JP2016031861A - 点灯装置、照明装置及び照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】過大な突入電流などの不具合を抑制しつつ光出力の均斉化を図る。
【解決手段】本実施形態の点灯装置（照明装置）は、交流電源５の１周期内で常に第２ＬＥＤアレイ２Ｂを点灯させ続けることにより、従来例と比較して、光リップルの低減を図ることができる。また、本実施形態の点灯装置（照明装置）は、第３定電流部３Ｃが定電流回路を含んで構成されるため、コンデンサＣ１に流れる突入電流が抑制されるという利点がある。
【選択図】 図１

Description

本発明は、固体発光素子を点灯する点灯装置、及び当該点灯装置と固体発光素子からなる光源を有する照明装置、並びに当該照明装置を備えた照明器具に関する。

従来例として特許文献１記載の発光ダイオード点灯装置を例示する。この従来例は、整流回路と、発光ダイオード回路と、電流制限用抵抗素子と、点灯制御回路とを備える。整流回路は、実効値が１００Ｖの正弦波交流電源から入力する交流電圧を全波整流した脈流電圧を出力するように構成される。発光ダイオード回路は、複数の発光ダイオードが同一方向に直列接続されて構成される。また、発光ダイオード回路は、複数の発光ダイオードが各アノードを整流回路の高電位側に向けると共に、各カソードをグランド側に向けて直列接続される。さらに、発光ダイオード回路は、複数の発光ダイオードのうち連続する所定数の発光ダイオードを単位として複数のグループ（第１のダイオード回路〜第６のダイオード回路）に分割されている。電流制限用抵抗素子は、整流回路と発光ダイオード回路との間に接続されて発光ダイオード回路に流れる電流を制限する。

点灯制御回路は、各ダイオード回路と各別に直列接続される第１〜第５の駆動スイッチ素子を有する。そして、点灯制御回路は、整流回路から出力される脈流電圧の瞬時値に対応して、第１〜第５の駆動スイッチ素子を順番にオン・オフすることにより、第１〜第６のダイオード回路を段階的に点灯する。

特許文献１記載の従来例は、脈流電圧の瞬時値に対応して発光ダイオードの点灯個数を増減させることにより、直列接続した複数の発光ダイオードを簡単な回路構成で効率よく点灯制御することができる。

特開２００６−１４７９３３号公報

しかしながら、特許文献１記載の従来例では、発光ダイオードの点灯個数の増減に対応して光量が変動するので、光のちらつきが問題になる場合が有る。特に、ビデオカメラで撮像される映像において、画面の明るさが頻繁に変動することは好ましくない。

一方、整流回路の出力端子間に平滑コンデンサが接続されて脈流電圧が平滑される場合、交流電源の投入時に平滑コンデンサを介して過大な突入電流が流れてしまうといった不具合が生じる。

本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、過大な突入電流などの不具合を抑制しつつ光出力の均斉化を図ることを目的とする。

本発明の点灯装置は、２つ以上の固体発光素子の直列回路からなる固体発光素子アレイを点灯する点灯装置であって、整流部と、定電流部と、蓄電素子と、充放電制御部とを備え、前記整流部は、一対の入力端子間に入力される正弦波の交流電圧を整流し、一対の出力端子間から脈流電圧を出力するように構成され、前記定電流部は、前記一対の出力端子間に、２つ以上の前記固体発光素子アレイと電気的に直列接続され、前記固体発光素子アレイに所定の定電流を流すように構成され、前記蓄電素子は、１つの前記固体発光素子アレイ及び前記充放電制御部と電気的に直列接続され、且つ前記一対の出力端子間に電気的に直列接続され、前記充放電制御部は、１つの前記固体発光素子アレイを介して前記蓄電素子に流れる充電電流を制御し、且つ前記１つの固体発光素子アレイ以外の前記固体発光素子アレイを介して前記蓄電素子から放電電流を流すように構成され、さらに、前記充放電制御部は、定電流回路を含んで構成されることを特徴とする。

また、本発明の点灯装置は、２つ以上の固体発光素子の直列回路からなる固体発光素子アレイを点灯する点灯装置であって、整流部と、定電流部と、蓄電素子と、充放電制御部とを備え、前記整流部は、一対の入力端子間に入力される正弦波の交流電圧を整流し、一対の出力端子間から脈流電圧を出力するように構成され、前記定電流部は、前記一対の出力端子間に、２つ以上の前記固体発光素子アレイと電気的に直列接続され、前記固体発光素子アレイに所定の定電流を流すように構成され、前記蓄電素子は、１つの前記固体発光素子アレイ及び前記充放電制御部と電気的に直列接続され、且つ前記一対の出力端子間に電気的に直列接続され、前記充放電制御部は、１つの前記固体発光素子アレイを介して前記蓄電素子に流れる充電電流を制御し、且つ前記１つの固体発光素子アレイ以外の前記固体発光素子アレイを介して前記蓄電素子から放電電流を流すように構成され、さらに、前記充放電制御部は、定電圧回路を含んで構成されることを特徴とする。

本発明の照明装置は、複数の前記固体発光素子アレイと、前記何れかの点灯装置とを備えることを特徴とする。

本発明の照明器具は、前記照明装置と、前記照明装置を保持する器具本体とを備えることを特徴とする。

本発明の点灯装置、照明装置及び照明器具は、過大な突入電流などの不具合を抑制しつつ光出力の均斉化を図ることができるという効果がある。

本発明に係る点灯装置及び照明装置の実施形態１を示す回路構成図である。 同上の動作説明用の波形図である。 本発明に係る点灯装置及び照明装置の実施形態２を示す回路構成図である。 同上の動作説明用の波形図である。 本発明に係る点灯装置及び照明装置の実施形態３を示す回路構成図である。 同上の動作説明用の波形図である。 図７Ａ〜図７Ｃは、本発明に係る照明器具の実施形態を示す斜視図である。

（実施形態１）
本発明に係る点灯装置並びに照明装置の実施形態１について、図１及び図２を参照して詳細に説明する。

本実施形態の照明装置は、図１に示すように、点灯装置と２つ以上（図示例では３つ）の固体発光素子アレイ（ＬＥＤアレイ２Ａ、２Ｂ、２Ｃ）とで構成される。

ＬＥＤアレイ２Ａ、２Ｂ、２Ｃは、それぞれ、２つの発光ダイオード（ＬＥＤ）の直列回路で構成される。ただし、ＬＥＤアレイ２Ａ、２Ｂ、２Ｃを構成するＬＥＤの個数は２つに限定されず、３つ以上であっても構わない。

ＬＥＤアレイ２Ａ（以下、第１ＬＥＤアレイ２Ａと呼ぶ。）は、負極に対する正極の電位が基準電圧Ｖｆ１以上であるときに電流が流れて発光（点灯）するように構成される。また、ＬＥＤアレイ２Ｂ（以下、第２ＬＥＤアレイ２Ｂと呼ぶ。）は、負極に対する正極の電位が基準電圧Ｖｆ２以上であるときに電流が流れて発光（点灯）するように構成される。さらに、ＬＥＤアレイ２Ｃ（以下、第３ＬＥＤアレイ２Ｃと呼ぶ。）は、負極に対する正極の電位が基準電圧Ｖｆ３以上であるときに電流が流れて発光（点灯）するように構成される。ただし、基準電圧Ｖｆ１、Ｖｆ２、Ｖｆ３は、それぞれ直列接続されるＬＥＤの個数によって決まり、互いに同じ値であってもよいし、互いに異なる値であってもよい。

点灯装置は、整流部１、第１定電流部３Ａ、第２定電流部３Ｂ、第３定電流部３Ｃ、蓄電素子（コンデンサＣ１）などを備える。

整流部１は、ダイオードブリッジで構成され、一対の入力端子１０Ａ、１０Ｂと、一対の出力端子１１Ａ、１１Ｂとを有する。一対の入力端子１０Ａ、１０Ｂ間に、交流電源５が電気的に接続される。交流電源５は、例えば、実効値が１００Ｖ（ボルト）の正弦波の交流電圧を供給する。したがって、整流部１の出力端子１１Ａ、１１Ｂ間からは、最大値（ピーク値）が１００×√２≒１４１Ｖの正弦波の脈流電圧が出力される。ただし、整流部１は、一方の出力端子１１Ｂに対して、他方の出力端子１１Ａが高電位となるように構成されることが好ましい。

整流部１の出力端子１１Ａに、第１ＬＥＤアレイ２Ａの正極が電気的に接続される。また、第１ＬＥＤアレイ２Ａの負極と、第２ＬＥＤアレイ２Ｂの正極とが電気的に接続される。さらに、第２ＬＥＤアレイ２Ｂの負極と、第３ＬＥＤアレイ２Ｃの正極とが電気的に接続される。

第１定電流部３Ａは、２つのトランジスタＱ１１、Ｑ２１と、２つの抵抗Ｒ１１、Ｒ２１とを有する従来周知の定電流回路で構成される。トランジスタＱ１１は、ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）で構成され、トランジスタＱ２１は、ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタで構成される。トランジスタＱ１１のドレインが、第２ＬＥＤアレイの負極及び第３ＬＥＤアレイ２Ｃの正極と電気的に接続される。トランジスタＱ１１のソースが、トランジスタＱ２１のベースと抵抗Ｒ１１の一端に電気的に接続される。抵抗Ｒ２１の一端が、トランジスタＱ１１のドレインと電気的に接続され、抵抗Ｒ２１の他端が、トランジスタＱ１１のゲートおよびトランジスタＱ２１のコレクタと電気的に接続される。また、抵抗Ｒ１１の一端がトランジスタＱ１１のソース及びトランジスタＱ２１のベースと電気的に接続され、抵抗Ｒ１１の他端がトランジスタＱ２１のエミッタと電気的に接続される。

第１定電流部３Ａは、トランジスタＱ２１のコレクタ電流をフィードバック制御することにより、抵抗Ｒ１１に流れる電流（トランジスタＱ１１のドレイン電流）を目標値に一致させるように構成される。なお、前記目標値は、２つの抵抗Ｒ１１、Ｒ２１の抵抗値で決定される。

第２定電流部３Ｂは、第１定電流部３Ａと同様に、２つのトランジスタＱ１２、Ｑ２２と、２つの抵抗Ｒ１２、Ｒ２２とを有する従来周知の定電流回路で構成される。なお、第２定電流部３Ｂの回路構成は、各素子に付している符号が異なる点を除いて、第１定電流部３Ａと共通である。故に、第２定電流部３Ｂの回路構成に関する詳細な説明は省略する。

第２定電流部３Ｂは、第３ＬＥＤアレイ２Ｃと電気的に直列接続される。ただし、第３ＬＥＤアレイ２Ｃと第２定電流部３Ｂの直列回路は、第１定電流部３ＡのトランジスタＱ１１と電気的に並列接続される。

ところで、第１定電流部３Ａと第２定電流部３Ｂとは、互いに影響を及ぼし合って動作する。つまり、第１定電流部３Ａの抵抗Ｒ１１には、第１定電流部３Ａの出力電流（トランジスタＱ１１のドレイン電流）だけでなく、第２定電流部３Ｂの出力電流（トランジスタＱ１２のドレイン電流）も流れる。つまり、第２定電流部３Ｂの出力電流の分だけ、第１定電流部３Ａの出力電流が減少する。

第３定電流部３Ｃは、第１定電流部３Ａ及び第２定電流部３Ｂと同様に、２つのトランジスタＱ１３、Ｑ２３と、２つの抵抗Ｒ１３、Ｒ２３とを有する従来周知の定電流回路で構成される。なお、第３定電流部３Ｃの回路構成は、各素子に付している符号が異なる点を除いて、第１定電流部３Ａと共通である。故に、第３定電流部３Ｃの回路構成に関する詳細な説明は省略する。

コンデンサＣ１の一端が第１ＬＥＤアレイ２Ａの負極と第２ＬＥＤアレイ２Ｂの正極に電気的に接続され、コンデンサＣ１の他端が第３定電流部３ＣのトランジスタＱ１１のドレインと電気的に接続される。また、コンデンサＣ１と第３定電流部３Ｃの直列回路に対して、第２ＬＥＤアレイ２Ｂと第１定電流部３Ａの直列回路、並びに第３ＬＥＤアレイ２Ｃと第２定電流部３Ｂの直列回路がそれぞれ電気的に並列接続される。

次に、図１の回路構成図と、図２の波形図とを参照して、本実施形態の点灯装置（照明装置）の動作を説明する。

図２において、Ｖ_Ｃ１はコンデンサＣ１の両端電圧を示し（ただし、矢印の向きを正とする）、Ｖ_ＡＣは交流電源５の電源電圧を示し、Ｖinは整流部１の出力電圧を示す。また、図２において、Ｉ４はコンデンサＣ１に流れる電流を示し（ただし、矢印の向きを正とする）、Ｉ３〜Ｉ１は、それぞれ第３ＬＥＤアレイ２Ｃ〜第１ＬＥＤアレイ２Ａに流れる電流を示す。さらに、図２において、Ｉinは入力電流（整流部１の出力電流）を示している。

整流部１の出力電圧Ｖinが上昇し、第１ＬＥＤアレイ２Ａの基準電圧Ｖｆ１とコンデンサＣ１の両端電圧Ｖ_Ｃ１の合計電圧を超えると（Ｖin＞Ｖｆ１＋Ｖ_Ｃ１）、第１ＬＥＤアレイ２Ａが導通して電流Ｉ１が流れる（時刻ｔ＝ｔ１）。また、電流Ｉ１が流れることで第３定電流部３Ｃが動作を開始し、コンデンサＣ１に流れる電流（充電電流）Ｉ４が定電流化される。第１ＬＥＤアレイ２Ａは、電流Ｉ１が流れることで点灯する。

ここで、第２ＬＥＤアレイ２ＢにはコンデンサＣ１の両端電圧Ｖ_Ｃ１が印加されているため、時刻ｔ＝ｔ１以前並びに時刻ｔ＝ｔ１以降の何れにおいても、電流Ｉ２が流れ続けている。なお、この電流Ｉ２は、第１定電流部３Ａによって定電流化される。第２ＬＥＤアレイ２Ｂは、電流Ｉ２が流れることで点灯する。

整流部１の出力電圧Ｖinがさらに上昇し、第１〜第３ＬＥＤアレイ２Ａ〜２Ｃの基準電圧Ｖｆ１〜Ｖｆ３の合計電圧を超えると（Ｖin＞Ｖｆ１＋Ｖｆ２＋Ｖｆ３）、第３ＬＥＤアレイ２Ｃが導通して電流Ｉ３が流れる（時刻ｔ＝ｔ２）。また、電流Ｉ３が流れることで第２定電流部３Ｂが動作を開始し、第３ＬＥＤアレイ２Ｃに流れる電流Ｉ３が定電流化される。第３ＬＥＤアレイ２Ｃは、電流Ｉ３が流れることで点灯する。

整流部１の出力電圧Ｖinが最大値を過ぎて下降し始め、第１ＬＥＤアレイ２Ａの基準電圧Ｖｆ１とコンデンサＣ１の両端電圧Ｖ_Ｃ１の合計電圧を下回ると（Ｖin＜Ｖｆ１＋Ｖ_Ｃ１）、第１ＬＥＤアレイ２Ａが不導通となって消灯する（時刻ｔ＝ｔ３）。第１ＬＥＤアレイ２Ａが不導通になることで電流Ｉ１が停止し、コンデンサＣ１の充電も停止する。すると、コンデンサＣ１に充電された電荷が放電され、その放電電流Ｉ４が第２ＬＥＤアレイ２Ｂと第１定電流部３Ａの直列回路と、第３ＬＥＤアレイ２Ｃと第２定電流部３Ｂの直列回路とに流れる。その結果、第２ＬＥＤアレイ２Ｂと第３ＬＥＤアレイ２Ｃが点灯し続ける。

放電とともにコンデンサＣ１の両端電圧Ｖ_Ｃ１が下降し、第２ＬＥＤアレイ２Ｂの基準電圧Ｖｆ２と第３ＬＥＤアレイ２Ｃの基準電圧Ｖｆ３の合計電圧を下回ると（Ｖin＜Ｖｆ２＋Ｖｆ３）、第３ＬＥＤアレイ２Ｃが不導通となって消灯する（時刻ｔ＝ｔ４）。第３ＬＥＤアレイ２Ｃが不導通になることで電流Ｉ３が停止し、第２定電流部３Ｂが停止する。このとき、第３ＬＥＤアレイ２Ｃは消灯するが、第２ＬＥＤアレイ２Ｂは、コンデンサＣ１の放電電流Ｉ４によって点灯し続ける。なお、コンデンサＣ１の放電電流Ｉ４は、第３定電流部３ＣのトランジスタＱ１３の寄生ダイオード（図示せず）を経由して流れる。

而して、本実施形態の点灯装置（照明装置）では、入力電圧Ｖinのピーク付近で入力電流ＩinによってコンデンサＣ１が充電され、入力電圧Ｖinの谷部において、コンデンサＣ１の放電電流Ｉ４で第２ＬＥＤアレイ２Ｂを点灯させることができる。つまり、本実施形態の点灯装置（照明装置）は、交流電源５の１周期内で常に第２ＬＥＤアレイ２Ｂを点灯させ続けることにより、従来例と比較して、光リップルの低減を図ることができる。また、本実施形態の点灯装置（照明装置）において、平滑用のコンデンサＣ１は、整流部１の出力端子１１Ａ、１１Ｂに対して、第１ＬＥＤアレイ２Ａと第３定電流部３Ｃを介して電気的に接続されている。そのため、コンデンサＣ１に印加される電圧の最大値は、整流部１の出力電圧Ｖinの最大値から第１ＬＥＤアレイ２Ａの基準電圧Ｖｆ１を差し引いた電圧となる。その結果、整流部１の出力端子１１Ａ、１１Ｂ間にコンデンサＣ１が接続される場合と比較して、耐圧の低いコンデンサＣ１が使用できるという利点がある。さらに、本実施形態の点灯装置（照明装置）は、第３定電流部３Ｃが定電流回路を含んで構成されるため、コンデンサＣ１に流れる突入電流が抑制されるという利点もある。

上述のように本実施形態の点灯装置は、２つ以上の固体発光素子（発光ダイオード）の直列回路からなる固体発光素子アレイ（第１ＬＥＤアレイ２Ａ、第２ＬＥＤアレイ２Ｂ、第３ＬＥＤアレイ２Ｃ）を点灯する点灯装置である。本実施形態の点灯装置は、整流部１と、定電流部（第１定電流部３Ａ、第２定電流部３Ｂ）と、蓄電素子（コンデンサＣ１）と、充放電制御部（第３定電流部３Ｃ）とを備える。整流部１は、一対の入力端子１０Ａ、１０Ｂ間に入力される正弦波の交流電圧を整流し、一対の出力端子１１Ａ、１１Ｂ間から脈流電圧を出力するように構成される。定電流部（第１定電流部３Ａ、第２定電流部３Ｂ）は、一対の出力端子１０Ａ、１０Ｂ間に、２つ以上の固体発光素子アレイ（第２ＬＥＤアレイ２Ｂ、第３ＬＥＤアレイ２Ｃ）と電気的に直列接続される。定電流部（第１定電流部３Ａ、第２定電流部３Ｂ）は、固体発光素子アレイ（第２ＬＥＤアレイ２Ｂ、第３ＬＥＤアレイ２Ｃ）に所定の定電流を流すように構成される。蓄電素子（コンデンサＣ１）は、１つの固体発光素子アレイ（第１ＬＥＤアレイ２Ａ）及び充放電制御部（第３定電流部３Ｃ）と電気的に直列接続され、且つ一対の出力端子１０Ａ、１０Ｂ間に電気的に直列接続される。充放電制御部（第３定電流部３Ｃ）は、１つの固体発光素子アレイ（第１ＬＥＤアレイ２Ａ）を介して蓄電素子（コンデンサＣ１）に流れる充電電流を制御するように構成される。且つ、充放電制御部（第３定電流部３Ｃ）は、１つの固体発光素子アレイ（第１ＬＥＤアレイ２Ａ）以外の固体発光素子アレイ（第２ＬＥＤアレイ２Ｂ又は第３ＬＥＤアレイ２Ｃ）を介して蓄電素子（コンデンサＣ１）から放電電流を流すように構成される。さらに、充放電制御部は、定電流回路（第３定電流部３Ｃ）を含んで構成される。

上述のように本実施形態の点灯装置によれば、蓄電素子（コンデンサＣ１）の充電電荷を放出することにより、電源電圧の谷部においても固体発光素子アレイ（第２ＬＥＤアレイ２Ｂ）を点灯させ続けることができる。また、定電流回路（第３定電流部３Ｃ）を含む充放電制御部により、蓄電素子（コンデンサＣ１）に流れる突入電流が抑制される。すなわち、本実施形態の点灯装置は、突入電流を抑制しつつ光出力の均斉化を図ることができる。

（実施形態２）
本発明に係る点灯装置及び照明装置の実施形態２について、図３及び図４を参照して詳細に説明する。ただし、本実施形態の点灯装置及び照明装置は、実施形態１の点灯装置及び照明装置と基本的な構成が共通している。したがって、実施形態１の点灯装置及び照明装置と共通の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態の点灯装置は、図３に示すように、蓄電素子（コンデンサＣ１）と定電圧素子（ツェナーダイオードＺＤ１）の直列回路を備えることが好ましい。ツェナーダイオードＺＤ１のカソードが第１ＬＥＤアレイ２Ａの負極及び第２ＬＥＤアレイ２Ｂの正極と電気的に接続される。また、ツェナーダイオードＺＤ１のアノードがコンデンサＣ１の一端と電気的に接続される。さらに、コンデンサＣ１の他端が整流部１の出力端子１１Ｂと電気的に接続される。

また、本実施形態の点灯装置において、ツェナーダイオードＺＤ１のカソードと、第３定電流部３Ｃとの間に、第４ＬＥＤアレイ２Ｄが電気的に直列接続される。ただし、第４ＬＥＤアレイ２Ｄの代わりに、１個のＬＥＤが用いられても構わない。この第４ＬＥＤアレイ２Ｄの正極（アノード）は、第１ＬＥＤアレイ２Ａの負極と、第２ＬＥＤアレイ２Ｂの正極と、ツェナーダイオードＺＤ１のカソードとに電気的に接続される。また、第４ＬＥＤアレイ２Ｄの負極（カソード）は、第３定電流部３ＣのトランジスタＱ１３のドレインと電気的に接続される。第４ＬＥＤアレイ２Ｄは、負極に対する正極の電位が基準電圧Ｖｆ４以上であるときに電流が流れて発光（点灯）するように構成される。ただし、この基準電圧Ｖｆ４は、第２ＬＥＤアレイ２Ｂの基準電圧Ｖｆ２よりも低い値に設定されることが好ましい。

次に、図３の回路構成図と、図４の波形図とを参照して、本実施形態の点灯装置（照明装置）の動作を説明する。

図４において、Ｖ_Ｃ１はコンデンサＣ１の両端電圧を示し（ただし、矢印の向きを正とする）、Ｖinは整流部１の出力電圧を示す。また、図４において、Ｉ４〜Ｉ１は、それぞれ第４ＬＥＤアレイ２Ｄ〜第１ＬＥＤアレイ２Ａに流れる電流を示す。さらに、図４において、Ｉ５は、コンデンサＣ１に流れる電流を示し（ただし、矢印の向きを正とする）、Ｉinは入力電流（整流部１の出力電流）を示している。
・期間Ｔ１
期間Ｔ１において、整流部１の出力電圧Ｖinは、第１ＬＥＤアレイ２Ａの基準電圧Ｖｆ１と第４ＬＥＤアレイ２Ｄの基準電圧Ｖｆ４の合計電圧よりも高い（Ｖin＞Ｖｆ１＋Ｖｆ４）。また、期間Ｔ１において、整流部１の出力電圧Ｖinは、第１ＬＥＤアレイ２Ａの基準電圧Ｖｆ１と第２ＬＥＤアレイ２Ｂの基準電圧Ｖｆ２の合計電圧よりも低い（Ｖin＜Ｖｆ１＋Ｖｆ２）。この期間Ｔ１では、第１ＬＥＤアレイ２Ａと第４ＬＥＤアレイ２Ｄが導通して電流Ｉ１、Ｉ４が流れる。また、電流Ｉ４が流れることで第３定電流部３Ｃが動作を開始して電流Ｉ１、Ｉ４が定電流化される。第１ＬＥＤアレイ２Ａと第４ＬＥＤアレイ２Ｄは、電流Ｉ１、Ｉ４が流れることで点灯する。
・期間Ｔ２
整流部１の出力電圧Ｖinが上昇し、第１ＬＥＤアレイ２Ａの基準電圧Ｖｆ１と第２ＬＥＤアレイ２Ｂの基準電圧Ｖｆ２の合計電圧を超えると、第２ＬＥＤアレイ２Ｂが導通して電流Ｉ２が流れる。電流Ｉ２が流れることで第１定電流部３Ａが動作を開始して電流Ｉ１、Ｉ２が定電流化される。第１ＬＥＤアレイ２Ａと第２ＬＥＤアレイ２Ｂは、電流Ｉ１、Ｉ２が流れることで点灯する。ここで、第１定電流部３Ａを流れる電流Ｉ２は、第３定電流部３Ｃの抵抗Ｒ１３にも流れる（図３参照）。そのため、第３定電流部３Ｃにおける電流Ｉ４の目標値が見掛け上、減少するので、第４ＬＥＤアレイ２Ｄは消灯する。

さらに、整流部１の出力電圧Ｖinが、ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧Ｖ_ＺＤ１とコンデンサＣ１の両端電圧Ｖ_Ｃ１の合計電圧を超えると（時刻ｔ＝ｔ１）、ツェナーダイオードＺＤ１が導通して電流Ｉ_Ｃ１が流れ始め、コンデンサＣ１が充電される。
・期間Ｔ３
整流部１の出力電圧Ｖinが上昇し、第１ＬＥＤアレイ２Ａの基準電圧Ｖｆ１と第２ＬＥＤアレイ２Ｂの基準電圧Ｖｆ２と第３ＬＥＤアレイ２Ｃの基準電圧Ｖｆ３の合計電圧を超えると、第３ＬＥＤアレイ２Ｃが導通して電流Ｉ３が流れる。電流Ｉ３が流れることで第２定電流部３Ｂが動作を開始して電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３が定電流化される。第１ＬＥＤアレイ２Ａと第２ＬＥＤアレイ２Ｂと第３ＬＥＤアレイ２Ｃは、電流Ｉ１〜Ｉ３が流れることで点灯する。ただし、第１定電流部３Ａは、電流Ｉ３が流れることで停止する。

さらに、整流部１の出力電圧Ｖinが最大値を過ぎた後、ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧Ｖ_ＺＤ１とコンデンサＣ１の両端電圧Ｖ_Ｃ１の合計電圧を下回ると（時刻ｔ＝ｔ２）、ツェナーダイオードＺＤ１が不導通となり、コンデンサＣ１の充電が停止する。
・期間Ｔ４
整流部１の出力電圧Ｖinが下降してＶｆ１＋Ｖｆ２＋Ｖｆ３を下回ると、第３ＬＥＤアレイ２Ｃが不導通となって第２定電流部３Ｂが停止し、電流Ｉｆ３も停止する。電流Ｉｆ３が停止することにより、第３ＬＥＤアレイ２Ｃが消灯し、第１定電流部３Ａが動作を再開する。第１定電流部３Ａが動作することにより、第１ＬＥＤアレイ２Ａと第２ＬＥＤアレイ２Ｂに電流Ｉｆ１，Ｉｆ２が流れ、第１ＬＥＤアレイ２Ａと第２ＬＥＤアレイ２Ｂが点灯する。
・期間Ｔ５
整流部１の出力電圧Ｖinが下降してＶｆ１＋Ｖｆ２を下回ると、コンデンサＣ１の充電電荷が放電され、第１定電流部３Ａが継続して動作することにより、第２ＬＥＤアレイ２Ｂに電流Ｉｆ２が流れる。第２ＬＥＤアレイ２Ｂは、電流Ｉｆ２が流れることで点灯し続ける。一方、整流部１の出力電流（入力電流Ｉin）が停止するので、第１ＬＥＤアレイ２Ａは消灯する。
・期間Ｔ６
放電によってコンデンサＣ１の両端電圧Ｖ_Ｃ１が低下し、第２ＬＥＤアレイ２Ｂの基準電圧Ｖｆ２を下回ると（Ｖ_Ｃ１＜Ｖｆ２）、第４ＬＥＤアレイ２Ｄが導通し、コンデンサＣ１の放電電流（電流Ｉ４）が流れる。電流Ｉ４が流れることで第３定電流部３Ｃが動作を開始し、且つ第４ＬＥＤアレイ２Ｄが点灯する。そして、整流部１の出力電圧Ｖinが上昇してＶｆ１＋Ｖｆ４を超えると、期間Ｔ１が開始される。

而して、本実施形態の点灯装置（照明装置）では、入力電圧Ｖinのピーク付近で入力電流ＩinによってコンデンサＣ１が充電され、入力電圧Ｖinの谷部において、コンデンサＣ１の放電電流で第４ＬＥＤアレイ２Ｄを点灯させることができる。つまり、本実施形態の点灯装置（照明装置）は、交流電源５の１周期内で常に何れかのＬＥＤアレイ２Ａ〜２Ｄを点灯させることにより、従来例と比較して、光リップルの低減を図ることができる。しかも、本実施形態の点灯装置（照明装置）では、実施形態１の点灯装置（照明装置）における第２ＬＥＤアレイ２Ｂのように、交流電源５の１周期内で常に点灯し続けるＬＥＤアレイを無くすことができる。つまり、特定のＬＥＤアレイ（第２ＬＥＤアレイ２Ｂ）に大きな電流が流れることを回避できるので、本実施形態の点灯装置（照明装置）は、第１ＬＥＤアレイ２Ａ〜第４ＬＥＤアレイ２Ｄの寿命のばらつきを抑えることができる。

上述のように本実施形態の点灯装置は、２つ以上の固体発光素子（発光ダイオード）の直列回路からなる固体発光素子アレイ（第１ＬＥＤアレイ２Ａ、第２ＬＥＤアレイ２Ｂ、第３ＬＥＤアレイ２Ｃ）を点灯する点灯装置である。本実施形態の点灯装置は、整流部１と、定電流部（第１定電流部３Ａ、第２定電流部３Ｂ）と、蓄電素子（コンデンサＣ１）と、充放電制御部（第３定電流部３Ｃ、ツェナーダイオードＺＤ１）とを備える。整流部１は、一対の入力端子１０Ａ、１０Ｂ間に入力される正弦波の交流電圧を整流し、一対の出力端子１１Ａ、１１Ｂ間から脈流電圧を出力するように構成される。定電流部（第１定電流部３Ａ、第２定電流部３Ｂ）は、一対の出力端子１０Ａ、１０Ｂ間に、２つ以上の固体発光素子アレイ（第２ＬＥＤアレイ２Ｂ、第３ＬＥＤアレイ２Ｃ）と電気的に直列接続される。定電流部（第１定電流部３Ａ、第２定電流部３Ｂ）は、固体発光素子アレイ（第２ＬＥＤアレイ２Ｂ、第３ＬＥＤアレイ２Ｃ）に所定の定電流を流すように構成される。蓄電素子（コンデンサＣ１）は、１つの固体発光素子アレイ（第１ＬＥＤアレイ２Ａ）及び充放電制御部（第３定電流部３Ｃ、ツェナーダイオードＺＤ１）と電気的に直列接続され、且つ一対の出力端子１０Ａ、１０Ｂ間に電気的に直列接続される。前記充放電制御部は、１つの固体発光素子アレイ（第１ＬＥＤアレイ２Ａ）を介して蓄電素子（コンデンサＣ１）に流れる充電電流を制御するように構成される。且つ、充放電制御部は、１つの固体発光素子アレイ（第１ＬＥＤアレイ２Ａ）以外の固体発光素子アレイ（第２ＬＥＤアレイ２Ｂ又は第３ＬＥＤアレイ２Ｃ）を介して蓄電素子（コンデンサＣ１）から放電電流を流すように構成される。さらに、充放電制御部は、定電圧回路（ツェナーダイオードＺＤ１）を含んで構成される。

上述のように本実施形態の点灯装置によれば、蓄電素子（コンデンサＣ１）の充電電荷を放出することにより、電源電圧の谷部においても固体発光素子アレイ（第４ＬＥＤアレイ２Ｄ）を点灯させることができる。また、定電圧回路（ツェナーダイオードＺＤ１）を含む充放電制御部により、蓄電素子（コンデンサＣ１）に流れる突入電流が抑制される。すなわち、本実施形態の点灯装置は、突入電流を抑制しつつ光出力の均斉化を図ることができる。

また、本実施形態の点灯装置において、蓄電素子（コンデンサＣ１）と並列に、少なくとも１つの固体発光素子（第４ＬＥＤアレイ２Ｄ）が電気的に接続されることが好ましい。本実施形態の点灯装置が上述のように構成されれば、電源電圧の谷部のみで第４ＬＥＤアレイ２Ｄを点灯させるので、特定のＬＥＤアレイ（第２ＬＥＤアレイ２Ｂ）に電流を流し続ける必要がなくなる。その結果、特定のＬＥＤアレイ（第２ＬＥＤアレイ２Ｂ）に大きな電流が流れることが回避されるので、第１ＬＥＤアレイ２Ａ〜第４ＬＥＤアレイ２Ｄの寿命のばらつきが抑えられる。

（実施形態３）
本発明に係る点灯装置及び照明装置の実施形態３について、図５及び図６を参照して詳細に説明する。ただし、本実施形態の点灯装置及び照明装置は、実施形態２の点灯装置及び照明装置と基本的な構成が共通している。したがって、実施形態２の点灯装置及び照明装置と共通の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態の点灯装置（照明装置）において、充放電制御部は、図５に示すように、第３定電流部３Ｃと、部分平滑回路４とで構成されることが好ましい。

部分平滑回路４は、２つのコンデンサＣ１、Ｃ２と、３つのダイオードＤ１〜Ｄ３とで構成される。コンデンサＣ１の一端が第１ＬＥＤアレイ２Ａの負極及び第４ＬＥＤアレイ２Ｄの正極と電気的に接続され、コンデンサＣ１の他端がダイオードＤ１のカソードと電気的に接続される。ダイオードＤ１のアノードが整流部１の出力端子１１ＢとコンデンサＣ２の一端に電気的に接続される。コンデンサＣ２の他端がダイオードＤ２のアノードとダイオードＤ３のカソードに電気的に接続される。ダイオードＤ２のカソードがコンデンサＣ１、第１ＬＥＤアレイ２Ａの負極及び第４ＬＥＤアレイ２Ｄの正極と電気的に接続される。ただし、このような部分平滑回路４は従来周知であるから、詳細な動作の説明は省略する。

次に、図５の回路構成図と、図６の波形図とを参照して、本実施形態の点灯装置（照明装置）の動作を説明する。

図６において、Ｖinは整流部１の出力電圧を示し、Ｉ_Ｃは部分平滑回路４に流れる電流を示す（ただし、矢印の向きを正とする）。また、図６において、Ｉ４〜Ｉ１は、それぞれ第４ＬＥＤアレイ２Ｄ〜第１ＬＥＤアレイ２Ａに流れる電流を示す。さらに、図６において、Ｖ_Ｃ２、Ｖ_Ｃ１は、それぞれコンデンサＣ２、Ｃ１の両端電圧を示し（ただし、矢印の向きを正とする）、Ｉinは入力電流（整流部１の出力電流）を示している。
・期間Ｔ１
期間Ｔ１において、整流部１の出力電圧Ｖinは、第１ＬＥＤアレイ２Ａの基準電圧Ｖｆ１と第４ＬＥＤアレイ２Ｄの基準電圧Ｖｆ４の合計電圧よりも高い（Ｖin＞Ｖｆ１＋Ｖｆ４）。また、期間Ｔ１において、整流部１の出力電圧Ｖinは、第１ＬＥＤアレイ２Ａの基準電圧Ｖｆ１と第２ＬＥＤアレイ２Ｂの基準電圧Ｖｆ２の合計電圧よりも低い（Ｖin＜Ｖｆ１＋Ｖｆ２）。この期間Ｔ１では、第１ＬＥＤアレイ２Ａと第４ＬＥＤアレイ２Ｄが導通して電流Ｉ１、Ｉ４が流れる。また、電流Ｉ４が流れることで第３定電流部３Ｃが動作を開始して電流Ｉ１、Ｉ４が定電流化される。第１ＬＥＤアレイ２Ａと第４ＬＥＤアレイ２Ｄは、電流Ｉ１、Ｉ４が流れることで点灯する。
・期間Ｔ２
整流部１の出力電圧Ｖinが上昇し、第１ＬＥＤアレイ２Ａの基準電圧Ｖｆ１と第２ＬＥＤアレイ２Ｂの基準電圧Ｖｆ２の合計電圧を超えると、第２ＬＥＤアレイ２Ｂが導通して電流Ｉ２が流れる。電流Ｉ２が流れることで第１定電流部３Ａが動作を開始して電流Ｉ１、Ｉ２が定電流化される。第１ＬＥＤアレイ２Ａと第２ＬＥＤアレイ２Ｂは、電流Ｉ１、Ｉ２が流れることで点灯する。ここで、第１定電流部３Ａを流れる電流Ｉ２は、第３定電流部３Ｃの抵抗Ｒ１３にも流れる（図５参照）。そのため、第３定電流部３Ｃにおける電流Ｉ４の目標値が見掛け上、減少するので、第４ＬＥＤアレイ２Ｄは消灯する。

さらに、整流部１の出力電圧Ｖinが、コンデンサＣ１の両端電圧Ｖ_Ｃ１とコンデンサＣ２の両端電圧Ｖ_Ｃ２、の合計電圧を超えると（Ｖin＞Ｖ_Ｃ１＋Ｖ_Ｃ２）、部分平滑回路４に電流Ｉ_Ｃが流れて２つのコンデンサＣ１、Ｃ２が双方とも充電され、それぞれの両端電圧Ｖ_Ｃ１、Ｖ_Ｃ２が上昇する。
・期間Ｔ３
整流部１の出力電圧Ｖinが上昇し、第１ＬＥＤアレイ２Ａの基準電圧Ｖｆ１と第２ＬＥＤアレイ２Ｂの基準電圧Ｖｆ２と第３ＬＥＤアレイ２Ｃの基準電圧Ｖｆ３の合計電圧を超えると、第３ＬＥＤアレイ２Ｃが導通して電流Ｉ３が流れる。電流Ｉ３が流れることで第２定電流部３Ｂが動作を開始して電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３が定電流化される。第１ＬＥＤアレイ２Ａと第２ＬＥＤアレイ２Ｂと第３ＬＥＤアレイ２Ｃは、電流Ｉ１〜Ｉ３が流れることで点灯する。ただし、第１定電流部３Ａは、電流Ｉ３が流れることで停止する。

さらに、整流部１の出力電圧Ｖinが最大値を過ぎた後、Ｖ_Ｃ１＋Ｖ_Ｃ２を下回ると（Ｖin＜Ｖ_Ｃ１＋Ｖ_Ｃ２）、部分平滑回路４の充電が停止する。
・期間Ｔ４
整流部１の出力電圧Ｖinが下降してＶｆ１＋Ｖｆ２＋Ｖｆ３を下回ると、第３ＬＥＤアレイ２Ｃが不導通となって第２定電流部３Ｂが停止し、電流Ｉｆ３も停止する。電流Ｉｆ３が停止することにより、第３ＬＥＤアレイ２Ｃが消灯し、第１定電流部３Ａが動作を再開する。第１定電流部３Ａが動作することにより、第１ＬＥＤアレイ２Ａと第２ＬＥＤアレイ２Ｂに電流Ｉｆ１，Ｉｆ２が流れ、第１ＬＥＤアレイ２Ａと第２ＬＥＤアレイ２Ｂが点灯する。
・期間Ｔ５
整流部１の出力電圧Ｖinが下降してＶｆ１＋Ｖｆ２を下回ると、部分平滑回路４のコンデンサＣ１、Ｃ２の充電電荷が放電され、第１定電流部３Ａが継続して動作することにより、第２ＬＥＤアレイ２Ｂに電流Ｉｆ２が流れる。第２ＬＥＤアレイ２Ｂは、電流Ｉｆ２が流れることで点灯し続ける。一方、整流部１の出力電流（入力電流Ｉin）が停止するので、第１ＬＥＤアレイ２Ａは消灯する。
・期間Ｔ６
放電によってコンデンサＣ１、Ｃ２の両端電圧Ｖ_Ｃ１、Ｖ_Ｃ２が低下し、第２ＬＥＤアレイ２Ｂの基準電圧Ｖｆ２を下回ると（Ｖ_Ｃ１＜Ｖｆ２、Ｖ_Ｃ２＜Ｖｆ２）、第４ＬＥＤアレイ２Ｄが導通し、部分平滑回路４の放電電流（電流Ｉ４）が流れる。電流Ｉ４が流れることで第３定電流部３Ｃが動作を開始し、且つ第４ＬＥＤアレイ２Ｄが点灯する。そして、整流部１の出力電圧Ｖinが上昇してＶｆ１＋Ｖｆ４を超えると、期間Ｔ１が開始される。

而して、本実施形態の点灯装置（照明装置）では、入力電圧Ｖinのピーク付近で入力電流Ｉinによって部分平滑回路４が充電され、入力電圧Ｖinの谷部において、部分平滑回路４の放電電流で第４ＬＥＤアレイ２Ｄを点灯させることができる。つまり、本実施形態の点灯装置（照明装置）は、交流電源５の１周期内で常に何れかのＬＥＤアレイ２Ａ〜２Ｄを点灯させることにより、従来例と比較して、光リップルの低減を図ることができる。しかも、本実施形態の点灯装置（照明装置）では、実施形態１の点灯装置（照明装置）における第２ＬＥＤアレイ２Ｂのように、交流電源５の１周期内で常に点灯し続けるＬＥＤアレイを無くすことができる。つまり、特定のＬＥＤアレイ（第２ＬＥＤアレイ２Ｂ）に大きな電流が流れることを回避できるので、本実施形態の点灯装置（照明装置）は、第１ＬＥＤアレイ２Ａ〜第４ＬＥＤアレイ２Ｄの寿命のばらつきを抑えることができる。

さらに、本実施形態の点灯装置（照明装置）は、実施形態２の点灯装置（照明装置）と比較して、ツェナーダイオードＺＤ１による電力消費がなくなるために、回路効率の向上を図ることができる。

上述のように本実施形態の点灯装置において、充放電制御部は、複数の蓄電素子（コンデンサＣ１、Ｃ２）と複数の整流素子（ダイオードＤ１〜Ｄ３）から構成される部分平滑回路４を含んで構成されることが好ましい。

本実施形態の点灯装置が上述のように構成されれば、ツェナーダイオードＺＤ１が用いられる場合（実施形態２）と比較して、電力消費を抑制して回路効率の向上を図ることができる。

（実施形態４）
本発明に係る照明器具の実施形態について、図７を参照して詳細に説明する。本実施形態の照明器具は、例えば、図７Ａに示すように、天井に埋込配設されるダウンライトとして構成されることが好ましい。この照明器具は、実施形態１〜３の何れかの照明装置が収納される器具本体６０と、反射板６１とを備える。器具本体６０の上部には、複数枚の放熱フィン６００が突設されている。また、器具本体６０から導出される電源ケーブル６２が交流電源５と電気的に接続される。

また、本実施形態の照明器具は、図７Ｂ及び図７Ｃに示すように、配線ダクト７に取り付けられるスポットライトとして構成されることが好ましい。図７Ｂに示す照明器具は、実施形態１〜３の何れかの照明装置が収納される器具本体６３と、反射板６４と、配線ダクト７に装着されるコネクタ部６５と、コネクタ部６５と器具本体６３を結合するアーム部６６とを備える。コネクタ部６５と点灯装置が電源ケーブル６７を介して電気的に接続される。

一方、図７Ｃに示す照明器具は、光源（第１ＬＥＤアレイ２Ａ〜第３ＬＥＤアレイ２Ｃ）が収納される器具本体６８と、点灯装置が収納されるボックス６９と、器具本体６８とボックス６９を連結する連結部７０とを備えることが好ましい。さらに、図７Ｃに示す照明器具は、光源（第１ＬＥＤアレイ２Ａ〜第３ＬＥＤアレイ２Ｃ）と点灯装置を電気的に接続する電源ケーブル７１を備える。なお、ボックス６９の天面には、配線ダクト７と着脱可能に電気的且つ機械的に接続されるコネクタ部６９０が設けられる。

上述のように本実施形態の照明器具は、照明装置（第１ＬＥＤアレイ２Ａ〜第３ＬＥＤアレイ２Ｃと点灯装置）と、照明装置を保持する器具本体６０とを備える。ただし、実施形態２、３のように第４ＬＥＤアレイ２Ｄを備えても構わない。

１ 整流部
２Ａ 第１ＬＥＤアレイ（固体発光素子アレイ）
２Ｂ 第２ＬＥＤアレイ（固体発光素子アレイ）
２Ｃ 第３ＬＥＤアレイ（固体発光素子アレイ）
３Ａ 第１定電流部（定電流部）
３Ｂ 第２定電流部（定電流部）
３Ｃ 第３定電流部（定電流回路、充放電制御部）
１０Ａ、１０Ｂ 入力端子
１１Ａ、１１Ｂ 出力端子
Ｃ１ コンデンサ（蓄電素子）

Claims (6)

1. ２つ以上の固体発光素子の直列回路からなる固体発光素子アレイを点灯する点灯装置であって、
   整流部と、定電流部と、蓄電素子と、充放電制御部とを備え、
   前記整流部は、一対の入力端子間に入力される正弦波の交流電圧を整流し、一対の出力端子間から脈流電圧を出力するように構成され、
   前記定電流部は、前記一対の出力端子間に、２つ以上の前記固体発光素子アレイと電気的に直列接続され、前記固体発光素子アレイに所定の定電流を流すように構成され、
   前記蓄電素子は、１つの前記固体発光素子アレイ及び前記充放電制御部と電気的に直列接続され、且つ前記一対の出力端子間に電気的に直列接続され、
   前記充放電制御部は、１つの前記固体発光素子アレイを介して前記蓄電素子に流れる充電電流を制御し、且つ前記１つの固体発光素子アレイ以外の前記固体発光素子アレイを介して前記蓄電素子から放電電流を流すように構成され、
   さらに、前記充放電制御部は、定電流回路を含んで構成されることを特徴とする点灯装置。
2. ２つ以上の固体発光素子の直列回路からなる固体発光素子アレイを点灯する点灯装置であって、
   整流部と、定電流部と、蓄電素子と、充放電制御部とを備え、
   前記整流部は、一対の入力端子間に入力される正弦波の交流電圧を整流し、一対の出力端子間から脈流電圧を出力するように構成され、
   前記定電流部は、前記一対の出力端子間に、２つ以上の前記固体発光素子アレイと電気的に直列接続され、前記固体発光素子アレイに所定の定電流を流すように構成され、
   前記蓄電素子は、１つの前記固体発光素子アレイ及び前記充放電制御部と電気的に直列接続され、且つ前記一対の出力端子間に電気的に直列接続され、
   前記充放電制御部は、１つの前記固体発光素子アレイを介して前記蓄電素子に流れる充電電流を制御し、且つ前記１つの固体発光素子アレイ以外の前記固体発光素子アレイを介して前記蓄電素子から放電電流を流すように構成され、
   さらに、前記充放電制御部は、定電圧回路を含んで構成されることを特徴とする点灯装置。
3. 前記蓄電素子と並列に、少なくとも１つの固体発光素子が電気的に接続されることを特徴とする請求項１又は２記載の点灯装置。
4. 前記充放電制御部は、複数の蓄電素子と複数の整流素子から構成される部分平滑回路を含んで構成されることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の点灯装置。
5. 複数の前記固体発光素子アレイと、請求項１〜４の何れかの点灯装置とを備えることを特徴とする照明装置。
6. 請求項５の照明装置と、前記照明装置を保持する器具本体とを備えることを特徴とする照明器具。

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