JP2010129612A - 点灯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤの短絡故障時にＬＥＤの破損を防止可能な点灯装置を提供する。
【解決手段】直流電源１からＬＥＤ４へ供給する電流を制御するＤＥ／ＤＣコンバータ２を備えた点灯装置であって、前記ＬＥＤ４の両端電圧が検出可能な電圧検出手段（Ｒ２，Ｒ３）と、前記ＬＥＤ４に流れる電流を制限可能なスイッチング素子ＳＷ１と、前記電圧検出手段（Ｒ２，Ｒ３）により検出した電圧が前記ＬＥＤ４の短絡判別用に規定した所定値以下のときに前記ＬＥＤ４に流れる電流を制限するようにスイッチング素子ＳＷ１を制御する出力電圧判別部３とを有する点灯装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）を点灯させる点灯装置に関するものである。

近年、ＬＥＤの高輝度化に伴いＬＥＤの量産化が盛んに行われており、青色の光を発光するＬＥＤチップと、このＬＥＤチップを被覆しＬＥＤチップからの光を吸収して補色となる光を発光する蛍光体を含有する透光性材料（例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂など）で構成された色変換部とを備え、白色光が発光可能なＬＥＤ（いわゆる白色ＬＥＤ）の出現により、ＬＥＤの用途も多様化している。ＬＥＤは、白熱電球と比較して、長寿命であり、応答性に優れ、しかもコンパクトにできるという利点がある。そのためＬＥＤを用いた照明は、小型軽量に構成することができ、照明器具全体を薄く立体的に形成することができるため、照明器具を含めたデザインの自由度が高まるなどの利点もある。さらに、用途に応じて所望の色の光を、着色フィルタを用いることなしに得ることができる。

また、白熱電球や蛍光灯などの代替も可能な高輝度に発光する高出力のＬＥＤも開発されてきたため、車両用の分野においても、車両の室内灯、日中の車両視認性を向上させるデイタイムランニングランプ等だけでなくヘッドライトへの開発も行われてきている。

ところで、ＬＥＤは点灯による自己発熱の温度上昇により輝度の低下が生ずる。そのため、ＬＥＤの点灯に用いられる点灯装置として、ＬＥＤの点灯時間に応じてＬＥＤに流れる電流を制御することで輝度を一定に保つ点灯装置が提案されている（例えば、特許文献１）。

このようなＬＥＤを点灯させる点灯装置としては、例えば、図１８に示すように直流電源１からＬＥＤ４へ供給する電流を制御する電流制御手段としてＤＣ／ＤＣコンバータ２を備えた点灯装置であって、ＬＥＤ４と直列接続された電流検出用の抵抗Ｒ１によって検出された電流Ｉ２が略一定となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力をフィードバック制御する点灯装置が挙げられる。

しかしながら、この構成ではＬＥＤ４の自己発熱による電圧低下を補償する場合だけでなく、ＬＥＤ４の順方向電圧Ｖｆが当該ＬＥＤ４の短絡などにより低下した場合においても、ＬＥＤ４に流す電流量を増加させるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力をフィードバック制御することになる。そのため、ＬＥＤ４が何らかの原因で故障し短絡した場合には、さらに多くの電流がＬＥＤ４に流れ続けることとなる。

通常、ＬＥＤ４は、化合物半導体材料（例えば、ＩｎＧａＮ系やＡｌＩｎＧａＰ系など）を利用したＬＥＤチップが基板上に半田や樹脂などの接着剤により固定される。また、ＬＥＤチップと外部の基板回路の回路パターンとを電気的に接続させるため、基板に設けられた導体パターンとＬＥＤチップの電極とを半田や金属ワイヤ等の電気的接続部材によって電気的に接続してある。さらに、このＬＥＤチップ、電気的接続部材や基板などを電気的、機械的に保護するために直接或いは空気などを介在させて樹脂やガラスなどのカバーにより被覆して保護している。このようなＬＥＤ４を光源として備えた照明装置は、ＬＥＤ４を前面が透光性のガラスやプラスティクなどで覆われた筐体の灯具や器具内部に固定配置させて構成してある。

高出力のＬＥＤ４では、チップサイズが数百μｍ角（例えば、３００μｍ角）の複数個のＬＥＤチップを直列接続させる、あるいは１ｍｍ角以上の大面積のＬＥＤチップを用いており、大型化するだけでなく、流れる電流も数百ｍＡから数Ａにもなる。

そのため、高出力のＬＥＤ４に短絡が生じた場合、発熱量も大きく急激に昇温することになり、ＬＥＤ４が単に不灯となるだけではない。ＬＥＤチップの短絡により、電流集中などで局所的に過熱され、その熱により、ＬＥＤ４中に含まれる空気の熱膨張、接着剤やカバーなどが樹脂からなる場合には樹脂中に含まれる水分が気化することなどにより、急激な熱膨張を生じ、ＬＥＤ４を破損させる場合がある。このような場合、ＬＥＤ４の短絡に伴い照明装置の灯具や器具などにＬＥＤ４を構成する部品（ＬＥＤチップ、接着剤、基板やカバーなど）が落下し、灯具や器具内を汚す、或いは損傷を生じさせ、照明装置の再利用に支障が生ずる場合がある。

特に、高出力のＬＥＤ４では電気的接続部材として金属ワイヤを使用する代わりに半田などが用いられることが多く、金属ワイヤの断線による開放よりも短絡によるＬＥＤ４の破損が起こる。また、ＬＥＤ４の短絡も完全な短絡だけでなく、短絡による順方向電圧Ｖｆの低下度合いは複雑となる。

図１９は、図１８の点灯装置において、上述のＬＥＤ４の輝度が一定となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２をフィードバック制御させた場合にＬＥＤ４に流れる電流Ｉ２と、ＬＥＤ４の両端電圧Ｖ２との関係（ＬＥＤ４の電流電圧特性）を示し、ＬＥＤ４が短絡したときに生ずる電流電圧の軌跡を例示したものである。なお、図１９において、ＬＥＤ４の両端電圧Ｖ２が電圧Ｖｓｔより高い場合にＬＥＤ４の正常な点灯状態を示している。

通常、ＬＥＤ４を点灯させるとＬＥＤ４の自己発熱に起因した温度上昇に伴い徐々に順方向電圧Ｖｆが低下し、ＬＥＤ４の輝度が低下する。このＬＥＤ４の輝度の低下を補償するために、ＬＥＤ４に供給する電流Ｉ２を増加させるようにフィードバック制御してＬＥＤ４の輝度を増加させるので、図１９の実線で示すような電流電圧特性を示す。ここで、ＬＥＤ４が短絡すると、図１９の破線で示すようにＬＥＤ４の順方向電圧Ｖｆの低下とともに電流Ｉ２が流れ続けて最後にはゼロとなる。その結果、ＬＥＤ４の短絡に伴いＬＥＤ４に過電流が流れる時間が長くなり、ＬＥＤ４の発熱量も増大しＬＥＤ４の破損による照明器具の汚染や損傷等も大きくなる場合がある。

ところで、ヒューズなどによって上述の点灯装置を停止させることも考えられる。しかしながら、この場合は、ＬＥＤ４が短絡しＬＥＤチップ等が昇温した後で電流が停止することになるため、点灯装置の保護にはなるが、ＬＥＤ４の破損に伴う灯具や器具などの汚れや損傷を十分に防ぐことはできない。

また、入力電力から所望の出力電力を得る電力変換装置において、電力を変換・調整するためにスイッチング素子を用いたスイッチング電源を使用して、定電圧制御により過電流、過電力からスイッチング電源を保護することが提案されている（例えば、特許文献２）。このような電力変換装置の出力特性は、図２０に示すように、通常、出力電圧Ｖが一定であり出力電流Ｉが所定の値以上（過電流）になると電流を低減するフ字状の特性を示す。
特開２００７−１１８８４７号公報 特開２００４−２１５３９４号公報

このようなスイッチング電源をＬＥＤ４の点灯装置に応用してＬＥＤ４の破損を防止しようと考えた場合、通常、ＬＥＤ４は高い電圧を必要とせず、電流によって輝度を制御するほうが容易なため、定電流駆動制御を行う電流制御手段を用いることが考えられる。そのため、定電流駆動制御を用いた電流制御手段の出力特性は、図２１に例示するように、通常、出力電流Ｉが一定であり出力電圧Ｖが所定の値以上になると出力電流Ｉが低減する特性となる。しかしながら、ＬＥＤ４の短絡故障時には、定電流制御で電圧が低下するため、ＬＥＤ４の短絡によりＬＥＤ４の両端電圧Ｖ２が下がってもＬＥＤ４に流れる電流を低減することができないという問題がある。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、ＬＥＤの短絡故障時に生ずるＬＥＤの破損を防止可能な点灯装置を提供することにある。

請求項１の発明は、電源からＬＥＤへ供給する電流を制御する電流制御手段を備えた点灯装置であって、前記ＬＥＤの両端電圧を検出可能な電圧検出手段と、前記ＬＥＤに流れる電流を制限可能なＬＥＤ電流制限部と、前記電圧検出手段により検出した電圧が前記ＬＥＤの短絡判別用に規定した所定値以下のときに前記ＬＥＤに流れる電流を制限するように前記ＬＥＤ電流制限部を制御する出力電圧判別部とを有することを特徴とする。

この発明によれば、出力電圧判別部は電圧検出手段により検出した電圧がＬＥＤの短絡判別用に規定した所定値以下のときに、ＬＥＤが短絡したと判断してＬＥＤへの電流を制限するため、ＬＥＤに過電流が流れ続けることがない。そのため、ＬＥＤの短絡故障時に生ずる昇温に起因したＬＥＤの破損を防止可能な点灯装置とすることができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記電流制御手段は、前記ＬＥＤへ供給する電流をスイッチング素子により制御するコンバータであって、前記ＬＥＤ電流制限部は、前記スイッチング素子を用いて前記ＬＥＤに流れる電流を制限することを特徴とする。

この発明によれば、前記ＬＥＤを点灯させるために用いられる前記電流制御手段のスイッチング素子を前記ＬＥＤ電流制限部に利用することができるため構成を簡略化させることができる。また、前記ＬＥＤ電流制限部を前記電流制御手段に内臓することが可能であるため点灯装置を小型化することもできる。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記ＬＥＤ電流制限部は、前記電源と前記ＬＥＤとの間に直列接続されたスイッチング素子であることを特徴とする。

この発明によれば、前記ＬＥＤに流れる電流を前記ＬＥＤに直列接続させたスイッチング素子で制限するため、比較的簡単な構成で前記ＬＥＤの短絡時に前記ＬＥＤに過電流が流れる時間を短くすることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明において、前記所定値は、前記ＬＥＤの正常な両端電圧の１／３倍から５／９倍の範囲内に相当することを特徴とする。

この発明によれば、前記所定値を前記ＬＥＤの正常な両端電圧を基準として、その１／３倍から５／９倍の範囲内とし、この特定の範囲にある所定値以下であれば前記出力電圧判別部は擬似的に前記ＬＥＤを短絡と判断する。特に、正常な両端電圧の１／３倍よりも低いと短絡した前記ＬＥＤに過電流が流れる時間が長くなり、正常な両端電圧の５／９倍より高いと前記ＬＥＤの経時劣化や前記ＬＥＤ間の製造ばらつきにより前記ＬＥＤの両端電圧のばらつきが大きく、前記出力電圧判別部の誤作動を生ずる可能性もあるため、これらを効果的に防止することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかの発明において、前記出力電圧判別部は、前記ＬＥＤの短絡を前記電圧検出手段により検出した電圧が前記所定値以下であり、且つ当該電圧の低下時に前記ＬＥＤに流れる電流を制限するように前記ＬＥＤ電流制限部を制御することを特徴とする。

この発明によれば、前記ＬＥＤの短絡後、前記ＬＥＤに電源から電流が再び流れようとする場合でも、前記ＬＥＤへの電流の流れを制限することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１の発明において、前記電流制御手段は、前記ＬＥＤへ供給する電流をスイッチング素子により制御するコンバータであって、前記ＬＥＤ電流制限部は、前記電流制御手段のスイッチング素子と、前記電源と前記ＬＥＤとの間に直列接続されたスイッチング素子との両方により前記ＬＥＤに流れる電流を制限することを特徴とする。

この発明によれば、前記ＬＥＤへの電流を前記ＬＥＤに直列接続された前記スイッチング素子と、前記電流制御手段に設けられたスイッチング素子との両方で制限できるため、前記ＬＥＤの短絡時に点灯装置を保護しつつ、前記ＬＥＤの破損を防止することが可能となる。

請求項７に記載の発明は、請求項３の発明において、前記ＬＥＤ電流制限部は、前記スイッチング素子と並列に接続した限流抵抗を有することを特徴とする。

この発明によれば、前記ＬＥＤが短絡しても、前記ＬＥＤの破損を防止しつつ制限した電流を流しつづけることが可能となる。特に、複数個のＬＥＤが直列接続されている場合は、短絡したＬＥＤの破損を防止しつつ、短絡していないＬＥＤは点灯を維持することができる。そのため、前記ＬＥＤの一部が短絡したことを示しつつ、全てのＬＥＤが不灯となることを避けることができる。

請求項８の発明は、請求項１ないし請求項７のいずれかの発明において、前記電源が直流電源であり、前記電流制御手段は、昇圧回路を用いたＤＣ／ＤＣコンバータであることを特徴とする。

この発明によれば、前記電源である直流電源の出力が低い場合でも、当該直流電源の電圧よりも高い電圧を生成することができるため、より多くのＬＥＤを直列接続可能な大電力の点灯装置とすることができる。

請求項９の発明は、請求項１ないし請求項７のいずれかの発明において、前記電源が直流電源であり、前記電流制御手段は、フライバックトランスを用いたＤＣ／ＤＣコンバータであることを特徴とする。

この発明によれば、前記直流電源の出力が低い場合でも、当該直流電源の電圧よりも高い電圧を生成することができるため、より多くのＬＥＤを直列接続可能な大電力の点灯装置とすることができる。

請求項１の発明では、ＬＥＤの両端電圧を検出可能な電圧検出手段により検出した電圧が前記ＬＥＤの短絡判別用に規定した所定値以下のときに前記ＬＥＤに流れる電流を制限するようにＬＥＤ電流制限部を制御する出力電圧判別部を有する点灯装置とすることで、電圧検出手段により検出した電圧が短絡判別用に規定した所定値より低下した場合に、ＬＥＤが短絡したと判断してＬＥＤへの電流の流れを制限するため、ＬＥＤに過電流が流れ続けることがない。そのため、ＬＥＤの短絡故障時に生ずるＬＥＤの破損を防止可能な点灯装置とすることができる。

（実施形態１）
以下、本実施形態の点灯装置について図１〜図４を参照して説明する。

本実施形態の点灯装置は、図１（ａ）に示すように電源たる直流電源１からＬＥＤ４へ供給する電流を制御する電流制御手段としてＤＣ／ＤＣコンバータ２を備えている。ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力端子間には、ＬＥＤ４と、トランジスタからなるスイッチング素子ＳＷ１と、好適に設けられた電流検出用の抵抗Ｒ１との直列回路が接続されており、スイッチング素子ＳＷ１がＬＥＤ４に流れる電流を制限するＬＥＤ電流制限部を構成している。また、本実施形態の点灯装置は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力端子間に分圧抵抗Ｒ２と分圧抵抗Ｒ３との直列回路により構成されＬＥＤ４の両端電圧Ｖ２を検出可能な電圧検出手段が接続されている。また、本実施形態の点灯装置は、電圧検出手段により検出された電圧と、予めＬＥＤ４の短絡判別用に規定した所定値とを比較し、上述の検出した電圧が所定値以下のときに、ＬＥＤ４に流れる電流を制限するようにＬＥＤ電流制限部であるスイッチング素子ＳＷ１を制御する出力電圧判別部３を有している。なお、ＬＥＤ４はＧａＮ系材料を用いた高出力の白色ＬＥＤとしてある。

出力電圧判別部３は、図１（ｂ）に示すように、コンパレータＣＰ１を有し、コンパレータＣＰ１の非反転入力端子に上述の電圧検出手段における分圧抵抗Ｒ２、分圧抵抗Ｒ３の接続点が接続されている。これにより、コンパレータＣＰ１の非反転入力端子には、電圧検出手段により検出した電圧が入力される。また、コンパレータＣＰ１の反転入力端子は、基準電圧Ｖｒｅｆを分圧した分圧抵抗Ｒ４、分圧抵抗Ｒ５の接続点と接続されている。これにより、コンパレータＣＰ１の反転入力端子には、ＬＥＤ４の短絡判別用に規定した所定値が入力される。コンパレータＣＰ１からの出力は分圧抵抗Ｒ６および分圧抵抗Ｒ７で分圧され、制御信号Ｖｂとしてスイッチング素子ＳＷ１に出力される。

次に、本実施形態の点灯装置における出力電圧判別部３の判別動作について説明する。図２には、本実施形態の点灯装置における電流電圧特性の一例を実線（イ）で示し、ＬＥＤ４の正常な点灯状態の電圧をＶｓｔ以上とし、ＬＥＤ４の両端電圧をＶ２、ＬＥＤ４に流れる電流をＩ２で示してある。また、図２には比較のため図１９で示した点灯装置の構成におけるＬＥＤ４の電流電圧特性の一部を参考例として破線（ロ）で示してある。本実施形態において、ＬＥＤ４を定電流駆動制御させている場合には、電流Ｉ２は一定である。しかし、一度、ＬＥＤ４に短絡が生じると、ＬＥＤ４の両端電圧Ｖ２が下がり始める。ＬＥＤ４の両端電圧Ｖ２がＬＥＤ４の正常な両端電圧Ｖ２として好適にＬＥＤ４を点灯可能な電圧Ｖｓｔより低くなり、闘値電圧Ｖｔｈ（ＬＥＤ４の短絡判別用に規定した所定値に相当）以下になったときに、出力電圧判別部３は、ＬＥＤ４が短絡したと判別し、スイッチング素子ＳＷ１を制御してＬＥＤ４への電流供給を遮断するため、闘値電圧Ｖｔｈで電流Ｉ２がゼロとなる。

すなわち、出力電圧判別部３では、ＬＥＤ４の両端電圧Ｖ２を検出可能な電圧検出手段により検出した電圧と、ＬＥＤ４の正常な点灯状態の電圧Ｖｓｔよりも低いＬＥＤ４の短絡判別用に規定した所定値とを、コンパレータＣＰ１で比較する。電圧検出手段により検出した電圧が所定値以下の場合に、出力電圧判別部３はＬＥＤ４が短絡したと判断しコンパレータＣＰ１から出力されるスイッチング素子ＳＷ１への制御信号ＶｂがＬレベルとなる。

この制御信号Ｖｂの変化に伴って、スイッチング素子ＳＷ１がオン状態からオフ状態となり、ＬＥＤ４に流れる電流Ｉ２が停止する。これにより短絡したＬＥＤ４に過電流が流れ続けることがなく、ＬＥＤ４の短絡に伴うＬＥＤ４の破損を防止することができる。

図３に、出力電圧判別部３からの制御信号Ｖｂと、ＬＥＤ４の両端電圧Ｖ２に対するスイッチング素子ＳＷ１のオン／オフ状態を例示する。今、ＬＥＤ４の正常な両端電圧Ｖ２が、ＬＥＤ４の闘値電圧Ｖｔｈよりも高い電圧の場合は、出力電圧判別部３から出力される制御信号ＶｂはＨレベルとなり、スイッチング素子ＳＷ１はオン状態が維持される。

これに対し、一度、ＬＥＤ４に何らかの故障が生じＬＥＤ４が短絡すると、ＬＥＤ４の両端電圧Ｖ２が下がりＬＥＤ４の闘値電圧Ｖｔｈ以下となれば、出力電圧判別部３はＬＥＤ４が短絡故障したと判断し、出力電圧判別部３からスイッチング素子ＳＷ１へ出力される制御信号ＶｂはＬレベルとなる。そのため、スイッチング素子ＳＷ１は、闘値電圧Ｖｔｈ以下でオフ状態となる。

なお、本実施形態では負荷としてＬＥＤ４が、１個の場合を例示してあるが、複数個のＬＥＤ４を直列接続させたものや並列接続させたもの、直並列に複数接続させたものを用いて良いことはいうまでもない。この場合の闘値電圧Ｖｔｈは、ＬＥＤ４の特性により異なるが、１個のＬＥＤ４の順方向電圧Ｖｆの値に基づいて規定することができる。また、ＬＥＤ４とＬＥＤ電流制限部との接続は、例えば、図４（ａ）のごとく複数個のＬＥＤ４とＬＥＤ電流制限部となるスイッチング素子ＳＷ１を直列接続させる場合や、図４（ｂ）の如く、ＬＥＤ電流制限部をスイッチング素子ＳＷ１と、当該スイッチング素子ＳＷ１と並列接続させた限流抵抗Ｒｓの構成とし、複数個のＬＥＤ４とＬＥＤ電流制限部とを直列接続した構成としてもよい。

図４（ｂ）の場合、複数個のＬＥＤ４のうち一部のＬＥＤ４が短絡故障し、スイッチング素子ＳＷ１がオフ状態となった場合であっても、限流抵抗ＲｓによりＬＥＤ４に流れる電流を制限し、より少ない電流で他の正常なＬＥＤ４の点灯を継続することができる。そのため、ＬＥＤ４の一部が短絡したことを示しつつ、全てのＬＥＤ４が不灯になることを避けることができる。このようなＬＥＤ４を点灯させる構成やＬＥＤ４の接続方法、数は必要に応じて適宜設定することができる。

ＬＥＤ４の短絡判別用に規定した所定値は、ＬＥＤチップの材料などにもよるがＬＥＤ４の正常な両端電圧Ｖ２の１／３倍から５／９倍の範囲内に相当することが好ましい。正常な両端電圧Ｖ２の１／３倍よりも低いと短絡したＬＥＤ４に過電流が流れる時間が長くなり、正常な両端電圧Ｖ２の５／９倍より高いとＬＥＤ４の経時劣化やＬＥＤ４間の製造ばらつきによりＬＥＤ４の両端電圧Ｖ２のばらつきが大きく、出力電圧判別部３の誤作動を生ずる可能性もある。駆動電流が数百ｍＡから数Ａの高出力のＧａＮ系材料を用いた高出力ＬＥＤチップの場合、ＬＥＤ４の順方向電圧Ｖｆ（両端電圧Ｖ２）は通常３．２Ｖから３．６Ｖ程度であるため、ＬＥＤ４の闘値電圧Ｖｔｈは、例えば１．０Ｖから２．０Ｖに規定することが好ましい。

また、本実施形態では電流制御手段としてＤＣ／ＤＣコンバータ２を例示したが、電流制御手段は、直流電源１のような電源からＬＥＤ４へ供給する電流を制御してＬＥＤ４を点灯できるものであればよく、電源やＬＥＤ４の仕様によって種々選択することができる。電流制御手段として、例えば、単なる限流抵抗でもよいし、各種コンバータとして、昇圧、降圧や昇降圧のコンバータを用いることができる。

また、本実施形態では、上述で示したＬＥＤ４の自己発熱を補償するために、ＬＥＤ４と直列接続された電流検出用の抵抗Ｒ１によって検出された電流Ｉ２が略一定となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力を好適にフィードバック制御することもできる。

（実施形態２）
本実施形態の点灯装置の基本構成は、実施形態１の図１（ａ）に示した構成と同じであり、出力電圧判別部３の回路構成が相違する。

本実施形態における出力電圧判別部３は、図５に示す如く、２つのコンパレータＣＰ２，ＣＰ３と、ＡＮＤ素子６とを有し、電圧検出手段となる分圧抵抗Ｒ２および分圧抵抗Ｒ３により検出された電圧を、一方のコンパレータＣＰ２の反転入力端子および他方のコンパレータＣＰ３の非反転入力端子にそれぞれ入力させるように接続してある。基準電圧Ｖｒｅｆは、抵抗Ｒ８，Ｒ９およびＲ１０によりそれぞれ分圧し、分圧された電圧Ｖｒｅｆ２を上記一方のコンパレータＣＰ２の非反転入力端子に、分圧された電圧Ｖｒｅｆ１を上記他方のコンパレータＣＰ３の反転入力端子に入力するように接続させてある。ＡＮＤ素子６の入力端子は、それぞれのコンパレータＣＰ２およびＣＰ３の出力端子と接続されている。ＡＮＤ素子６の出力端子は、分圧抵抗Ｒ６および分圧抵抗Ｒ７と接続され、ＡＮＤ素子６の分圧された電圧が制御信号Ｖｂとしてスイッチング素子ＳＷ１に出力される。

次に、図６を用いて本実施形態における出力電圧判別部３の動作について説明する。図６はＬＥＤ４の両端電圧Ｖ２と、コンパレータＣＰ２，ＣＰ３における出力信号Ｖａ１，Ｖａ２および制御信号Ｖｂを共に示したものである（図５を参照）。図６（ａ）にコンパレータＣＰ２の出力信号Ｖａ１を、（ｂ）にコンパレータＣＰ３の出力信号Ｖａ２を、（ｃ）にはＡＮＤ素子６を介して出力された制御信号Ｖｂを示している。

コンパレータＣＰ２には、非反転入力端子に入力されたＬＥＤ４に印加される電圧の上限を規定した値となる電圧Ｖｒｅｆ２が入力され、反転入力端子に入力された電圧検出手段により検出された電圧が電圧Ｖｒｅｆ２以下の場合は、コンパレータＣＰ２からの出力信号Ｖａ１がＨレベルとなる。逆に、コンパレータＣＰ２からの出力信号Ｖａ１は、ＬＥＤ４に印加される電圧の上限を規定した値となる電圧Ｖｒｅｆ２が、電圧検出手段により検出された電圧よりも大きい場合には、Ｌレベルとなる（図６（ａ））。

また、コンパレータＣＰ３は、非反転入力端子に入力された電圧検出手段により検出された電圧が、反転入力端子に接続されＬＥＤ４の短絡判別用に予め規定した所定値となる電圧Ｖｒｅｆ１よりも大きい場合は、コンパレータＣＰ３の出力信号Ｖａ２がＨレベルとなる。逆に、コンパレータＣＰ３の出力信号Ｖａ２は、電圧検出手段により検出した電圧が、ＬＥＤ４の短絡判別用に予め規定した所定値となる電圧Ｖｒｅｆ１以下の場合に、Ｌレベルとなる（図６（ｂ））。

そのため、電圧Ｖｒｅｆ１は、ＬＥＤ４の短絡判別用に規定した所定値に相当する闘値電圧Ｖｔｈとなる。それぞれのコンパレータＣＰ２およびコンパレータＣＰ３の出力信号Ｖａ１，Ｖａ２が共にＨレベルのときに、ＡＮＤ素子６からの制御信号ＶｂはＨレベルとなり、コンパレータＣＰ２の出力信号Ｖａ１あるいはコンパレータＣＰ３の出力信号Ｖａ２のいずれかがＬレベルのときには、ＡＮＤ素子６からの制御信号ＶｂはＬレベルとなる（図６（ｃ））。

本実施形態の点灯装置は、制御信号ＶｂがＨレベルのときだけスイッチング素子ＳＷ１がオン状態となり、ＬＥＤ４に電流が流れる。他方、制御信号ＶｂがＬレベルのときは、スイッチング素子ＳＷ１がオフ状態となりＬＥＤ４に電流は流れない。

これにより、本実施形態における出力電圧判別部３は、実施態様１のごとくＬＥＤ４の短絡判別用に規定した所定値だけを検出してスイッチング素子ＳＷ１がＬＥＤ４に流れる電流を制限するのではない。本実施形態の点灯装置は、ＬＥＤ４の両端電圧Ｖ２が所定の電圧範囲内においてＬＥＤ４が点灯できるように、出力電圧判別部３がスイッチング素子ＳＷ１を制御しＬＥＤ４に流れる電流を制限する。そのため、本実施形態の点灯装置においては、出力電圧判別部３が所定の電圧範囲を判別し、ＬＥＤ４に流れる電流を制限するようにＬＥＤ電流制限部を制御することで、より信頼性の高い点灯装置とすることができる。

（実施形態３）
本実施形態の点灯装置の基本構成は、実施形態１と同様であり、出力電圧判別部３を図７に示す構成とした点が相違する。

本実施形態における出力電圧判別部３は、分圧抵抗Ｒ２と分圧抵抗Ｒ３よりなる電圧検出手段により分圧された電圧の値がコンパレータＣＰ１の非反転入力端子に入力させるように接続される一方、基準電圧Ｖｒｅｆを分圧抵抗Ｒ４およびＲ５で分圧した電圧をコンパレータＣＰ１の反転入力端子に入力させるように接続してある。コンパレータＣＰ１の出力端子は、第１のインバータ素子ＮＴ１の入力端子と接続され、第１のインバータ素子ＮＴ１の出力端子がＤ型フリップフロップ素子７のクロック端子（以下、ＣＬＫ端子という）と接続されている。また、Ｄ型フリップフロップ素子７のデータ入力端子（以下、Ｄ端子という）は、正電源Ｖｃｃと接続されている。Ｄ型フリップフロップ素子７の出力端子（以下、Ｑ端子という）からの出力は、第２のインバータ素子ＮＴ２を介して反転され、分圧抵抗Ｒ６および分圧抵抗Ｒ７で分圧された電圧が制御信号Ｖｂとしてスイッチング素子ＳＷ１に入力されるように構成している。なお、第１のインバータ素子ＮＴ１には、動作を安定させるためにヒシテリシスの動作をするシュミット回路を好適に設けてもよい。

次に、図８を用いて本実施形態における出力電圧判別部３の動作について説明する。図８はＬＥＤ４の両端電圧Ｖ２と、コンパレータＣＰ１、第１のインバータ素子ＮＴ１、正電源Ｖｃｃ、Ｄ型フリップフロップ素子７における出力信号Ｖａ３，Ｖａ４，Ｖａ５，Ｖａ６および制御信号Ｖｂとを時刻ｔの経過とともに示したものである（図７を参照）。

ＬＥＤ４が正常な点灯状態から、短絡故障などによりＬＥＤ４の両端電圧Ｖ２が低下しはじめ、時刻ｔ１以上でＬＥＤ４の闘値電圧Ｖｔｈ以下となる（図８（ａ））。

この場合、コンパレータＣＰ１は、電圧検出手段により検出した電圧とＬＥＤ４の短絡判別用に規定した所定値と比較して、所定値以下になった場合に、その出力信号Ｖａ３がＨレベルからＬレベルとなる（図８（ｂ））。

次に、コンパレータＣＰ１の出力信号Ｖａ３がＬレベルになった時刻ｔ１において、第１のインバータ素子ＮＴ１からの出力信号Ｖａ４はＨレベルとなる（図８（ｃ））。

他方、Ｄ型フリップフロップ素子７のＤ端子には、ＬＥＤ４の両端電圧Ｖ２が下がっても、正電源Ｖｃｃは一定であるから出力信号Ｖａ５はＨレベルのままとなる（図８（ｄ））。

この場合、Ｄ型フリップフロップ素子７は、Ｄ端子に入力される正電源Ｖｃｃの出力信号Ｖａ５がＨレベルであり、ＣＬＫ端子に入力される第１のインバータ素子ＴＮ１の出力信号Ｖａ４がＨレベルとなるので、Ｑ端子から出力される出力信号Ｖａ６がＨレベルとなる（図８（ｅ））。

Ｄ型フリップフロップ素子７からの出力信号Ｖａ６を第２のインバータ素子ＮＴ２で反転させ、分圧抵抗Ｒ６および分圧抵抗Ｒ７で分圧された電圧を制御信号Ｖｂとして出力電圧判別部３から出力させる。そのため、時刻ｔ１において、スイッチング素子ＳＷ１がオン状態からオフ状態に変化しＬＥＤ４に流れる電流を遮断することになる（図８（ｆ））。

ところで、スイッチング素子ＳＷ１をオフ状態とした後、電流制御手段の出力端子間の電圧は、電流制御手段によって種々異なる。本実施形態においては、ＬＥＤ電流制限部であるスイッチング素子ＳＷ１をオフ状態としＬＥＤ４に流れる電流が遮断されると、出力電圧判別部３は分圧抵抗Ｒ２および分圧抵抗Ｒ３によってＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力端間の電圧を検出する（図１（ａ）を参照）。すなわち、出力電圧判別部３からの制御信号Ｖｂによりスイッチング素子ＳＷ１がオフ状態になった後は、電圧検出手段が電流制御手段の出力端間の電圧を検出することとなる。この場合、出力電圧判別部３に入力される値が、ＬＥＤ４の闘値電圧Ｖｔｈに相当する所定値を越える場合でも、Ｄ型フリップフロップ素子７のＱ端子の出力信号Ｖａ６はＣＬＫ端子に入力される出力信号Ｖａ４の立ち上がり（電圧検出手段が検出した電圧の低下時）のときのみで変わるため、スイッチング素子ＳＷ１は引き続きオフ状態のままでＬＥＤ４に電流が流れることはない。

つまり、ＬＥＤ４の両端電圧Ｖ２をＬＥＤ４の闘値電圧Ｖｔｈとの大小のみで比較し、スイッチング素子ＳＷ１をオンオフ制御するのではなく、ＬＥＤ４の両端電圧Ｖ２の低下に伴う立下りのエッジの信号を受けてスイッチング素子ＳＷ１の動作を決定する制御を行う。

言い換えれば、本実施形態では、ＬＥＤ４の短絡故障などにより、ＬＥＤ４の両端電圧Ｖ２が正常時の電圧からＬＥＤ４の闘値電圧Ｖｔｈ以下に低下した場合のみ、スイッチング素子ＳＷ１がオフになりＬＥＤ４への電流の流れを停止する。ＬＥＤ４の両端電圧Ｖ２がＬＥＤ４の闘値電圧Ｖｔｈよりも低くとも、両端電圧Ｖ２の上昇時（立上がり）はスイッチング素子ＳＷ１がオン状態を維持しＬＥＤ４への電流が供給されＬＥＤ４の点灯は維持されることになる。そのため、出力電圧判別部３は、ＬＥＤ４の短絡を電圧検出手段により検出した電圧が所定値以下であり、且つ当該電圧の低下時であることを判別してＬＥＤ４に流れる電流を制限するようにスイッチング素子ＳＷ１を制御することになる。

なお、実施形態１および実施形態２において、スイッチング素子ＳＷ１がオフ状態になった後で、出力電圧判別部３がＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力端電圧を、ＬＥＤ４の両端電圧Ｖ２であると誤検出することを防止するために、点灯装置にスイッチング素子ＳＷ１を一定時間オフする回路を設けることもできる。例えば、ＬＥＤ４が短絡した場合、出力電圧判別部３は、電圧検出手段により検出した電圧が所定値以下となって、上記一定時間（数十ｍｓｅｃ）が経過するまで、スイッチング素子ＳＷ１のオフ状態を保持する。このスイッチング素子ＳＷ１を一定時間オフすることでＤＣ／ＤＣコンバータ２自体の駆動が停止すればよい。或いは、スイッチング素子ＳＷ１に一度、オフとなればオフ状態を維持する機能を別途設けることで誤作動の問題を解消することもできる。

（実施形態４）
本実施形態の点灯装置は、電流制御手段をフライバックトランスを用いたＤＣ／ＤＣコンバータ２として構成してある。

具体的に図９に示すように、直流電源１と接続させた電流制御手段となるＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力端間に、ＬＥＤ４、ＬＥＤ電流制限部となるスイッチング素子ＳＷ１および電流検出用の抵抗Ｒ１を直列接続し、ＬＥＤ４へ電流を供給可能に構成してある。直列接続したＬＥＤ４、スイッチング素子ＳＷ１および抵抗Ｒ１と、電圧検出手段となる分圧抵抗Ｒ２、分圧抵抗Ｒ３とが並列接続され、電圧検出手段によって検出された電圧が出力電圧判別部３に入力される。

ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータ２は、昇圧部２０と当該昇圧部２０を制御する制御部２１から構成され、昇圧部２０のトランスＬ１に制御部２１からパルス信号を入力し、相互誘導によって正負電圧を作り出すことができるフライバックトランスを用いている。ＤＣ／ＤＣコンバータ２の昇圧部２０は、直流電源１と接続されたトランスＬ１の１次巻線に制御用のスイッチング素子ＳＷ２が直列接続されている。上記トランスＬ１の２次巻線は、昇圧部２０を構成するダイオードＤ１と限流抵抗ＲｇとがＬＥＤ４、スイッチング素子ＳＷ１および抵抗Ｒ１と直列接続されている。また、トランスＬ１の２次巻線には、ダイオードＤ１と限流抵抗Ｒｇとの間にＬＥＤ４、スイッチング素子ＳＷ１および抵抗Ｒ１と並列接続させたコンデンサＣ１が設けられている。

本実施形態では昇圧部２０を制御する制御部２１は、電流制御手段に内蔵されており、制御部２１には抵抗Ｒ１により検出されたＬＥＤ４の電流と、分圧抵抗Ｒ２、分圧抵抗Ｒ３よりなる電圧検出手段により検出された電圧とが入力される。制御部２１は、これらＬＥＤ４の電流および電圧に基づいて昇圧部２０を制御する。

制御部２１は、図１０に示すように、２つのコンパレータＣＰ４，ＣＰ５、アンプＡＰ１、発振部ＯＳＣ１、ドライバ回路２２などから構成してある。制御部２１のコンパレータＣＰ４には、電圧検出手段（分圧抵抗Ｒ２，Ｒ３）により検出された電圧が非反転入力端子に入力され、基準電圧Ｖｒｅｆが分圧抵抗Ｒ１１，Ｒ１２で分圧された電圧が反転入力端子に入力されるよう接続してある。アンプＡＰ１は、非反転入力端子が抵抗Ｒ１と接続され、反転入力端子が一端で接地された抵抗Ｒ１４の他端および、一端でアンプＡＰ１の出力端子に接続された抵抗Ｒ１３の他端と接続してある。コンパレータＣＰ４の出力はダイオードＤ２を介して、アンプＡＰ１の出力はダイオードＤ３を介してそれぞれ接続され、パルス幅制御用のコンパレータＣＰ５の非反転入力端子に入力されるよう接続されている。また、パルス幅制御用のコンパレータＣＰ５の反転入力端子は、発振部ＯＳＣ１の出力と接続されている。パルス幅制御用のコンパレータＣＰ５の出力端子は、ドライバ回路２２を介して昇圧部２０のスイッチング素子ＳＷ２が制御できるように接続されている。

制御部２１のパルス幅制御用のコンパレータＣＰ５は、コンパレータＣＰ４に入力される電圧検出手段（分圧抵抗Ｒ２，Ｒ３）が検出した電圧が、基準電圧Ｖｒｅｆを分圧抵抗Ｒ１１，Ｒ１２で分圧した所定の電圧の値より低い場合、ＬＥＤ４に流れる電流を抵抗Ｒ１で検出してアンプＡＰ１で増幅し、発振部ＯＳＣ１からの高周波の三角波と比較することで、発振部ＯＳＣ１からの高周波の周期と同期して出力パルスがＬＥＤ４に流れる電流に応じたパルス幅の出力信号を出力する。すなわち、パルス幅制御用のコンパレータＣＰ５からは、ＬＥＤ４に流れる電流が多くなると出力信号のパルス幅が狭くなり、ＬＥＤ４に流れる電流が少なくなると、出力される出力信号のパルス幅が広くなるパルス幅制御（以下、ＰＷＭという）信号が出力される。

パルス幅制御用のコンパレータＣＰ５から出力されたＰＷＭ信号は、ドライバ回路２２に入力され昇圧部２０の１次巻線に設けられたスイッチング素子ＳＷ２のオン時間を制御することにより昇圧部２０の出力を変化させＬＥＤ４を定電流制御することができる。また、コンパレータＣＰ４に入力される電圧検出手段が検出した電圧が、基準電圧Ｖｒｅｆを分圧抵抗Ｒ１１，Ｒ１２により分圧した値よりも高い場合、コンパレータＣＰ４はＨレベルとなるため、パルス幅制御用のコンパレータＣＰ５から出力されるＰＷＭ信号のパルス幅がコンパレータＣＰ４の出力信号に応じて狭くなる。そのため、昇圧部２０の出力電圧が所定の値以上になると、ＰＷＭ信号がドライバ回路２２を介して昇圧部２０の出力を抑制する制御を行うことにもなる。

なお、出力電圧検出部３は実施形態１の図１（ｂ）で示した構成と同様の構成でよく、ＬＥＤ４の短絡時にＬＥＤ４の破損を防止可能な点灯装置とすることができる。また、図９に示す限流抵抗Ｒｇは、突入電流抑制用に好適に用いられる抵抗である。限流抵抗Ｒｇは、電源オン時にＬＥＤ４への突入電流などの低減に有効であるが、ＬＥＤ４の電流耐量が大きい場合などは、抵抗値を小さくでき、或いは設けなくてもよい。なお、本実施形態においても、図４のごとく複数個のＬＥＤ４をそれぞれ直列接続して用いてもよいことは言うまでもない。

（実施形態５）
本実施形態の点灯装置は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２として、実施形態４のフライバックトランスの代わりに図１１に示す昇圧チョッパ回路を用いた以外は実施形態４と同様に構成してある。

直流電源１と接続させた電流制御手段となるＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力端間に、２つのＬＥＤ４、ＬＥＤ電流制限部となるスイッチング素子ＳＷ１および電流検出用の抵抗Ｒ１を直列接続し、ＬＥＤ４へ電流を供給可能に構成してある。直列接続したＬＥＤ４、スイッチング素子ＳＷ１および抵抗Ｒ１と、電圧検出手段となる分圧抵抗Ｒ２、分圧抵抗Ｒ３とが並列接続され、電圧検出手段によって検出された電圧が出力電圧判別部３に入力される。ＤＣ／ＤＣコンバータ２は、昇圧部２０と、当該昇圧部２０を制御する制御部２１とで構成される昇圧チョッパ回路としている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２の昇圧部２０は、インダクタンス素子Ｌ２、ダイオードＤ４、コンデンサＣ１およびスイッチング素子ＳＷ３から構成されている。昇圧部２０のコンデンサＣ１の両端間には、２つのＬＥＤ４と、ＬＥＤ電流制限部であるスイッチング素子ＳＷ１と抵抗Ｒ１との直列回路が接続されている。昇圧部２０のインダクタンス素子Ｌ２とダイオードＤ４とは、２つのＬＥＤ４、スイッチング素子ＳＷ１および電流検出用の抵抗Ｒ１と直列接続されている。さらに、昇圧部２０のスイッチング素子ＳＷ３は、インダクタンス素子Ｌ２とダイオードＤ４との間の接続点でコンデンサＣ１と並列接続されている。

制御部２１は、当該制御部２１からの制御信号Ｖｂにより昇圧部２０内のスイッチング素子ＳＷ３を制御し、ＬＥＤ４が定電流制御してある。

また、出力電圧検出部３は実施形態１の図１（ｂ）で示した構成と同様の構成でよく、実施形態４と同様、ＬＥＤ４の短絡時に、ＬＥＤ４の破損を防止可能な点灯装置とすることができる。

（実施形態６）
本実施形態の点灯装置は、ＬＥＤ４に流れる電流を制限する電流制御手段として限流抵抗Ｒｇを用いた以外は、実施形態１と同様に構成してある。

図１２に示すように、ＬＥＤ４、スイッチング素子ＳＷ１および抵抗Ｒ１を直列接続し、直流電源１からの電流を限流素子Ｒｇを介してＬＥＤ４に供給できるように接続されている。直列接続したＬＥＤ４、スイッチング素子ＳＷ１および抵抗Ｒ１と、分圧抵抗Ｒ２、分圧抵抗Ｒ３よりなる電圧検出手段とが並列接続されている。分圧抵抗Ｒ２と分圧抵抗Ｒ３との間の接続点は、分圧された電圧値が入力されるように出力電圧判別部３と接続される。出力電圧判別部３は、ＬＥＤ４と直列接続されたスイッチング素子ＳＷ１と接続され、ＬＥＤ４が短絡時、出力電圧判別部３からの制御信号Ｖｂによりスイッチング素子ＳＷ１を制御しＬＥＤ４へ供給する電流を低減できる。

なお、本実施形態の出力電圧判別部３は図１（ｂ）と同様の構成としており、他の実施形態と同様、ＬＥＤ４の短絡時にＬＥＤ４の破損を防止可能な点灯装置とすることができる。

（実施形態７）
本実施形態は、実施形態１のＬＥＤ４と直列接続されたスイッチング素子ＳＷ１によりＬＥＤ４に流れる電流を制限する代わりに、ＬＥＤ電流制限部５がＤＣ／ＤＣコンバータ２のスイッチング素子を用いてＬＥＤ４に流れる電流を制限するものである。

本実施形態の基本構成として、図１３に示すように直流電源１と接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ２からの電流をＬＥＤ４に供給することによってＬＥＤ４を点灯させる。ＬＥＤ４と好適に設けられた電流検出用の抵抗Ｒ１の直列回路には、電圧検出手段となる分圧抵抗Ｒ２および分圧抵抗Ｒ３の直列回路が並列接続され、電圧検出手段により検出された電圧が出力電圧判別部３に入力される。出力電圧判別部３からの制御信号Ｖｂに基づいて、電流制御手段となるＤＣ／ＤＣコンバータ２からＬＥＤ４に供給される電流を制限する。

出力電圧判別部３では、電圧検出手段により検出された電圧が、ＬＥＤの短絡判別用に規定した所定値（ＬＥＤ４の闘値電圧Ｖｔｈ）以下になると制御信号Ｖｂの出力をＬレベルとする。ＤＣ／ＤＣコンバータ２は、上述の制御信号ＶｂがＬレベルとなったこと伴い、内蔵されたＬＥＤ電流制限部５を停止することでＤＣ／ＤＣコンバータ２の駆動を停止させる。

より具体的には、本実施形態の電流制御手段となるＤＣ／ＤＣコンバータ２は、図１４に示すように昇圧部２０と当該昇圧部２０を制御する制御部２１とから構成され、昇圧部２０は昇圧チョッパ回路を用いており、制御部２１は、ドライバ回路２２と主制御回路２３から構成されている。主制御回路２３には、ＬＥＤ４と直列接続された抵抗Ｒ１からＬＥＤ４に流れる電流が入力され、ＬＥＤ４と並列接続させた電圧検出手段（分圧抵抗Ｒ２，Ｒ３）により検出された電圧も入力されるように構成されている。なお、主制御回路２３は、一般的なＰＷＭ信号を生成できる回路で構成することができる。

また、同様に電圧検出手段（分圧抵抗Ｒ２，Ｒ３）により検出された電圧は、出力電圧判別部３に入力され、出力電圧判別部３の出力と上述の主制御回路２３の出力とがドライバ回路２２に入力されるように構成されている。ドライバ回路２２は、昇圧部２０のスイッチング素子ＳＷ３のオンとオフを制御することで、負荷となるＬＥＤ４に流れる電流を制御する。なお、スイッチング素子ＳＷ３は、バイポーラトランジスタやＭＯＳＦＥＴなどにより構成することができる。

ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータ２に内蔵されたスイッチング素子ＳＷ３を制御するドライバ回路２２は、図１５に示す如くＡＮＤ素子８と、インバータ素子ＮＴ３、抵抗Ｒ１５とが直列接続され、直列接続された抵抗Ｒ１５は２つのトランジスタＴｒ１およびトランジスタＴｒ２のベースに接続されている。トランジスタＴｒ１は、ｐｎｐ型トランジスタで構成され、トランジスタＴｒ２は、ｎｐｎ型トランジスタで構成されている。トランジスタＴｒ１のコレクタは正電源Ｖｃｃに接続され、トランジスタＴｒ１のエミッタはトランジスタＴｒ２のコレクタおよび分圧抵抗Ｒ１６の一端と接続されている。分圧抵抗Ｒ１７の他端とトランジスタＴｒ２のエミッタは、グランドに接地されている。分圧抵抗Ｒ１６と分圧抵抗Ｒ１７によって分圧された信号が昇圧部２０のスイッチング素子ＳＷ３に出力されるように構成されている。

ＡＮＤ素子８は、主制御回路２３からのＰＷＭ信号と、出力電圧判別部３からの出力信号を受けて、トランジスタＴｒ１、トランジスタＴｒ２で、スイッチング素子ＳＷ３の駆動を制御する。そのため、電圧検出手段により検出された電圧が闘値電圧Ｖｔｈよりも高い場合は、出力電圧判別部３よりＨレベルの信号がＡＮＤ素子８に入力される。また、ＬＥＤ４を定電流駆動させるために、主制御回路２３からＰＷＭ信号がＡＮＤ素子８に入力されると、ＰＷＭ信号がインバータ素子ＮＴ３で反転され、この信号に基づいてトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のベースに入力され、昇圧チョッパ回路を用いた昇圧部２０のスイッチング素子ＳＷ３が駆動制御される。今、電圧検出手段により検出された電圧が闘値電圧Ｖｔｈ以下となり、出力電圧判別部３の信号がＬレベルになると、インバータ素子ＮＴ３によって反転され、抵抗Ｒ１５を介してトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のベースに出力される。これにより、トランジスタＴｒ２がオン状態となり、制御信号がＬレベルとなるため、昇圧部２０内のスイッチング素子ＳＷ３は動作を停止する。したがって、ＬＥＤ４への電流は供給されないことになる。

なお、本実施形態では、ＬＥＤ４を１つとして記載したが、複数個用いてよいことはいうまでもなく、この場合は、直流電源１の出力が低い場合でも、直流電源の電圧よりも高い電圧を生成することができるため、より多くのＬＥＤ４を直列接続可能な大電力の点灯装置とすることができる。

（実施形態８）
本実施形態の点灯装置は、ＬＥＤ電流制限部を２つ設け、両方のＬＥＤ電流制限部によりＬＥＤ４に流れる電流を制限するように構成してある。一方のＬＥＤ電流制限部は、ＬＥＤ４と直列接続させたスイッチング素子ＳＷ１と、このスイッチング素子ＳＷ１と並列に接続した限流抵抗Ｒｓを有する構成としてある。また、他方のＬＥＤ電流制限部は、実施形態７と同様に電流制御手段がＬＥＤ４へ流れる電流をスイッチング素子ＳＷ３により制御するＤＣ／ＤＣコンバータ２であって、ＤＣ／ＤＣコンバータ２のスイッチング素子ＳＷ３を用いた構成としてある。

具体的には、本実施形態の点灯装置は、図１６に示すように、直流電源１からＬＥＤ４へ供給する電流を制御するＤＣ／ＤＣコンバータ２を備えている。ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力端間には、３つのＬＥＤ４、上記一方のＬＥＤ電流制限部およびＬＥＤ４に流れる電流を検出する電流検出用の抵抗Ｒ１を直列接続し、上記一方のＬＥＤ電流制限部は、スイッチング素子ＳＷ１と並列接続された限流抵抗Ｒｓから構成されている。ＬＥＤ４、上記一方のＬＥＤ電流制限部および抵抗Ｒ１の直列回路と、分圧抵抗Ｒ２，Ｒ３よりなる電圧検出手段が並列接続されている。電圧検出手段により検出された電圧は、出力電圧判別部３に入力されるように構成されている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２は、昇圧部２０と当該昇圧部２０を制御する制御部２１とから構成され、制御部２１はドライバ回路２２と主制御回路２３から構成されている。

出力電圧判別部３からの出力は、２つあり、１つは上記一方のＬＥＤ電流制限部に、他方はＤＣ／ＤＣコンバータ２内のドライバ回路２２に出力されるように構成されている。

上記一方のＬＥＤ電流制限部のスイッチング素子ＳＷ１は、出力電圧判別部３の出力に基づいてオン／オフを制御するように構成され、ドライバ回路２２は、出力電圧判別部３の出力に基づいて、上記他方のＬＥＤ電流制限部となる昇圧部２０のスイッチング素子ＳＷ３のオン／オフを制御するように構成してある。なお、ドライバ回路２２は、実施形態７のドライバ回路と同様の構成としている。

また、出力電圧判別部３は、図１７に示すようにコンパレータＣＰ１とコンパレータＣＰ１の出力に接続された分圧抵抗Ｒ６，Ｒ７とで構成され、分圧抵抗Ｒ７の分圧抵抗Ｒ６と接続されていない端部は接地してある。コンパレータＣＰ１の非反転入力端子には電圧検出手段により検出された電圧が入力され、反転入力端子にはＬＥＤ４の短絡判別用に規定した所定値が入力される（図示しない）。コンパレータＣＰ１は、ドライバ回路２２と、分圧抵抗Ｒ６，Ｒ７により分圧されＬＥＤ電流制限部であるスイッチング素子ＳＷ１に出力できるように構成されている。

次に、本実施形態の動作を説明すると、ＡＮＤ素子８は、主制御回路２３からのＰＷＭ信号と、出力電圧判別部３からの出力信号を受けて、スイッチング素子ＳＷ３を駆動する。そのため、電圧検出手段により検出された電圧がＬＥＤ４の短絡判別用に規定した所定値よりも高い場合は、出力電圧判別部３よりＨレベルの信号がＡＮＤ素子８に入力される。また、ＬＥＤ４を定電流駆動させるために、主制御回路２３からＰＷＭ信号がＡＮＤ素子８に入力されると、ＰＷＭ信号がインバータ素子ＮＴ３で反転され、この信号に基づいてトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のベースに入力され、昇圧チョッパ回路を用いたＤＣ／ＤＣコンバータ２のスイッチング素子ＳＷ３が駆動制御される。今、ＬＥＤ４が短絡し、電圧検出手段により検出した電圧が、ＬＥＤ4の短絡判別用に規定した所定値以下になった場合、出力電圧判別部３の信号がＬレベルとなり、インバータ素子ＮＴ３によって反転され、抵抗Ｒ１５を介してトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のベースに入力される。これにより、トランジスタＴｒ２がオン状態となり、出力信号がＬレベルとなるため、昇圧部２０内の上記他方のＬＥＤ電流制御部であるスイッチング素子ＳＷ３は動作停止する。同様に、出力電圧判別部３は一方のＬＥＤ電流制限部も制御し、ＬＥＤ４への電流を制限する。

これにより、ＬＥＤ４に流れる電流をＬＥＤ４に直列接続されたスイッチング素子ＳＷ１と電流制御手段に設けられたスイッチング素子ＳＷ３との両方で制限することができ、ＬＥＤ４の短絡時に点灯装置を保護しつつ、ＬＥＤ４の破損を防止することが可能となる。

なお、本発明において、電流制御手段の方式としては、電流のオンとオフとを繰り返すことによって、交流の電源から、実効値として任意の電圧や電流を擬似的に作り出す降圧チョッパ制御やフォワード型コンバータを用いてもよい。また、制御回路の構成は、ＰＷＭ制御をマイクロコンピュータなどを使用して構成してもよいことはいうまでもない。

実施形態１の点灯装置を示し、（ａ）は概略回路図、（ｂ）は要部の回路図である。 同上の動作説明図である。 同上の動作説明図である。 同上の要部の他の構成例の説明図である。 実施形態２の点灯装置における要部の回路図である。 同上の出力電圧判別部の動作説明図である。 実施形態３の点灯装置における要部の回路図である。 同上の動作説明図である。 実施形態４の点灯装置の回路図である。 同上の要部の回路図である。 実施形態５の点灯装置の回路図である。 実施形態６の点灯装置の回路図である。 実施形態７の点灯装置の回路図である。 同上における要部の回路図である。 同上における要部の回路図である。 実施形態８の点灯装置の回路図である。 同上の要部の回路図である。 従来の点灯装置の回路図である。 同上の電流電圧特性図である。 従来の電力変換装置の出力特性図である。 参考のため電力変換装置の出力特性図である。

符号の説明

１ 直流電源（電源）
２ ＤＣ／ＤＣコンバータ（電流制御手段）
３ 出力電圧判別部
４ ＬＥＤ
ＳＷ１ スイッチング素子（ＬＥＤ電流制限部）
Ｒｓ 限流抵抗

Claims (9)

1. 電源からＬＥＤへ供給する電流を制御する電流制御手段を備えた点灯装置であって、
   前記ＬＥＤの両端電圧を検出可能な電圧検出手段と、前記ＬＥＤに流れる電流を制限可能なＬＥＤ電流制限部と、前記電圧検出手段により検出した電圧が前記ＬＥＤの短絡判別用に規定した所定値以下のときに前記ＬＥＤに流れる電流を制限するように前記ＬＥＤ電流制限部を制御する出力電圧判別部とを有することを特徴とする点灯装置。
2. 前記電流制御手段は、前記ＬＥＤへ供給する電流をスイッチング素子により制御するコンバータであって、前記ＬＥＤ電流制限部は、前記スイッチング素子を用いて前記ＬＥＤに流れる電流を制限することを特徴とする請求項１に記載の点灯装置。
3. 前記ＬＥＤ電流制限部は、前記電源と前記ＬＥＤとの間に直列接続されたスイッチング素子であることを特徴とする請求項１に記載の点灯装置。
4. 前記所定値は、前記ＬＥＤの正常な両端電圧の１／３倍から５／９倍の範囲内に相当す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項に記載の点灯装置。
5. 前記出力電圧判別部は、前記ＬＥＤの短絡を前記電圧検出手段により検出した電圧が前記所定値以下であり、且つ当該電圧の低下時に前記ＬＥＤに流れる電流を制限するように前記ＬＥＤ電流制限部を制御することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の点灯装置。
6. 前記電流制御手段は、前記ＬＥＤへ供給する電流をスイッチング素子により制御するコンバータであって、前記ＬＥＤ電流制限部は、前記電流制御手段のスイッチング素子と、前記電源と前記ＬＥＤとの間に直列接続されたスイッチング素子との両方により前記ＬＥＤに流れる電流を制限することを特徴とする請求項１に記載の点灯装置。
7. 前記ＬＥＤ電流制限部は、前記スイッチング素子と並列に接続した限流抵抗を有することを特徴とする請求項３に記載の点灯装置。
8. 前記電源が直流電源であり、前記電流制御手段は、昇圧回路を用いたＤＣ／ＤＣコンバータであることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の点灯装置。
9. 前記電源が直流電源であり、前記電流制御手段は、フライバックトランスを用いたＤＣ／ＤＣコンバータであることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の点灯装置。

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