JP2009295449A - 照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】安定した動作を確保でき、器具設置時の施工性を改善できる照明器具を提供する。
【解決手段】器具本体１、直流出力を発生する電源ユニット２１、複数の発光ダイオードからなる発光ダイオード群を複数並列接続した発光ダイオードモジュール５及び電源ユニット２１の直流出力により各発光ダイオード群に対し同一の電流を流すように制御する定電流回路２２を有し、このうちの定電流回路２２を電源ユニット２１と別個で、且つ器具本体１の筐体の一部を構成する天板１ａ面に配置する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光源として発光ダイオードを用いた照明器具に関するものである。

最近、照明器具には、複数の発光ダイオードを直並列に接続したものを光源として用いたものがある。そして、このような照明器具では、各発光ダイオードの光量が均一になるようにそれぞれの発光ダイオードに流れる電流を一定に制御するコントロール回路を有する電源装置が用いられている。

特許文献１は、このような電源装置を有する照明装置の一例を示すもので、かかる装置では、定電流源を含む電源部、並列接続された発光ダイオード群及びこれら発光ダイオード群に流れる電流を制御素子により一定の値に制御するコントロール回路を有するものが開示されている。
特開２００８−０５３６９５号公報

従来のコントロール回路は、発光ダイオードと同一基板上に配置されているため、発光ダイオードの発熱と制御素子である半導体との発熱によって基板が高温化しやすく、発光ダイオードの特性が低下する虞があるとともに、半導体素子自身も熱により破損することがあり、安定した定電流動作を得られないということがあった。

そこで、上記の課題を解決しようとして、例えば、照明装置のコントロール回路を電源部側に設けることも考えられる。しかしながら、この構成は、並列接続された各発光ダイオード群を、コントロール回路を有する電源部に接続するのに煩雑な配線が必要となり、このための配線工事が面倒で、装置設置時の施工性が悪化するという問題があった。このことは、例えば、１個の電源部を共用して複数の照明装置の発光ダイオード群を接続するような場合、さらに煩雑な配線が必要であった。

また、コントロール回路は電源部に設けられるため、例えばコントロール回路を構成する回路素子の一部が破損したような場合、電源部を含めて全て交換する必要があり、経済的に不利になるという問題もあった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、安定した動作を確保でき、器具設置時の施工性を改善できる照明器具を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、器具本体と；直流出力を発生する電源手段と；複数の発光ダイオードからなる発光ダイオード群を複数並列接続した発光ダイオードモジュールと；前記電源手段の直流出力により前記発光ダイオードモジュールの各発光ダイオード群に対し所定の電流を流すように制御する制御素子を有する定電流手段と；を具備し、前記定電流手段は、前記電源手段と別個に設けられ、且つ前記器具本体の熱伝導性の高い筐体面に配置されることを特徴としている。

ここで、熱伝導性の高い筐体面は、熱伝導率の高い金属製であっても良いし、放熱作用を期待できる程度の熱伝導率であれば樹脂製であっても良い。そして、定電流手段が配置される筐体面と好適であるのは、器具本体の内側であって、その反対側の面が外部に直接露出又は他の部材と熱的に結合することによって外部に定電流手段からの熱を放熱できる構成であることである。

また、定電流手段の配置は、発光ダイオードモジュールに対向する位置の器具本体の筐体面であってもよい。

請求項２記載の発明は、請求項１記載において、前記発光ダイオードモジュールは前記定電流手段とともに負荷部を構成し、該負荷部は、前記発光ダイオードの動作異常により前記定電流手段の動作を停止させる制御手段を有し、前記電源手段は、前記定電流手段の動作停止にともなう前記負荷部のインピーダンス変化を検出して前記直流出力を制御する保護手段を有することを特徴としている。

本発明によれば、筐体面を介して定電流手段の熱が放熱されるため、定電流手段の制御素子が熱により不具合を生じることが無くなるとともに、発光ダイオードモジュールも定電流手段の熱影響を受けないようにできる。また、電源手段と定電流手段の間の煩雑な配線を解消でき、この間の配線工事を簡単にでき器具設置時の施工性を大幅に改善できる。

本発明によれば、負荷部側での異常情報を伝送するための専用の信号線を用いる必要がなくなり、配線工事が簡単になってさらに器具設置時の施工性が改善できる。

本発明によれば、定電流手段と発光ダイオードモジュールを別にしても、これら間の配線が複雑にならず、かつ各発光ダイオードモジュールとの配線長が長くならないため、器具内において配線を収納するためのスペースが小さくなり、器具本体が大型化するのを抑制できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。

（第１の実施の形態）
まず、本発明が適用される照明器具について簡単に説明する。

図１（ａ）（ｂ）（ｃ）において、１は器具本体で、この器具本体１は、長方形状をしており、一方端部に取付金具２が設けられ、この取付金具２により、例えば支持柱などに取り付け可能にしている。また、器具本体１は、筐体の一部を構成する天板１ａを有し、この天板１ａ内面側に電源ユニット用基板３及び定電流回路用基板４が並べて配置されている。ここで、天板１ａを有する筐体は、熱伝導性の高い材料のものが用いられ、例えば、熱伝導率の高い金属製であっても良いし、放熱作用を期待できる程度の熱伝導率であれば樹脂製であっても良い。電源ユニット用基板３には電源ユニット２１、定電流回路用基板４には定電流回路２２がそれぞれ設けられる。このうちの定電流回路２２を有する定電流回路用基板４は、後述のＬＥＤモジュール５に対向する位置に配置される。これら電源ユニット２１及び定電流回路２２については後述する。

また、器具本体１は、図１（ｃ）に示すように天板１ａの長手方向に沿って断面逆三角形状の突出部１ｂが形成され、この突出部１ｂの傾斜した側面に沿ってＬＥＤモジュール５が設けられている。ＬＥＤモジュール５は、断面を三角波状に形成した基部５ａを有し、この断面三角波状の基部５ａが突出部１ｂの側面に沿って配置されている。また、ＬＥＤモジュール５は、三角波状の基部５ａの各谷部分に複数（図示例では４個）の発光ダイオード（ＬＥＤ）６からなる発光ダイオード群がそれぞれ配置されている。この場合、発光ダイオード群が配置される谷部両側の山部側面は、発光ダイオード６から発する光を反射する反射面に形成されている。

図２は、このように構成された照明器具の電源ユニット用基板３に設けられる電源ユニット２１の概略構成を示している。

図２において、１１は交流電源で、この交流電源１１は、不図示の商用電源からなっている。この交流電源１１には、整流手段としての全波整流回路１２の入力端子が接続されている。全波整流回路１２は、交流電源１１からの交流電力を全波整流した直流を発生する。

全波整流回路１２の正負極の出力端子間には、平滑用コンデンサ１３が並列に接続されている。平滑用コンデンサ１３は、全波整流回路１２の出力を平滑化する。

平滑用コンデンサ１３の両端には、フライバックトランスであるスイッチングトランス１４の一次巻線１４ａとスイッチング手段としてのスイッチングトランジスタ１５の直列回路が接続されている。スイッチングトランス１４は、一次巻線１４ａと磁気的結合された二次巻線１４ｂを有している。

スイッチングトランス１４の二次巻線１４ｂには、図示極性のダイオード１６と平滑コンデンサ１７からなる整流平滑回路が接続されている。この整流平滑回路は、スイッチングトランジスタ１５、スイッチングトランス１４とともに直流出力生成手段を構成し、スイッチングトランス１４の二次巻線１４ｂより発生する交流出力をダイオード１６で整流し、この整流出力を平滑コンデンサ１７により平滑して直流出力として発生する。

平滑コンデンサ１７両端には、出力端子ｔ１１、ｔ１２が接続されている。この出力端子ｔ１１、ｔ１２には、発光ダイオードモジュール２３（図１で述べたＬＥＤモジュール５に相当）及び定電流回路２２で構成される負荷部２４の入力端子ｔ２１、ｔ２２が配線を介して接続される。これら発光ダイオードモジュール２３及び定電流回路２２で構成される負荷部２４については後述する。

出力端子ｔ１２とスイッチングトランス１４の二次巻線１４ｂとの間には、電流検出回路１８が接続され、出力端子ｔ１１、ｔ１２には、電圧検出回路１９が接続されている。電流検出回路１８は、負荷部２４に流れる電流を検出し、この検出電流に応じた検出信号を出力する。また、電圧検出回路１９は、出力端子ｔ１１、ｔ１２の電圧、つまり負荷部２４に印加される電圧を検出し、この検出電圧に応じた検出信号を出力する。

電流検出回路１８及び電圧検出回路１９には、制御手段として制御回路２０が接続されている。制御回路２０は、不図示の電源部により駆動されるもので、その動作によりスイッチングトランジスタ１５をオンオフさせてスイッチングトランス１４をスイッチング駆動する。この場合、制御回路２０は、電流検出回路１８の検出信号と不図示の基準値とを比較し、この比較結果に基づいてスイッチングトランジスタ１５のオンオフ動作を制御し、負荷部２４に供給される電流を一定に制御する。また、制御回路２０は、電圧検出回路１９の検出信号と不図示の基準値とを比較し、この比較結果に基づいてスイッチングトランジスタ１５のオンオフ動作を制御し、負荷部２４に印加される出力電圧を一定に制御するようにもしている。

図３は、図１に示す照明器具の定電流回路用基板４に設けられる定電流回路２２及び発光ダイオードモジュール２３で構成される負荷部２４の概略構成を示している。

図３において、ｔ２１、ｔ２２は入力端子で、これら入力端子ｔ２１、ｔ２２は、電源ユニット２１の出力端子ｔ１１、ｔ１２に２本の配線により接続される。入力端子ｔ２１には、発光ダイオードモジュール２３を構成する複数の発光ダイオード群２３ａ、２３ｂ、…２３ｎが接続されている。この場合、発光ダイオード群２３ａは、発光ダイオードＤ11、Ｄ12、…Ｄ1mの直列回路、発光ダイオード群２３ｂは、発光ダイオードＤ21、Ｄ22、…Ｄ2mの直列回路、同様にして発光ダイオード群２３ｎは、発光ダイオードＤn1、Ｄn2、…Ｄnmの直列回路より構成されている。これら発光ダイオードＤ11、Ｄ12、…Ｄ1m〜Ｄn1、Ｄn2、…Ｄnmは、図１で述べた発光ダイオード６に相当する。そして、発光ダイオード群２３ａ、２３ｂ、…２３ｎは、それぞれの発光ダイオードＤ11、Ｄ21、…Ｄn1のアノードを共通接続して並列接続され、この共通接続点が入力端子ｔ２１に接続されている。また、発光ダイオード群２３ａ、２３ｂ、…２３ｎには、定電流回路２２が接続されている。定電流回路２２は、半導体素子としてＰＮＰ型トランジスタ２２ａ、２２ｂ、…２２ｎを有している。そして、発光ダイオード群２３ａの発光ダイオードＤ1mのカソードをＰＮＰ型トランジスタ２２ａのコレクタに、発光ダイオード群２３ｂの発光ダイオードＤ2mのカソードをＰＮＰ型トランジスタ２２ｂのコレクタに、同様にして発光ダイオード群２３ｎの発光ダイオードＤnmのカソードをＰＮＰ型トランジスタ２２ｎのコレクタにそれぞれ接続している。また、定電流回路２２は、ＰＮＰ型トランジスタ２２ａのエミッタを抵抗２５ａ、ＰＮＰ型トランジスタ２２ｂのエミッタを抵抗２５ｂ、同様にしてＰＮＰ型トランジスタ２２ｎのエミッタを抵抗２５ｎを、それぞれ介して共通接続し、この共通接続点を入力端子ｔ２２に接続している。さらに定電流回路２２は、ＰＮＰ型トランジスタ２２ａ、２２ｂ、…２２ｎのベースを共通接続するとともに、抵抗２６を介して入力端子ｔ２１に接続している。この場合、定電流回路２２は、ＰＮＰ型トランジスタ２２ａ、２２ｂ、…２２ｎ及び抵抗２５ａ、２５ｂ、…２５ｎによりカレントミラー回路を構成し、入力端子ｔ２１より抵抗２６を介してＰＮＰ型トランジスタ２２ａ、２２ｂ、…２２ｎの各ベースに制御信号が入力されると、ＰＮＰ型トランジスタ２２ａ、２２ｂ、…２２ｎ及び抵抗２５ａ、２５ｂ、…２５ｎを通して各発光ダイオード群２３ａ、２３ｂ、…２３ｎに同一の電流が流れるようにしている。

次に、このように構成した実施の形態の作用を説明する。

図２において、交流電源１１の交流電力が全波整流回路１２に印加されると、全波整流回路１２で全波整流され、平滑用コンデンサ１３スイッチングトランス１４及びスイッチングトランジスタ１５に供給される。

この状態で、制御回路２０によるスイッチングトランジスタ１５のオンオフによりスイッチングトランス１４がスイッチング駆動される。この場合、スイッチングトランジスタ１５のオンでスイッチングトランス１４の一次巻線１４ａに電流を流してエネルギーを蓄積し、スイッチングトランジスタ１５のオフで、一次巻線１４ａに蓄積したエネルギーを二次巻線１４ｂを通して放出する。これにより整流平滑回路を構成する平滑コンデンサ１７両端より直流出力が発生し、この直流出力が出力端子ｔ１１、ｔ１２より出力され、図３に示す負荷部２４に供給される。

電源ユニット２１の直流出力が入力端子ｔ２１、ｔ２２に供給されると、定電流回路２２では、抵抗２６を介してＰＮＰ型トランジスタ２２ａ、２２ｂ、…２２ｎの各ベースに制御信号が与えられる。この場合、定電流回路２２は、ＰＮＰ型トランジスタ２２ａ、２２ｂ、…２２ｎ及び抵抗２５ａ、２５ｂ、…２５ｎによりカレントミラー回路が構成されている。これにより、ＰＮＰ型トランジスタ２２ａ、２２ｂ、…２２ｎの各ベースに制御信号が与えられると、ＰＮＰ型トランジスタ２２ａ、２２ｂ、…２２ｎ及び抵抗２５ａ、２５ｂ、…２５ｎを通して各発光ダイオード群２３ａ、２３ｂ、…２３ｎに同一の電流が流れ、これら発光ダイオード群２３ａ、２３ｂ、…２３ｎの各発光ダイオードＤ11、Ｄ12、…Ｄ1m〜Ｄn1、Ｄn2、…Ｄnmが点灯される。

この場合、負荷部２４に供給される電流は、電流検出回路１８で検出され、この検出電流に応じた検出信号が制御回路２０に出力される。制御回路２０は、電流検出回路１８からの検出信号と不図示の基準値との比較結果に基づいてスイッチングトランジスタ１５のオンオフ動作を制御し、負荷部２４側に供給する出力電流を一定に制御する。勿論、制御回路２０は、電圧検出回路１９で検出される負荷部２４側に印加される電圧に応じた検出信号と不図示の基準値との比較結果に基づいてスイッチングトランジスタ１５のオンオフ動作を制御し、負荷部２４に印加する電圧を一定に制御することもできる。

したがって、このようにすれば、電源ユニット２１より直流出力が発生すると、定電流回路２２のカレントミラー回路を構成するＰＮＰ型トランジスタ２２ａ、２２ｂ、…２２ｎのベースに制御信号が与えられ、これらＰＮＰ型トランジスタ２２ａ、２２ｂ、…２２ｎ及び抵抗２５ａ、２５ｂ、…２５ｎを通して各発光ダイオード群２３ａ、２３ｂ、…２３ｎに同一電流が流れ、発光ダイオード群２３ａ、２３ｂ、…２３ｎを構成する発光ダイオードＤ11、Ｄ12、…Ｄ1m〜Ｄn1、Ｄn2、…Ｄnmが点灯される。この場合、定電流回路２２は、電源ユニット２１の電源ユニット用基板３と異なる定電流回路用基板４に設けられ、さらに発光ダイオードモジュール２３とともに負荷部２４を構成し、この定電流回路２２を含む負荷部２４が電源ユニット２１に対し２本の配線により接続されている。これにより、電源ユニット２１と定電流回路２２間での煩雑な配線を解消できるので、この間の配線工事を簡単にでき、器具設置時の施工性を大幅に改善できる。このことは、例えば１個の電源ユニット２１を共用して複数の負荷部２４を接続するような場合、さらに電源ユニット２１と負荷部２４の間の配線工事を簡単にでき、施工性が向上する。

また、定電流回路２２を有する定電流回路用基板４は、器具本体１の筐体面のＬＥＤモジュール５（発光ダイオードモジュール２３）に対向する位置に配置されるので、定電流回路２２と発光ダイオード群２３ａ、２３ｂ、…２３ｎを構成する発光ダイオードＤ11、Ｄ12、…Ｄ1m〜Ｄn1、Ｄn2、…Ｄnmとの間の配線の引き回しも簡単で、これら間の配線が複雑にならず、かつ発光ダイオードモジュール２３との配線長が長くならないため、器具内において配線を収納するためのスペースが小さくなり、器具本体が大型化するのを抑制できる。

さらに、電源ユニット２１に対し定電流回路２２が独立して設けられるので、例えば定電流回路２２を構成する回路素子が破損したような場合も、従来のように電源部を含めて全て交換するのでなく、定電流回路２２を設けた定電流回路用基板４を交換するのみで対応でき、経済的にも有利にできる。

さらに、電源ユニット２１と負荷部２４が別々に設けられるので、電源ユニット２１の電流容量の範囲で、個数の異なる発光ダイオードを有する発光ダイオードモジュール２３を任意に選択して使用することができ、汎用性の面でも優れた効果を得られる。

さらに、定電流回路２２を有する定電流回路用基板４は、器具本体１の筐体の一部を構成する天板１ａ面に配置されているので、定電流回路２２を構成するＰＮＰ型トランジスタ２２ａ、２２ｂ、…２２ｎ及び抵抗２５ａ、２５ｂ、…２５ｎの放熱を外気に直接露出する天板１ａを介して効率よく行うことができ、ＰＮＰ型トランジスタ２２ａ、２２ｂ、…２２ｎが熱により破損するようなことを確実に防止でき、常に、安定した定電流動作を期待できる。

（変形例）
図４は、第１の実施の形態の変形例を示すものである。

第１の実施の形態の図３に示す定電流回路２２では、電源ユニット２１からの直流出力を抵抗２６を介してＰＮＰ型トランジスタ２２ａ、２２ｂ、…２２ｎの各ベースに制御信号として与えるようにしたが、この変形例では、発光ダイオード群２３ａ、２３ｂ、…２３ｎを構成する発光ダイオードＤ11、Ｄ12、…Ｄ1m〜Ｄn1、Ｄn2、…Ｄnmの両端に発生する電圧が略一定に維持されることに着目し、発光ダイオードの端子電圧をＰＮＰ型トランジスタ２２ａ、２２ｂ、…２２ｎのベースの制御信号として用いるようにしている。

この場合、発光ダイオード群２３ａでは、発光ダイオードＤ1mのアノードとＰＮＰ型トランジスタ２２ａのベースの間を抵抗２７ａを介して接続し、発光ダイオードＤ1mの端子電圧により抵抗２７ａを介してＰＮＰ型トランジスタ２２ａのベースに制御信号を与えるようにする。また、発光ダイオード群２３ｂでは、発光ダイオードＤ2mのアノードとＰＮＰ型トランジスタ２２ｂのベースの間を抵抗２７ｂを介して接続し、発光ダイオードＤ2mの端子電圧により抵抗２７ｂを介してＰＮＰ型トランジスタ２２ｂのベースに制御信号を与えるようにし、同様にして発光ダイオード群２３ｎｂでは、発光ダイオードＤnmのアノードとＰＮＰ型トランジスタ２２ｎのベースの間を抵抗２７ｎを介して接続し、発光ダイオードＤnmの端子電圧により抵抗２７nを介してＰＮＰ型トランジスタ２２ｎのベースに制御信号を与えるようにする。

このようにしても、電源ユニット２１の直流出力が入力端子ｔ２１、ｔ２２に供給されると、各抵抗２７ａ、２７ｂ…２７ｎを各別に介してＰＮＰ型トランジスタ２２ａ、２２ｂ、…２２ｎの各ベースに制御信号が与えられる。これによりＰＮＰ型トランジスタ２２ａ、２２ｂ、…２２ｎ及び抵抗２５ａ、２５ｂ、…２５ｎを通して各発光ダイオード群２３ａ、２３ｂ、…２３ｎに同一の電流が流れ、発光ダイオード群２３ａ、２３ｂ、…２３ｎの各発光ダイオードを点灯することができる。

勿論、かかる変形例によっても第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。

なお、上述では、発光ダイオード群２３ａ、２３ｂ、…２３ｎごとに抵抗２７ａ、２７ｂ…２７ｎを接続したが、例えば、発光ダイオード群２３ａに対してのみ発光ダイオードＤ1mのアノードとＰＮＰ型トランジスタ２２ａのベースの間を抵抗２７ａを介して接続し、発光ダイオードＤ1mの端子電圧により抵抗２７ａを介してＰＮＰ型トランジスタ２２ａ、２２ｂ、…２２ｎの全てのベースに制御信号を与えるようにしてもよい。

（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態にかかる照明器具の負荷部の概略構成を示すもので、図３と同一部分には同符号を付して説明を省略する。

第１の実施の形態では、定電流回路２２は、ＰＮＰ型トランジスタ２２ａ、２２ｂ、…２２ｎ及び抵抗２５ａ、２５ｂ、…２５ｎによりカレントミラー回路が構成され、ＰＮＰ型トランジスタ２２ａ、２２ｂ、…２２ｎの各ベースに制御信号が与えられると、各発光ダイオード群２３ａ、２３ｂ、…２３ｎに同一の電流を流すようにしているが、実際は発光ダイオード群２３ａ、２３ｂ、…２３ｎを構成する各発光ダイオードの個体差のため各発光ダイオード群２３ａ、２３ｂ、…２３ｎに流れる電流にばらつきが生じ、光出力が同じにならないことがある。

そこで、この第２の実施の形態では、各発光ダイオード群２３ａ、２３ｂ、…２３ｎに流れる電流のばらつきを抑制して発光ダイオード群２３ａ、２３ｂ、…２３ｎ間の光出力を一定にし、さらに電力損失も低減するようにしている。

この場合、図５において入力端子ｔ２１、ｔ２２に印加される電圧をＶ、入力端子ｔ２１、ｔ２２に供給される電流をＩ、抵抗２６に流れる電流をｉｂとし、また、発光ダイオード群２３ａ、２３ｂ、…２３ｎに流れるそれぞれの電流（ｉ）をｉ１、ｉ２、…ｉｎ、定電流回路２２を構成するＰＮＰ型トランジスタ２２ａ、２２ｂ、…２２ｎのそれぞれのエミッタ・ベース電圧（ＶBE）をＶBE1、ＶBE2、…ＶBEn、増幅率ｈFE、抵抗２５ａ、２５ｂ、…２５ｎのそれぞれの抵抗値（Ｒ）をＲ１、Ｒ２、…Ｒｎとする。

この状態で、電流のばらつきを抑えるための定数設定の条件として各発光ダイオード群２３ａ、２３ｂ、…２３ｎに対応するＰＮＰ型トランジスタ２２ａ、２２ｂ、…２２ｎのエミッタ・ベース電圧ＶBE1、ＶBE2、…ＶBEnと抵抗２５ａ、２５ｂ、…２５ｎの抵抗値Ｒ１、Ｒ２、…Ｒｎのそれぞれの関係を、
ＶBE／（ｉ×Ｒ）＜０．５、つまりｉ×Ｒ＞２ＶBE…（１）に設定する。

また、電力損失の上限を決定する定数設定の条件として抵抗２５ａ、２５ｂ、…２５ｎでの消費電力の総和と、入力端子ｔ２１、ｔ２２に与えられる電圧Ｖ、電流Ｉの関係を、

つまり、ｉ²×Ｒ＜（０．０５／ｎ）×Ｖ×Ｉ≒０．０５×Ｖ×ｉ…（２）に設定する。

そして、これら（１）（２）式より
２ＶBE＜ｉ×Ｒ＜０．０５×Ｖ…（３）
を求め、かかる（３）式の関係を満足するように抵抗２５ａ、２５ｂ、…２５ｎのそれぞれの抵抗値Ｒ１、Ｒ２、…Ｒｎを決定する。ここで、(１)式の「０．５」、(２)式の「０．０５」は、それぞれ実験により求められた数値である。

このようにすれば、発光ダイオード群２３ａ、２３ｂ、…２３ｎに流れる電流のばらつきを最小限にして発光ダイオード群２３ａ、２３ｂ、…２３ｎ間の光出力を一定にでき、さらに電力損失も最小限に抑えることができる。

一方、他の方法として、電流のばらつきを抑えるための定数設定の条件として、入力端子ｔ２１、ｔ２２に供給される電流Ｉ、ＰＮＰ型トランジスタ２２ａ、２２ｂ、…２２ｎの増幅率ｈFE及び抵抗２６に流れる電流ｉｂ（ＰＮＰ型トランジスタ２２ａ、２２ｂ、…２２ｎのベースに流れる電流）の関係を

つまり、ｉｂ＞Ｉ／ｈFE…（４）に設定し、また、抵抗２６に流れる電流ｉｂも電力損失の原因となるので、電力損失の上限を決定する定数設定の条件として電流Ｉと電流ｉｂの関係を
ｉｂ＜Ｉ×０．０５、つまりｉｂ＜１／２０…（５）に設定する。

そして、これら（４）（５）式より
２０＜Ｉ／ｉｂ＜ｈFE…（６）
を求め、かかる（６）式の関係を満足するように抵抗２６に流れる電流ｉｂを決定する。ここでも、(５)式の「０．０５」は、実験により求められた数値である。

このようにしても、発光ダイオード群２３ａ、２３ｂ、…２３ｎに流れる電流のばらつきを最小限にして発光ダイオード群２３ａ、２３ｂ、…２３ｎ間の光出力を一定にでき、さらに電力損失も最小限に抑えることができる。

したがって、このようにすれば、発光ダイオード群２３ａ、２３ｂ、…２３ｎに流れる電流のばらつきを最小限にして発光ダイオード群２３ａ、２３ｂ、…２３ｎ間の光出力を一定にでき、さらに電力損失も最小限に抑制できる照明器具を実現できる。

勿論、かかる第２の実施の形態によっても第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。

（第３の実施の形態）
図６及び図７は、本発明の第３の実施の形態にかかる照明器具の概略構成を示すもので、図２及び図３と同一部分には同符号を付して説明を省略する。

この第３の実施の形態では、負荷部２４側での異常検出により電源ユニット２１を保護動作状態に移行させる機能を有している。この場合、図７に示す負荷部２４では、発光ダイオード群２３ａ、２３ｂ、…２３ｎの発光ダイオードＤ11、Ｄ21、…Ｄn1のカソードを図示極性のダイオード２８１１、２８２１、…２８ｎ１を各別に介して共通接続し、この共通接続点を制御手段としてのカレントミラー回路制御部２９に接続し、以下同様に、発光ダイオード群２３ａ、２３ｂ、…２３ｎの発光ダイオードＤ1m、Ｄ2m、…Ｄnmのカソードを図示極性のダイオード２８１ｍ、２８２ｍ、…２８ｎｍを各別に介して共通接続し、この共通接続点をカレントミラー回路制御部２９に接続している。カレントミラー回路制御部２９は、入力端子ｔ２１、ｔ２１より直流出力が与えられると、この直流出力を制御信号としてＰＮＰ型トランジスタ２２ａ、２２ｂ、…２２ｎの各ベースに入力するとともに、発光ダイオード群２３ａ、２３ｂ、…２３ｎの各発光ダイオードＤ1m、Ｄ2m、…Ｄnm〜Ｄ1m、Ｄ2m、…Ｄnmにそれぞれ流れる電流の有無により動作異常を検出し、異常を検出すると、ＰＮＰ型トランジスタ２２ａ、２２ｂ、…２２ｎの各ベースへの信号入力を強制的に止めて、カレントミラー回路の動作を停止させる。

一方、図６に示す電源ユニット２１は、出力端子ｔ１１、ｔ１２の間に異常検出部３１が接続されている。この異常検出部３１は、カレントミラー回路の動作停止に伴う出力端子ｔ１１、ｔ１２（負荷部２４側の入力端子ｔ２１、ｔ２２）間の電圧変化を検出し、この電圧変化が予め設定された閾値を超えると、負荷異常を検出して電源ユニット２１の出力を制御し、電源ユニット２１自身を保護動作状態に移行させる。この場合、電源ユニット２１は、例えば図８に示す負荷特性を有していて、負荷部２４側が正常の間は定電流制御されている（図示期間Ａ）。その後、発光ダイオードの動作異常などによりカレントミラー回路の動作が停止すると、負荷開放により負荷インピーダンスが増大し電源ユニット２１の出力電圧Ｖが増加する。このとき電源ユニット２１の自己保護機能により出力電圧Ｖの増加は抑えられるものの依然として増加傾向を示す（図示期間Ｂ）。これに対して異常検出部３１は、予め所定電圧値の閾値３２を設定している。そして、出力端子ｔ１１、ｔ１２の出力電圧Ｖが閾値３２に達すると、制御回路２０に制御信号を出力する。これにより、電源ユニット２１の出力は、例えば図８の実線上の点ａに示すようにＩ＝Ｉ１、Ｖ＝Ｖ１（出力低減）、又は点ｂに示すようにＩ＝０、Ｖ＝０（出力停止）に速やかに制御され保護動作状態に移行される。

このようにすれば、発光ダイオード群２３ａ、２３ｂ、…２３ｎの発光ダイオードの動作異常によりカレントミラー回路が動作停止すると、電源ユニット２１は、出力を低減又は停止して保護動作状態に移行するようにできるので、負荷側の異常に対して電源ユニット２１についても安全に保護することができる。また、負荷側の異常は、電源ユニット２１の出力端子ｔ１１、ｔ１２の電圧変化により検出し、異常情報を伝送するための専用の信号線を用いる必要がないので、この間の配線工事がさらに簡単になって器具設置時の施工性が改善され、しかも構成を簡単にでき、価格的にも安価になる。

勿論、かかる第３の実施の形態によっても第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。

（第４の実施の形態）
図９は、本発明の第４の実施の形態にかかる照明器具の負荷部の概略構成を示すもので、図３と同一部分には同符号を付して説明を省略する。

この場合、発光ダイオード群２３ａは、複数のコネクタ４１１１、…４１１ｍの直列回路、発光ダイオード群２３ｂは、複数のコネクタ４１２１、…４１２ｍの直列回路、同様にして発光ダイオード群２３ｎは、複数のコネクタ４１ｎ１、…４１ｎｍの直列回路を有している。これらコネクタ４１１１、…４１１ｍ〜４１ｎ１、…４１ｎｍには、発光ダイオードユニット４２１１、…４２１ｍ〜４２ｎ１、…４２ｎｍが各別に着脱可能に設けられる。

発光ダイオードユニット４２１１、…４２１ｍ〜４２ｎ１、…４２ｎｍは、複数個直列接続された発光ダイオードを有するもので、それぞれ対応するコネクタ４１１１、…４１１ｍ〜４１ｎ１、…４１ｎｍに取付けることにより発光ダイオード群２３ａ、２３ｂ、…２３ｎを構成する。

この場合、各発光ダイオード群２３ａ、２３ｂ、…２３ｎを構成する発光ダイオードの直列個数は等しく、また、発光ダイオード群２３ａ、２３ｂ、…２３ｎを構成する発光ダイオードの個数が電源ユニット２１の許容される電流容量以内であることが必要である。

このようにすれば、コネクタ４１１１、…４１１ｍ〜４１ｎ１、…４１ｎｍに取付けられる発光ダイオードユニット４２１１、…４２１ｍ〜４２ｎ１、…４２ｎｍに、所望する直列個数の発光ダイオードを有するものを選択すれば、任意の直列個数の発光ダイオードを有する発光ダイオード群２３ａ、２３ｂ、…２３ｎを構成することができるので、発光ダイオードモジュール２３の構成内容を任意に変更することができ、所望する光出力の照明器具を容易に得ることができる。

勿論、かかる第４の実施の形態によっても第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。

（第５の実施の形態）
図１０は、本発明の第５の実施の形態にかかる照明器具の負荷部の概略構成を示すもので、図９と同一部分には同符号を付して説明を省略する。

この場合、定電流回路２２を構成するＰＮＰ型トランジスタ２２ａ、２２ｂ、…２２ｎは、ベースと抵抗２６との間にスイッチ５１ａ、５１ｂ、…５１ｎが各別に接続されている。

これらスイッチ５１ａ、５１ｂ、…５１ｎは、使用する発光ダイオード群２３ａ、２３ｂ、…２３ｎの個数を選択可能にするもので、オン操作したスイッチ５１ａ、５１ｂ、…５１ｎに対応するＰＮＰ型トランジスタ２２ａ、２２ｂ、…２２ｎのベースを抵抗２６に接続し、入力端子ｔ２１、ｔ２２より抵抗２６を介して制御信号を供給可能にしている。

このようにすると、例えば、発光ダイオード群２３ａを除去する場合は、スイッチ５１ａのみをオフにし、この他のスイッチ５１ｂ、…５１ｎをオン操作する。これにより、ＰＮＰ型トランジスタ２２ａを除いたＰＮＰ型トランジスタ２２ｂ、…２２ｎのベースが抵抗２６に接続されるので、その後、電源ユニット２１の直流出力が入力端子ｔ２１、ｔ２２に供給されると、定電流回路２２では、抵抗２６を介してＰＮＰ型トランジスタ２２ｂ、…２２ｎの各ベースに制御信号が与えられる。この場合も、定電流回路２２は、ＰＮＰ型トランジスタ２２ｂ、…２２ｎ及び抵抗２５ｂ、…２５ｎによりカレントミラー回路が構成されており、これにより、ＰＮＰ型トランジスタ２２ｂ、…２２ｎ及び抵抗２５ｂ、…２５ｎを通して各発光ダイオード群２３ｂ、…２３ｎに同一の電流が流れ、これら発光ダイオード群２３ｂ、…２３ｎの各発光ダイオードが点灯される。勿論、スイッチ５１ａ以外のスイッチ５１ｂ、…５１ｎをオフにしたときも同様である。

したがって、このようにすれば、発光ダイオード群２３ｂ、…２３ｎのうち所望するものを選択すれば、任意の並列個数の発光ダイオード群２３ａ、２３ｂ、…２３ｎによる発光ダイオードモジュール２３を構成することができるので、かかる発光ダイオードモジュール２３の構成内容を任意に変更することができ、所望する光出力の照明器具を容易に得ることができる。

また、例えば、発光ダイオードが破損したような場合、かかる破損した発光ダイオードを含む発光ダイオード群をスイッチ操作のみで簡単に切り離すことができるので、残りの正常な発光ダイオード群により照明の点灯を継続して行うことができ、照明器具として安定した動作を得ることができる。

勿論、かかる第５の実施の形態によっても第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。

さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施の形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。

本発明の第１の実施の形態にかかる照明器具を示す正面図、側面図及び横断面図。 第１の実施の形態にかかる照明器具の電源ユニットの概略構成を示す図。 第１の実施の形態にかかる照明器具の負荷部の概略構成を示す図。 第１の実施の形態の変形例の概略構成を示す図。 本発明の第２の実施の形態の負荷部の概略構成を示す図。 本発明の第３の実施の形態の電源ユニットの概略構成を示す図。 第３の実施の形態の負荷部の概略構成を示す図。 第３の実施の形態の電源ユニットの負荷特性を示す図。 本発明の第４の実施の形態の負荷部の概略構成を示す図。 本発明の第５の実施の形態の負荷部の概略構成を示す図。

符号の説明

Ｄ11．Ｄ12．…Ｄn1〜Ｄn1．Ｄn2．…Ｄnm…発光ダイオード
１…器具本体、１ａ…天板、３…電源ユニット用基板
４…定電流回路用基板、５…ＬＥＤモジュール
６…発光ダイオード、１１…交流電源
１４…スイッチングトランス、１５…スイッチングトランジスタ
１８…電流検出回路、１９…電圧検出回路、２０…制御回路
２１…電源ユニット、２２…定電流回路
２２ａ〜２２ｎ…ＰＮＰ型トランジスタ
２３…発光ダイオードモジュール
２３ａ〜２３ｎ…発光ダイオード群
２４…負荷部、２５ａ〜２５ｎ、２６、２７ａ〜２７ｎ…抵抗、
２９…カレントミラー回路制御部、３１…異常検出部、５１ａ〜５１ｎ…スイッチ
４１１１、…４１１ｍ〜４１ｎ１、…４１ｎｍ…コネクタ
４２１１、…４２１ｍ〜４２ｎ１、…４２ｎｍ……発光ダイオードユニット

Claims (2)

1. 器具本体と；
   直流出力を発生する電源手段と；
   １又は複数の発光ダイオードからなる発光ダイオード群を複数並列接続した発光ダイオードモジュールと；
   前記電源手段の直流出力により前記発光ダイオードモジュールの各発光ダイオード群に対し所定の電流を流すように制御する制御素子を有する定電流手段と；を具備し、
   前記定電流手段は、前記電源手段と別個に設けられ、且つ前記器具本体の熱伝導性の高い筐体面に配置されることを特徴とする照明器具。
2. 前記発光ダイオードモジュールは前記定電流手段とともに負荷部を構成し、該負荷部は、前記発光ダイオードの動作異常により前記定電流手段の動作を停止させる制御手段を有し、
   前記電源手段は、前記定電流手段の動作停止にともなう前記負荷部のインピーダンス変化を検出して前記直流出力を制御する保護手段を有することを特徴とする請求項１記載の照明器具。

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