JP2015050150A - 照明器具、ｌｅｄ電球、点灯装置および発光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】省部品で低損失に制御電源を生成することのできる照明器具、ＬＥＤ電球、点灯装置および発光モジュールを提供する。
【解決手段】点灯装置１００は、コンバータ回路ＣＮＶ１と、制御集積回路ＩＣ１と、配線１０４と、を備える。コンバータ回路ＣＮＶ１は、ＭＯＳＦＥＴＱ１を含み、入力側が商用電源ＡＣと接続し、出力側が発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ４に接続し、商用電源ＡＣから発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ４に供給すべき直流電流をＭＯＳＦＥＴＱ１のスイッチングにより生成する。制御集積回路ＩＣ１は、制御電源端子Ｖｃｃ１に所定電圧以上の制御電圧を受けることにより動作し、ＭＯＳＦＥＴＱ１の制御端子に制御信号を与える。配線１０４は、発光ダイオードＬＥＤ４のカソードと制御電源端子Ｖｃｃ１とを電気的に接続させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、照明器具、ＬＥＤ電球、点灯装置および発光モジュールに関する。

従来、例えば下記の特許文献１に開示されているように、従来の電球と同じ形状を備え、内部に半導体発光ダイオード（以下、ＬＥＤとも称す）を備えたＬＥＤ電球が知られている。これは、ＬＥＤをグローブで覆って、従来から使用されている白熱電球の形状にしたものである。ＬＥＤ電球では、ＬＥＤを点灯させるための点灯回路基板とＬＥＤを備えた光源基板を配線し、電球型形状の筐体に収納するものである。

また、ＬＥＤ用の点灯装置において、例えば、特許文献２に開示されているように、回路損失の低減、効率の向上を目的とした技術開発が進められている。この特許文献２にかかる点灯装置は、点灯回路の制御集積回路の電源（以下、制御電源とも称す）を次のような形態で供給している。先ず、電源投入後は、起動用電源から制御集積回路に電源を供給する。その後、点灯回路のスイッチング素子がスイッチング動作を開始した後には、帰還エネルギーを用いて制御集積回路を動作させている。

国際公開第２００９／０８７８９７号公報 特開２０１１−２００１１７号公報

上記特許文献２にかかる従来の点灯装置では、制御電源回路の回路損失を低減するための技術改善が施されている。しかしながら、点灯装置をより小型のスペースに設置する場合、具体例としては上記特許文献１のごときＬＥＤ電球に点灯装置を搭載するような場合を想定すると、点灯装置のさらなる小型化が要求される。

点灯装置の小型化のためには、部品点数の増加を避けつつ低損失な電源供給手段を実現する必要がある。しかしながら、従来は、例えば特許文献２に開示されているように、トランジスタ、ダイオード、コンデンサ、抵抗などの電子部品を組み合わせて電源供給回路を構成することが一般的に行われている。このように制御電源供給手段の部品点数が増加すれば、それに応じて点灯装置の構造も不可避的に大型化してしまう。

本願発明者はこの点について鋭意研究を行った結果、省部品で低損失に制御電源を生成することのできる新規な照明器具、ＬＥＤ電球、点灯装置および発光モジュールを見出した。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、省部品で低損失に制御電源を生成することのできる照明器具、ＬＥＤ電球、点灯装置および発光モジュールを提供することを目的とする。

本発明にかかる照明器具は、
複数の半導体発光素子を含む発光モジュールと、
前記発光モジュールを点灯させる点灯装置と、
を備え、
前記点灯装置は、
スイッチング素子を含み、入力側が交流電源と接続し、出力側が半導体発光素子に接続し、前記交流電源から半導体発光素子に供給すべき直流電流を前記スイッチング素子のスイッチングにより生成するコンバータ回路と、
制御電源端子に所定電圧以上の制御電圧を受けることにより動作し、前記スイッチング素子の制御端子に制御信号を与える制御回路と、
を備え、
前記半導体発光素子のカソードと前記制御電源端子とを電気的に接続させる配線を備えることを特徴とする。

本発明にかかるＬＥＤ電球は、
複数の半導体発光素子が実装された発光モジュールと、
前記発光モジュールを覆い前記発光モジュールの光を透過するグローブと、
前記グローブの反対側に設けられ内部に中空部が設けられた口金と、
前記中空部の中に収納され、前記発光モジュールを点灯させる点灯装置と、
を備え、
前記点灯装置は、
スイッチング素子を含み、入力側が交流電源と接続し、出力側が半導体発光素子に接続し、前記交流電源から前記複数の半導体発光素子に供給すべき直流電流を前記スイッチング素子のスイッチングにより生成するコンバータ回路と、
制御電源端子に所定電圧以上の制御電圧を受けることにより動作し、前記スイッチング素子の制御端子に制御信号を与える制御回路と、
前記半導体発光素子のカソードと前記制御電源端子とを電気的に接続させる配線と、
を含むことを特徴とする。

本発明にかかる点灯装置は、発光モジュールを点灯させる点灯装置であって、
スイッチング素子を含み、入力側が交流電源と接続し、出力側が半導体発光素子に接続し、前記交流電源から半導体発光素子に供給すべき直流電流を前記スイッチング素子のスイッチングにより生成するコンバータ回路と、
制御電源端子に所定電圧以上の制御電圧を受けることにより動作し、前記スイッチング素子の制御端子に制御信号を与える制御回路と、
前記点灯装置の外部に設けられた制御電圧取得端子と、
前記制御電圧取得端子と前記制御電源端子とを電気的に接続させるための配線と、
を備えることを特徴とする。

本発明にかかる発光モジュールは、
電気的に接続された複数の半導体発光素子と、
前記複数の半導体発光素子のうち、一方の端に位置する第１半導体発光素子のアノードと接続し、外部の配線と接続可能とされた第１端子と、
前記複数の半導体発光素子のうち、他方の端に位置する第２半導体発光素子のカソードと接続し、外部の配線と接続可能とされた第２端子と、
前記複数の半導体素子のうち、隣接する２つの半導体発光素子のアノードとカソードの間に接続し、外部の配線と接続可能とされた第３端子と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、半導体発光素子から電圧を取り出して制御電圧として制御回路に与える配線を設けることで、省部品で低損失に制御電源を生成することができる。

本発明の実施の形態１にかかる点灯装置を示す回路図である。 本発明の実施の形態１にかかるＬＥＤ電球を示す図である。 本発明の実施の形態１にかかるＬＥＤ電球を示す分解斜視図である。 本発明の実施の形態１にかかるＬＥＤ電球が備える発光モジュールを示す斜視図である。 本発明の実施の形態１にかかる点灯装置の回路動作を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の実施の形態２にかかる点灯装置を示す回路図である。 本発明の実施の形態３にかかる点灯装置を示す回路図である。

実施の形態１．
［実施の形態１の装置の回路］
図１は、本発明の実施の形態１にかかる点灯装置１００を示す回路図である。図１には、点灯装置１００とともに、点灯装置１００が電流を供給するＬＥＤモジュール１０１の回路図も示されている。点灯装置１００およびＬＥＤモジュール１０１により、照明器具１０が構成される。

点灯装置１００は、整流器ＤＢと、コンバータ回路ＣＮＶ１と、制御集積回路ＩＣ１と、を備えている。点灯装置１００は、その一端側（入力側）に商用電源ＡＣ（交流電流）が接続され、その他端側（出力側）にＬＥＤモジュール１０１が接続する。

（ＬＥＤモジュール）
ＬＥＤモジュール１０１は、直列接続された複数の発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３、ＬＥＤ４を備えている。発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３、ＬＥＤ４は、それぞれ公知のパッケージ構造を備えたＬＥＤパッケージである。点灯装置１００は、この発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３、ＬＥＤ４に直流電力を供給する。

ＬＥＤモジュール１０１は、第１端子１０１ａ、第２端子１０１ｂ、および第３端子１０１ｃを備えている。本実施形態ではＬＥＤモジュール１０１の機械的構成は特に限定していないが、例えばＬＥＤモジュール１０１は、種々の形状および材料のケーシング内に収納されていてもよい。その場合、ケーシングの外表面には、第１端子１０１ａ、第２端子１０１ｂ、および第３端子１０１ｃが、互いに電気的に絶縁された状態で設けられている。

第１端子１０１ａは、複数の発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ４のうち、一方の端に位置する発光ダイオードＬＥＤ１のアノードと接続している。また、第２端子１０１ｂは、複数の発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ４のうち、他方の端に位置する発光ダイオードＬＥＤ４のカソードと接続している。また、第３端子１０１ｃは、複数の複数の発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ４のうち、隣接する発光ダイオードＬＥＤ４のアノードと発光ダイオードＬＥＤ３のカソードの間に接続している。

これにより、第１端子１０１ａ、第２端子１０１ｂ、および第３端子１０１ｃは、後述するように、ＬＥＤモジュール１０１と点灯装置１００とを結ぶ外部の配線と接続可能にされている。

なお、実施の形態１では、ＬＥＤパッケージが４個直列接続したときを例に示すが、本発明はこれに限られない。ＬＥＤパッケージの直列数は４個以外であってもよく、ＬＥＤパッケージの接続構造が直並列であっても構わない。

（点灯装置）
点灯装置１００は、入力フィルタ回路ＦＣおよび整流器ＤＢを含んでいる。商用電源ＡＣは、入力フィルタ回路ＦＣを介して整流器ＤＢに接続している。整流器ＤＢは、一対の入力端子が商用電源ＡＣに接続して、商用電源ＡＣの交流電圧を全波整流する。コンデンサＣ１は、整流器ＤＢの一対の出力端子に並列に接続している。

整流器ＤＢの一方の出力端子およびコンデンサＣ１の一端はコンバータ回路ＣＮＶ１と接続している。整流器ＤＢの他方の出力端子およびコンデンサＣ１の他端はグランドと接続している。全波整流された電圧は、コンデンサＣ１でノイズ除去および安定化が施され、コンバータ回路ＣＮＶ１へと入力される。

コンバータ回路ＣＮＶ１は、ＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ電界効果トランジスタ）Ｑ１およびトランスＴ１を備えている。コンバータ回路ＣＮＶ１の基本回路は、いわゆる定電流型フライバック式のスイッチング電源回路である。トランスＴ１の一次巻線の一端は、コンデンサＣ１および整流器ＤＢの出力端子に接続している。トランスＴ１の一次巻線の他端は、ＭＯＳＦＥＴＱ１のドレインに接続している。ＭＯＳＦＥＴＱ１のソースは、グランドに接続している。

トランスＴ１の二次巻線には、コンデンサＣ２が並列に接続している。この並列回路にはダイオードＤ２が直列に挿入されている。すなわち、ダイオードＤ２のアノードにはトランスＴ１の二次巻線の一端が接続し、ダイオードＤ２のカソードにはコンデンサＣ２の一端が接続している。トランスＴ１の二次巻線の他端およびコンデンサＣ２の他端は、グランドに接続している。また、トランスＴ１の二次巻線の他端およびコンデンサＣ２の他端は、抵抗Ｒ２の一端に接続している。

点灯装置１００は、プラス出力端子９１、マイナス出力端子９２、および制御電圧取得端子９３を備えている。抵抗Ｒ２の他端は、マイナス出力端子９２に接続している。ダイオードＤ２のカソードは、プラス出力端子９１に接続している。

コンバータ回路ＣＮＶ１によれば、トランスＴ１の一次側に蓄えられたエネルギーを、トランスＴ１の二次側に供給することができる。コンバータ回路ＣＮＶ１は、商用電源ＡＣから発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ４に供給すべき直流電流を、ＭＯＳＦＥＴＱ１のスイッチングにより生成する。具体的には、ＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートには制御集積回路ＩＣ１の駆動端子ＶＧが接続している。これによりＭＯＳＦＥＴＱ１のゲート駆動制御を制御集積回路ＩＣ１で行い、所定の周期及びデューティでＭＯＳＦＥＴＱ１のスイッチングを行う。

点灯装置１００は、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ４の直列回路を備えている。抵抗Ｒ１の一端はトランスＴ１の一次巻線の一端に接続し、抵抗Ｒ１の他端はコンデンサＣ４の一端と接続し、コンデンサＣ４の他端はグランドに接続している。抵抗Ｒ１とコンデンサＣ４の接続点は、制御集積回路ＩＣ１の制御電源端子Ｖｃｃ１に接続している。このようにして、抵抗Ｒ１で電圧降下された所定電圧以上の充電電圧を、制御電源端子Ｖｃｃ１に印加することができる。

制御集積回路ＩＣ１は、制御電源端子Ｖｃｃ１に所定電圧以上の制御電圧を受けることにより動作する。制御集積回路ＩＣ１は、ＭＯＳＦＥＴＱ１の駆動端子ＶＧに制御信号を与える。制御集積回路ＩＣ１は、この他に制御電源端子Ｖｃｃ１と、ＬＥＤが所定の電流を得るためのフィードバック信号検出端子ＶＦＢ、グランド端子ＧＮＤを備えている。

ＬＥＤモジュール１０１に流れる電流と抵抗Ｒ２のインピーダンスの積によって、抵抗Ｒ２に検出電圧が発生する。この検出電圧は抵抗Ｒ６を介して比較器ＯＰ１のマイナス入力端子に入力される。この比較器ＯＰ１のプラス入力端子には、制御電源Ｖｃｃを抵抗Ｒ４、Ｒ５の抵抗分圧して得られる目標電圧が入力される。

比較器ＯＰ１の出力端子は抵抗Ｒ３の一端に接続し、抵抗Ｒ３の他端が制御集積回路ＩＣ１のフィードバック信号検出端子ＶＦＢに接続する。抵抗Ｒ３の他端とフィードバック信号検出端子ＶＦＢとの間には、コンデンサＣ３の一端が接続している。コンデンサＣ３の他端はグランドに接続している。このように、フィードバック信号検出端子ＶＦＢは、抵抗Ｒ３の他端とコンデンサＣ３の一端との間に接続される。

（配線の構成）
配線について説明すると、点灯装置１００とＬＥＤモジュール１０１との間は、プラス出力配線１０２、マイナス出力配線１０３、および外部配線１０４ｂで接続されている。

プラス出力配線１０２は、プラス出力端子９１と第１端子１０１ａとを接続している。マイナス出力配線１０３は、マイナス出力端子９２と第２端子１０１ｂとを接続している。外部配線１０４ｂは、制御電圧取得端子９３と第３端子１０１ｃとを接続している。

ここで、実施の形態１にかかる照明器具１０では、内部配線１０４ａおよび外部配線１０４ｂにより構成された配線１０４が備えられている。配線１０４は、発光ダイオードＬＥＤ４のアノードの電圧を制御電源端子Ｖｃｃ１に対して供給することができる。

点灯装置１００はその内部に内部配線１０４ａを備えている。内部配線１０４ａは、ダイオードＤ１のアノードに接続する。ダイオードＤ１のカソードは、制御電源端子Ｖｃｃ１に接続している。

内部配線１０４ａは、点灯装置１００の回路の端部において、制御電圧取得端子９３に接続している。制御電圧取得端子９３は、点灯装置１００の外部に対して配線接続可能に露出しており、外部配線１０４ｂを介してＬＥＤモジュール１０１に接続している。

ＬＥＤモジュール１０１側について説明すると、外部配線１０４ｂと接続した第３端子１０１ｃは、ＬＥＤモジュール１０１内部において、発光ダイオードＬＥＤ３のカソードと発光ダイオードＬＥＤ４のアノードとの間に接続している。

［実施の形態１のＬＥＤ電球の構成］
図２は、本発明の実施の形態１にかかるＬＥＤ電球を示す断面図である。図３は、本発明の実施の形態１にかかるＬＥＤ電球を示す分解斜視図である。ＬＥＤ電球２００は、グローブ２０１と、ＬＥＤモジュール１０１と、ＬＥＤモジュール１０１を搭載するプレート２０６と、反射リング２０２と、放熱部材２０３と、点灯装置１００を収納するケース機能を有する絶縁部材２０４と、口金２０５とが、図３に示すごとくこの順に重ねられて組み合わされたものである。

ＬＥＤモジュール１０１は、複数の発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ４が実装されたものである。グローブ２０１は、ＬＥＤモジュール１０１を覆いＬＥＤモジュール１０１の光を透過する。反射リング２０２は、外周面が蒸着などにより鏡面加工された円環状の部材である。放熱部材２０３は外表面に複数の放熱フィンが設けられており、その内部にＬＥＤモジュール１０１側と口金２０５側を繋いで伸びる配線管部２０３ａが設けられている。

口金２０５は、グローブ２０１の反対側に設けられ内部に中空部を備えている。口金２０５の中空部の中には、絶縁部材２０４を介して点灯装置１００が収納されている。点灯装置１００は、回路基板上に各部品が実装されて図１に示す回路を備えている。

図４は、本発明の実施の形態１にかかるＬＥＤ電球が備える発光モジュールを示す斜視図である。ＬＥＤモジュール１０１は、基板１０６と、基板１０６の表面に設けられた複数の発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ４と、を備えている。基板１０６は、グローブ２０１側を向く表面および口金２０５側を向く裏面を備え、その中央部に表面と裏面を貫通する貫通穴１０５を備えている。

図１の回路図でも説明した外部配線１０４ｂは、貫通穴１０５を介して、基板１０６の表面における複数の発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ４それぞれと、絶縁部材２０４を介して口金２０５の中空部に収納された点灯装置１００とを接続する。基板１０６上において、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ４が直列に接続されている。基板１０６上には、配線パターン１２０、１２１、１２２、プラス電極１２３、およびマイナス電極１２４が設けられている。

発光ダイオードＬＥＤ１のカソードは配線パターン１２０の一端に接続し、配線パターン１２０の他端が発光ダイオードＬＥＤ２のアノードに接続している。発光ダイオードＬＥＤ２のカソードは配線パターン１２１の一端に接続し、配線パターン１２１の他端が発光ダイオードＬＥＤ３のアノードに接続している。

発光ダイオードＬＥＤ３のカソードは配線パターン１２２の一端に接続し、配線パターン１２２の他端が発光ダイオードＬＥＤ３のアノードに接続している。発光ダイオードＬＥＤ１のアノードはプラス電極１２３に接続し、発光ダイオードＬＥＤ４のカソードはマイナス電極１２４に接続している。

発光ダイオードＬＥＤ１のアノードと同電位のプラス電極１２３にプラス出力配線１０２を接続し、発光ダイオードＬＥＤ４のカソードと同電位のマイナス電極１２４にマイナス出力配線１０３を接続する。発光ダイオードＬＥＤ４のアノード（発光ダイオードＬＥＤ３のカソード）と同電位である配線パターン１２２に、配線１０４を接続する。これらの接続は半田付けなどにより行えばよい。

図２の断面図に示すように、配線１０２、１０３、１０４はその外表面が絶縁体でカバーされており、基板１０６の貫通穴１０５にまとめて通される。貫通穴１０５に通された配線１０２、１０３、１０４は、さらに配線管部２０３ａを通り、点灯装置１００に接続される。

このようにＬＥＤ電球２００のように点灯装置１００とＬＥＤモジュール１０１が近傍に設置されると、ＬＥＤモジュール１０１に発生する電圧を利用して、高効率に省部品かつ省スペースで制御電源電圧を生成できる。本実施の形態にかかる点灯装置１００の回路は定電流型のコンバータとしたが、定電圧型で同じように本発明を実施してもよい。

［実施の形態１の装置の動作］
（スイッチング動作）
ＭＯＳＦＥＴＱ１がオンすると、全波整流された電圧がトランスＴ１の一次巻線、ＭＯＳＦＥＴＱ１のドレイン−ソースを介して印加される。このとき、トランスＴ１の二次巻線からは逆極性に電圧が発生するが、ダイオードＤ２があるため、ＬＥＤパッケージには逆向きの電流は流れない。

ＭＯＳＦＥＴＱ１がオフすると、ＭＯＳＦＥＴＱ１がオンしていたときにトランスＴ１に蓄えられたエネルギーを、トランスＴ１の二次巻線からダイオードＤ２を介してＬＥＤモジュール１０１に電力供給する。コンデンサＣ２は、平滑用であり、ＭＯＳＦＥＴＱ１がオンしているときには、ＬＥＤモジュールに電力供給できるように電荷を蓄える。

（フィードバック動作）
フィードバック信号検出端子は、端子に発生する電圧又は電流に基づいて、ＭＯＳＦＥＴＱ１のオン時間を決定する。このことから、比較器ＯＰ１に入力する目標電圧を所定の電圧にすると、比較器ＯＰ１は目標電圧と検出電圧を一致するように演算し出力端子電圧を変化させるので、ＬＥＤモジュールに流れる電流を所望電流値に定電流制御することができる。

フィードバック信号検出端子ＶＦＢは、抵抗Ｒ３の他端とコンデンサＣ３の一端との間に接続される。これは、比較器ＯＰ１の演算結果に起因して急峻な変化が起きないように、円滑に制御するためである。

（制御集積回路の動作）
次に制御集積回路ＩＣ１の動作について説明する。ＬＥＤモジュール１０１に電力が供給されると、発光ダイオードＬＥＤ３のカソードと発光ダイオードＬＥＤ４のアノードの接続点から、配線１０４、ダイオードＤ１を介して制御電源に電流を供給する。発光ダイオードＬＥＤ４は前述した所望の定電流制御中の順方向電圧を７Ｖとすると、制御電源には、発光ダイオードＬＥＤ４の順方向電圧７ＶからダイオードＤ１の電圧降下を引いた、約６．４Ｖが印加される。

制御電源から使用される電流を５ｍＡとすると、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ３で流れた電流は、制御電源に供給する５ｍＡを差し引いて発光ダイオードＬＥＤ４に流れる。一般的に、照明用の発光ダイオードに流れる電流は２００ｍＡほど流れるため、十分に制御電源用に電流を供給することは可能である。よって、ＬＥＤパッケージの１つについて電流が減ることを予め考慮した光学的設計を行えばよい。ダイオードＤ１は、電源投入時の抵抗Ｒ１に流れる電流が、ＬＥＤモジュール１０１側に流れないようにする。

（電圧挙動）
図５は、本発明の実施の形態１にかかる点灯装置の回路動作を説明するためのタイミングチャートである。以下、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３に分けてそれぞれの時間の電圧挙動を説明する。

（時刻ｔ１〜ｔ２）
商用電源ＡＣの投入後、抵抗Ｒ１を介して、整流器ＤＢの出力からコンデンサＣ１に電荷が蓄えられる。コンデンサＣ１の電荷が充電されていき、制御集積回路ＩＣ１が動作できる所定電圧に達する。そうすると、制御集積回路ＩＣ１が動作を開始し、ＭＯＳＦＥＴＱ１がスイッチング（発振）を開始する。

（時刻ｔ２〜ｔ３）
制御集積回路ＩＣ１が動作を開始した後、抵抗Ｒ１に流れる電流とコンデンサＣ１に充電された電荷を使用して、ＭＯＳＦＥＴＱ１が駆動させられている。このとき、抵抗Ｒ１に流れる電流はＭＯＳＦＥＴＱ１がスイッチングできる電流に比べて小さいので、コンデンサＣ１に充電された電荷が使用されて制御集積回路ＩＣ１が動作している。コンバータ回路ＣＮＶ１によってＬＥＤモジュール１０１に電力供給されてＬＥＤモジュール１０１に電流が流れ、これに伴い発光ダイオードＬＥＤ４にも電圧が発生する。

（時刻ｔ３）
発光ダイオードＬＥＤ４の電圧が所定値まで上昇しコンデンサＣ１の電圧よりも高くなる。その後、ＬＥＤモジュール１０１の電流はコンデンサＣ１に電流供給できる程度に大きくなり、制御電源Ｖｃｃとして安定した電圧を供給することができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、発光ダイオードＬＥＤ４のカソードから電圧を取り出して制御電圧として制御集積回路ＩＣ１に与える配線１０４を設けているので、省部品で低損失に制御電源を生成することができる。

実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２にかかる点灯装置３００を示す回路図である。図６には、点灯装置３００とともに、点灯装置３００が電流を供給するＬＥＤモジュール１０１の回路図も示されている。点灯装置３００およびＬＥＤモジュール１０１により、実施の形態２にかかる照明器具３１０が構成される。

実施の形態２にかかる点灯装置３００は、点灯回路方式を除き、実施の形態１にかかる点灯装置１００と同じ回路構成を備えている。したがって、以下の説明では実施の形態１と同一または相当する構成については同一の符号を付して説明を行うとともに、実施の形態１との相違点を中心に説明し、共通事項は説明を簡略化ないしは省略する。

実施の形態２にかかる点灯装置３００の基本回路は、いわゆる定電流型バックブースト式のスイッチング電源である。実施の形態２にかかる点灯装置３００は、インダクタンス要素としてのチョークコイルＬ１を備えている。

ＭＯＳＦＥＴＱ２がオン、オフすることでチョークコイルＬ１に蓄えたエネルギーをＬＥＤモジュール側に供給することができる。ＭＯＳＦＥＴＱ２は、ゲートが制御集積回路ＩＣ１の駆動端子ＶＧに接続しており、所定の周期及びデューティでスイッチングされる。

ＭＯＳＦＥＴＱ２がオンすると、全波整流された電圧がＭＯＳＦＥＴＱ２のドレイン−ソースを介してチョークコイルＬ１に印加される。ＭＯＳＦＥＴＱ２がオフすると、ＭＯＳＦＥＴＱ２がオンしていたときにチョークコイルＬ１に蓄えられたエネルギーが、ダイオードＤ３を介して、ＬＥＤモジュール１０１に供給される。コンデンサＣ２は、平滑用コンデンサであり、ＬＥＤモジュール１０１に電力供給できるように、ＭＯＳＦＥＴＱ２がオンしている期間に電荷を蓄える。

実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、配線１０４が設けられている。この配線１０４は、発光ダイオードＬＥＤ４のアノードと、制御集積回路ＩＣ１の制御電源端子Ｖｃｃ１との間を電気的に接続することができる。

ＬＥＤモジュール１０１の定電流動作、制御集積回路ＩＣ１の動作については、実施の形態１と同様である。このように、実施の形態１、２で示した点灯回路方式の違いに関わらず、本発明を適用することができる。

なお、実施の形態１にかかるＬＥＤ電球２００の点灯装置１００を、実施の形態２にかかる点灯装置３００に置換してもよい。

実施の形態３．
図７は、本発明の実施の形態３にかかる点灯装置４００を示す回路図である。図７には、点灯装置４００とともに、点灯装置４００が電流を供給するＬＥＤモジュール１０１の回路図も示されている。点灯装置４００およびＬＥＤモジュール１０１により、実施の形態４にかかる照明器具４１０が構成される。

実施の形態３にかかる点灯装置４００は、定電圧回路４２０を備えている点を除き、実施の形態１にかかる点灯装置１００と同じ回路構成を備えている。したがって、以下の説明では実施の形態１と同一または相当する構成については同一の符号を付して説明を行うとともに、実施の形態１との相違点を中心に説明し、共通事項は説明を簡略化ないしは省略する。

実施の形態３にかかる点灯装置４００は、内部配線１０４ａの途中に、定電圧回路４２０を備えている。定電圧回路４２０は、制御電源端子Ｖｃｃ１に出力電圧を出力し、発光ダイオードＬＥＤ４のカソードの電圧が所定の定電圧値Ｖｔより高くなったら、出力電圧をこの定電圧値Ｖｔに保持する。

具体的には、発光ダイオードＬＥＤ４のアノードとダイオードＤ１のアノードの間に、トランジスタＴｒ１、抵抗Ｒ７、ツェナダイオードＤｚ１から構成された定電圧回路４２０を備えている。トランジスタＴｒ１のベースは、ツェナダイオードＤｚ１のカソードに接続する。ツェナダイオードＤｚ１のアノードは、グランドに接続している。トランジスタＴｒ１のベースとツェナダイオードＤｚ１のカソードとの間には、抵抗Ｒ７の一端が接続している。

抵抗Ｒ７の他端は、トランジスタＴｒ１のコレクタに接続している。トランジスタＴｒ１のエミッタは、ダイオードＤ１のアノードに接続している。定電圧回路４２０によれば、発光ダイオードＬＥＤ４に発生する電圧が、ツェナダイオードＤｚ１、トランジスタＴｒ１のベース−エミッタ間電圧で決まる定電圧値Ｖｔより高いとき、定電圧値Ｖｔに降圧させることができる。

定電圧回路４２０によれば、定常動作中、発光ダイオードＬＥＤ４の電圧が定電圧値Ｖｔよりも低いときは、なんらかの影響で発光ダイオードＬＥＤ４の発生電圧が上がったときに、制御電源が定電圧値Ｖｔにクリップされる。このため、過大な電圧が制御集積回路ＩＣ１に付与されるのを避けることができ、制御集積回路ＩＣ１の故障などを防ぐことができる。また、発光ダイオードＬＥＤ４の電圧が高く、制御電源に望ましい電圧が得られないときは、定電圧回路４２０で所定の定電圧値を安定的に得ることができる。

なお、実施の形態１にかかるＬＥＤ電球２００の点灯装置１００を、実施の形態３にかかる点灯装置４００に置換してもよい。

１０ 照明器具、９１ プラス出力端子、９２ マイナス出力端子、９３ 制御電圧取得端子、１００ 点灯装置、１０１ モジュール、１０２ プラス出力配線、１０３ マイナス出力配線、１０４ 配線、１０４ａ 内部配線、１０４ｂ 外部配線、１０５ 貫通穴、１０６ 基板、１２０，１２１、１２２ 配線パターン、１２３ プラス電極、１２４ マイナス電極、２００ 電球、２０１ グローブ、２０２ 反射リング、２０３ 放熱部材、２０３ａ 配線管部、２０４ 絶縁部材、２０５ 口金、２０６ プレート、３００ 点灯装置、３１０ 照明器具、４００ 点灯装置、４１０ 照明器具、４２０ 定電圧回路、ＡＣ 商用電源、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４ コンデンサ、ＣＮＶ１ コンバータ回路、Ｄ１、Ｄ２，Ｄ３ ダイオード、ＤＢ 整流器、Ｄｚ１ ツェナダイオード、ＧＮＤ グランド端子、ＩＣ１ 制御集積回路、Ｌ１ チョークコイル、ＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３、ＬＥＤ４ 発光ダイオード、ＯＰ１ 比較器、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７ 抵抗、Ｔ１ トランス、Ｔｒ１ トランジスタ、Ｖｃｃ１ 制御電源端子、ＶＦＢ フィードバック信号検出端子、ＶＧ 駆動端子

Claims (9)

1. 複数の半導体発光素子を含む発光モジュールと、
   前記発光モジュールを点灯させる点灯装置と、
   を備え、
   前記点灯装置は、
   スイッチング素子を含み、入力側が交流電源と接続し、出力側が半導体発光素子に接続し、前記交流電源から半導体発光素子に供給すべき直流電流を前記スイッチング素子のスイッチングにより生成するコンバータ回路と、
   制御電源端子に所定電圧以上の制御電圧を受けることにより動作し、前記スイッチング素子の制御端子に制御信号を与える制御回路と、
   を備え、
   前記半導体発光素子のカソードと前記制御電源端子とを電気的に接続させる配線を備えることを特徴とする照明器具。
2. 前記配線の途中に設けられ、前記半導体発光素子の前記カソードの電圧を受けて前記制御電源端子に出力電圧を出力し、前記半導体発光素子の前記カソードの電圧が所定電圧値より高くなったら前記出力電圧を前記所定電圧値に保持する定電圧回路を、
   更に備えることを特徴とする請求項１に記載の照明器具。
3. 一対の入力端子が前記交流電源に接続して前記交流電源の交流電圧を整流する整流器を含み、
   前記整流器の一対の出力端子に並列に接続し、前記所定電圧以上の充電電圧を前記制御電源端子に印加するコンデンサを
   さらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の照明器具。
4. 複数の半導体発光素子が実装された発光モジュールと、
   前記発光モジュールを覆い前記発光モジュールの光を透過するグローブと、
   前記グローブの反対側に設けられ内部に中空部が設けられた口金と、
   前記中空部の中に収納され、前記発光モジュールを点灯させる点灯装置と、
   を備え、
   前記点灯装置は、
   スイッチング素子を含み、入力側が交流電源と接続し、出力側が半導体発光素子に接続し、前記交流電源から前記複数の半導体発光素子に供給すべき直流電流を前記スイッチング素子のスイッチングにより生成するコンバータ回路と、
   制御電源端子に所定電圧以上の制御電圧を受けることにより動作し、前記スイッチング素子の制御端子に制御信号を与える制御回路と、
   前記半導体発光素子のカソードと前記制御電源端子とを電気的に接続させる配線と、
   を含むことを特徴とするＬＥＤ電球。
5. 前記発光モジュールは、
   前記グローブ側を向く表面および前記口金側を向く裏面を備え、前記表面と裏面を貫通する貫通穴が設けられた基板と、
   前記基板の前記表面に設けられた複数の半導体発光素子と、
   を備え、
   前記配線は、前記貫通穴を介して、前記基板の前記表面における前記複数の半導体発光素子それぞれと、前記口金の前記中空部に収納された前記点灯装置とを接続することを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤ電球。
6. 前記配線の途中に設けられ、前記半導体発光素子の前記カソードの電圧を受けて前記制御電源端子に出力電圧を出力し、前記半導体発光素子の前記カソードの電圧が所定電圧値より高くなったら前記出力電圧を前記所定電圧値に保持する定電圧回路を、
   更に備えることを特徴とする請求項４または５に記載のＬＥＤ電球。
7. 前記点灯装置は、一対の入力端子が前記交流電源に接続して前記交流電源の交流電圧を整流する整流器を含み、
   前記整流器の一対の出力端子に並列に接続し、前記所定電圧以上の充電電圧を前記制御電源端子に印加するコンデンサを
   さらに備えることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載のＬＥＤ電球。
8. 発光モジュールを点灯させる点灯装置であって、
   スイッチング素子を含み、入力側が交流電源と接続し、出力側が半導体発光素子に接続し、前記交流電源から半導体発光素子に供給すべき直流電流を前記スイッチング素子のスイッチングにより生成するコンバータ回路と、
   制御電源端子に所定電圧以上の制御電圧を受けることにより動作し、前記スイッチング素子の制御端子に制御信号を与える制御回路と、
   前記点灯装置の外部に設けられた制御電圧取得端子と、
   前記制御電圧取得端子と前記制御電源端子とを電気的に接続させるための配線と、
   を備えることを特徴とする点灯装置。
9. 電気的に接続された複数の半導体発光素子と、
   前記複数の半導体発光素子のうち、一方の端に位置する第１半導体発光素子のアノードと接続し、外部の配線と接続可能とされた第１端子と、
   前記複数の半導体発光素子のうち、他方の端に位置する第２半導体発光素子のカソードと接続し、外部の配線と接続可能とされた第２端子と、
   前記複数の半導体素子のうち、隣接する２つの半導体発光素子のアノードとカソードの間に接続し、外部の配線と接続可能とされた第３端子と、
   を備えることを特徴とする発光モジュール。

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