JP2010092997A - 発光装置及び照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動電流の異なる複数の発光素子を簡易な駆動回路で駆動でき、かつ電気効率の高い発光装置を得る。
【解決手段】主２次巻線２ｂに、主発光ダイオード７ａ〜７ｄとこれより電流を多く要する従発光ダイオード８ａとを直列接続し、電流検出抵抗９にて主電流Ｊ２を、電圧検出抵抗２２，２３にて上記発光ダイオードに加わる電圧を検出し、制御回路４にてＭＯＳＦＥＴ３の開閉時間割合を制御して所定の電圧を超えない範囲で主電流Ｊ２を定電流制御して、主及び従発光ダイオードを駆動する。また、従発光ダイオード８ａは、従２次巻線２ｃから所望の発光出力を得るために必要な電流に対して不足する従電流Ｌ１の供給を受け、従駆動電流ＳＪ１にて駆動される。一つの電圧制限付きの定電流駆動回路で駆動電流の異なる発光ダイオード７，８ａを駆動でき、駆動回路の簡易化、効率向上が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば発光ダイオード等の光源を有する発光装置及びこの発光装置を備えた照明装置に関するものである。

従来の発光装置において、光源である発光ダイオードを駆動する駆動回路は、所望の色温度の光を得るために、複数の単色の発光ダイオードを組み合わせて発光させ、それぞれの発光ダイオードの電流に対応した駆動回路を設けて駆動していた（例えば、特許文献１参照）。これは、通常、発光色によって発光ダイオードの必要電流が異なるため、同じ発光色の発光ダイオードを直列にして、それぞれに駆動回路を設けたものである。

特開２００２−２４４１０３号公報（段落番号０００９及び図１）

ところが、上記のような従来の発光装置においては、その駆動回路は、一旦、絶縁型の定電圧駆動回路を設け、絶縁型の定電圧駆動回路の２次側に発光色の異なる発光ダイオードごとに駆動回路が必要となる。駆動回路には、安価な抵抗器や、半導体の活性領域の制御特性を利用した回路を用いることもできるが、駆動回路の効率が低下するため、一般的には比較的効率のよいスイッチモードの制御回路、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ等が使用される。しかし、発光色の異なる発光ダイオードごとに定電流駆動用ＤＣ／ＤＣコンバータが必要となるためコスト高となっていた。
発光ダイオードを用いた照明器具等では、電球色（光源色）すなわち純白色よりもやや色温度が低い光を要求されることが多く、このような場合には、複数の純白色発光ダイオードによって主たる発光出力を得るとともに、少数の赤色発光ダイオードや緑色発光ダイオードによる小出力の従となる発光出力を組み合わせて所望の色温度を得るようにすることが多い。

しかし、このような場合であっても、従来方式では、次のような問題点があった。
・絶縁型の定電圧駆動回路の２次側に接続する定電流駆動用ＤＣ／ＤＣコンバータを、主たる発光出力用及び小出力の従となる発光出力用に２回路以上必要とし、回路が複雑になる。
・従って、部品点数が多くなり、信頼性が低下するとともに、コスト高となる。
・小出力の従となる発光出力用の定電流駆動用ＤＣ／ＤＣコンバータには、小電力のものが必要となるため、高効率のものが得難く、発光ダイオードの駆動回路の電気効率の低下を招いていた。

・一方、絶縁型の定電圧駆動回路を用いずに、非絶縁型の定電流駆動用ＤＣ／ＤＣコンバータを複数用いることも考えられるが、やはり、回路が複雑になる上、安全上、発光ダイオードとの絶縁が必要となり、コスト高になる。
・また、小出力の従となる発光出力を得るための発光ダイオードが１〜２個といった少量の場合は、駆動電圧が低く、主たる発光出力を得る多数の直列発光ダイオードとの駆動電圧との差が大きくなるため、小出力の従となる発光出力を得るための発光ダイオードを駆動するＤＣ／ＤＣコンバータの電圧降圧比が大きくなり、いっそう効率が低下する。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、次のような発光装置及び照明装置を得ることを目的とする。
・駆動電流の異なる複数の発光素子を簡易な駆動回路で駆動できる。
・低コストである。
・信頼性が高い。
・小型である。
・電気効率が高い。

この発明に係る発光装置においては、
発光素子直列回路と駆動回路とを有する発光装置であって、
発光素子直列回路は、直列に接続された第１及び第２の発光素子ユニットを有するものであって、第１の発光素子ユニットは１個または直列接続された複数の第１の発光素子を有し、第２の発光素子ユニットは第１の発光素子よりも駆動電流が大きい１個または直列接続された複数の第２の発光素子を有し、
駆動回路は、トランスと電流検出手段と電圧検出手段と電流制限手段と制御回路とを有するものであり、
トランスは、１次巻線と第１の駆動電圧を出力する第１の出力巻線と第２の駆動電圧を出力する第２の出力巻線とを有し、
発光素子直列回路は、トランスの第１の出力巻線に接続されて第１の発光素子ユニットが第１の出力巻線から供給される第１の駆動電流で駆動され、
第２の発光素子ユニットはトランスの第２の出力巻線に接続されて第２の出力巻線から付加用電流が供給され、第１の駆動電流にこの付加用電流が加算された第２の駆動電流により駆動され、
電流検出手段は、第１または第２の駆動電流を検出するものであり、
電圧検出手段は、第１または第２の駆動電圧を検出するものであり、
電流制限手段は、トランスの第２の出力巻線に接続され、第２の発光素子ユニットへの付加用電流を制限するものであり、
制御回路は、第１または第２の駆動電流及び第１または第２の駆動電圧に基づき第１または第２の駆動電流を制御するとともに第１または第２の駆動電圧を制御するものである。

そして、この発明における照明装置は、前の段落に記載したような発光装置を備えたものである。

この発明に係る発光装置においては、
発光素子直列回路と駆動回路とを有する発光装置であって、
発光素子直列回路は、直列に接続された第１及び第２の発光素子ユニットを有するものであって、第１の発光素子ユニットは１個または直列接続された複数の第１の発光素子を有し、第２の発光素子ユニットは第１の発光素子よりも駆動電流が大きい１個または直列接続された複数の第２の発光素子を有し、
駆動回路は、トランスと電流検出手段と電圧検出手段と電流制限手段と制御回路とを有するものであり、
トランスは、１次巻線と第１の駆動電圧を出力する第１の出力巻線と第２の駆動電圧を出力する第２の出力巻線とを有し、
発光素子直列回路は、トランスの第１の出力巻線に接続されて第１の発光素子ユニットが第１の出力巻線から供給される第１の駆動電流で駆動され、
第２の発光素子ユニットはトランスの第２の出力巻線に接続されて第２の出力巻線から付加用電流が供給され、第１の駆動電流にこの付加用電流が加算された第２の駆動電流により駆動され、
電流検出手段は、第１または第２の駆動電流を検出するものであり、
電圧検出手段は、第１または第２の駆動電圧を検出するものであり、
電流制限手段は、トランスの第２の出力巻線に接続され、第２の発光素子ユニットへの付加用電流を制限するものであり、
制御回路は、第１または第２の駆動電流及び第１または第２の駆動電圧に基づき第１または第２の駆動電流を制御するとともに第１または第２の駆動電圧を制御するものであるので、
駆動電流の異なる複数の発光素子を簡易な駆動回路で駆動できかつ電気効率の高い発光装置を得ることができる。また、第１または第２の駆動電流の制御及び第１または第２の駆動電圧の制御により駆動回路の負荷を制御することができるので、例えば第１や第２の発光素子が開路故障したときに駆動回路が過負荷になることを防止できる。

そして、この発明における照明装置は、上記に記載したような発光装置を備えたものであるので、駆動電流の異なる複数の発光素子を簡易な駆動回路で駆動できかつ電気効率の高い照明装置を得ることができる。また、第１または第２の駆動電流の制御及び第１または第２の駆動電圧の制御により駆動回路の負荷を制御することができるので、例えば第１や第２の発光素子が開路故障したときに駆動回路が過負荷になることを防止できる。

実施の形態１．
図１及び図２は、この発明を実施するための実施の形態１を示すものであり、図１は発光装置の構成を示す回路図、図２は各部の波形図である。図１において、この発光装置は、照明器具に用いて電球色を得るためのものである。また、この駆動回路における電源の構成は、一般にフライバックコンバータと呼ばれ、ＯＮ／ＯＦＦ動作を行う絶縁形スイッチング電源として知られている。図１において、発光装置は駆動回路１００と発光素子直列回路２０を有する。駆動回路１００は、次のように構成されている。駆動回路１００は、電源を入力する入力コンデンサ１と、１次側の電力を絶縁し２次側へ伝達するトランス２と、入力された電圧のスイッチングを行い必要なエネルギーをトランス２に蓄積させる開閉手段としてのＭＯＳＦＥＴ３と、フォトカプラ１２からの信号に基いてＭＯＳＦＥＴ３の開閉を制御する制御回路４とを有する。

なお、トランス２は、１次側と２次側とを絶縁し、１次巻線２ａ、第１の出力巻線としての主２次巻線２ｂ、第２の出力巻線としての従２次巻線２ｃを有する。さらに、トランス２の主２次巻線２ｂの出力を整流する主２次整流ダイオード５と、主２次整流ダイオード５で整流した主２次巻線２ｂの出力を平滑する主２次平滑コンデンサ６とを有する。

さらに、従２次巻線２ｃの出力を整流する従２次整流ダイオード１３ａと、従２次整流ダイオード１３ａで整流した従２次巻線２ｃの出力を平滑する従２次平滑コンデンサ１４ａとを有する。トランス２の主２次巻線２ｂに、電流検出手段としての電流検出抵抗９を介して後述の発光素子直列回路２０が接続されている。また、トランス２の従２次巻線２ｃに電流制限手段としての従電流制限抵抗１５を介して従発光ダイオード８ａ（詳細後述）が接続されている。なお、従電流制限抵抗１５は従発光ダイオード８ａへ流入する電流を制限する。

さらに、電流検出抵抗９に発生する電圧と基準電圧源１１の基準電圧とに基づいて演算を行いフォトカプラ１２へ出力信号を出力する誤差増幅器１０と、誤差増幅器１０の出力信号をフォトカプラ１２に伝達するダイオード２５と、主２次巻線の出力に接続された電圧検出手段としての電圧検出抵抗２２及び電圧検出抵抗２３との直列回路と、電圧検出抵抗２２と電圧検出抵抗２３により分圧された電圧と基準電圧源１１の基準電圧とに基づいて演算を行う誤差増幅器２４と、誤差増幅器２４の出力信号をフォトカプラ１２に伝達するダイオード２６と、誤差増幅器１０及び誤差増幅器２４からの出力信号を絶縁して制御回路４に送るフォトカプラ１２を有する。駆動回路１００は、以上のように構成されている。

発光素子直列回路２０は、第１の発光素子ユニットとしての主たる発光出力となる主発光ダイオード７と、第２の発光素子ユニットとしての従となる発光出力の従発光ダイオード８ａとが直列に接続されて構成されている。
ここで、主発光ダイオード７は白色発光ダイオード７ａ〜７ｄの４個が直列に接続されて構成され、従発光ダイオード８ａは発光出力の少なくてよい赤色発光ダイオードが１個用いられている。つまり、白色発光ダイオードを四つ、赤色発光ダイオードを一つ用いている。これらの白色発光ダイオード７ａ〜７ｄに第１の駆動電流（主電流Ｊ１）として３５０ｍＡを、赤色発光ダイオードに第２の駆動電流（従駆動電流ＳＪ１）として４００ｍＡを流し、各々の発光出力を組合せて、電球色を作り出している。従発光ダイオード８ａを駆動する従駆動電流ＳＪ１は、第１の駆動電流としての主発光ダイオード７を駆動する主電流Ｊ１よりも５０ｍＡ大きい。

次に、駆動回路１００における、トランス２の１次−２次巻線間のエネルギー伝達の動作を説明する。
図２は各部の動作波形を示すもので、ＭＯＳＦＥＴ３のＯＮ／ＯＦＦ動作と、トランス２の１次側電流ＣＵ１、２次側電流ＣＵ２と２次側出力電圧Ｖｏの関係を時間を横軸にして示している。入力コンデンサ１の両端の入力部には直流電源が接続され、直流電力が供給される。
時刻ｔ１において、制御回路４の信号によりＭＯＳＦＥＴ３がＯＮすると、トランス２の１次巻線２ａにＣＵ１の電流が流れ、この電流のエネルギーが磁気エネルギーとしてトランス２に蓄積される。

時刻ｔ２において、制御回路４の信号によりＭＯＳＦＥＴ３がＯＦＦすると、トランス２に蓄積されたエネルギーは、トランス２の内部で磁気結合された主２次巻線２ｂへ伝達され、電流ＣＵ２として主２次整流ダイオード５を介して主２次平滑コンデンサ６へ流れ、直流電圧ＶＤＣ１として上記、主２次平滑コンデンサ６に充電される。
また、同様に従２次巻線２ｃにもエネルギーが伝達され、従２次整流ダイオード１３ａと従２次平滑コンデンサ１４ａにも電流が流れ、直流電圧ＶＤＣ２として上記、従２次平滑コンデンサ１４ａに充電される。

時刻ｔ３以降は、時刻ｔ１〜ｔ２の繰り返しの動作を行う。
つまり、１次側の電流が流れるＯＮの時、２次側の電流が流れないＯＦＦとなり、１次側の電流が流れないＯＦＦの時、２次側の電流が流れるＯＮとなる。この動作を一般にＯＮ／ＯＦＦ動作という。このように、ＯＮ／ＯＦＦ動作を行うスイッチング電源はフライバックコンバータと呼ばれ、トランス２を介して１次側から２次側へのエネルギーつまり電力の伝達が行われる。

次に、図１の駆動回路の定電流フィードバック制御について説明する。
主２次巻線２ｂの出力の直流電圧に、発光素子直列回路２０として、直列に主発光ダイオード７と従発光ダイオード８ａとが接続されている。主発光ダイオード７である白色発光ダイオード７ａ〜７ｄには、必要な発光出力を得るために主電流Ｊ１（３５０ｍＡ）を流す。従発光ダイオード８ａには、必要な発光出力を出力するためには４００ｍＡが必要なため、主電流Ｊ１の電流３５０ｍＡだけでは不足している。この不足している電流をトランス２の別の巻線である従２次巻線２ｃの出力の直流電圧から従電流制限抵抗１５を介して付加電流としての従電流Ｌ１を従発光ダイオード８ａに供給する。従発光ダイオード８ａは、主電流Ｊ１に従電流Ｌ１を加えた第２の駆動電流としての従駆動電流ＳＪ１にて駆動される。

ここで、従駆動電流ＳＪ１が４００ｍＡ、すなわち従電流Ｌ１が４００−３５０＝５０ｍＡになるように、従２次巻線２ｃの出力電圧及び従発光ダイオード８ａの順方向電圧に基づいて、従電流制限抵抗１５を設定する。従２次巻線２ｃの出力から供給する従発光ダイオード８ａの不足分の電流である従電流Ｌ１は、従２次巻線２ｃ→従２次整流ダイオード１３ａ→（従２次平滑コンデンサ１４ａ）→従電流制限抵抗１５→従発光ダイオード８ａ→従２次巻線２ｃのループで流れる。このため、従電流Ｌ１は従発光ダイオード８ａのみに流れ、主発光ダイオード７や電流検出抵抗９には流れない。

また、主電流Ｊ１は、主２次巻線２ｂ→主２次整流ダイオード５→（主２次平滑コンデンサ６）→主発光ダイオード７→従発光ダイオード８ａ→電流検出抵抗９→主２次巻線２ｂのループで流れる。なお、誤差増幅器１０や誤差増幅器２４の消費する電力すなわち流れる電流は十分に小さいので、この電流に比べて主電流Ｊ１が十分に大きければ無視することができる。従って、実施の形態１の場合、電流検出抵抗９に流れる主電流Ｊ２は、主電流Ｊ１と同じ値と見なすことができる。電流検出抵抗９に主電流Ｊ２が流れて電流検出抵抗９の両端に検出電圧Ｖｄが発生し、その電圧が誤差増幅器１０へ入力される。電流検出抵抗９の抵抗値は、所定の主電流Ｊ２、この実施の形態では３５０ｍＡが流れるとその検出電圧Ｖｄと基準電圧源１１の基準電圧との演算により、誤差増幅器１０から出力電圧が得られるように選定する。

次に、図１の定電圧フィードバック制御について説明する。
主２次巻線２ｂに対して、電圧検出手段及び電圧分圧手段としての電圧検出抵抗２２と電圧検出抵抗２３との直列回路が接続されている。電圧検出抵抗２２と電圧検出抵抗２３には、主電流Ｊ１１が流れるため、主２次巻線２ｂの出力電圧が分圧され、電圧検出抵抗２３の両端に検出電圧Ｖｄｄが発生する。但し、電気損失を減らすため、電圧検出抵抗２２及び電圧検出抵抗２３の抵抗値は、主電流Ｊ１の大きさに比して主電流Ｊ１１の大きさが問題にならないように充分に大きな値に設定する。
主２次巻線２ｂの出力電圧が上昇し、所定の電圧にまで達すると、その分圧電圧である検出電圧Ｖｄｄも上昇し、所定の電圧に達する。誤差増幅器２４では基準電圧源１１の基準電圧と検出電圧Ｖｄｄとの演算が行われ、検出電圧Ｖｄｄが増加すると、誤差増幅器２４の出力信号が増加する。

誤差増幅器１０と誤差増幅器２４の両方の出力信号が、ダイオード２５とダイオード２６を介して、フォトカプラ１２の一次側に出力される。この時、各々の誤差増幅器１０，２４の出力信号は、ダイオード２５とダイオード２６によって、順方向のみ導通し、逆方向は遮断するように制限されるため、お互いの誤差増幅器の出力信号に影響を与えることなくフォトカプラ１２の一次側に入力される。
このような構成にすることにより、誤差増幅器１０と誤差増幅器２４の出力信号は、スイッチング周期内に先に増加した方が有効となる。
直列発光素子回路２０に主電流Ｊ１が流れ、電流検出抵抗９に所定の主電流Ｊ２が流れると、検出電圧Ｖｄと基準電圧源１１の基準電圧との演算が行われ、誤差増幅器１０の出力信号が増加することによって、フォトカプラ１２の１次側を駆動する電流が増加する。
同様に、電圧検出手段である電圧検出抵抗２２と電圧検出抵抗２３に主電流Ｊ１１が流れると、電圧検出抵抗２３に発生する検出電圧Ｖｄｄと基準電圧源１１の基準電圧との演算が行われ誤差増幅器２４の出力信号が増加し、フォトカプラ１２の一次側を駆動する電流を増加させる。

このように、誤差増幅器１０と誤差増幅器２４のどちらか一方、または両方の出力信号の増加によって、フォトカプラ１２の一次側の電流を増加させることができ、それに伴って、フォトカプラ１２の２次側の電流も増加する。
フォトカプラ１２の２次側の出力電流が増加すると、制御回路４はＭＯＳＦＥＴ３のＯＮ／ＯＦＦ時間のうちＯＮ時間の割合を低下させるように、すなわちデューティ比を低下させるように構成されており、フォトカプラの２次側に伝達された電流信号を制御回路４へ入力することによって、ＭＯＳＦＥＴ３のＯＮ／ＯＦＦ動作のデューティ比を制御することができる。
すなわち、フォトカプラ１２の２次側の出力電流が増加するとＭＯＳＦＥＴ３のデューティ比が低下し、トランス２の１次巻線２ａへ伝達されるエネルギーが減少し、主及び従２次巻線２ｂ，２ｃの出力電圧が制限され、主及び従発光ダイオード７，８ａに流れる電流や発光素子直列回路２０に加わる電圧が制限される。

このような信号伝達経路を使い、電流検出抵抗９を流れる主電流Ｊ２（この実施の形態の場合、主電流Ｊ２≒主電流Ｊ１）による電流フィードバック制御を行い、かつ、電圧検出抵抗２３を使用した主２次巻線２ｂの出力電圧の定電圧フィードバック制御が行われる。これにより、駆動回路１００は、１次巻線２ａ及び主２次巻線２ｂを有するトランス２、ＭＯＳＦＥＴ３、制御回路４、電流検出抵抗９、誤差増幅器１０、電圧検出抵抗２２、電圧検出抵抗２３、誤差増幅器２４にて構成される電圧制限機能を有する一つの定電流駆動回路を有していることになる。

従来は、必要とする電流の異なる発光ダイオードを駆動する場合は、絶縁型の定電圧駆動回路の２次側に、個別に定電流駆動用ＤＣ／ＤＣコンバータが設けられていたが、この実施の形態によれば、絶縁型の定電圧駆動回路や定電流駆動用ＤＣ／ＤＣコンバータを必要とせず、電圧制限機能を有する一つの定電流駆動回路で、複数の種類の駆動電圧の異なる発光ダイオードを駆動して各々に必要な発光出力を得ることが可能になる。

なお、この実施の形態によらず、従来のような、一つの定電流駆動用ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧から並列に主発光ダイオードと従発光ダイオードを接続して各々に電流制限抵抗を介して定電流を流すように構成した場合、従発光ダイオード側にも同じ出力電圧（主発光ダイオード側の順方向電圧×接続数に応じて設定）が加わるため、従発光ダイオード側の電流制限抵抗を大きくしなければならず、電力損失が大きくなり、電気効率が低下する。つまり、従来の方法においては、絶縁型の定電圧駆動回路の２次側に、定電流駆動用ＤＣ／ＤＣコンバータで主発光ダイオードを定電流駆動し、その同じＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を利用して従発光ダイオードも駆動しようとすると（つまり、主発光ダイオードと従発光ダイオードを並列に接続しようとする場合）、従発光ダイオード側との電圧差が大きいために、電流値を大きく制限しなければならない。電流値を大きく制限すると、大幅に電気効率が低下することになる。

本実施の形態においては、従発光ダイオード８ａが所望の発光出力を得るために必要な従駆動電流ＳＪ１は、主発光ダイオード７に必要な主電流Ｊ１よりも大きいことが条件となる。主２次巻線２ｂの巻数は、主発光ダイオード７の順方向電圧×接続数に相当するかまたはそれより大きい出力電圧が出力できるように設定する。従２次巻線２ｃの巻数は、従発光ダイオード８ａの順方向電圧×接続数に相当するか、またはそれより大きい出力電圧が出力できるように設定する。

電圧検出抵抗２２と電圧検出抵抗２３によって制御される主２次巻線の出力電圧、つまり所定の電圧は、発光素子直列回路２０を構成するダイオードに所定の電流を流した際のダイオードの順方向電圧を合計した電圧と、電流検出抵抗９に発生する検出電圧Ｖｄを加算した電圧値よりも僅かに大きくなるように設定する。
また、主電流Ｊ１に比べて、主電流Ｊ１１が無視できるように、電圧検出抵抗２２及び電圧検出抵抗２３の抵抗値を充分に大きな値に設定する。

もちろん、主発光ダイオード７及び従発光ダイオード８ａの発光色は、白、赤以外の色であってもよい。また、主発光ダイオード７及び従発光ダイオード８ａの個数についても、変更してもよい。主発光ダイオード７と従発光ダイオード８ａの直列接続の順番を入れ替えてもよい。
主発光ダイオード７を複数用いる場合、駆動する電流（主電流）が同じであれば、発光色が異なる種類のものでもよい。従発光ダイオード８ａを複数用いる場合、駆動する電流（主電流＋従電流）が同じであれば、発光色が異なる種類のものでもよい。

また、電流制限手段として、従電流制限抵抗１５を使用しているが、他の電流制限手段例えば、定電流回路等を用いて電流制限を行うこともできる。同様に、電流検出手段として、電流検出抵抗９を使用しているが、他の電流検出手段を用いて電流検出を行うこともできる。誤差増幅器１０は、検出電圧Ｖｄと基準電圧源１１の基準電圧との演算により、出力電圧が出力されるように構成したが、別の構成例えば積分器等で誤差増幅器を構成してもよい。
同様に、誤差増幅器２４は、検出電圧Ｖｄｄと基準電圧源１１の基準電圧との演算により、出力電圧が出力されるように構成したが、別の構成、例えば、積分器等で誤差増幅器を構成しても、他の定電圧制御の行える手段であってもよい。

この実施の形態では、誤差増幅器を二つ用いる例を示したが、他の構成、例えば、アナログ乗算器のようなＩＣ、マイコンなどで構成してもよい。
また、この実施の形態では、駆動回路としてフライバックコンバータを用いたものを示したが、フォワードコンバータその他の、出力が制御可能な駆動回路であれば、使用することができる。
さらに、上記においては第１の駆動電流である主電流Ｊ２を制御するものを示したが、主電流Ｊ２を制御する代わりに、従発光ダイオード８ａを駆動する第２の駆動電流としての従駆動電流ＳＪ１を検出して当該従駆動電流ＳＪ１を制御するようにしてもよい。

以上のように、この実施の形態によれば次のような作用効果を奏する。
・簡易な駆動回路にて駆動電流の異なる複数の発光ダイオードを駆動することができる。
・部品点数を削減できるため、部品コストを安くできる。
・部品点数を削減できるため、部品の実装コストを安くできる。
・部品点数を削減できるため、回路規模を小型化できる。
・駆動する従発光ダイオードの種類や数量を増やした場合でも、駆動回路のコストの増加を抑制することができる。

・回路を簡潔に構成することにより部品点数を削減できるので、信頼性が向上する。
・従来の発光装置において、その駆動回路は、一旦、絶縁型の定電圧駆動回路を設け、その定電圧駆動回路の２次側に発光色の異なる発光ダイオードごとに定電流駆動用ＤＣ／ＤＣコンバータが必要になるが、本実施の形態では、一つの定電流駆動回路で構成できる。
・このため、電力損失が減少し、電気効率の向上を図ることができる。
・本実施の形態では、一つの定電流駆動用回路においても、主２次巻線２ｂとは別に設けた従２次巻線２ｃ（従出力巻線）により、従発光ダイオード８ａが必要とする電流に対して主電流Ｊ１を差し引いた不足分の従電流Ｌ１を供給することにより、従電流制限抵抗１５での損失が小さくて済むため、更に電力損失を削減し電気効率を向上させることができる。

・特に、従来のような、絶縁型の定電圧駆動回路の２次側に複数の定電流駆動用ＤＣ／ＤＣコンバータを使用する場合に、小出力の従となる発光出力用の小容量で高効率の定電流駆動用ＤＣ／ＤＣコンバータは構成することが難しいが、本実施の形態は駆動回路の構成が簡易となり、電気効率が向上し省エネルギーに寄与できる。
・電圧検出手段による電圧制限機能を併用した定電流制御の採用により、発光素子の駆動開始時に順方向電圧が大きい場合でも、主２次巻線の出力電圧上昇が一定の電圧値で抑えられ、その後、順方向電圧が下がってくると、所望の電流値で定電流駆動される定電流駆動が可能になる。

・また、上記のような電圧制限機能を併用した定電流制御方式により、点灯直後の発光素子の順方向電圧が大きい時にも、所定の駆動電流を流そうとして過大な電力になり駆動回路が過負荷になることを防ぎ、駆動回路の信頼性を向上させることができる。
・電圧制限機能を併用した定電流制御により、発光ダイオードがオープンモードで故障した場合においても、過電圧になることを防ぐことができる。
・また、過電圧を防止できるために、２次側の整流ダイオードやコンデンサに高耐圧品を必要とせず、駆動回路を安価に構成することができる。
・電圧制限機能を併用した定電流制御により、発光ダイオードが短絡モードで故障した場合においても、過電流になることを防ぐことができる。

・この実施の形態のように、主発光ダイオード７（７ａ〜７ｄ）が多数、従発光ダイオード８ａが少数となる場合に、従来に比べてより一層の電気効率の向上が期待できる。
・従来のような発光装置の駆動回路では、一旦、絶縁型の定電圧駆動回路を設け、その定電圧駆動回路の２次側に発光色の異なる発光ダイオードごとに定電流駆動用ＤＣ／ＤＣコンバータが必要になるが、本実施の形態では、一つの駆動回路で構成できるため、スイッチング動作を行う定電流駆動用ＤＣ／ＤＣコンバータの数が減ることにより、電磁ノイズが減少する。

実施の形態２．
図３に、実施の形態２である発光装置の回路図を示す。
図３において、駆動回路２００において、電流検出手段として電流検出可変抵抗１６や電流制限手段として従電流制限可変抵抗１７ａを用いることにより、主電流Ｊ１（主電流Ｊ２）や従電流Ｌ１を可変にし、主発光ダイオード７や従発光ダイオード８ａの輝度を変化させることができる。主発光ダイオード７、従発光ダイオード８ａの各々の輝度を変化させることにより、主発光ダイオード７と従発光ダイオード８ａの発光出力の組み合わせによる色温度も変化させることができる。

もちろん、電流検出可変抵抗１６や従電流制限可変抵抗１７ａのどちらか片方のみを可変抵抗で構成してもよい。また、電流検出手段や電流制限手段において、可変抵抗以外の手段、例えばデジタルポテンショメータやトランジスタ等を用いてもよい。

実施の形態３．
図４に実施の形態３である発光装置の回路図を示す。
図４において、駆動回路３００は、電流制限手段として従電流制限回路１８を用いて、
従発光ダイオード８ａに不足する電流を従電流Ｌ１として供給するように構成されている。従電流制限回路１８は、定電流回路や三端子レギュレータ等を使用し、所定の上限値すなわち従発光ダイオード８ａが必要とする電流を越える電流を流さないように構成されている。

このように構成することにより、従発光ダイオード８ａが短絡モードで故障した場合においても、電流は上記所定の上限値を越えないように制限されるので、従発光ダイオード８ａの電流ループの電力損失の増加を抑えることができ、主発光ダイオード７だけを駆動し続けることも可能になる。主発光ダイオード７のみでは所望の色温度で発光できないが、照明器具としての最低限の役目として、消灯を防ぐことができ、信頼性の低下を抑えることができる。

実施の形態４．
図５に実施の形態４である発光装置の回路図を示す。
図５において、駆動回路４００において、従発光ダイオード８ａと電流検出可変抵抗１６との間に従発光ダイオード８ｂが挿入されている。主発光ダイオード７と従発光ダイオード８ａと従発光ダイオード８ｂは、直列に接続された形になり、発光素子直列回路３０を構成している。従２次巻線２ｃから従電流制限可変抵抗１７ａを経由して従発光ダイオード８ａに不足する電流を従電流Ｌ１として供給し、従電流制限可変抵抗１７ｂを経由して従発光ダイオード８ｂに不足する電流を別の付加電流としての従電流Ｌ２として供給する。

従電流Ｌ１は、従２次巻線２ｃ→従２次整流ダイオード１３ａ→（従２次平滑コンデンサ１４ａ）→従電流制限可変抵抗１７ａ→従発光ダイオード８ａ→従発光ダイオード８ｂ→従２次巻線２ｃのループで流れる。付加電流としての従電流Ｌ１が従発光ダイオード８ａと従発光ダイオード８ｂに供給され、従発光ダイオード８ａは主電流Ｊ１に従電流Ｌ１を加えた第２の駆動電流としての従駆動電流ＳＪ１にて駆動される。従電流Ｌ１の値は、従２次巻線２ｃの出力電圧、従発光ダイオード８ａの順方向電圧、従発光ダイオード８ｂの順方向電圧と従電流制限可変抵抗１７ａにより設定する。

従電流Ｌ２は、従２次巻線２ｃ→従２次整流ダイオード１３ａ→（従２次平滑コンデンサ１４ａ）→従電流制限可変抵抗１７ｂ→従発光ダイオード８ｂ→従２次巻線２ｃのループで流れる。付加電流としての従電流Ｌ２が従発光ダイオード８ｂに供給され、従発光ダイオード８ｂは主電流Ｊ１に従電流Ｌ１と従電流Ｌ２を加えた第２の駆動電流としての従駆動電流ＳＪ２にて駆動されることになる。従電流Ｌ２の電流値は、従２次巻線２ｃの出力電圧、従発光ダイオード８ｂの順方向電圧、従電流制限可変抵抗１７ｂにより設定する。ただし、従発光ダイオード８ｂには、すでに主電流Ｊ１と従電流Ｌ１が流れていることを考慮して、従電流Ｌ２を設定することが必要である。

このような構成にすることにより、簡易な駆動回路にて駆動電流の異なる複数の発光ダイオードを駆動することができる。また、駆動する従発光ダイオードの種類や数量を増やした場合でも、駆動回路のコストの増加を抑制することができる。もちろん、従発光ダイオード８ａや従発光ダイオード８ｂは、同一の種類でも異なる種類でもよい。従発光素子ユニットを構成する従発光ダイオードは、２個以上でもよい。また、従発光ダイオード８ａと従発光ダイオード８ｂが同一の種類でかつ、所望の発光出力が同じであれば、図５のように従電流制限可変抵抗１７ｂのループで従電流Ｌ２を供給する必要はなく、
直列に接続された従発光ダイオード８ａと従発光ダイオード８ｂに、従電流Ｌ１を供給すればよい。

また、主発光ダイオードの発光出力と異なる種類の従発光ダイオードの発光出力を２種類以上組み合わせることにより、主発光ダイオードの発光出力と１種類の従発光ダイオードの発光出力を組み合わせた場合に比べて、作り出せる色温度の幅が広くなり、多くの色合いを作り出すことが可能になる。

実施の形態５．
図６に実施の形態５である発光装置の回路図を示す。
図６において、駆動回路５００におけるトランス２１０は、従２次巻線２ｄを追加したものである。また、主発光ダイオード７と従発光ダイオード８ａと従発光ダイオード８ｂとが直列に接続されて発光素子直列回路３０を構成している。そして、従２次巻線２ｄから従２次整流ダイオード１３ｂや従２次平滑コンデンサ１４ｂを経由し得られる出力電圧から、従電流制限可変抵抗１７ｂを介して、従発光ダイオード８ｂに対して不足する電流（従電流Ｌ１２）を供給する。

従電流Ｌ１２は、従２次巻線２ｄ→従２次整流ダイオード１３ｂ→（従２次平滑コンデンサ１４ｂ）→従電流制限可変抵抗１７ｃ→従発光ダイオード８ｂ→従２次巻線２ｄのループで流れる。従電流Ｌ１２の電流値は、従２次巻線２ｄの出力電圧、従発光ダイオード８ｂの順方向電圧、従電流制限可変抵抗１７ｃにより設定する。

従電流Ｌ１の電流は従発光ダイオード８ａのみに流れ、従発光ダイオード８ｂには流れない。また、従電流Ｌ１２も従発光ダイオード８ａには流れない。なお、従発光ダイオード８ａは、主電流Ｊ１と付加電流としての従電流Ｌ１とが加算された第２の駆動電流としての従駆動電流ＳＪ１にて駆動され、従発光ダイオード８ｂは、主電流Ｊ１と付加電流としての従電流Ｌ１２とが加算された、第２の駆動電流としての従駆動電流ＳＪ３にて駆動されることになる。

従電流Ｌ１については、実施の形態１の図１に示したのと同様であり、従２次巻線２ｃ→従２次整流ダイオード１３ａ→（従２次平滑コンデンサ１４ａ）→従電流制限可変抵抗１７ａ→従発光ダイオード８ａ→従２次巻線２ｃのループで流れる。
従電流Ｌ１の電流値は、従２次巻線２ｃの出力電圧、従発光ダイオード８ａの順方向電圧と従電流制限可変抵抗１７ａにより設定する。

このような構成にすることにより、簡易な駆動回路にて駆動電流の異なる複数の発光ダイオードを駆動することができる。また、駆動する従発光ダイオードの種類や数量を増やした場合でも、駆動回路のコストの増加を抑制することができる。もちろん、従発光ダイオード８ａや従発光ダイオード８ｂは、同一の種類でも異なる種類でもよい。従発光素子ユニットを構成する従発光ダイオードは、２個以上でもよい。

また、実施の形態４と同様に、主発光ダイオードの発光出力と異なる種類の従発光ダイオードの発光出力を２種類以上組み合わせることにより、主発光ダイオードの発光出力と１種類の従発光ダイオードの発光出力を組み合わせた場合に比べて、作り出せる色温度の幅が広くなり、多くの色合いを作り出すことが可能になる。

実施の形態６．
図７に実施の形態６である発光装置の回路図を示す。
図７において、駆動回路６００におけるトランス２１１は、従２次巻線２ｅを設けたものである。従２次巻線２ｅを中間タップ付とし、第１巻線２ｅ１及び第２巻線２ｅ２を各一方の端子を共通に接続して従２次巻線２ｅを構成する。また、主発光ダイオード７と従発光ダイオード８ａと従発光ダイオード８ｂとが直列に接続されて発光素子直列回路３０を構成している。従２次巻線２ｅには、中間タップの電位を中心に正負の電圧が出力されるので、従２次整流ダイオード１３ａ及び従２次平滑コンデンサ１４ａを用いて正の直流電圧を得、従２次整流ダイオード１３ｃ及び従２次平滑コンデンサ１４ｃを用いて負の直流電圧を得る。

この正負の直流電圧に電流制限可変抵抗１７ａ、電流制限可変抵抗１７ｃを介して、各々の従発光ダイオードに不足分の電流として、従電流Ｌ１及び従電流Ｌ２２を供給する。従電流Ｌ１は、巻線２ｅ１（正の電圧）→従２次整流ダイオード１３ａ→（従２次平滑コンデンサ１４ａ）→従電流制限可変抵抗１７ａ→従発光ダイオード８ａ→従２次巻線２ｅの中間タップのループで流れる。従発光ダイオード８ａは、主電流Ｊ１と付加電流としての従電流Ｌ１とが加算された第２の駆動電流としての従駆動電流ＳＪ１にて駆動されることになる。
従電流Ｌ１の電流値は、巻線２ｅ１（正の電圧）の出力電圧、従発光ダイオード８ａの順方向電圧と従電流制限可変抵抗１７ａにより設定する。

従電流Ｌ２２は、従２次巻線２ｅの中間タップ→従発光ダイオード８ｂ→（従２次平滑コンデンサ１４ｃ）→従電流制限可変抵抗１７ｃ→従２次整流ダイオード１３ｃ→巻線２ｅ２（負の電圧）のループで流れる。従発光ダイオード８ｂは、主電流Ｊ１と付加電流としての従電流Ｌ２２とが加算された第２の駆動電流としての従駆動電流ＳＪ４にて駆動されることになる。
従電流Ｌ２２の電流値は、巻線２ｅ２の出力電圧（負の電圧）、従発光ダイオード８ｂの順方向電圧、従電流制限可変抵抗１７ｃにより設定する。このような構成にすることにより、複数の従発光素子ユニットを駆動することができ、駆動する従発光ダイオードの種類や数量を増やすことができる。

もちろん、従発光ダイオード８ａや従発光ダイオード８ｂは、同一の種類でも異なる種類でもよい。従発光素子ユニットを構成する従発光ダイオードは、２個以上でもよい。
また、実施の形態４、５と同様に、主発光ダイオードの発光出力と異なる種類の従発光ダイオードの発光出力を２種類以上組み合わせることにより、主発光ダイオードの発光出力と１種類の従発光ダイオードの発光出力を組み合わせた場合に比べて、作り出せる色温度の幅が広くなり、多くの色合いを作り出すことが可能になる。
さらに、この実施の形態７において、トランス２１１は、従２次巻線２ｅに中間タップを使用していることから、実施の形態５に比べて、従発光ダイオードへの配線を一本削減することができる。これにより、回路を安価で小型に構成することができる。

一方向導通装置として、主２次整流ダイオード５及び従２次整流ダイオード１３ａ，１３ｂ，１３ｃを用いるものを示したが、例えばＭＯＳＦＥＴ等を用いた同期整流式の整流装置等他の一方向導通装置を用いるものであってもよい。

上記の各実施の形態に示したような発光装置を用いて照明装置を構成すれば、上記各実施の形態で示した発光装置と同様の効果を奏する照明装置を得ることができる。

本発明の実施の形態１である発光装置の構成を示す回路図である。 本発明の実施の形態１である動作波形を示す波形図である。 本発明の実施の形態２である発光装置の構成を示す回路図である。 本発明の実施の形態３である発光装置の構成を示す回路図である。 本発明の実施の形態４である発光装置の構成を示す回路図である。 本発明の実施の形態５である発光装置の構成を示す回路図である。 本発明の実施の形態６である発光装置の構成を示す回路図である。

符号の説明

２，２１０，２１１ トランス、２ａ １次巻線、２ｂ 主２次巻線、
２ｃ〜２ｅ 従２次巻線、３ ＭＯＳＦＥＴ、４ 制御回路、
５ 主２次整流ダイオード、７ 主発光ダイオード、７ａ〜７ｄ 主発光ダイオード、
８ａ，８ｂ 従発光ダイオード、９ 電流検出抵抗、１０ 誤差増幅器、
１１ 基準電圧源、１３ａ〜１３ｃ 従２次整流ダイオード、１５ 従電流制限抵抗、
１６ 電流検出可変抵抗、１７ａ〜１７ｃ 従電流制限可変抵抗、
１８ 従電流制限回路、２０，３０ 発光素子直列回路、２２，２３ 電圧検出抵抗、
２４ 誤差増幅器、１００，２００，３００，４００，５００，６００ 駆動回路。

Claims (6)

1. 発光素子直列回路と駆動回路とを有する発光装置であって、
   上記発光素子直列回路は、直列に接続された第１及び第２の発光素子ユニットを有するものであって、上記第１の発光素子ユニットは１個または直列接続された複数の第１の発光素子を有し、上記第２の発光素子ユニットは上記第１の発光素子よりも駆動電流が大きい１個または直列接続された複数の第２の発光素子を有し、
   上記駆動回路は、トランスと電流検出手段と電圧検出手段と電流制限手段と制御回路とを有するものであり、
   上記トランスは、１次巻線と第１の駆動電圧を出力する第１の出力巻線と第２の駆動電圧を出力する第２の出力巻線とを有し、
   上記発光素子直列回路は、上記トランスの上記第１の出力巻線に接続されて上記第１の発光素子ユニットが上記第１の出力巻線から供給される第１の駆動電流で駆動され、
   上記第２の発光素子ユニットは上記トランスの上記第２の出力巻線に接続されて上記第２の出力巻線から付加用電流が供給され、上記第１の駆動電流にこの付加用電流が加算された第２の駆動電流により駆動され、
   上記電流検出手段は、上記第１または第２の駆動電流を検出するものであり、
   上記電圧検出手段は、上記第１または第２の駆動電圧を検出するものであり、
   上記電流制限手段は、上記トランスの第２の出力巻線に接続され、上記第２の発光素子ユニットへの上記付加用電流を制限するものであり、
   上記制御回路は、上記第１または第２の駆動電流及び上記第１または第２の駆動電圧に基づき上記第１または第２の駆動電流を制御するとともに上記第１または第２の駆動電圧を制御するものである発光装置。
2. 上記制御回路は、上記第１または第２の駆動電圧が所定値を越えない範囲で上記第１または第２の駆動電流を一定値に制御するものであることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 上記電流検出手段及び上記電流制限手段は、可変抵抗であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光装置。
4. 上記第２の発光素子ユニットは複数直列に接続されたものであり、上記電流制限手段は上記各第２の発光素子ユニットに対応して複数設けられたものであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の発光装置。
5. 上記第２の発光素子ユニットは複数直列に接続されたものであり、上記トランスの上記第２の出力巻線及び上記電流制限手段は上記第２の発光素子ユニットに対応して複数設けられたものであって、上記各第２の発光素子ユニットはそれぞれ上記電流制限手段を介して上記各第２の出力巻線に接続されたものであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の発光装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の発光装置を備えた照明装置。

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