JP2011103235A

JP2011103235A - Ｌｅｄ点灯装置

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Publication number: JP2011103235A
Application number: JP2009257962A
Authority: JP
Inventors: Masao Kokubu; 正夫國分; Hidemasa Taguchi; 英正田口; Yukihiro Shibata; 行裕柴田; Hirofumi Araki; 寛文荒木
Original assignee: KOYO DENKI KOGYO KK; Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: KOYO DENKI KOGYO KK; Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2009-11-11
Filing date: 2009-11-11
Publication date: 2011-05-26
Anticipated expiration: 2029-11-11
Also published as: JP5567316B2

Abstract

【課題】直列に接続された複数の発光ダイオードのうちオープン故障の発生したものの数が増加しても、オープン故障の発生した発光ダイオードを除くものを点灯させることができるＬＥＤ点灯装置を提供すること。
【解決手段】ＬＥＤ点灯装置１は、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎ（ｎは、ｎ≧３を満たす任意の整数）と対に設けられたサイダックＳ１〜Ｓｎと、サイダックＳ１〜Ｓｎとそれぞれ直列接続された抵抗Ｒ１〜Ｒｎと、を備える。サイダックＳｑ（ｑは、１≦ｑ≦ｎを満たす任意の整数）の一端には、発光ダイオードＬＥＤｑのアノードが接続され、サイダックＳｑの他端には、抵抗Ｒｑを介して、発光ダイオードＬＥＤｑのカソードが接続される。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光ダイオードを点灯させるＬＥＤ点灯装置に関する。

従来より、直列に接続された複数の発光ダイオードを点灯させるＬＥＤ点灯装置が提案されている。ＬＥＤ点灯装置は、直列に接続された複数の発光ダイオードに順に電流を流すことで、これら複数の発光ダイオードを点灯させる。

ところが、これら複数の発光ダイオードのうち少なくとも１つにオープン故障が発生すると、オープン故障が発生した発光ダイオードだけでなく、他の発光ダイオードにも電流が流れなくなってしまい、これら複数の発光ダイオードの全てを点灯させることができなくなってしまう。そこで、複数の発光ダイオードのうち少なくとも１つにオープン故障が発生しても、他の発光ダイオードを点灯させることのできるＬＥＤ点灯装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

［ＬＥＤ点灯装置１００の構成］
図５は、従来例に係るＬＥＤ点灯装置１００の回路図である。ＬＥＤ点灯装置１００は、定電流電源Ｉｃｃと、キャパシタＣと、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎ（ｎは、ｎ≧３を満たす任意の整数）と、バイパス部Ａ１〜Ａｎと、を備える。

発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎは、直列に接続される。発光ダイオードＬＥＤ１のアノードには、定電流電源Ｉｃｃの一端と、キャパシタＣの一方の電極と、が接続される。発光ダイオードＬＥＤｎのカソードには、定電流電源Ｉｃｃの他端と、キャパシタＣの他方の電極と、が接続される。

バイパス部Ａ１〜Ａｎは、それぞれ、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎと対に設けられる。バイパス部Ａ１〜Ａｎのそれぞれは、ツェナーダイオードＺＤと、ＰＮＰ型トランジスタで構成されるスイッチ素子Ｑ１と、ＮＰＮ型トランジスタで構成されるスイッチ素子Ｑ２と、抵抗Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃと、を備える。

ここで、例えば、バイパス部Ａｐ（ｐは、１≦ｐ≦ｎを満たす任意の整数）の構成について、以下に説明する。ツェナーダイオードＺＤのカソードには、発光ダイオードＬＥＤｐのアノードが接続され、ツェナーダイオードＺＤのアノードには、抵抗Ｒａを介してスイッチ素子Ｑ２のベースが接続される。スイッチ素子Ｑ１のエミッタには、発光ダイオードＬＥＤｐのアノードが接続されるとともに、抵抗Ｒｃを介してスイッチ素子Ｑ１のベースおよびスイッチ素子Ｑ２のコレクタが接続される。スイッチ素子Ｑ２のベースには、スイッチ素子Ｑ１のコレクタが接続されるとともに、抵抗Ｒｂを介して発光ダイオードＬＥＤｐのカソードが接続される。スイッチ素子Ｑ２のエミッタには、発光ダイオードＬＥＤｐのカソードが接続される。

図６は、図５に示したＬＥＤ点灯装置１００の等価回路図である。図５に示したバイパス部Ａ１〜Ａｎのそれぞれは、図６のように表すことができる。

図６では、バイパス部Ａ１〜Ａｎのそれぞれは、ツェナーダイオードＺＤと、サイリスタＴＨＹと、を備える。

ここで、例えば、バイパス部Ａｐの構成について、以下に説明する。ツェナーダイオードＺＤのカソードには、発光ダイオードＬＥＤｐのアノードが接続され、ツェナーダイオードＺＤのアノードには、サイリスタＴＨＹのゲートが接続される。サイリスタＴＨＹのアノードには、発光ダイオードＬＥＤｐのアノードが接続され、サイリスタＴＨＹのカソードには、発光ダイオードＬＥＤｐのカソードが接続される。

なお、ツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧は、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのそれぞれの立上がり電圧より高いものとする。

［ＬＥＤ点灯装置１００の動作］
以上の構成を備えるＬＥＤ点灯装置１００では、定電流電源Ｉｃｃの一端から出力された電流がキャパシタＣで平滑化された後、発光ダイオードＬＥＤ１のアノードと、バイパス部Ａ１に設けられたツェナーダイオードＺＤのカソードと、バイパス部Ａ１に設けられたサイリスタＴＨＹのアノードと、に供給される。

発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎの全てに故障が発生していない場合には、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのそれぞれに電流が流れ、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのそれぞれが点灯する。ここで、点灯している発光ダイオードＬＥＤｐの両端の電位差は、発光ダイオードＬＥＤｐの立上がり電圧に略等しいため、発光ダイオードＬＥＤｐと対に設けられたツェナーダイオードＺＤのカソードには、発光ダイオードＬＥＤｐの立上がり電圧が印加される。そして、ツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧は、上述のように発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのそれぞれの立上がり電圧より高いため、全てのツェナーダイオードＺＤはオフ状態となる。

一方、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのうち１つの発光ダイオードＬＥＤｘ（ｘは、１≦ｘ≦ｎを満たす任意の整数）にオープン故障が発生した場合には、発光ダイオードＬＥＤｘに電流が流れなくなる。このため、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのうち発光ダイオードＬＥＤｘを除くものにも電流が流れなくなり、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎの全てが消灯する。すると、定電流電源Ｉｃｃの一端の電圧が上昇し、これに伴って、発光ダイオードＬＥＤｘの両端の電位差が、時間が経過するに従って上昇する。そして、発光ダイオードＬＥＤｘの両端の電位差が、ツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧を超えると、発光ダイオードＬＥＤｘと対に設けられたツェナーダイオードＺＤに電流が流れ始め、発光ダイオードＬＥＤｘと対に設けられたサイリスタＴＨＹがオン状態となる。これによれば、発光ダイオードＬＥＤｘのアノードに供給された電流は、発光ダイオードＬＥＤｘを流れることなく、バイパス部Ａｘでバイパスされて、発光ダイオードＬＥＤｘのカソードに供給される。したがって、発光ダイオードＬＥＤｘにオープン故障が発生して、発光ダイオードＬＥＤｘに電流が流れない場合であっても、発光ダイオードＬＥＤｘのアノードに供給された電流がバイパス部Ａｘにより発光ダイオードＬＥＤｘの後段にバイパスされる。よって、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのうち発光ダイオードＬＥＤｘを除くものには電流が流れ、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのうち発光ダイオードＬＥＤｘを除くものは、点灯する。

特開２００９−３８２４７号公報

発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのうちオープン故障の発生したものの数が増加するに従って、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのうちオープン故障の発生した発光ダイオードを除くもの（以降では、「発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのうち正常動作するもの」と呼ぶ）を点灯させる際における、定電流電源Ｉｃｃの一端の電圧が高くなる。

具体的には、例えば、図５、６に示したＬＥＤ点灯装置１００において、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのうち、ｍ個（ｍは、２≦ｍ≦ｎを満たす任意の整数）の発光ダイオードにオープン故障が発生したものとし、ツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧をＶｚと表すものとする。この場合、定電流電源Ｉｃｃの一端の電圧が、オープン故障の発生した発光ダイオードの数ｍとツェナー電圧Ｖｚとの積（ｍ×Ｖｚ）以上になると、オープン故障の発生したｍ個の発光ダイオードと対に設けられたｍ個のツェナーダイオードＺＤに電流が流れ始め、これらｍ個のツェナーダイオードＺＤと対に設けられたサイリスタＴＨＹがオン状態となる。そして、キャパシタＣから出力される電流が、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのうち正常動作するものと、上述のオン状態となったｍ個のサイリスタＴＨＹと、に流れ、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのうち正常動作するものが点灯することとなる。

以上より、オープン故障の発生した発光ダイオードの数が増加するに従って、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのうち正常動作するものを点灯させる際における、定電流電源Ｉｃｃの一端の電圧が高くなる。ここで、キャパシタＣは、定電流電源Ｉｃｃと並列接続されているため、オープン故障の発生した発光ダイオードの数が増加するに従って、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのうち正常動作するものを点灯させる際における、キャパシタＣの端子間電圧が高くなる。

ここで、キャパシタＣから出力される電流は、キャパシタＣの端子間電圧が高くなるに従って、増加する。このため、オープン故障の発生した発光ダイオードの数が増加するに従って、キャパシタＣから出力される電流が増加し、その結果、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのうち正常動作するものに流れる電流が増加する。

また、発光ダイオードには、自身に流れる電流が増加するに従って、自身に電流が流れることによって降下する電圧が急激に高くなるという特性がある。このため、オープン故障の発生した発光ダイオードの数が増加するに従って、正常動作する発光ダイオードのそれぞれの両端の電位差が大きくなる。そして、正常動作する発光ダイオードのそれぞれの両端の電位差がツェナー電圧Ｖｚ以上になると、正常動作する発光ダイオードと対に設けられたサイリスタＴＨＹもオン状態となる。これによれば、キャパシタＣから出力される電流は、バイパス部Ａ１〜Ａｎのそれぞれに設けられたサイリスタＴＨＹの全てに流れ、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎには流れなくなってしまうため、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのうち、オープン故障の発生したものだけでなく、正常動作するものも、点灯することができなくなってしまう。

以上のように、図５、６に示したような従来のＬＥＤ点灯装置の中には、オープン故障の発生した発光ダイオードの数が少なければ、他の発光ダイオードを点灯させることができるものがあった。ところが、従来のＬＥＤ点灯装置では、オープン故障の発生した発光ダイオードの数が増加すると、オープン故障の発生した発光ダイオードだけでなく、全ての発光ダイオードを点灯させることができなくなっていた。

上述の課題を鑑み、本発明は、直列に接続された複数の発光ダイオードのうちオープン故障の発生したものの数が増加しても、オープン故障の発生した発光ダイオードを除くものを点灯させることができるＬＥＤ点灯装置を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題を解決するために、以下の事項を提案している。
（１）本発明は、直列に接続された複数の発光ダイオードを点灯させるＬＥＤ点灯装置であって、前記複数の発光ダイオードに電流を供給する電流源と、前記電流源と並列に接続されたキャパシタと、前記複数の発光ダイオードと対に設けられた複数のバイパス手段と、を備え、前記複数のバイパス手段は、それぞれ、前記複数の発光ダイオードのうち対応するものと並列に接続され、前記複数のバイパス手段のそれぞれは、インピーダンスを有するインピーダンス素子と、前記インピーダンス素子と直列に接続され、両端のうち前記発光ダイオードのアノード側の電圧が、両端のうち当該発光ダイオードのカソード側の電圧と比べて、当該発光ダイオードの立上がり電圧より高い第１電圧以上高くなると、オン状態となる導通素子と、を備えることを特徴とするＬＥＤ点灯装置を提案している。

この発明によれば、直列に接続された複数の発光ダイオードを点灯させるＬＥＤ点灯装置に、複数の発光ダイオードに電流を供給する電流源と、電流源と並列に接続されたキャパシタと、複数の発光ダイオードと対に複数のバイパス手段と、を設け、これら複数のバイパス手段を、それぞれ、複数の発光ダイオードのうち対応するものと並列に接続した。そして、複数のバイパス手段のそれぞれには、インピーダンスを有するインピーダンス素子と、インピーダンス素子と直列に接続された導通素子と、を設けた。この導通素子は、両端のうち発光ダイオードのアノード側の電圧が、両端のうち発光ダイオードのカソード側の電圧と比べて、発光ダイオードの立上がり電圧より高い第１電圧以上高くなると、オン状態となるものとした。

このため、直列に接続された複数の発光ダイオードのうち少なくとも１つにオープン故障が発生すると、オープン故障の発生した発光ダイオードと並列に接続されたバイパス手段において、導通素子の両端のうち発光ダイオードのアノード側の電圧が上昇する。そして、導通素子の両端のうち発光ダイオードのアノード側の電圧が、導通素子の両端のうち発光ダイオードのカソード側の電圧と比べて、発光ダイオードの立上がり電圧より高い第１電圧以上になると、導通素子がオン状態となって、オン状態となった導通素子と、この導通素子と直列に接続されたインピーダンス素子と、に電流が流れる。

以上によれば、オープン故障の発生した発光ダイオードに供給される電流は、オープン故障の発生した発光ダイオードと並列に接続されたバイパス手段により、オープン故障の発生した発光ダイオードの後段にバイパスされる。このため、直列に接続された複数の発光ダイオードのうちオープン故障の発生した発光ダイオードを除くものには電流が流れるので、これら複数の発光ダイオードのうちオープン故障の発生した発光ダイオードを除くものを点灯させることができる。

また、複数の発光ダイオードのうちオープン故障の発生した発光ダイオードを除くものに流れる電流は、オープン故障の発生した発光ダイオードと対に設けられたバイパス手段が備えるインピーダンス素子に流れることで制限されるため、バイパス手段がインピーダンス素子を備えない場合と比べて小さくなる。このため、複数の発光ダイオードのうちオープン故障の発生した発光ダイオードを除くものに流れる電流を制限して、これら発光ダイオードと対に設けられたバイパス手段が備える導通素子が誤ってオン状態となってしまうのを防止できる。これによれば、直列に接続された複数の発光ダイオードのうちオープン故障の発生したものの数が増加しても、オープン故障の発生した発光ダイオードを除くものを点灯させることができる。

また、上述のように、複数の発光ダイオードのうちオープン故障の発生した発光ダイオードを除くものに流れる電流が制限されるため、過電流が流れることによる発光ダイオードの故障を防止できる。

（２）本発明は、（１）のＬＥＤ点灯装置について、前記インピーダンス素子は、抵抗であることを特徴とするＬＥＤ点灯装置を提案している。

この発明によれば、インピーダンス素子を抵抗で構成した。このため、インピーダンス素子により、複数の発光ダイオードのうちオープン故障の発生した発光ダイオードを除くものに流れる電流を制限することができ、上述した効果と同様の効果を奏することができる。

（３）本発明は、（１）または（２）のＬＥＤ点灯装置について、前記導通素子がオン状態となると、当該導通素子の両端のうち前記発光ダイオードのアノード側の電圧が、当該導通素子の両端のうち当該発光ダイオードのカソード側の電圧と比べて、前記第１電圧より低い第２電圧だけ高くなることを特徴とするＬＥＤ点灯装置を提案している。

この発明によれば、導通素子がオン状態となると、導通素子の両端のうち発光ダイオードのアノード側の電圧が、導通素子の両端のうち発光ダイオードのカソード側の電圧と比べて、第１電圧より低い第２電圧だけ高くなることとした。このため、導通素子がオン状態になると、導通素子の両端の電位差が小さくなるので、導通素子における消費電力が低くなる。したがって、直列に接続された複数の発光ダイオードのうち少なくとも１つにオープン故障が発生した場合におけるＬＥＤ点灯装置の消費電力を低減できる。

本発明によれば、直列に接続された複数の発光ダイオードのうちオープン故障の発生したものの数が増加しても、オープン故障の発生した発光ダイオードを除くものを点灯させることができる。また、過電流が流れることによる発光ダイオードの故障を防止できる。

本発明の一実施形態に係るＬＥＤ点灯装置の回路図である。前記ＬＥＤ点灯装置が備えるサイダックおよび発光ダイオードの電圧電流特性を示す図である。前記発光ダイオードのタイミングチャートである。比較例に係るＬＥＤ点灯装置の回路図である。従来例に係るＬＥＤ点灯装置の回路図である。前記ＬＥＤ点灯装置の等価回路図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素などとの置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、以下の実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

［ＬＥＤ点灯装置１の構成］
図１は、本発明の一実施形態に係るＬＥＤ点灯装置１の回路図である。ＬＥＤ点灯装置１は、図５、６に示した従来例に係るＬＥＤ点灯装置１００とは、バイパス部Ａ１〜Ａｎの代わりに、導通素子としてのサイダック（登録商標）Ｓ１〜Ｓｎと、インピーダンス素子としての抵抗Ｒ１〜Ｒｎと、を備える点が異なる。なお、ＬＥＤ点灯装置１において、ＬＥＤ点灯装置１００と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。

サイダックＳ１〜Ｓｎは、それぞれ、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎと対に設けられる。抵抗Ｒ１〜Ｒｎは、それぞれ、サイダックＳ１〜Ｓｎと直列接続される。サイダックＳｑ（ｑは、１≦ｑ≦ｎを満たす任意の整数）の一端には、発光ダイオードＬＥＤｑのアノードが接続され、サイダックＳｑの他端には、抵抗Ｒｑを介して、発光ダイオードＬＥＤｑのカソードが接続される。

なお、サイダックＳｑのブレークオーバ電圧は、発光ダイオードＬＥＤｑの立上がり電圧より高いものとする。

［ＬＥＤ点灯装置１の動作］
以上の構成を備えるＬＥＤ点灯装置１では、電流源としての定電流電源Ｉｃｃの一端から出力された電流がキャパシタＣで平滑化された後、発光ダイオードＬＥＤ１のアノードと、サイダックＳ１の一端と、に供給される。

発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎの全てに故障が発生していない場合には、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのそれぞれに電流が流れ、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのそれぞれが点灯する。ここで、点灯している発光ダイオードＬＥＤｑの両端の電位差は、発光ダイオードＬＥＤｑの立上がり電圧に略等しいため、発光ダイオードＬＥＤｑと対に設けられたサイダックＳｑの両端の電位差も、発光ダイオードＬＥＤｑの立上がり電圧に略等しくなる。そして、サイダックＳｑのブレークオーバ電圧は、上述のように発光ダイオードＬＥＤｑの立上がり電圧より高いため、サイダックＳｑはオフ状態となる。

一方、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのうち１つの発光ダイオードＬＥＤｙ（ｙは、１≦ｙ≦ｎを満たす任意の整数）にオープン故障が発生した場合には、発光ダイオードＬＥＤｙに電流が流れなくなる。このため、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのうち発光ダイオードＬＥＤｙを除くものにも電流が流れなくなり、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎの全てが消灯する。すると、定電流電源Ｉｃｃの一端の電圧が上昇し、これに伴って、発光ダイオードＬＥＤｙの両端の電位差が、時間が経過するに従って上昇する。そして、発光ダイオードＬＥＤｙの両端の電位差が、サイダックＳｙのブレークオーバ電圧に等しくなると、サイダックＳｙがオン状態となる。これによれば、発光ダイオードＬＥＤｙのアノードに供給された電流は、発光ダイオードＬＥＤｙを流れることなく、サイダックＳｙおよび抵抗Ｒｙでバイパスされて、発光ダイオードＬＥＤｙのカソードに供給される。したがって、発光ダイオードＬＥＤｙにオープン故障が発生して、発光ダイオードＬＥＤｙに電流が流れない場合であっても、発光ダイオードＬＥＤｙのアノードに供給された電流がサイダックＳｙおよび抵抗Ｒｙにより発光ダイオードＬＥＤｙの後段にバイパスされる。よって、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのうち発光ダイオードＬＥＤｙを除くものには電流が流れ、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのうち発光ダイオードＬＥＤｙを除くものは、点灯する。

また、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのうち、ｍ個の発光ダイオードにオープン故障が発生した場合には、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのうち１つの発光ダイオードＬＥＤｙにオープン故障が発生した場合と同様に、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎの全てが消灯する。ここで、サイダックＳ１〜Ｓｎのそれぞれのブレークオーバ電圧をＶ_ＢＯと表すものとする。すると、定電流電源Ｉｃｃの一端の電圧が、時間が経過するに従って上昇し、オープン故障の発生した発光ダイオードの数ｍとブレークオーバ電圧Ｖ_ＢＯとの積（ｍ×Ｖ_ＢＯ）以上高くなると、オープン故障の発生したｍ個の発光ダイオードと対に設けられたｍ個のサイダックがオン状態となる。これによれば、ｍ個の発光ダイオードにオープン故障が発生して、これらｍ個の発光ダイオードに電流が流れない場合であっても、これらｍ個の発光ダイオードのそれぞれにおいて、アノードに供給された電流が、対応するサイダックおよび抵抗により後段の発光ダイオードにバイパスされる。したがって、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのうちオープン故障の発生したｍ個の発光ダイオードを除くものには電流が流れ、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのうちオープン故障の発生したｍ個の発光ダイオードを除くものは、点灯する。

図２は、サイダックＳｑの電圧−電流波形と、発光ダイオードＬＥＤｑの電圧−電流波形と、を示す図である。図２において、縦軸は、電流を対数表示にて示し、横軸は、電圧を示している。

図２に示すように、発光ダイオードＬＥＤｑの両端の電位差は、サイダックＳｑの両端の電位差と比べて、自身に流れる電流が大きくなるに従って、急激に大きくなる。

ここで、まず、上述のＬＥＤ点灯装置１に抵抗Ｒ１〜Ｒｎが設けられていない場合について検討する。この場合、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのうちオープン故障の発生していないものに流れる電流Ｉ_ＬＥＤは、上述のオン状態となったｍ個のサイダックに流れる電流に等しくなる。

次に、上述のＬＥＤ点灯装置１について検討する。この場合、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのうちオープン故障の発生していないものに流れる電流Ｉ_ＬＥＤは、上述のｍ個の抵抗に流れることで制限され、図３に示すように、上述のＬＥＤ点灯装置１に抵抗Ｒ１〜Ｒｎが設けられていない場合と比べて小さくなる。

図３は、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのうちオープン故障の発生していないものに流れる電流Ｉ_ＬＥＤと、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのうちオープン故障の発生するもののそれぞれに印加される電圧Ｖ_ＬＥＤと、のタイミングチャートである。

時刻ｔ１より以前の期間では、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのうち全てが点灯しているものとする。この期間では、電流Ｉ_ＬＥＤは、Ｉ１となり、電圧Ｖ_ＬＥＤは、Ｖ１となっている。

時刻ｔ１において、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのうち、ｍ個の発光ダイオードにオープン故障が発生したものとする。すると、電流Ｉ_ＬＥＤは、「０」となる。一方、電圧Ｖ_ＬＥＤは、時間が経過するに従って上昇し、時刻ｔ２において、サイダックＳ１〜Ｓｎのそれぞれのブレークオーバ電圧に等しいＶ２となる。

時刻ｔ２において、上述のｍ個の発光ダイオードと対に設けられたｍ個のサイダックがオン状態となる。すると、電圧Ｖ_ＬＥＤは、Ｖ１より低いＶ３となる。また、上述のＬＥＤ点灯装置１に抵抗Ｒ１〜Ｒｎが設けられていない場合には、電流Ｉ_ＬＥＤは、Ｉ３まで増加し、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのうちオープン故障の発生していないものが点灯する。一方、上述のＬＥＤ点灯装置１の場合には、電流Ｉ_ＬＥＤは、Ｉ３より小さいＩ２までしか増加せず、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのうちオープン故障の発生していないものが点灯する。そして、電流Ｉ_ＬＥＤは、時間が経過するに従って減少し、時刻ｔ３ではＩ１に戻る。

以上のＬＥＤ点灯装置１によれば、以下の効果を奏することができる。

発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのうち少なくとも１つにオープン故障が発生すると、オープン故障の発生した発光ダイオードと対に設けられたサイダックの両端のうち発光ダイオードのアノード側の電圧が上昇する。そして、サイダックの両端のうち発光ダイオードのアノード側の電圧が、サイダックの両端のうち発光ダイオードのカソード側の電圧と比べて、発光ダイオードの立上がり電圧より高くなると、サイダックがオン状態となって、オン状態となったサイダックと、このサイダックと直列に接続された抵抗と、に電流が流れる。

このため、オープン故障の発生した発光ダイオードに供給される電流は、オープン故障の発生した発光ダイオードと対に設けられたサイダックおよび抵抗により、オープン故障の発生した発光ダイオードの後段にバイパスされる。したがって、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのうちオープン故障の発生した発光ダイオードを除くものには電流が流れるので、これら発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのうちオープン故障の発生した発光ダイオードを除くものを点灯させることができる。

また、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのうちオープン故障の発生した発光ダイオードを除くものに流れる電流は、オープン故障の発生した発光ダイオードと対に設けられた抵抗に流れることで制限されるため、この抵抗が設けられていない場合と比べて小さくなる。このため、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのうちオープン故障の発生した発光ダイオードを除くものに流れる電流を制限して、これら発光ダイオードと対に設けられたサイダックが誤ってオン状態となってしまうのを防止できる。これによれば、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのうちオープン故障の発生したものの数が増加しても、オープン故障の発生した発光ダイオードを除くものを点灯させることができる。

また、上述のように、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのうちオープン故障の発生した発光ダイオードを除くものに流れる電流が制限されるため、過電流が流れることによる発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎの故障を防止できる。

なお、ＬＥＤ点灯装置１では、抵抗Ｒ１〜Ｒｎのそれぞれを、サイダックＳ１〜Ｓｎのそれぞれと直列に接続したが、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのそれぞれと直列に接続しても、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのうちオープン故障の発生した発光ダイオードを除くものに流れる電流を制限することはできる。ここで、ＬＥＤ点灯装置１では、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのうち少なくとも１つにオープン故障が発生した場合に、オープン故障の発生した発光ダイオードと対に設けられた抵抗にのみ、電流が流れる。これに対して、上述の抵抗Ｒ１〜Ｒｎのそれぞれを発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのそれぞれと直列に接続したＬＥＤ点灯装置では、常に、オープン故障の発生した発光ダイオードを除くものに対応する抵抗の全てに、電流が流れる。以上によれば、ＬＥＤ点灯装置１は、上述の抵抗Ｒ１〜Ｒｎのそれぞれを発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのそれぞれと直列に接続したＬＥＤ点灯装置と比べて、消費電力を低減できる。

また、図４に示すＬＥＤ点灯装置２００と比べると、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎの少なくとも１つにオープン故障が発生した場合における電力損失を低減できる。このＬＥＤ点灯装置２００と比べてＬＥＤ点灯装置１が電力損失を低減できることについて、以下に説明する。

［ＬＥＤ点灯装置２００の構成］
図４は、比較例に係るＬＥＤ点灯装置２００の回路図である。ＬＥＤ点灯装置２００は、図１に示した本発明の一実施形態に係るＬＥＤ点灯装置１とは、サイダックＳ１〜Ｓｎおよび抵抗Ｒ１〜Ｒｎの代わりに、ツェナーダイオードＺＤ１〜ＺＤｎを備える点が異なる。なお、ＬＥＤ点灯装置２００において、ＬＥＤ点灯装置１と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。

ツェナーダイオードＺＤ１〜ＺＤｎは、それぞれ、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎと対に設けられている。ツェナーダイオードＺＤｒ（ｒは、１≦ｒ≦ｎを満たす任意の整数）のカソードには、発光ダイオードＬＥＤｒのアノードが接続され、ツェナーダイオードＺＤｒのアノードには、発光ダイオードＬＥＤｒのカソードが接続される。

なお、ツェナーダイオードＺＤｒのツェナー電圧は、発光ダイオードＬＥＤｒの立上がり電圧より高いものとする。

［ＬＥＤ点灯装置２００の動作］
以上の構成を備えるＬＥＤ点灯装置２００では、定電流電源Ｉｃｃの一端から出力された電流がキャパシタＣで平滑化された後、発光ダイオードＬＥＤ１のアノードと、ツェナーダイオードＺＤ１のカソードと、に供給される。

発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎの全てに故障が発生していない場合には、ＬＥＤ点灯装置１と同様に、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのそれぞれに電流が流れ、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのそれぞれが点灯するとともに、ツェナーダイオードＺＤｒはオフ状態となる。

一方、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのうち１つの発光ダイオードＬＥＤｙにオープン故障が発生した場合には、ＬＥＤ点灯装置１と同様に、発光ダイオードＬＥＤｙのアノードに供給された電流がツェナーダイオードＺＤｙにより発光ダイオードＬＥＤｙの後段にバイパスされる。よって、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのうち発光ダイオードＬＥＤｙを除くものには電流が流れ、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのうち発光ダイオードＬＥＤｙを除くものは、点灯する。

ここで、ＬＥＤ点灯装置２００において、ツェナーダイオードＺＤｙに印加される電圧がツェナー電圧を超えると、ツェナーダイオードＺＤｙに電流が流れ始める。そして、ツェナーダイオードＺＤｙに電流が流れている期間では、ツェナーダイオードＺＤｙの両端の電位差は、略ツェナー電圧に等しい。

これに対して、ＬＥＤ点灯装置１では、サイダックＳｙがオン状態となると、サイダックＳｙの両端の電位差が小さくなる。そして、オン状態であるサイダックＳｙの両端の電位差は、ツェナーダイオードＺＤｙのツェナー電圧と比べて小さい。このため、ＬＥＤ点灯装置１は、図４に示すＬＥＤ点灯装置２００と比べると、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎの少なくとも１つにオープン故障が発生した場合における電力損失を低減できる。

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

例えば、上述の実施形態では、ｎを、ｎ≧３を満たす任意の整数とし、ＬＥＤ点灯装置１を、直列に接続された３つ以上の発光ダイオードに対して適用したが、これに限らず、ＬＥＤ点灯装置１を、直列に接続された２つ以上の発光ダイオードに対して適用できる。

また、上述の実施形態では、サイダックＳ１〜Ｓｎのそれぞれと直列に、抵抗Ｒ１〜Ｒｎのそれぞれを接続したが、これに限らず、インピーダンスを有する素子を接続してもよい。

また、上述の実施形態では、サイダックＳ１〜Ｓｎを設けたが、これに限らず、例えば、サイリスタを設けてもよい。

また、上述の実施形態において、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのそれぞれと並列に、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのそれぞれにおける静電気破壊を防止するための静電気破壊対策用キャパシタを設けてもよい。これによれば、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのそれぞれにおける静電気破壊を防止できる。

１、１００、２００；ＬＥＤ点灯装置
Ａ１〜Ａｎ；バイパス部
Ｃ；キャパシタ
Ｉｃｃ；定電流電源
ＬＥＤ１〜ＬＥＤｎ；発光ダイオード
Ｑ１、Ｑ２；スイッチ素子
Ｒ１〜Ｒｎ、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ；抵抗
Ｓ１〜Ｓｎ；サイダック
ＴＨＹ；サイリスタ
ＺＤ、ＺＤ１〜ＺＤｎ；ツェナーダイオード

Claims

直列に接続された複数の発光ダイオードを点灯させるＬＥＤ点灯装置であって、
前記複数の発光ダイオードに電流を供給する電流源と、
前記電流源と並列に接続されたキャパシタと、
前記複数の発光ダイオードと対に設けられた複数のバイパス手段と、を備え、
前記複数のバイパス手段は、それぞれ、前記複数の発光ダイオードのうち対応するものと並列に接続され、
前記複数のバイパス手段のそれぞれは、
インピーダンスを有するインピーダンス素子と、
前記インピーダンス素子と直列に接続され、両端のうち前記発光ダイオードのアノード側の電圧が、両端のうち当該発光ダイオードのカソード側の電圧と比べて、当該発光ダイオードの立上がり電圧より高い第１電圧以上高くなると、オン状態となる導通素子と、を備えることを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
前記インピーダンス素子は、抵抗であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置。
前記導通素子がオン状態となると、当該導通素子の両端のうち前記発光ダイオードのアノード側の電圧が、当該導通素子の両端のうち当該発光ダイオードのカソード側の電圧と比べて、前記第１電圧より低い第２電圧だけ高くなることを特徴とする請求項１または２に記載のＬＥＤ点灯装置。