JP2015056377A - 照明用光源及び照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】明るさ及び消費電力を変化させずに光色を切り替えることが可能なＬＥＤランプを提供する。
【解決手段】直管ＬＥＤランプ１は、基板１１上の長手方向に直線状に配置され直列接続されたＬＥＤ素子２００で構成されたＬＥＤアレイ２００Ａと、基板１１上の長手方向に直線状に配置され直列接続されたＬＥＤ素子１００で構成され、ＬＥＤアレイ２００Ａと異なる光色で発光するＬＥＤアレイ１００Ａと、ＬＥＤアレイ１００Ａへ電流が流れる経路に配置されたＦＥＴスイッチＳＷ２と、ＬＥＤアレイへ供給される電力の合算値を変化させず電力を出力する定電力出力回路２０とを備え、ＬＥＤ素子２００の直列接続数はＬＥＤ素子１００の直列接続数より大きく、ＬＥＤアレイ２００Ａの順方向加算電圧はＬＥＤアレイ１００Ａの順方向加算電圧より大きく、ＬＥＤ素子２００とＬＥＤ素子１００とは同一直線上に配置されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の発光素子を含む照明用光源及び当該照明用光源を備えた照明装置に関する。

近年、白熱電球の代替品として、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などの半導体発光素子を有する発光モジュールを利用した照明装置が普及しつつある。一般に、ＬＥＤチップに流れる電流の大きさを変化させても、ＬＥＤチップの発光色は変化しない。これは、ＬＥＤチップの発光色はＬＥＤチップを構成する半導体材料のバンドギャップに依存し、電流の大きさに依存しないためである。

これに対して、特許文献１では、ＬＥＤを用いても発光色を変化できるＬＥＤモジュールが提案されている。

図１０は、特許文献１に記載された従来のＬＥＤモジュールの回路図である。同図に示されるように、ＬＥＤモジュール９００において、赤色ＬＥＤ９２１ａ、９２１ｂ、９２１ｃ、・・・、９２１ｄ、９２１ｅ及び９２１ｆが直列に接続された赤色ＬＥＤアレイ９２１と、白色ＬＥＤ９２２ａ、９２２ｂ、・・・、９２２ｃ、９２２ｄが直列に接続された白色ＬＥＤアレイ９２２とが並列に接続されている。なお、白色ＬＥＤアレイ９２２には、バイポーラトランジスタ９２４及び抵抗素子９２６が直列に接続されている。バイポーラトランジスタ９２４のベース端子は、抵抗素子９２５を介して可変電圧源９２７に接続されている。また、バイポーラトランジスタ９２４のコレクタ端子は、白色ＬＥＤ９２２ｄのカソード端子に接続され、エミッタ端子は、抵抗素子９２６に接続されている。

ＬＥＤモジュール９００は、可変電流源９３３に接続されている。交流電源９３１から供給された交流電力は、ＡＣ／ＤＣコンバータ９３２で交直変換され、可変電流源９３３に供給される。従って、ＬＥＤモジュール９００には、可変電流源９３３から電流が供給される。

ＬＥＤモジュール９００では、バイポーラトランジスタ９２４のベースエミッタ間の電圧を変化させることでベース電流を変化できる。ここで、バイポーラトランジスタ９２４のベース電流が大きくなるほど、コレクタ電流が大きくなり、白色ＬＥＤアレイ９２２に流れる電流は大きくなる。可変電流源９３３から供給される電流のうち、白色ＬＥＤアレイ９２２に流れる電流を大きくすると、赤色ＬＥＤアレイ９２１に流れる電流が相対的に小さくなり、ＬＥＤモジュール９００の発光色が白色へと近づく。一方、白色ＬＥＤアレイ９２２に流れる電流を小さくすると、赤色ＬＥＤアレイ９２１に流れる電流が相対的に大きくなり、ＬＥＤモジュール９００の発光色がオレンジ色へと近づく。

特開２００９−０９７８２号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたＬＥＤモジュールは、調光に伴ってＬＥＤモジュール９００の発光色を変化させるための構成となっており、明るさ及び消費電力を変化させずに光色のみを切り替えることは不可能である。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、明るさ及び消費電力を変化させずに光色を切り替えることが可能な照明用光源及び照明装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る照明用光源の一態様は、長尺状の基板と、前記基板上の長手方向に直線状に配置され、直列に電気接続された複数の第１発光素子で構成された第１発光部と、前記基板上の長手方向に直線状に配置され、直列に電気接続された複数の第２発光素子で構成され、前記第１発光部と異なる光色で発光する第２発光部と、前記第１発光部へ電流が流れる経路である第１電流径路及び前記第２発光部へ電流が流れる経路である第２電流径路のうち、前記第２電流径路上に配置された第１スイッチ素子と、前記第１スイッチ素子の導通及び非導通の切り替え前後において、前記第１発光部及び前記第２発光部へ供給される電力の合算値を変化させずに前記第１発光部及び前記第２発光部へ電力を出力する定電力出力回路とを備え、前記複数の第１発光素子の直列接続数は、前記複数の第２発光素子の直列接続数より大きく、前記複数の第１発光素子の直列接続数だけ第１発光素子の順方向電圧が加算された電圧値である第１順方向加算電圧は、前記複数の第２発光素子の直列接続数だけ第２発光素子の順方向電圧が加算された電圧値である第２順方向加算電圧より大きく、前記複数の第１発光素子と前記複数の第２発光素子とは同一直線上に配置されていることを特徴とする。

また、本発明に係る照明用光源の一態様において、前記複数の第２発光素子から任意に選ばれた２つの発光素子の間には、少なくとも１つの前記第１発光素子が配置されているとしてもよい。

また、本発明に係る照明用光源の一態様において、前記第１発光素子の順方向電圧と前記第２発光素子の順方向電圧とは等しく、前記第１発光素子及び前記第２発光素子の表面には、互いに異なる蛍光体が配置されており、前記第１発光部の発光効率は、前記第２発光部の発光効率よりも低いとしてもよい。

また、本発明に係る照明用光源の一態様において、前記第１発光部の発光量と、前記第２発光部の発光量とは等しいとしてもよい。

また、本発明に係る照明用光源の一態様において、前記第１スイッチ素子は、前記第１発光部のアノード側である第１アノード端子と前記第２発光部のアノード側である第２アノード端子との間、または、前記第１発光部のカソード側である第１カソード端子と前記第２発光部のカソード側である第２カソード端子との間に直列接続され、前記定電力出力回路は、負極側出力端子が前記第１カソード端子と前記第２カソード端子または前記第２カソード端子に接続された前記第１スイッチ素子とに接続され、正極側出力端子が前記第１アノード端子と前記第２アノード端子または前記第２アノード端子に接続された前記第１スイッチ素子とに接続されているとしてもよい。

また、本発明に係る照明用光源の一態様において、前記第１電流径路は、前記第１スイッチ素子を通らない経路であり、前記第２電流径路は、前記第１スイッチ素子を通る経路であり、前記第１スイッチ素子が非導通状態の場合、前記定電力出力回路から前記第１発光部及び前記第２発光部のうち前記第１発光部のみに電力が供給され、前記第１スイッチ素子が導通状態の場合、前記定電力出力回路から前記第２発光部に主電力が供給されるとしてもよい。

また、本発明に係る照明用光源の一態様において、前記第１順方向加算電圧と前記第２順方向加算電圧との電圧差は、４Ｖ以上であり、前記第１スイッチ素子が導通状態の場合、前記定電力出力回路から前記第１発光部及び前記第２発光部のうち前記第２発光部のみに電力が供給されるとしてもよい。

また、本発明に係る照明用光源の一態様において、前記第１順方向加算電圧と前記第２順方向加算電圧との電圧差は、２Ｖ以上４Ｖ未満であり、前記第１スイッチ素子が導通状態の場合、前記定電力出力回路から前記第２発光部に主電力が供給され、前記第１発光部に前記主電力よりも小さい電力が供給されるとしてもよい。

また、本発明に係る照明用光源の一態様において、前記定電力出力回路は、前記第１発光部と並列接続され、かつ、前記第２発光部及び前記第１スイッチ素子の直列接続部と並列接続されたインダクタと、正極側入力端子と負極側入力端子との間に前記インダクタと直列接続された第２スイッチ素子と、前記第２スイッチ素子の導通及び非導通を制御する発振制御部とを備え、前記第２スイッチ素子が導通状態の場合、電源から前記インダクタに電流が流れることにより前記インダクタが充電され、前記第２スイッチ素子が非導通状態の場合、前記充電により前記インダクタに蓄えられた磁気エネルギーを、前記第１発光部または前記第２発光部へ放出するとしてもよい。

また、本発明に係る照明用光源の一態様において、前記第１発光部の発光色は電球色であり、前記第２発光部の発光色は昼光色であるとしてもよい。

また、本発明に係る照明装置の一態様は、上記記載の照明用光源を備えることを特徴とする。

本発明に係る照明用光源及び照明装置によれば、光色の異なる複数の発光部のうち、発光素子の直列接続数が大きい発光部は順方向加算電圧が大きく、第１スイッチ素子により発光部の電流パスが切り替えられ、定電力出力回路により一定電力が供給されるので、明るさ及び消費電力を変化させずに光色を切り替えることが可能となる。また、２つの発光部を構成する発光素子が同一直線上に配置されているので、配光特性を変化させずに光色を切り替えることが可能となる。よって、配光特性を調整するための光学機構を簡素化できる。

実施の形態１に係る直管ＬＥＤランプの概観斜視図である。 実施の形態１に係る直管ＬＥＤランプの管軸方向における断面図である。 実施の形態１に係るＬＥＤモジュールの構成を示す斜視図である。 実施の形態１に係るＬＥＤモジュールにおけるＬＥＤ素子の配置レイアウト図の一例である。 実施の形態１に係るＬＥＤランプのブロック構成図である。 実施の形態１に係るＬＥＤランプのＦＥＴスイッチがオン状態の場合の電流径路を示す状態遷移図である。 実施の形態１に係るＬＥＤランプのＦＥＴスイッチがオフ状態の場合の電流径路を示す状態遷移図である。 実施の形態１に係るＬＥＤランプを含む回路構成図である。 実施の形態１の変形例に係るＬＥＤランプを含む回路構成図である。 実施の形態２に係る照明装置の概観斜視図である。 特許文献１に記載された従来のＬＥＤモジュールの回路図である。 光色切り替えが可能な従来の照明用光源の構成を表す図である。

（本発明の基礎となった知見）
本発明者らは、「背景技術」の欄において記載した従来のＬＥＤランプに関し、以下の問題が生じることを見出した。

特許文献１に記載されたＬＥＤモジュールは、調光に伴ってＬＥＤモジュール９００の発光色を変化させるための構成となっており、明るさ及び消費電力を変化させずに光色のみを切り替えることは不可能である。これに対して、調光を伴わずに光色を切り替える照明用光源として、図１１に示されるような照明用光源の構成が挙げられる。

図１１は、光色切り替えが可能な従来の照明用光源の構成を表す図である。同図に記載された従来の照明用光源は、ＬＥＤアレイ５１１Ａ及び５２１Ａと、ＦＥＴスイッチＳＷ５１及びＳＷ５２と、定電流出力回路５２０と、選択制御回路５３０とを備える。ＬＥＤアレイ５１１Ａ及び５２１Ａは、それぞれ、ＬＥＤが直列接続されたアレイであり、ＬＥＤアレイ５１１ＡとＬＥＤアレイ５２１Ａとは、光色が異なっている。定電流出力回路５２０は、例えばバックコンバータであり、選択制御回路５３０により定電流が流れる経路が切り替えられることにより、ＬＥＤアレイ５１１Ａ及び５２１Ａのいずれかに定電流を流す。上記構成において、光色を切り替えるため、つまり、ＬＥＤアレイ５１１Ａ及び５２１Ａの一方から他方へと電流径路を切り替えるには、ＬＥＤアレイ５１１Ａ及び５２１Ａのそれぞれの配線ラインに設けられたＦＥＴスイッチＳＷ５１及びＳＷ５２のオンオフを排他的に切り替えなければならない。

しかしながら、定電流出力回路５２０を用いた上記構成において光色を切り替える場合には以下のような問題が発生する。ＬＥＤアレイ５１１Ａ及び５２１Ａの光色を異ならせる方法として、一般的には、ＬＥＤアレイ５１１Ａ及び５２１Ａのチップの仕様は同じで、当該チップ上に配置された蛍光体を異ならせることで光色を変化させる。この場合には、ＬＥＤアレイ５１１Ａ及び５２１Ａチップ数が同じ、かつ、一定電流を流しても、蛍光体の効率の違いにより、電流径路の切り替え時に明るさが変化するという問題が生じる。また、明るさの変動を解消すべく、ＬＥＤアレイ５１１Ａ及び５２１Ａチップ数を異ならせると、ＬＥＤアレイ５１１Ａ及び５２１Ａの電流は同じでも発生電圧が異なる。この構成で定電流出力回路５２０から定電流を流すと、消費電力が異なるという問題が生じる。

このような問題を解決するために、本発明の一態様に係る照明用光源は、長尺状の基板と、前記基板上の長手方向に直線状に配置され、直列に電気接続された複数の第１発光素子で構成された第１発光部と、前記基板上の長手方向に直線状に配置され、直列に電気接続された複数の第２発光素子で構成され、前記第１発光部と異なる光色で発光する第２発光部と、前記第１発光部へ電流が流れる経路である第１電流径路及び前記第２発光部へ電流が流れる経路である第２電流径路のうち、前記第２電流径路上に配置された第１スイッチ素子と、前記第１スイッチ素子の導通及び非導通の切り替え前後において、前記第１発光部及び前記第２発光部へ供給される電力の合算値を変化させずに前記第１発光部及び前記第２発光部へ電力を出力する定電力出力回路とを備え、前記複数の第１発光素子の直列接続数は、前記複数の第２発光素子の直列接続数より大きく、前記複数の第１発光素子の直列接続数だけ第１発光素子の順方向電圧が加算された電圧値である第１順方向加算電圧は、前記複数の第２発光素子の直列接続数だけ第２発光素子の順方向電圧が加算された電圧値である第２順方向加算電圧より大きく、前記複数の第１発光素子と前記複数の第２発光素子とは同一直線上に配置されていることを特徴とする。

本態様によれば、光色の異なる複数の発光部のうち、発光素子の直列接続数が大きい発光部は順方向加算電圧が大きく、第１スイッチ素子により発光部の電流パスが切り替えられ、定電力出力回路により一定電力が供給されるので、明るさ及び消費電力を変化させずに光色を切り替えることが可能となる。また、２つの発光部を構成する発光素子が同一直線上に配置されているので、配光特性を変化させずに光色を切り替えることが可能となる。よって、配光特性を調整するための光学機構を簡素化できる。

以下、本発明の実施の形態に係る照明用光源及び照明装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。

（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態に係る直管ＬＥＤランプ１について説明する。なお、本実施の形態に係る直管ＬＥＤランプ１は、従来の直管形蛍光ランプに代替する照明用光源である。

［ランプの全体構成］
まず、本発明の実施の形態１に係る直管ＬＥＤランプ１の構成について、図１及び図２を用いて説明する。

図１は、実施の形態１に係る直管ＬＥＤランプの概観斜視図である。図２は、実施の形態１に係る直管ＬＥＤランプの管軸方向における断面図である。直管ＬＥＤランプ１は、図１に示すように、ＬＥＤモジュール１０と、ＬＥＤモジュール１０を収納する長尺状の筐体３２０と、基台３３０と、筐体３２０の長手方向（管軸方向）の一方の端部に設けられた給電用口金（給電側口金）３４０と、筐体３２０の長手方向の他方の端部に設けられた非給電用口金３５０と、点灯回路（図外）とを備えた照明用光源である。そして、直管ＬＥＤランプ１では、給電用口金３４０、非給電用口金３５０及び筐体３２０によって長尺状かつ円筒状のランプ筐体（外囲器）が構成されている。直管ＬＥＤランプ１は、給電用口金３４０及び非給電用口金３５０が、給電ピン３４１及び非給電ピン３５１により照明器具のソケットに取り付けられることで照明器具に支持される。

また、筐体３２０内には、ＬＥＤモジュール１０に供給される電力を通すコネクタ及び外部信号に応じてスイッチ素子を切り替える選択制御回路と、定電力をＬＥＤモジュール１０に供給する定電力出力回路（図１に図示せず）とを含む駆動回路３６０が配置されている。駆動回路３６０は、外部電源からの電力を、給電ピン３４１を介して受電する。定電力出力回路は、選択制御回路により選択されたＬＥＤアレイに定電力を供給する。これにより、直管ＬＥＤランプ１は、選択されたＬＥＤアレイの光色にて発光する。

また、本実施の形態における直管ＬＥＤランプ１は、ＬＥＤモジュール１０に対して給電用口金３４０のみから給電を行う片側給電方式を採用している。つまり、直管ＬＥＤランプ１は、照明器具等からの電力を給電用口金３４０のみから受電する。

以下、直管ＬＥＤランプ１の各構成部材について詳述する。

［筐体］
筐体３２０は、ＬＥＤモジュール１０を覆う透光性を有する長尺状の透光性カバーであって、図１に示すように、本実施形態では、両端部に開口を有する長尺筒体からなる直管状の外管である。筐体３２０は、透明樹脂材料又はガラスによって構成することができる。

例えば、直管としての筐体３２０としては、シリカ（ＳｉＯ_２）が７０〜７２［％］のソーダ石灰ガラスからなり、熱伝導率が約１．０［Ｗ／ｍ・Ｋ］のガラス管を用いることができる。また、例えば、アクリルまたはポリカーボネート等の樹脂材料から構成されたプラスチック管を用いることができる。

なお、筐体３２０の外面又は内面に拡散処理を施すことにより、ＬＥＤモジュール１０からの光を拡散させることができる。拡散処理としては、例えば、ガラス管等の筐体３２０の内面にシリカや炭酸カルシウム等を塗布する方法がある。

なお、筐体３２０は、ＬＥＤモジュール１０からの光を拡散させるための光拡散機能を有する光拡散部を備えてもよい。これにより、ＬＥＤモジュール１０から発せられた光を、筐体３２０を通過する際に拡散させることができる。光拡散部としては、例えば、筐体３２０の内面及び外面の少なくともいずれかに形成された光拡散シート又は光拡散膜等がある。具体的には、シリカや炭酸カルシウム等の光拡散材（微粒子）を含有する樹脂や白色顔料を筐体３２０の内面及び外面の少なくともいずれかに付着させて形成された乳白色の光拡散膜がある。その他の光拡散部としては、筐体３２０の内部及び外部の少なくともいずれかに設けられたレンズ構造物、又は筐体３２０の内面及び外面の少なくともいずれかに形成された凹部又は凸部がある。例えば、筐体３２０の内面及び外面の少なくともいずれかにドットパターンを印刷したり、筐体３２０の一部を加工したりすることで、筐体３２０に光拡散機能（光拡散部）を持たせることもできる。また、筐体３２０そのものを、光拡散材が分散された樹脂材料等を用いて成型することで、筐体３２０に光拡散機能（光拡散部）を持たせることもできる。

［基台］
図１及び図２に示すように、基台３３０は、ＬＥＤモジュール１０及び駆動回路３６０を保持（支持）し、ＬＥＤモジュール１０と駆動回路３６０とを熱的に結合している。また、基台３３０は、筐体３２０の内面に固着されており、基台３３０の熱は筐体３２０に熱伝導して筐体３２０の外面からランプ外部に放熱される。基台３３０の筐体３２０と接していない面は、ＬＥＤモジュール１０を載置する板状の載置部となっている。本実施の形態において、基台３３０の表面である載置部の載置面は、長尺状の矩形平面である。

基台３３０は、金属等の高熱伝導性材料によって構成することが好ましく、例えば、アルミニウムで構成される。なお、基台３３０は、樹脂により構成されてもよい。この場合、熱伝導率の高い樹脂材料を用いることが好ましい。

［ＬＥＤモジュールの構成］
ＬＥＤモジュール１０は、直管ＬＥＤランプ１の光源モジュールであり、図２に示すように、筐体３２０によって覆われる形で、基台３３０表面の載置部に固定されている。載置部への固定方法は、接着剤やネジ等による固定の他、ツメ、スライド、シリコン、リベット、カシメなど、様々である。

ＬＥＤモジュール１０は、図１及び図２に示すように、筐体３２０の管軸方向において長尺状であり、基板１１上に、ＳＭＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ）型の複数のＬＥＤ素子１００と複数のＬＥＤ素子２００とが実装されている。同図に示されるように、ＬＥＤモジュール１０は、基板１１と、複数のＬＥＤ素子１００と、ＬＥＤ素子１００とは光色が異なる複数のＬＥＤ素子２００と、ＦＥＴスイッチＳＷ２を含む駆動回路３６０とを備えた発光モジュールである。なお、図２では、ＦＥＴスイッチＳＷ２を含む駆動回路３６０は、基板１１上に配置されていないが、基板１１の端部に実装されてもよい。あるいは、図２のように、基板１１上の接続端子に接続されたリード線を介して、給電用口金３４０の内部に配置されてもよい。

図３は、実施の形態１に係るＬＥＤモジュールの構成を示す斜視図である。同図に示されたＬＥＤモジュール１０は、図１に示された直管ＬＥＤランプ１の構成要素である。

直管ＬＥＤランプ１では、長尺状の矩形平面である基台の上面が、基板１１となっており、当該基板１１上に、ＳＭＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ）型の複数のＬＥＤ素子１００と複数のＬＥＤ素子２００とが実装されている。同図に示されるように、ＬＥＤモジュール１０は、基板１１と、複数のＬＥＤ素子１００で構成されたＬＥＤアレイ１００Ａと、複数のＬＥＤ素子２００で構成されＬＥＤアレイ１００Ａとは発光色が異なるＬＥＤアレイ２００Ａと、ＦＥＴスイッチＳＷ２（図示せず）と、接続端子１４とを備えた発光モジュールである。

ＬＥＤアレイ２００Ａは、基板１１上の長手方向に直線状に配置され、直列に電気接続された複数のＬＥＤ素子２００で構成された第１発光部である。ＬＥＤアレイ１００Ａは、基板１１上の長手方向に直線状に配置され、直列に電気接続された複数のＬＥＤ素子１００で構成され、ＬＥＤアレイ２００Ａと異なる光色で発光する第２発光部である。また、複数のＬＥＤ素子１００と複数のＬＥＤ素子２００とは、同一直線上に配置されている。

ＳＭＤ型のＬＥＤ素子１００は、樹脂製のパッケージ（容器）１０１と、パッケージ１０１の凹部の中に実装されたＬＥＤチップ１０２と、当該凹部内に封入された封止部材（蛍光体含有樹脂）１０３とを備える。なお、ＳＭＤ型のＬＥＤ素子２００も、ＬＥＤ素子１００と同様の構成である。ＬＥＤ素子２００は、例えば、順方向電圧Ｖｆが３ＶのＬＥＤチップとオレンジ色蛍光体（色温度２７００Ｋ）を含む封止部材とで構成された、電球色で発光する第１発光素子であり、ＬＥＤ素子１００は、例えば、順方向電圧Ｖｆが３ＶのＬＥＤチップ１０２と白色蛍光体（色温度６５００Ｋ）を含む封止部材１０３とで構成された、昼光色で発光する第２発光素子である。なお、封止部材は、例えば、シリコーン樹脂のような透光性材料と蛍光体とからなる。

ここで、ＬＥＤ素子２００の直列接続数だけ順方向電圧Ｖｆが加算された電圧値である第１順方向加算電圧は、ＬＥＤ素子１００の直列接続数だけ順方向電圧Ｖｆが加算された電圧値である第２順方向加算電圧より大きい。また、本実施の形態では、ＬＥＤ素子２００の順方向電圧とＬＥＤ素子１００の順方向電圧とは等しく、ＬＥＤ素子２００の直列接続数は、ＬＥＤ素子１００の直列接続数より大きい。つまり、ＬＥＤアレイの順方向加算電圧が異なり、それぞれのＬＥＤアレイを流れる場合の電圧降下量が異なる。これにより、ＬＥＤアレイを流れる電流径路のうち、電圧降下量の小さい電流径路に選択的に電流を流すことが可能となる。

基板１１は、少なくとも表面が絶縁性の材料により構成された、ＬＥＤ素子を実装するためのＬＥＤ実装用基板であって、例えば長尺状の基板である。基板１１としては、例えば、ガラスエポキシ基板（ＣＥＭ−３、ＦＲ−４等）、紙フェノールや紙エポキシからなる基板（ＦＲ−１等）、ポリイミド等から構成される可撓性を有するフレキシブル基板、又はメタルベース基板を用いることができる。メタルベース基板としては、例えば、表面に絶縁膜が形成されたアルミニウム合金基板、鉄合金基板又は銅合金基板等を用いることができる。基板１１の表面及び裏面は、平面視したとき、矩形状となっている。また、基板表面には、反射性向上及び配線保護のため、白色レジストが塗布されていてもよい。

図４は、実施の形態１に係るＬＥＤモジュールにおけるＬＥＤ素子の配置レイアウト図の一例である。同図には、基板１１を平面視した場合のＬＥＤ素子及び配線の配置レイアウトが表されている。

基板１１上に直線状に配置された複数のＬＥＤ素子１００が、配線１０４により直列接続され、ＬＥＤアレイ１００Ａを構成している。また、基板１１上に直線状に配置された複数のＬＥＤ素子２００が、配線２０４により直列接続され、ＬＥＤアレイ２００Ａを構成している。また、ＬＥＤアレイ１００Ａのカソード端子とＬＥＤアレイ２００Ａのカソード端子とは共通の配線３０４に接続されている。配線１０４、２０４及び３０４は、基板１１上に形成されている。配線１０４、２０４及び３０４のレイアウトにより、複数のＬＥＤ素子１００と複数のＬＥＤ素子２００とは、同一直線上に配置されている。

また、基板１１には、図３に示されたような接続端子１４が形成されている。配線１０４、２０４及び３０４は、接続端子１４と接続され、給電用口金３４０の内部に設けられた駆動回路３６０に接続される。なお、接続端子１４において、リード配線を半田付けすることで、当該リード配線と基板１１とが固定される。

ここで、図４に表された素子レイアウトでは、複数のＬＥＤ素子１００から任意に選ばれた２つのＬＥＤ素子１００の間には、少なくとも１つのＬＥＤ素子２００が配置されている。本実施の形態では、ＬＥＤ素子２００とＬＥＤ素子１００との配置数比は、４：３となるよう配列されている。図４に表された素子レイアウトによれば、配置数の少ないＬＥＤ素子１００同士は隣接しないので、ＬＥＤ素子２００とＬＥＤ素子１００との配置数比に応じて、可能な限りＬＥＤ素子２００とＬＥＤ素子１００とが交互配置される。よって、例えば、長尺状の基板１１の上方に配光調整手段を設けなくとも、配光特性を合わせることが可能となり、光学機構を簡素化できる。

なお、ＬＥＤアレイ１００Ａ及び２００Ａの配置は、図３及び図４に示されるような直線配置に限定されない。直管ＬＥＤランプ１の配光特性等に合わせて、例えば、所定の曲線上に一列配置されてもよい。

また、基板１１の表面は、ＬＥＤ素子を平面配置できるのであれば、必ずしも全体が平面である必要はない。さらに、基板１１の裏面も平面に限定されない。

ここで、ＳＭＤ型のＬＥＤ素子１００及び２００は、それぞれ、図４に示されるように、並列接続されたＬＥＤチップ１０２Ａ及び１０２Ｂ、ならびに、並列接続されたＬＥＤチップ２０２Ａ及び２０２Ｂを備えても良い。この構成において、ＬＥＤ素子２００は、例えば、順方向電圧Ｖｆが３ＶのＬＥＤチップ２０２Ａ及び２０２Ｂとオレンジ色蛍光体（色温度２７００Ｋ）を含む封止部材とで構成され、電球色で発光する。また、ＬＥＤ素子１００は、例えば、順方向電圧Ｖｆが３ＶのＬＥＤチップ１０２Ａ及び１０２Ｂと白色蛍光体（色温度６５００Ｋ）を含む封止部材１０３とで構成され、昼光色で発光する。

図４に示されたＬＥＤ素子の構成の場合、ＬＥＤアレイ１００Ａが有する、並列接続された１組のＬＥＤチップ１０２Ａ及び１０２Ｂの合成順方向電圧は、Ｖｆ／２となる。同様に、ＬＥＤアレイ２００Ａが有する、並列接続された１組のＬＥＤチップ２０２Ａ及び２０２Ｂの合成順方向電圧は、Ｖｆ／２となる。ＬＥＤチップ２０２Ａ及び２０２Ｂの並列接続組の直列接続数だけ合成順方向電圧が加算された電圧値が、第１順方向加算電圧となる。また、ＬＥＤチップ１０２Ａ及び１０２Ｂの並列接続組の直列接続数だけ合成順方向電圧が加算された電圧値が、第２順方向加算電圧となる。この関係において、第１順方向加算電圧は第２順方向加算電圧より大きい。また、本実施の形態では、ＬＥＤチップ１０２Ａ、１０２Ｂ、２０２Ａ及び２０２Ｂの順方向電圧は等しい。この関係において、ＬＥＤアレイ２００Ａを構成するＬＥＤチップの並列接続組の直列接続数は、ＬＥＤアレイ１００Ａを構成するＬＥＤチップの並列接続組の直列接続数よりも大きい。つまり、ＬＥＤアレイの順方向加算電圧が異なり、それぞれのＬＥＤアレイを流れる場合の電圧降下量が異なる。これにより、ＬＥＤアレイを流れる電流径路のうち、電圧降下量の小さい電流径路に選択的に電流を流すことが可能となる。

また、ＬＥＤアレイ２００Ａを通る第１電流径路は、ＦＥＴスイッチＳＷ２を通らない経路であり、ＬＥＤアレイ１００Ａを通る第２電流径路は、ＦＥＴスイッチＳＷ２を通る経路である。この構成により、ＦＥＴスイッチＳＷ２が非導通状態の場合、定電力出力回路２０からＬＥＤアレイ２００Ａにのみ電力が供給され、ＦＥＴスイッチＳＷ２が導通状態の場合、定電力出力回路２０からＬＥＤアレイ１００Ａに電力が供給される。

なお、図２では、ＬＥＤ素子２００とＬＥＤ素子１００との個数比を４：３としているが、ＬＥＤ素子の個数比はこれに限らない。ＬＥＤアレイ２００Ａ及びＬＥＤアレイ１００Ａの構成の差異として、互いの発光色が異なり、かつ、ＬＥＤチップ１個あたりの順方向電圧Ｖｆ（または合成順方向電圧）が直列加算された電圧である順方向加算電圧（以下、トータルＶｆと記す場合がある）の差が、略ＬＥＤチップ１個分の順方向電圧Ｖｆ、例えば、２．５Ｖ程度以上であればよい。これについては、図６Ａ及び図６Ｂを用いて後述する。

［ＬＥＤランプの構成］
図５は、実施の形態１に係るＬＥＤランプのブロック構成図である。同図に示されるように、直管ＬＥＤランプ１は、ＬＥＤモジュール１０と、定電力出力回路２０と、選択制御回路３０とを備える。また、ＬＥＤモジュール１０には、図３及び図４で示されたように、ＬＥＤアレイ１００Ａと、ＬＥＤアレイ２００Ａと、ＦＥＴスイッチＳＷ２とが配置されている。

図４で示されたように、ＬＥＤアレイ２００Ａは、直列に接続された複数のＬＥＤ素子２００で構成され、アノード側である第１アノード端子とカソード側である第１カソード端子とを有する第１発光部である。ＬＥＤアレイ１００Ａは、直列に接続された複数のＬＥＤ素子１００で構成され、アノード側である第２アノード端子とカソード側である第２カソード端子とを有し、第１発光部と異なる光色で発光する第２発光部である。また、ＬＥＤアレイ２００Ａのカソード端子とＬＥＤアレイ１００Ａのカソード端子とが接続され、ＬＥＤアレイ２００Ａのアノード端子とＬＥＤアレイ１００Ａのアノード端子とが、ＦＥＴスイッチＳＷ２を介して接続されている。なお、図４では、ＬＥＤ素子２００とＬＥＤ素子１００とは、例えば、双方とも順方向電圧Ｖｆが等しいＬＥＤチップで構成されているとしたが、これに限られない。ＬＥＤ素子２００とＬＥＤ素子１００とは、双方とも順方向電圧Ｖｆが等しいＬＥＤチップで構成されている必要はなく、アレイとしての光色が異なり、かつ、ＬＥＤアレイ２００Ａの順方向加算電圧がＬＥＤアレイ１００Ａの順方向加算電圧より大きければよい。

本実施の形態において、例えば、ＬＥＤ素子２００は、順方向電圧Ｖｆが３ＶであるＬＥＤチップとオレンジ色蛍光体を含む封止部材とで構成された、電球色で発光する第１発光素子である。また、ＬＥＤ素子１００は、順方向電圧Ｖｆが３ＶであるＬＥＤチップと白色蛍光体を含む封止部材とで構成された、昼光色で発光する第２発光素子である。ここで、ＬＥＤアレイ２００Ａは、２つのＬＥＤチップが並列接続されたＬＥＤ素子２００が２４個直列接続された構成であるとすると、トータルＶｆは、３６Ｖ（＝３Ｖ／２×２４個）である。また、ＬＥＤアレイ１００Ａは、２つのＬＥＤチップが並列接続されたＬＥＤ素子１００が１８個直列接続された構成であるとすると、トータルＶｆは、２７Ｖ（＝３Ｖ／２×１８個）である。

ＦＥＴスイッチＳＷ２は、ソース端子及びドレイン端子が第１アノード端子と第２アノード端子との間との間に接続され、第１発光部へ電流が流れる経路である第１電流径路と第２発光部へ電流が流れる経路である第２電流径路とを切り替える第１スイッチ素子である。つまり、ＦＥＴスイッチＳＷ２は、定電力出力回路２０からＬＥＤアレイ２００Ａを流れる第１電流径路、及び、定電力出力回路２０からＬＥＤアレイ１００Ａを流れる第２電流径路のうち、順方向加算電圧の小さい方の第２電流径路上にソース端子及びドレイン端子が直列接続されている。また、ＦＥＴスイッチＳＷ２のゲート端子には、選択制御回路３０からの選択制御信号が印加される。

選択制御回路３０は、外部信号を受け、当該外部信号に基づいて選択制御信号及び電力制御信号を、それぞれ、ＦＥＴスイッチＳＷ２及び定電力出力回路２０へ出力する。

ＦＥＴスイッチＳＷ２は、ゲート端子に入力された選択制御信号によりオンオフを切り替えるｐ型のＦＥＴである。この切り替え動作により、定電力出力回路２０からＬＥＤアレイ２００ＡまたはＬＥＤアレイ１００Ａへ一定電力が供給される。

定電力出力回路２０は、一定の電力制御信号のもとでは、ＦＥＴスイッチＳＷ２のオンオフ動作によりＬＥＤモジュール１０に供給する電力量を変化させない。つまり、定電力出力回路２０は、ＦＥＴスイッチＳＷ２の導通及び非導通の切り替え前に電流が流れているＬＥＤアレイ２００Ａ及びＬＥＤアレイ１００Ａの一方と、当該切り替え後に電流が流れているＬＥＤアレイ２００Ａ及びＬＥＤアレイ１００Ａの他方とに対して、同じ電力値を出力する。一方、定電力出力回路２０は、選択制御回路３０からの電力制御信号により、ＬＥＤモジュール１０に供給する電力量を、例えば、ＰＷＭ方式に基づいたデューティー調整により制御する。

つまり、直管ＬＥＤランプ１は、光色の切り替えに対して明るさ及び電力量を変化させず一定とすることが可能である。加えて、直管ＬＥＤランプ１は、外部（調光）信号に応じて明るさ及び電力量を変化させる機能も有する。

なお、本実施の形態では、２つのＬＥＤアレイが電気的に並列接続され、当該２つのＬＥＤアレイが同一直線上に配置された構成を例示したが、３つ以上のＬＥＤアレイが電気的に並列接続され、当該３つ以上のＬＥＤアレイが同一直線上に配置された構成であってもよい。例えば、ｎ個のＬＥＤアレイが電気的に並列接続された構成の場合、それぞれのＬＥＤアレイのトータルＶｆが異なり、隣接するＬＥＤアレイのアノード端子間に、ＦＥＴスイッチが直列挿入されていればよい。但し、ｎ個のＬＥＤアレイのうちトータルＶｆが最大であるＬＥＤアレイを通る電流径路にはＦＥＴスイッチが配置されない。つまり、ｎ個のＬＥＤアレイが電気的に並列接続された構成の場合、ＦＥＴスイッチは（ｎ−１）個必要となる。

以下、ＦＥＴスイッチＳＷ２のオンオフ動作と電流径路との関係について図６Ａ及び図６Ｂを用いて説明する。

図６Ａは、実施の形態１に係るＬＥＤランプのＦＥＴスイッチがオン状態の場合の電流径路を示す状態遷移図であり、図６Ｂは、実施の形態１に係るＬＥＤランプのＦＥＴスイッチがオフ状態の場合の電流径路を示す状態遷移図である。ここで、上述したように、ＬＥＤアレイ２００Ａの順方向加算電圧（以下、トータルＶｆと記す場合がある）は３６Ｖであり、ＬＥＤアレイ１００Ａの順方向加算電圧は２７Ｖであり、順方向加算電圧の差は９Ｖである。

上記構成において、まず、選択制御信号によりＦＥＴスイッチＳＷ２がオン状態である場合、定電力出力回路２０から供給される電流は、トータルＶｆの小さいＬＥＤアレイ１００Ａを通る電流径路を流れ、昼光色で発光する。つまり、両ＬＥＤアレイのトータルＶｆの差は４Ｖ以上であり、ＦＥＴスイッチＳＷ２が導通状態の場合、定電力出力回路２０からＬＥＤアレイ１００Ａのみに電力が供給される。

これに対して、選択制御信号によりＦＥＴスイッチＳＷ２がオフ状態である場合、ＬＥＤアレイ１００Ａを通る電流径路は遮断され、定電力出力回路２０から供給される電流は、ＬＥＤアレイ２００Ａを通る電流径路を流れ、電球色で発光する。

ここで、例えば、ＬＥＤアレイ２００Ａの蛍光体の発光効率が低く、ＬＥＤアレイ１００Ａの蛍光体の発光効率が高い。ＬＥＤアレイ２００Ａ及び１００Ａの双方を定電力回路２０に接続して両アレイを同じ照度で駆動するには、発光効率の悪いＬＥＤアレイ２００ＡのＬＥＤ素子数量を増やすなどして両アレイを構成するＬＥＤ素子の直列接続数を調整する。本実施の形態では、ＬＥＤアレイ２００Ａのほうが直列接続数が大きいので、ＬＥＤアレイ２００Ａ及びＬＥＤアレイ１００Ａの照度が同じ状態で、光色を切り替えることが可能となる。つまり、発光効率の低いＬＥＤアレイ２００Ａの方がＬＥＤ素子が多く配置され、また、配置数の少ないＬＥＤ素子１００同士は隣接しないので、ＬＥＤ素子２００とＬＥＤ素子１００との配置数の割合に応じて、可能な限りＬＥＤ素子２００とＬＥＤ素子１００とが交互配置される。

上記２つの電流径路を流れる場合、電力制御信号が一定である状況では、ＦＥＴスイッチＳＷ２による電流径路の切り替えがあった場合であっても、定電力出力回路２０は、同じ電力値をＬＥＤアレイ２００Ａ及びＬＥＤアレイ１００Ａへ供給することが可能となる。

また、ＬＥＤアレイの電流径路を切り替える回路素子はＦＥＴスイッチＳＷ２一つのみなので、回路部品点数を低減しつつ、明るさ及び消費電力を変化させずに光色を切り替えることが可能となる。

なお、図６Ａの状態遷移において、ＬＥＤアレイ１００ＡのトータルＶｆに対して、ＬＥＤアレイ２００ＡのトータルＶｆが４Ｖ以上大きい場合、ＬＥＤアレイを流れる電流を、完全にＬＥＤアレイ１００Ａに流すことが可能となる。

これに対して、ＬＥＤアレイ１００Ａの順方向加算電圧に対して、ＬＥＤアレイ２００Ａの順方向加算電圧が２Ｖ以上〜４Ｖ未満だけ大きい場合、ＬＥＤアレイ１００Ａに流れる電流を支配的としつつ、ＬＥＤアレイ２００Ａにも微小な電流が流れるので、発光色を混色させて調色することも可能となる。つまり、ＦＥＴスイッチＳＷ２が導通状態の場合、定電力出力回路２０からＬＥＤアレイ１００Ａに主電力が供給され、ＬＥＤアレイ２００Ａに当該主電力よりも小さい電力が供給される。この場合、定電力出力回路２０は、ＦＥＴスイッチＳＷ２の導通及び非導通の切り替え前後において、ＬＥＤアレイ２００Ａ及びＬＥＤアレイ１００Ａへ供給される電力の合算値を変化させずにＬＥＤアレイ２００Ａ及びＬＥＤアレイ１００Ａへ電力を出力する。

［ＬＥＤランプの回路構成］
次に、直管ＬＥＤランプ１の回路構成、特に、定電力出力回路２０の回路構成について図７を用いて説明する。

図７は、実施の形態１に係るＬＥＤランプを含む駆動回路の構成図である。同図には、ＬＥＤモジュール１０、定電力出力回路２０、選択制御回路３０、整流回路４０、フィルタ回路５０、及び交流電源６０が示されている。定電力出力回路２０と、選択制御回路３０と、整流回路４０と、フィルタ回路５０とは、ＬＥＤモジュール１０を駆動する駆動回路を構成し、ＬＥＤランプ２は、当該駆動回路と、ＬＥＤモジュール１０とを備える。

交流電源６０は、例えば、電圧実効値１００Ｖの交流を出力するものである。

整流回路４０は、例えば、４つのダイオードＤ１〜Ｄ４で構成されたダイオードブリッジからなる整流回路である。

フィルタ回路５０は、整流回路４０によって整流された電流を電解コンデンサＣ１により平滑化し、かつ、所定の周波数にフィルタリングする。

定電力出力回路２０は、トランスＬ２の１次側コイルがＬＥＤアレイ２００Ａ及び１００Ａと並列接続され、ＦＥＴスイッチＳＷ１がトランスＬ２の１次側コイルと直列接続されたバックブースト回路を構成している。整流回路４０及びフィルタ回路５０を介して定電力出力回路２０に供給された電流は、磁気エネルギーとしてトランスＬ２に蓄えられる。また、定電力出力回路２０は、トランスＬ２に蓄えられた磁気エネルギーを、所定のタイミングでＬＥＤモジュール１０へ放出する。

選択制御回路３０は、マイコンＭＣ１と、ＦＥＴスイッチＳＷ３及びＳＷ４とを備える。例えば、ＬＥＤアレイ１００Ａを発光させるための外部信号がマイコンＭＣ１に入力されると、マイコンＭＣ１は、ＦＥＴスイッチＳＷ３をオン状態にする選択制御信号をＦＥＴスイッチＳＷ３のゲートに出力する。これにより、ＦＥＴスイッチＳＷ３がオン状態となり、ｐ型のＦＥＴスイッチＳＷ２のゲート電圧がプルダウンされＦＥＴスイッチＳＷ２がオン状態となる。これにより、ＬＥＤモジュール１０に供給される電流は、ＬＥＤアレイ１００Ａを通る電流径路を選択的に流れる。一方、ＬＥＤアレイ２００Ａを発光させるための外部信号がマイコンＭＣ１に入力されると、マイコンＭＣ１は、ＦＥＴスイッチＳＷ３をオフ状態にする選択制御信号をＦＥＴスイッチＳＷ３のゲートに出力する。これにより、ＦＥＴスイッチＳＷ３がオフ状態となり、ｐ型のＦＥＴスイッチＳＷ２のゲート電圧がハイレベルとなりＦＥＴスイッチＳＷ２がオフ状態となる。これにより、ＬＥＤモジュール１０に供給される電流は、ＬＥＤアレイ２００Ａを通る電流径路を選択的に流れる。

これに加え、例えば、ＬＥＤモジュール１０の明るさ（照度）を変更するための外部信号がマイコンＭＣ１に入力されると、マイコンＭＣ１はＦＥＴスイッチＳＷ４のオンオフ動作を制御する信号をＦＥＴスイッチＳＷ４のゲートに出力する。これにより、ＦＥＴスイッチＳＷ４が所定の周期でオンオフすることにより、ＦＥＴスイッチＳＷ１の発振周波数を制御するための出力制御信号が発振制御部２１のＩＣ１へと供給される。

つまり、ＦＥＴスイッチＳＷ３は、発光色を切り替えるためのスイッチ素子であり、ＦＥＴスイッチＳＷ４は、照度を切り替えるためのスイッチ素子である。

［定電力出力回路の構成及び動作］
定電力出力回路２０は、トランスＬ２と、ＦＥＴスイッチＳＷ１と、ダイオードＤ６と、抵抗Ｒ９と、発振制御部２１とを備える。発振制御部２１は、ＦＥＴスイッチＳＷ１の導通及び非導通を制御するＩＣ１を有している。以下、各構成要素の接続関係を説明する。

トランスＬ２の１次側コイルの高電位側端子とＦＥＴスイッチＳＷ１のドレイン端子とが接続されている。また、整流回路４０及びフィルタ回路５０に接続された定電力出力回路２０の正極側入力端子とトランスＬ２の１次側コイルの低電位側端子（定電力出力回路２０の負極側出力端子）とが接続されている。また、ＦＥＴスイッチＳＷ１のソース端子と整流回路４０及びフィルタ回路５０に接続された定電力出力回路２０の負極側入力端子とが抵抗Ｒ１１を介して接続されている。また、ＦＥＴスイッチＳＷ１のソース端子とＩＣ１のＩＳＥＮＳＥ端子との間には、抵抗Ｒ９が直列挿入されている。また、トランスＬ２の２次側コイルからは、抵抗Ｒ７及びダイオードＤ５を経てＩＣ１の電源電圧Ｖｃｃが供給されている。また、トランスＬ２の１次側コイルの高電位側端子とダイオードＤ６のアノード端子とが接続され、ダイオードＤ６のカソード端子（定電力出力回路２０の正極側出力端子）とＬＥＤアレイ２００Ａのアノード端子とが接続されている。また、トランスＬ２の１次側コイルの低電位側端子とＬＥＤアレイ２００Ａのカソード端子とが接続されている。なお、本実施の形態において、トランスＬ２のインダクタンスは、例えば、０．８ｍＨである。

つまり、トランスＬ２の１次側コイルは、ＬＥＤアレイ２００Ａと並列接続され、かつ、ＬＥＤアレイ１００Ａ及びＦＥＴスイッチＳＷ２の直列接続部と並列接続されたインダクタである。また、ＦＥＴスイッチＳＷ１は、定電力出力回路２０の正極側入力端子及び負極側入力端子の間にトランスＬ２と直列接続された第２スイッチ素子である。定電力出力回路２０の負極側出力端子は、ＬＥＤアレイ２００Ａ及び１００Ａのカソード端子に接続され、正極側出力端子がＬＥＤアレイ２００Ａのアノード端子とＦＥＴスイッチＳＷ２とに接続され、ＦＥＴスイッチＳＷ２の導通及び非導通の切り替え前後に電流が流れるＬＥＤアレイ２００Ａ及びＬＥＤアレイ１００Ａに対して、同じ電力値を出力する。

上記回路構成において、ＦＥＴスイッチＳＷ１及びＳＷ２のスイッチング動作とＬＥＤモジュール１０の発光動作との関係を具体的に説明する。

まず、時刻ｔ０において、ＦＥＴスイッチＳＷ２がオフ状態であるとする。また、ＦＥＴスイッチＳＷ１がオン状態であるとし、整流回路４０及びフィルタ回路５０を介して整流平滑化された電流が、トランスＬ２（１次側）、ＦＥＴスイッチＳＷ１、抵抗Ｒ１１を流れているとする。この間、電源側からの電力供給により、トランスＬ２に蓄えられる磁気エネルギーは増加していく。このとき、ＩＣ１は、抵抗Ｒ９によりトランスＬ２に流れる電流をモニタしている。また、ＬＥＤアレイ２００Ａ及び１００Ａのカソード側端子が定電力出力回路２０の正極側入力端子（負極側出力端子）に接続されているので、トランスＬ２への上記充電時には、また、ＬＥＤアレイ２００Ａ及び１００Ａへは、電流は流れない。

次に、時刻ｔ１において、ＩＣ１は、トランスＬ２に流れる電流が所定の電流値に到達すると、ＦＥＴスイッチＳＷ１をオフ状態にする。このとき、電源側からの電力供給は遮断され、トランスＬ２（１次側）→ダイオードＤ６→ＬＥＤアレイ２００Ａ→トランスＬ２（１次側）の電流径路で、トランスＬ２に蓄えられた磁気エネルギーが放出され、ＬＥＤアレイ２００Ａが発光する。

次に、時刻ｔ２において、ＩＣ１は、ＦＥＴスイッチＳＷ１をオン状態にする。これにより、電源側からトランスＬ２への電力供給が開始され、トランスＬ２に蓄えられる磁気エネルギーは増加し、ＬＥＤアレイ２００Ａの発光が停止する。

ＩＣ１は、選択制御回路３０からの電力制御信号に基づいて、ＦＥＴスイッチＳＷ１のオン期間（ｔ０−ｔ１）とオフ期間（ｔ１−ｔ２）との比であるデューティー比を決定し、ＦＥＴスイッチＳＷ１をＰＷＭ制御する。このデューティー比により、ＦＥＴスイッチＳＷ１のオンオフが繰り返されることで、ＬＥＤモジュール１０には一定電力が供給され、所定の照度で発光する。ここで、ＦＥＴスイッチＳＷ２がオフ状態の期間では、トランスＬ２に蓄えられた磁気エネルギーに対応した電力が、ＬＥＤアレイ２００Ａに供給される。なお、本実施の形態において、ＦＥＴスイッチＳＷ１のスイッチング周波数は、例えば、６６．５ｋＨｚである。

次に、時刻ｔ３において、発光色を切り替えるための外部信号が選択制御回路３０に入力されたとする。このとき、ＦＥＴスイッチＳＷ３はオン状態へと変化し、これにより、ＦＥＴスイッチＳＷ２がオン状態へと変化する。

次に、時刻ｔ４において、ＩＣ１は、トランスＬ２に流れる電流が所定の電流値に到達すると、ＦＥＴスイッチＳＷ１をオフ状態にする。このとき、電源側からの電力供給は遮断され、トランスＬ２（１次側）→ダイオードＤ６→ＬＥＤアレイ１００Ａ→トランスＬ２（１次側）の電流径路で、トランスＬ２に蓄えられた磁気エネルギーが放出され、ＬＥＤアレイ１００Ａが発光する。

次に、時刻ｔ５において、ＩＣ１は、ＦＥＴスイッチＳＷ１をオン状態にする。これにより、電源側からトランスＬ２への電力供給が開始され、トランスＬ２に蓄えられる磁気エネルギーは増加し、ＬＥＤアレイ１００Ａの発光が停止する。

時刻ｔ３−時刻ｔ５において、ＩＣ１は、時刻ｔ０−ｔ３の期間における電力制御信号と同じ電力制御信号に基づいて、時刻ｔ０−ｔ２におけるデューティー比と同じデューティー比でＦＥＴスイッチＳＷ１をＰＷＭ制御する。このデューティー比により、ＬＥＤモジュール１０は、時刻ｔ０−時刻ｔ３における照度と同じ照度に設定される。ここで、ＦＥＴスイッチＳＷ２がオン状態の期間では、ＦＥＴスイッチＳＷ２がオフ状態の期間においてＬＥＤアレイ２００Ａに供給された電力と同様の電力が、ＬＥＤアレイ１００Ａに供給される。

つまり、ＦＥＴスイッチＳＷ１が導通状態の場合、電源からトランスＬ２の１次側コイルに電流が流れることによりトランスＬ２が充電され、ＦＥＴスイッチＳＷ１が非導通状態の場合、当該充電によりトランスＬ２の１次側コイルに蓄えられた磁気エネルギーを、ＬＥＤアレイ２００ＡまたはＬＥＤアレイ１００Ａへ放出する。また、ＬＥＤアレイ２００Ａと並列にコンデンサＣ３が配置されることにより、ＬＥＤアレイに流れる電流を平滑し、光出力のムラを抑えることが可能となる。

上記構成及び動作において、本実施の形態に係る直管ＬＥＤランプ１は、従来の照明用光源の駆動回路として使用される定電流回路を用いず定電力出力回路を使用しているので、トランスＬ２に蓄えられた所定量の磁気エネルギーのみによりＬＥＤアレイに電力が供給される。よって、ＬＥＤモジュール１０に設けられた複数の電流径路の電圧降下量が異なっても、各ＬＥＤアレイに供給される電力は一定となる。

なお、バックブースト方式の定電力出力回路２０によれば、ＦＥＴスイッチＳＷ１がオンである期間中、トランスＬ２には磁気エネルギーが蓄積され続けるので、大きな順方向加算電圧を有するＬＥＤアレイにも十分電力供給することが可能となる。

なお、ＬＥＤモジュール１０の回路構成において、ＦＥＴスイッチＳＷ２はＬＥＤアレイ２００Ａ及び１００Ａの高電位側に配置されているが、ＬＥＤアレイ２００Ａ及び１００Ａの低電位側に配置されてもよい。

なお、本実施の形態における、直管ＬＥＤランプ１が有する駆動回路において、スイッチ素子としてＦＥＴを用いているが、バイポーラトランジスタを用いてもよい。

図８は、実施の形態１の変形例に係るＬＥＤランプを含む回路構成図である。同図に示された駆動回路の構成は、図７に示された駆動回路の構成と比較して、ＬＥＤモジュール１０のスイッチ素子としてＦＥＴスイッチＳＷ２の替わりにＰＮＰ型のバイポーラトランジスタＳＷ５が配置されている点、及び、選択制御回路３０のスイッチ素子としてＦＥＴスイッチＳＷ３の替わりにＮＰＮ型のバイポーラトランジスタＳＷ６が配置されている点が異なる。

例えば、ＬＥＤアレイ１００Ａを発光させるための外部信号がマイコンＭＣ１に入力されると、マイコンＭＣ１はバイポーラトランジスタＳＷ６のベース−エミッタ電流を流すための選択制御信号をバイポーラトランジスタＳＷ６のベースに出力する。これにより、バイポーラトランジスタＳＷ６がオン状態となり、バイポーラトランジスタＳＷ６のコレクタ−エミッタ電流により、ＰＮＰ型のバイポーラトランジスタＳＷ５のエミッタ−ベース電流が流れ、バイポーラトランジスタＳＷ５のエミッタ−コレクタ電流が流れる。これにより、ＬＥＤモジュール１０に供給される電流は、ＬＥＤアレイ１００Ａを通る電流径路を選択的に流れる。一方、ＬＥＤアレイ２００Ａを発光させるための外部信号がマイコンＭＣ１に入力されると、マイコンＭＣ１はバイポーラトランジスタＳＷ６をオフ状態にする選択制御信号をバイポーラトランジスタＳＷ６のベースに出力する。これにより、バイポーラトランジスタＳＷ６がオフ状態となり、バイポーラトランジスタＳＷ５もオフ状態となる。これにより、ＬＥＤモジュール１０に供給される電流は、ＬＥＤアレイ２００Ａを通る電流径路を選択的に流れる。

以上、本実施の形態に係る直管ＬＥＤランプ１によれば、（１）光色の異なる２つのＬＥＤアレイのうち、ＬＥＤ素子の直列接続数が大きいＬＥＤアレイ２００Ａは順方向加算電圧が大きく、（２）第１スイッチ素子によりＬＥＤアレイの電流パスが切り替えられ、（３）定電力出力回路２０によりＬＥＤアレイに一定電力が供給される。これにより、明るさ及び消費電力を変化させずに光色を切り替えることが可能となる。また、２つのＬＥＤアレイを構成するＬＥＤ素子が同一直線上に配置されているので、直管ＬＥＤランプ１において、配光特性を変化させずに光色切り替えが可能となる。さらに、配光調整のための光学機構を簡素化できる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係る照明装置２について、図９を用いて説明する。

図９は、実施の形態２に係る照明装置の概観斜視図である。同図に示されるように、本実施の形態に係る照明装置２は、ベースライトであって、直管ＬＥＤランプ１と照明器具４００とを備える。

直管ＬＥＤランプ１は、実施の形態１に係る直管ＬＥＤランプ１であって、照明装置２の照明用光源として用いられる。なお、本実施の形態では、２本の直管ＬＥＤランプ１を用いている。

照明器具４００は、直管ＬＥＤランプ１と電気的に接続され、かつ、当該直管ＬＥＤランプ１を保持する一対のソケット４１０と、ソケット４１０が取り付けられる器具本体４２０とを備える。器具本体４２０は、例えばアルミ鋼板をプレス加工等することによって成型することができる。また、器具本体４２０の内面は、直管ＬＥＤランプ１から発せられた光を所定方向（例えば、下方である）に反射させる反射面となっている。

このように構成される照明器具４００は、例えば天井等に固定具を介して装着される。なお、照明器具４００には、直管ＬＥＤランプ１の点灯を制御するための回路等が内蔵されていてもよい。また、直管ＬＥＤランプ１を覆うようにカバー部材が設けられていてもよい。

（その他）
以上、本発明に係る照明用光源及び照明装置について、実施の形態１及び２に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を上記実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の一つまたは複数の態様の範囲内に含まれる。

また、実施の形態１において、ＬＥＤモジュールを構成するＬＥＤとして、パッケージ化されたＳＭＤ型のＬＥＤ素子を用いたが、これに限らない。例えば、実装基板上に複数のＬＥＤチップが直接実装され、複数のＬＥＤチップを蛍光体含有樹脂（封止部材）によって一括封止した構成であるＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）型のＬＥＤモジュールとしても構わない。

また、例えば、実施の形態１では、ＬＥＤアレイの構成として、直列に接続された複数のＬＥＤを想定したが、ＬＥＤアレイは、それぞれ、１個のＬＥＤで構成されてもよい。但し、この場合には、ＬＥＤの順方向電圧は異なること、及び発光色が異なることが条件となる。

また、実施の形態１において、定電力出力回路２０を含む駆動回路３６０は、給電用口金３４０の内部に配置されるとしたが、定電力出力回路２０は、照明器具側に配置されていてもよい。

また、上記実施の形態では、昼光色で発光するＬＥＤアレイと電球色で発光するＬＥＤアレイとの切り替え構成を例示したが、これに限らず、例えば、赤色、緑色及び青色で発光する３つのＬＥＤアレイを同一直線上に配置し、明るさ及び消費電力を変化させずに切り替える構成としてもよい。

また、上記実施の形態では、ＬＥＤモジュールを直管ＬＥＤランプに適用したが、これに限らず、例えば、電球型ランプ、シーリングライト及びハロゲンランプ等にも適用できる。

また、照明装置２は、２本の直管ＬＥＤランプ１を備えるが、１本、あるいは、３本以上の直管ＬＥＤランプ１を備えても構わない。

また、上記回路図に示す回路構成は、一例であり、本発明は上記回路構成に限定されない。つまり、上記回路構成と同様に、本発明の特徴的な機能を実現できる回路も本発明に含まれる。例えば、上記回路構成と同様の機能を実現できる範囲で、ある素子に対して、直列又は並列に、トランジスタ、抵抗素子、容量素子、または誘導素子等の素子を接続したものも本発明に含まれる。言い換えると、上記実施の形態における「接続される」とは、２つの端子（ノード）が直接接続される場合に限定されるものではなく、同様の機能が実現できる範囲において、当該２つの端子（ノード）が、素子を介して接続される場合も含む。

１ 直管ＬＥＤランプ
２ 照明装置
１０、９００ ＬＥＤモジュール
１１ 基板
１４ 接続端子
２０ 定電力出力回路
２１ 発振制御部
３０、５３０ 選択制御回路
４０ 整流回路
５０ フィルタ回路
６０、９３１ 交流電源
１００、２００ ＬＥＤ素子
１００Ａ、２００Ａ、５１１Ａ、５２１Ａ ＬＥＤアレイ（発光部）
１０１ パッケージ
１０２、１０２Ａ、１０２Ｂ、２０２Ａ、２０２Ｂ ＬＥＤチップ
１０３ 封止部材
１０４、２０４、３０４ 配線
３２０ 筐体
３３０ 基台
３４０ 給電用口金（給電側口金）
３４１ 給電ピン
３５０ 非給電用口金
３５１ 非給電ピン
３６０ 駆動回路
４００ 照明器具
４１０ ソケット
４２０ 器具本体
５２０ 定電流出力回路
９２１ 赤色ＬＥＤアレイ
９２１ａ、９２１ｂ、９２１ｃ、９２１ｄ、９２１ｅ、９２１ｆ 赤色ＬＥＤ
９２２ 白色ＬＥＤアレイ
９２２ａ、９２２ｂ、９２２ｃ、９２２ｄ 白色ＬＥＤ
９２４ バイポーラトランジスタ
９２７ 可変電圧源
９３２ ＡＣ／ＤＣコンバータ
９３３ 可変電流源
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５１、ＳＷ５２ ＦＥＴスイッチ
ＳＷ５、ＳＷ６ バイポーラトランジスタ

Claims (11)

1. 長尺状の基板と、
   前記基板上の長手方向に直線状に配置され、直列に電気接続された複数の第１発光素子で構成された第１発光部と、
   前記基板上の長手方向に直線状に配置され、直列に電気接続された複数の第２発光素子で構成され、前記第１発光部と異なる光色で発光する第２発光部と、
   前記第１発光部へ電流が流れる経路である第１電流径路及び前記第２発光部へ電流が流れる経路である第２電流径路のうち、前記第２電流径路上に配置された第１スイッチ素子と、
   前記第１スイッチ素子の導通及び非導通の切り替え前後において、前記第１発光部及び前記第２発光部へ供給される電力の合算値を変化させずに前記第１発光部及び前記第２発光部へ電力を出力する定電力出力回路とを備え、
   前記複数の第１発光素子の直列接続数は、前記複数の第２発光素子の直列接続数より大きく、
   前記複数の第１発光素子の直列接続数だけ第１発光素子の順方向電圧が加算された電圧値である第１順方向加算電圧は、前記複数の第２発光素子の直列接続数だけ第２発光素子の順方向電圧が加算された電圧値である第２順方向加算電圧より大きく、
   前記複数の第１発光素子と前記複数の第２発光素子とは同一直線上に配置されている
   照明用光源。
2. 前記複数の第２発光素子から任意に選ばれた２つの発光素子の間には、少なくとも１つの前記第１発光素子が配置されている
   請求項１に記載の照明用光源。
3. 前記第１発光素子の順方向電圧と前記第２発光素子の順方向電圧とは等しく、
   前記第１発光素子及び前記第２発光素子の表面には、互いに異なる蛍光体が配置されており、
   前記第１発光部の発光効率は、前記第２発光部の発光効率よりも低い
   請求項１に記載の照明用光源。
4. 前記第１発光部の発光量と、前記第２発光部の発光量とは等しい
   請求項３に記載の照明用光源。
5. 前記第１スイッチ素子は、前記第１発光部のアノード側である第１アノード端子と前記第２発光部のアノード側である第２アノード端子との間、または、前記第１発光部のカソード側である第１カソード端子と前記第２発光部のカソード側である第２カソード端子との間に直列接続され、
   前記定電力出力回路は、負極側出力端子が前記第１カソード端子と前記第２カソード端子または前記第２カソード端子に接続された前記第１スイッチ素子とに接続され、正極側出力端子が前記第１アノード端子と前記第２アノード端子または前記第２アノード端子に接続された前記第１スイッチ素子とに接続されている
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の照明用光源。
6. 前記第１電流径路は、前記第１スイッチ素子を通らない経路であり、
   前記第２電流径路は、前記第１スイッチ素子を通る経路であり、
   前記第１スイッチ素子が非導通状態の場合、前記定電力出力回路から前記第１発光部及び前記第２発光部のうち前記第１発光部のみに電力が供給され、
   前記第１スイッチ素子が導通状態の場合、前記定電力出力回路から前記第２発光部に主電力が供給される
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の照明用光源。
7. 前記第１順方向加算電圧と前記第２順方向加算電圧との電圧差は、４Ｖ以上であり、
   前記第１スイッチ素子が導通状態の場合、前記定電力出力回路から前記第１発光部及び前記第２発光部のうち前記第２発光部のみに電力が供給される
   請求項６に記載の照明用光源。
8. 前記第１順方向加算電圧と前記第２順方向加算電圧との電圧差は、２Ｖ以上４Ｖ未満であり、
   前記第１スイッチ素子が導通状態の場合、前記定電力出力回路から前記第２発光部に主電力が供給され、前記第１発光部に前記主電力よりも小さい電力が供給される
   請求項６に記載の照明用光源。
9. 前記定電力出力回路は、
   前記第１発光部と並列接続され、かつ、前記第２発光部及び前記第１スイッチ素子の直列接続部と並列接続されたインダクタと、
   正極側入力端子と負極側入力端子との間に前記インダクタと直列接続された第２スイッチ素子と、
   前記第２スイッチ素子の導通及び非導通を制御する発振制御部とを備え、
   前記第２スイッチ素子が導通状態の場合、電源から前記インダクタに電流が流れることにより前記インダクタが充電され、
   前記第２スイッチ素子が非導通状態の場合、前記充電により前記インダクタに蓄えられた磁気エネルギーを、前記第１発光部または前記第２発光部へ放出する
   請求項１〜８のいずれか１項に記載の照明用光源。
10. 前記第１発光部の発光色は電球色であり、
    前記第２発光部の発光色は昼光色である
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の照明用光源。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の照明用光源を備える
    照明装置。

Images