を備える発光ダイオードの駆動装置において、
   前記複数の電流制御素子は、前記基材の発光ダイオードが配置されていない複数の領域に１乃至複数個分散して配置されていることを特徴とする発光ダイオードの駆動装置。
10. 各発光ダイオードは、所定間隔を空けて配置されており、前記電流制御素子は、前記各所定間隔内に１乃至複数個が分散して配置されていることを特徴とする請求項９記載の発光ダイオードの駆動装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか一記載の発光ダイオードの駆動装置を適用したことを特徴とする照明装置。

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