JP2016170975A

JP2016170975A - 点灯回路及び照明システム

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Publication number: JP2016170975A
Application number: JP2015049894A
Authority: JP
Inventors: 正徳三嶋; Masanori Mishima
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-03-12
Filing date: 2015-03-12
Publication date: 2016-09-23
Also published as: US9888532B2; DE102016103094A1; US20160270170A1

Abstract

【課題】固体発光素子モジュールの電気的特性に適応した電流を供給できる点灯回路であって、回路構成が簡素化されており、かつ、高効率な点灯回路を提供する。
【解決手段】固体発光素子モジュール（ＬＥＤモジュール２）に電流を供給する点灯回路１であって、固体発光素子モジュールは、固体発光素子（ＬＥＤ２１）と、固体発光素子に接続される第一の入力端子２２１及び第二の入力端子２２２と、固体発光素子に逆並列に接続される整流素子（ダイオード２３）とを備え、点灯回路１は、固体発光素子モジュールに固体発光素子の順方向又は逆方向に選択的に電流を供給する電源部１１と、電源部１１が固体発光素子の逆方向に電流を供給する場合に、第一の入力端子２２１と第二の入力端子２２２との間に印加される電圧を検出する電圧検出回路１５と、電圧検出回路１５の検出結果に基づいて電源部１１の出力電流を制御する制御回路１３とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）などの固体発光素子を備える固体発光素子モジュールに電流を供給する点灯回路、及び、これを備える照明システムに関する。

ＬＥＤなどの固体発光素子を備える固体発光素子モジュールに電流を供給する点灯回路が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２）。特許文献１及び特許文献２に開示された発明においては、固体発光素子モジュールは、点灯回路に対して着脱可能な構成を有する。当該構成により、固体発光素子モジュールが破損した場合などに、固体発光素子モジュールだけを交換することができる。

特開２０１１−１８１２９５号公報特開２０１３−００４３７０号公報

また、特許文献１には、一つの点灯回路において、複数の異なる電気的特性を有する固体発光素子モジュールを利用可能とするために、固体発光素子モジュールが特性設定信号を出力するための接続端子を備える構成が開示されている。これにより、特許文献１に開示された点灯回路では、特性設定信号に基づいて固体発光素子モジュールの電気的特性に適応した電流が出力されている。

しかしながら、特許文献１に開示された点灯回路においては、特性設定信号を入力するための端子が必要となるため、回路構成が複雑となる。

また、特許文献２には、一つの点灯回路において、複数の異なる電気的特性を有する固体発光素子モジュールを利用可能とするために、固体発光素子モジュールが備える固体発光素子に並列に、当該固体発光素子の電気的特性を識別するための抵抗などが接続されている。点灯回路は、当該抵抗などに電流を供給した場合に印加される電圧を検出することによって、固体発光素子モジュールの電気的特性を識別する。これにより、特許文献２に開示された点灯回路では、当該固体発光素子モジュールの電気的特性に適応した電流が出力されている。

しかしながら、特許文献２に開示された点灯回路では、固体発光素子モジュールに光を出射させる場合に、常に上記抵抗にも電流が流れるため電力損失が発生する。また、特許文献２には、当該電力損失を抑制するために、上記抵抗と直列にスイッチ素子を接続し、固体発光素子モジュールの電気的特性を識別する時以外には、当該スイッチ素子をオフ状態に維持する構成も開示されている。しかしながら、当該スイッチ素子を接続する構成によれば、固体発光素子モジュールの構成が複雑になる。

本発明は、固体発光素子モジュールの電気的特性に適応した電流を供給できる点灯回路であって、回路構成が簡素化されており、かつ、高効率な点灯回路、及び、これを備える照明システム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、本発明に係る点灯回路の一態様は、固体発光素子モジュールに電流を供給する点灯回路であって、固体発光素子モジュールは、固体発光素子と、固体発光素子の一端及び他端にそれぞれ接続される第一の入力端子及び第二の入力端子と、第一の入力端子と第二の入力端子との間に固体発光素子に逆並列に接続される整流素子と、を備え、点灯回路は、固体発光素子モジュールの第一の入力端子と第二の入力端子との間に固体発光素子の順方向又は逆方向に選択的に電流を供給する電源部と、電源部が第一の入力端子と第二の入力端子との間に固体発光素子の逆方向に電流を供給する場合に、第一の入力端子と第二の入力端子との間に印加される電圧を検出する電圧検出回路と、電圧検出回路の検出結果に基づいて電源部から固体発光素子モジュールに供給する電流を制御する制御回路とを備える。

本発明によれば、固体発光素子モジュールの電気的特性に適応した電流を供給できる点灯回路であって、回路構成が簡素化されており、かつ、高効率な点灯回路、及び、これを備える照明システムを提供することができる。

実施の形態１に係る照明システムの外観の概要を示す斜視図である。実施の形態１に係る照明システムの概略回路図である。実施の形態１に係る光源の一例を示す回路図である。実施の形態１に係る光源の他の例を示す回路図である。実施の形態１に係る点灯回路の構成を示す回路図である。実施の形態１に係る点灯回路の各スイッチング素子に入力される信号の時間波形を示すグラフである。実施の形態２に係る点灯回路の構成を示す回路図である。実施の形態３に係る照明システムの外観図である。

以下、本発明の実施の形態について、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、工程（ステップ）、工程の順序などは、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、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。

（実施の形態１）
［１−１．照明システムの構成］
まず、実施の形態１に係る照明システムの構成について図面を用いて説明する。

図１は、本実施の形態に係る照明システム１０の外観の概要を示す斜視図である。

図２は、本実施の形態に係る照明システム１０の概略回路図である。

図１に示されるように、照明システム１０は、照明器具４及びＬＥＤモジュール２を備える。

照明器具４は、ＬＥＤモジュール２に電流を供給する器具であり、点灯回路１を含む電源ボックス５と、ソケット６とを備える。

ＬＥＤモジュール２は、照明器具４から電流を供給されることにより光を出射する固体発光素子モジュールである。図２に示されるように、ＬＥＤモジュール２は、ＬＥＤ２１と、ＬＥＤ２１の一端及び他端にそれぞれ接続される第一の入力端子２２１及び第二の入力端子２２２とを備える。また、ＬＥＤモジュール２は、第一の入力端子２２１と第二の入力端子２２２との間にＬＥＤ２１に逆並列に接続されたダイオード２３をさらに備える。本実施の形態では、ＬＥＤモジュール２は、照明器具４のソケット６に接続されるプラグ２２と、ＬＥＤ２１を有する光源２０とを備える。

点灯回路１は、ＬＥＤモジュール２に電流を供給する回路である。点灯回路１の詳細については後述する。

ソケット６は、ＬＥＤモジュール２のプラグ２２と着脱自在な構造を有する接続部品であり、第一のソケット端子６１及び第二のソケット端子６２を備える。ソケット６は、点灯回路１と接続されており、点灯回路１の出力電流は、ソケット６を介してＬＥＤモジュール２に供給される。ソケット６の形状、構造などは、プラグ２２に対応するものであれば特に限定されない。

プラグ２２は、照明器具４のソケット６と着脱自在な構造を有する接続部品であり、第一の入力端子２２１及び第二の入力端子２２２を備える。また、プラグ２２は光源２０と接続されており、照明器具４からＬＥＤモジュール２に入力された電流は、プラグ２２を介して光源２０に供給される。プラグ２２の形状、構造などは、ソケット６に対応するものであれば特に限定されない。

第一の入力端子２２１は、プラグ２２が備える端子の一つであり、ＬＥＤ２１のアノード側の端部、及び、ダイオード２３のカソード側の端部に接続される。

第二の入力端子２２２は、プラグ２２が備える端子の一つであり、ＬＥＤ２１のカソード側の端部、及び、ダイオード２３のアノード側の端部に接続される。

第一の入力端子２２１及び第二の入力端子２２２は、ソケット６の第一のソケット端子６１及び第二のソケット端子６２にそれぞれ接続される。

光源２０は、ＬＥＤモジュール２の光源の一例であり、ＬＥＤ２１、ダイオード２３、第一の接続端子２０１及び第二の接続端子２０２と、それらが設けられた基体（図示せず）とを備える。本実施の形態では、基体は、平板状の基板で構成される。

ＬＥＤ２１は、ＬＥＤモジュール２の発光部として用いられる固体発光素子である。ＬＥＤ２１は、例えば、表面実装（ＳＭＤ：ＳｕｒｆａｃｅＭｏｕｎｔＤｅｖｉｃｅ）型ＬＥＤ素子で構成される。また、ＬＥＤ２１は、一つ又は複数のＬＥＤ素子から構成される。

ダイオード２３は、第一の入力端子２２１と第二の入力端子２２２との間にＬＥＤ２１に逆並列に接続される整流素子である。ダイオード２３は、ＬＥＤモジュール２の電気的特性を識別するために用いられる。本実施の形態では、ダイオード２３の電気的特性がＬＥＤモジュール２の電気的特性と対応付けられている。ＬＥＤモジュール２の電気的特性と対応づけられるダイオード２３の電気的特性としては、例えば、順方向電圧を利用できる。ダイオード２３の順方向電圧は、例えば０．６Ｖ程度である。なお、ダイオード２３は、一つのダイオードから構成されてもよいし、直列又は並列に接続された複数のダイオードで構成されてもよい。なお、ダイオード２３は、ＬＥＤ２１に逆バイアスが印加された場合に導通することによって、ＬＥＤ２１に過大な逆バイアスが印加されることを抑制する機能も有する。

第一の接続端子２０１は、ＬＥＤ２１のアノード側の端部、及び、ダイオード２３のカソード側の端部に接続される端子である。第一の接続端子２０１は、プラグ２２を介して、照明器具４の第一のソケット端子６１に接続される。

第二の接続端子２０２は、ＬＥＤ２１のカソード側の端部、及び、ダイオード２３のアノード側の端部に接続される端子である。第二の接続端子２０２は、プラグ２２を介して、照明器具４の第二のソケット端子６２に接続される。

本実施の形態に係る点灯回路１は、ＬＥＤ２１に逆並列に接続されるダイオード２３などの素子の構成に基づいて、ＬＥＤモジュール２の電気的特性を識別する。ここで、図２に示されるＬＥＤモジュール２が備える光源２０の他の構成例について図面を用いて説明する。

図３Ａは、本実施の形態に係る光源２０Ａを示す回路図である。

図３Ｂは、本実施の形態に係る光源２０Ｂを示す回路図である。

光源２０Ａは、本実施の形態に係る光源の一例である。図３Ａに示されるように、光源２０Ａは、ダイオード２３Ａの構成において、上記光源２０と異なる。

ダイオード２３Ａは、複数の直列接続されたダイオードから構成される整流素子であり、光源２０が備えるダイオード２３より順方向電圧が大きい。例えば、ダイオード２３Ａは、三つのダイオード２３が直列接続された構成を有する。ダイオード２３Ａの順方向電圧は、例えば１．８Ｖ程度である。

例えば、図２に示される光源２０と光源２０Ａとを識別するには、第一の接続端子２０１と第二の接続端子２０２との間にＬＥＤ２１に対する逆バイアスを印加して電流を流した状態で、第一の接続端子２０１と第二の接続端子２０２との間に印加される電圧を検出すればよい。当該電圧が、ダイオード２３又はダイオード２３Ａの順方向電圧に相当することから、当該順方向電圧に基づいて、光源２０と光源２０Ａとを識別することができる。なお、ダイオード２３Ａは、複数の直列接続されたダイオードで構成されているが、ダイオード２３Ａの構成はこれに限定されない。例えば、ダイオード２３Ａは、順方向電圧の大きい一つのダイオードで構成されてもよい。

光源２０Ｂは、本実施の形態に係る光源の他の例である。図３Ｂに示されるように、光源２０Ｂは、ダイオード２３に抵抗２４が直列接続されている点において、上記光源２０と異なる。

例えば、図２に示される光源２０と光源２０Ｂとを識別するには、光源２０と光源２０Ａとを識別する場合と同様に、第一の接続端子２０１と第二の接続端子２０２との間に印加される電圧を検出すればよい。当該電圧が、ダイオード２３の順方向電圧、又は、当該順方向電圧と抵抗２４に印加される電圧との和に相当する。したがって、第一の接続端子２０１と第二の接続端子２０２との間に印加される電圧に基づいて、光源２０と光源２０Ｂとを識別することができる。

［１−２．点灯回路の構成］
続いて、本実施の形態に係る点灯回路１の構成について図面を用いて説明する。

図４は、本実施の形態に係る点灯回路１の構成を示す回路図である。なお、図４には、点灯回路１及びこれを備える照明システム１０と、点灯回路１に交流電圧を印加する交流電源３とが示されている。

交流電源３は、交流電圧を出力する電源であり、例えば１００Ｖ〜２４２Ｖの交流電圧を出力する商用電源などの系統電源である。

図４に示されるように、点灯回路１は、電源部１１、制御回路１３及び電圧検出回路１５を備える。また、点灯回路１は、第一の出力端子１０１及び第二の出力端子１０２を備える。

第一の出力端子１０１及び第二の出力端子１０２は、ＬＥＤモジュール２に電流を出力する端子であり、それぞれ、ＬＥＤモジュール２の第一の入力端子２２１及び第二の入力端子２２２に電気的に接続される。

電源部１１は、ＬＥＤモジュール２の第一の入力端子２２１と第二の入力端子２２２との間にＬＥＤ２１の順方向又は逆方向に選択的に電流を供給する回路である。本実施の形態では、電源部１１は、交流電源３から入力された交流電圧を直流電圧に変換し、さらに、ＤＣ／ＤＣ変換を行うことによって、一定の直流電流を生成する。当該一定の直流電流の向き及び大きさは、制御回路１３によって制御される。図４に示されるように、電源部１１は、整流部１１１、コンデンサ１１２、抵抗１１３、インダクタ１１４、スイッチング素子１２１、１２２、１２３及び１２４を備える。

整流部１１１は、交流電源３から入力される交流電圧を整流する回路である。整流部１１１は、例えば、ダイオードブリッジで構成される。

コンデンサ１１２は、整流部１１１から出力された直流電圧の脈動を平滑化するための素子である。コンデンサ１１２は、一端が整流部１１１の高電圧側の出力端子とノードＮ１で接続され、他端が、整流部１１１の低電圧側の出力端子とノードＮ２で接続される。本実施の形態では、コンデンサ１１２は電解コンデンサで構成される。

抵抗１１３は、ＬＥＤ２１に流れる電流、すなわち、電源部１１の出力電流を検出するためのセンス抵抗である。抵抗１１３は、一端が整流部１１１の低電圧側の出力端子とノードＮ２で接続され、他端がノードＮ５に接続される。

インダクタ１１４は、チョークコイルであり、各スイッチング素子のスイッチングに応じてエネルギーを蓄積及び放出する。インダクタ１１４は、一端がノードＮ３に、他端が第一の出力端子１０１に、それぞれ接続されている。

スイッチング素子１２１、１２２、１２３及び１２４は、制御回路１３からの制御の下でスイッチングする（オン及びオフを繰り返す）素子である。本実施の形態では、各スイッチング素子は、インダクタ１１４と直列接続されるＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−ＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＦｉｅｌｄ−ＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。また、スイッチング素子１２１及び１２２から構成される直列回路と、スイッチング素子１２３及び１２４から構成される直列回路とが、並列に接続されている。すなわち、スイッチング素子１２１、１２２、１２３及び１２４は、フルブリッジ型回路を構成する。また、スイッチング素子１２１及び１２３の各ドレイン電極が、ノードＮ１に接続され、スイッチング素子１２２及び１２４のソース電極がノードＮ５に接続されている。また、スイッチング素子１２１とスイッチング素子１２２との接続点であるノードＮ３は、インダクタ１１４を介して第一の出力端子１０１に接続されている。また、スイッチング素子１２３とスイッチング素子１２４との接続点であるノードＮ４は、第二の出力端子１０２に接続されている。上記各スイッチング素子とインダクタ１１４とが上述のように構成されていることにより、電源部１１は、制御回路１３によって出力する電流の向き及び大きさを制御され得る。なお、電源部１１の動作については後で詳述する。

電圧検出回路１５は、第一の出力端子１０１と第二の出力端子１０２との間に印加される電圧、すなわち、ＬＥＤモジュール２の第一の入力端子２２１と第二の入力端子２２２との間に印加される電圧を検出する回路である。これにより、ＬＥＤモジュール２のダイオード２３の両端に印加される電圧（すなわちダイオード２３の順方向電圧）を検出することができる。本実施の形態では、電圧検出回路１５は、抵抗１５１、１５２、１５３及び１５５、並びに、オペアンプ１５４で構成され、差動増幅回路として機能する。電圧検出回路１５は、ダイオード２３の両端に印加される電圧に対応する電圧をオペアンプ１５４の出力端子に発生させる。なお、ここで、抵抗１５２及び１５３の抵抗値をそれぞれＲ_１５２及びＲ_１５３とすると、当該差動増幅回路は、オペアンプ１５４の出力端子に、ダイオード２３の両端子間に印加される電圧のＲ_１５２／Ｒ_１５３倍の電圧を発生させる。本実施の形態では、Ｒ_１５２／Ｒ_１５３がほぼ１となるように抵抗１５２及び１５３の抵抗値を定める。すなわち、電圧検出回路１５は、ダイオード２３の両端子間に印加される電圧とほぼ同じ電圧を出力する。また、電圧検出回路１５は、制御回路１３のホールド回路１３５に、検出した電圧を出力する。

制御回路１３は、電圧検出回路１５の検出結果に基づいて電源部１１からＬＥＤモジュール２に供給する電流を制御する回路である。より具体的には、制御回路１３は、電源部１１の各スイッチング素子を制御することにより、電源部１１から出力される電流の向き及び大きさを制御する。制御回路１３は、比較器１３０、駆動回路１３１及び１３２、発振回路１３３、タイマ回路１３４、ホールド回路１３５、ＮＯＴ回路１３６、比較器１３７及びＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）１４を備える。

タイマ回路１３４は、点灯回路１の動作モードを、検出モード又は点灯モードに切り替える回路である。検出モードとは、第一の出力端子１０１と第二の出力端子１０２との間に印加される電圧を検出するモードである。また、点灯モードとは、ＬＥＤモジュール２を点灯させるモードである。タイマ回路１３４は、点灯回路１の動作開始後、所定の時間に亘って、点灯回路１を検出モードで動作させるための信号を出力し、当該所定の時間が経過した後、点灯回路１を点灯モードで動作させるための信号を出力する。具体的には、タイマ回路１３４は、点灯回路１に交流電源３から交流電圧の印加が開始された後、所定の時間に亘って、Ｈレベルの信号を出力し、当該所定の時間が経過した後、Ｌレベルの信号を出力する。タイマ回路１３４は、当該信号を、ノードＮ１３を介して、発振回路１３３、ホールド回路１３５及びＮＯＴ回路１３６に出力する。なお、上記所定の時間は、電圧検出回路１５によって電圧を検出するために十分な時間であれば、特に限定されない。

発振回路１３３は、駆動回路１３２の信号出力タイミングを定めるための信号発生器である。発振回路１３３は、点灯回路１が検出モードである場合に、すなわち、タイマ回路１３４からＨレベルの信号が入力される場合に、交流信号を駆動回路１３２に出力する。

駆動回路１３２は、点灯回路１が検出モードである場合に、スイッチング素子１２２及び１２３にオン及びオフを繰り返させる（スイッチングさせる）制御をする回路である。
駆動回路１３２がスイッチング素子１２２及び１２３に同時にオン及びオフを繰り返させることによって、電源部１１は、ダイオード２３に一定の順方向電流を供給する（すなわち、ＬＥＤ２１に逆バイアスを印加する）。駆動回路１３２は、発振回路１３３から交流信号を受けて、当該交流信号の周期と同期させて、スイッチング素子１２２及び１２３をスイッチングさせる。

ホールド回路１３５は、タイマ回路１３４からのＨレベルの信号を受けた場合に、電圧検出回路１５からの出力電圧を維持する回路である。ホールド回路１３５は、当該出力電圧を比較器１３７の反転入力端子に出力する。

比較器１３７は、電圧検出回路１５からの出力電圧と参照電圧Ｖ０とを比較する回路である。比較器１３７は、当該出力電圧が予め定められた閾値である参照電圧Ｖ０より大きい場合には、Ｌレベルの信号を出力する。一方、比較器１３７は、当該出力電圧が参照電圧Ｖ０より小さい場合には、Ｈレベルの信号を出力する。また、比較器１３７は、出力信号をＩＣ１４のバッファ回路１４１に出力する。例えば、ＬＥＤモジュール２が、０．６Ｖ程度の順方向電圧を有するダイオード２３、又は、１．８Ｖ程度の順方向電圧を有するダイオード２３Ａのいずれかを備える場合には、参照電圧Ｖ０を上記二つの順方向電圧の中間程度の値である１．２Ｖ程度とすればよい。

ＩＣ１４は、比較器１３７の出力信号に応じて比較器１３０の反転入力端子への出力電圧を切り替える回路である。当該出力電圧は、電源部１１からＬＥＤモジュール２への出力電流の目標値に対応する。ＩＣ１４は、バッファ回路１４１及び切替スイッチ１４２を備える。

バッファ回路１４１は、比較器１３７の出力信号の波形を整形するための回路である。

切替スイッチ１４２は、ＩＣ１４の出力端子と端子１４３又は端子１４４とを接続する素子である。切替スイッチ１４２は、Ｈレベルの信号が入力される場合には、ＩＣ１４の出力端子と端子１４４とを接続し、Ｌレベルの信号が入力される場合には、ＩＣ１４の出力端子と端子１４３とを接続する。端子１４４及び１４３には、相異なる参照電圧Ｖ１及びＶ２がそれぞれ印加されている。参照電圧Ｖ１及びＶ２は、それぞれ、電源部１１の出力電流の目標値である第一の電流値及び第二の電流値に対応する電圧である。すなわち、制御回路１３は、電圧検出回路１５によって検出される電圧が、予め定められた閾値である参照電圧Ｖ０より小さい場合には、電源部１１の出力電流の目標値を第一の電流値に設定する。一方、制御回路１３は、電圧検出回路１５によって検出される電圧が、予め定められた閾値である参照電圧Ｖ０より大きい場合には、電源部１１の出力電流の目標値を第二の電流値に設定する。

比較器１３０は、電源部１１から出力される電流に対応する電圧と、当該電流の目標値に対応する参照電圧Ｖ１又はＶ２とを比較する回路である。比較器１３０の出力信号に基づいて駆動回路１３１の出力が制御されることにより、電源部１１の出力電流が、目標値に近づくようにフィードバック制御される。比較器１３０の非反転入力端子には、ノードＮ５の電圧、すなわち、抵抗１１３に印加される電圧が入力される。また、比較器１３０の反転入力端子には、ＩＣ１４の出力である参照電圧Ｖ１又はＶ２が入力される。

ＮＯＴ回路１３６は、タイマ回路１３４から入力された信号を反転させて、駆動回路１３１に出力する回路である。

駆動回路１３１は、点灯回路１が点灯モードである場合に、スイッチング素子１２１及び１２４にオン及びオフを繰り返させる（スイッチングさせる）制御をする回路である。駆動回路１３１がスイッチング素子１２１及び１２４に同時にオン及びオフを繰り返させることによって、電源部１１は、ＬＥＤ２１に一定の順方向電流を供給する。また、駆動回路１３１は、ＮＯＴ回路１３６から、タイマ回路１３４の出力信号を反転した信号が入力され、当該信号に基づいて点灯モードであるか否かを判断する。本実施の形態では、当該信号がＨレベルである場合に、点灯モードであると判断し、Ｌレベルである場合に、検出モードであると判断する。また、駆動回路１３１には、比較器１３０からの信号が入力される。比較器１３０からＨレベルの信号が入力される場合、すなわち、電源部１１から出力される電流が、当該電流の目標値より大きい場合には、駆動回路１３１は、スイッチング素子１２１及び１２４に出力するＨレベルの信号のパルス幅を小さくする。これにより、駆動回路１３１は、電源部１１の出力電流を低減させる。一方、比較器１３０からＬレベルの信号が入力される場合、すなわち、電源部１１から出力される電流が、当該電流の目標値より小さい場合には、駆動回路１３１は、スイッチング素子１２１及び１２４に出力するＨレベルの信号のパルス幅を大きくする。これにより、駆動回路１３１は、電源部１１の出力電流を増大させる。このように、制御回路１３は、電源部１１の出力電流が目標値に近づくようにフィードバック制御する。

以上のように点灯回路１が構成されることにより、点灯回路１は、ＬＥＤモジュール２のダイオード２３の順方向電圧に応じて、ＬＥＤモジュール２の電気的特性を識別し、当該電気的特性に適応した出力電流を供給することができる。具体的には、制御回路１３は、ＬＥＤモジュール２の第一の入力端子２２１と第二の入力端子２２２との間に印加される電圧を検出することにより、ダイオード２３の順方向電圧を検出する。そして、当該順方向電圧が予め定められた閾値より小さい場合には、ＬＥＤ２１に順方向に供給される電流の大きさが第一の電流値となるように電源部１１を制御する。一方、制御回路１３は、当該順方向電圧が当該閾値より大きい場合には、当該電流の大きさが第一の電流値と異なる第二の電流値となるように電源部１１を制御する。

［１−３．点灯回路の動作］
続いて、本実施の形態に係る点灯回路１の動作について図面を用いて説明する。

図５は、本実施の形態に係る点灯回路１の各スイッチング素子に入力される信号の時間波形を示すグラフである。図５には、スイッチング素子１２１、１２２、１２３及び１２４の各ゲート電極にそれぞれ入力される信号の電圧Ｖ１２１、Ｖ１２２、Ｖ１２３及びＶ１２４の時間波形が示される。

まず、図５に示される時刻ｔ０において、点灯回路１に交流電源３によって交流電圧が印加されると、タイマ回路１３４が計時を開始し、かつ、ＮＯＴ回路１３６、発振回路１３３及びホールド回路１３５に、検出モードであることを示すＨレベルの信号を出力する。

発振回路１３３は、タイマ回路１３４からＨレベルの信号を受けた場合、交流信号を駆動回路１３２に出力する。

駆動回路１３２は、発振回路１３３から交流信号を入力された場合、図５に示されるように、当該交流信号に同期させて、スイッチング素子１２２及び１２３の各ゲート電極にＨレベルの電圧信号パルスを繰り返し出力する。当該パルスの幅は、検出モードにおいて、点灯回路１から出力される電流を決定するパラメータである。本実施の形態では、当該パルスの幅が大きいほど、点灯回路１から出力される電流は大きくなる。当該パルスの幅は、ダイオード２３及びＬＥＤ２１の特性などに基づいて、ダイオード２３及びＬＥＤ２１にダメージを与えないように定められる。

スイッチング素子１２２及び１２３のゲート電極にＨレベルの信号が入力されることにより、スイッチング素子１２２及び１２３がオンされる。この場合、交流電源３から順に、整流部１１１、スイッチング素子１２３、ダイオード２３、インダクタ１１４、スイッチング素子１２２、抵抗１１３、整流部１１１及び交流電源３を通る経路で電流が流れ、ダイオード２３の両端に順方向電圧が印加される。なお、ここで、ＬＥＤ２１には、逆方向に電圧が印加されるため（すなわち、逆バイアスが印加されるため）、ＬＥＤ２１には電流が流れない。

ダイオード２３の両端に順方向電圧が印加された状態において、電圧検出回路１５は、当該順方向電圧を検出し、当該順方向電圧に対応する電圧をホールド回路１３５に出力する。

ホールド回路１３５は、タイマ回路１３４からＨレベルの信号が入力されている場合には、電圧検出回路１５から出力されたダイオード２３の順方向電圧に対応する電圧を維持して、比較器１３７の反転入力端子に当該電圧を出力する。

比較器１３７は、ホールド回路１３５から入力された電圧と、予め定められた閾値に対応する参照電圧Ｖ０とを比較する。比較器１３７は、ホールド回路１３５から入力されたダイオード２３の順方向電圧に対応する電圧が、参照電圧Ｖ０より小さい場合には、Ｈレベルの信号をＩＣ１４に出力し、参照電圧Ｖ０より大きい場合には、Ｌレベルの信号をＩＣ１４に出力する。

ＩＣ１４は、比較器１３７からＨレベルの信号が入力された場合、すなわち、ダイオード２３の順方向電圧が予め定められた閾値より小さい場合には、第一の電流値に対応する参照電圧Ｖ１を比較器１３０の反転入力端子に出力する。また、ＩＣ１４は、比較器１３７からＬレベルの信号が入力された場合、すなわち、ダイオード２３の順方向電圧が予め定められた閾値より大きい場合には、第一の電流値と異なる第二の電流値に対応する参照電圧Ｖ２を比較器１３０の反転入力端子に出力する。

なお、タイマ回路１３４が、検出モードであることを示すＨレベルの信号を出力している場合、駆動回路１３１には、ＮＯＴ回路１３６からＬレベルの信号が入力される。これにより、駆動回路１３１は、図５に示されるように、スイッチング素子１２１及び１２４のゲート電極にＬレベルの電圧信号を出力し続ける。

以上のように、点灯回路１は、検出モードにおいて、ダイオード２３の順方向電圧（すなわち、第一の出力端子１０１と第二の出力端子１０２との間に印加される電圧）を検出することによって、ＬＥＤモジュール２の電気的特性を識別する。さらに、点灯回路１は、当該ＬＥＤモジュール２の電気的特性に適応するように、出力電流の目標値を第一の電流値又は第二の電流値に決定する。

続いて、図５に示される時刻ｔ１以降において、タイマ回路１３４は、ＮＯＴ回路１３６、発振回路１３３及びホールド回路１３５に、点灯モードであることを示すＬレベルの信号を出力する。

ＮＯＴ回路１３６は、タイマ回路１３４からＬレベルの信号を入力された場合、駆動回路１３１にＨレベルの信号を出力する。

駆動回路１３１は、ＮＯＴ回路１３６からＨレベルの信号が入力された場合、図５に示されるように、スイッチング素子１２１及び１２４の各ゲート電極にＨレベルの電圧信号パルスを繰り返し出力する。当該パルスの幅は、点灯モードにおいて、点灯回路１から出力される電流を決定するパラメータである。本実施の形態では、当該パルスの幅が大きいほど、点灯回路１から出力される電流は大きくなる。また、当該パルスの幅は、比較器１３０から駆動回路１３１に入力される信号に応じて制御される。

スイッチング素子１２１及び１２４のゲート電極にＨレベルの信号が入力されることにより、スイッチング素子１２１及び１２４がオンされる。この場合、交流電源３から順に、整流部１１１、スイッチング素子１２１、インダクタ１１４、ＬＥＤ２１、スイッチング素子１２４、抵抗１１３、整流部１１１及び交流電源３を通る経路で電流が流れ、ＬＥＤ２１が点灯される。なお、ここで、ダイオード２３には、逆方向に電圧が印加される（すなわち、逆バイアスが印加される）。したがって、ダイオード２３には電流は流れない。

上述のように、ＬＥＤ２１が点灯される場合に、抵抗１１３に印加される電圧が比較器１３０の非反転入力端子に入力され、電源部１１の出力電流の目標値である第一の電流値又は第二の電流値に対応する参照電圧Ｖ１又はＶ２と比較される。抵抗１１３に印加される電圧が、当該参照電圧より大きい場合、すなわち、電源部１１の出力電流が、目標値より大きい場合、比較器１３０は、Ｈレベルの信号を駆動回路１３１に出力する。駆動回路１３１は、比較器１３０からＨレベルの信号が入力された場合、スイッチング素子１２１及び１２４に出力するＨレベルの信号のパルス幅を小さくすることにより、電源部１１の出力電流を低減させる。一方、抵抗１１３に印加される電圧が、当該参照電圧より小さい場合、すなわち、電源部１１の出力電流が、目標値より小さい場合、比較器１３０は、Ｌレベルの信号を駆動回路１３１に出力する。駆動回路１３１は、比較器１３０からＬレベルの信号が入力された場合、スイッチング素子１２１及び１２４に出力するＨレベルの信号のパルス幅を大きくすることにより、電源部１１の出力電流を増大させる。このように、制御回路１３は、電源部１１の出力電流が目標値に近づくようにフィードバック制御する。

以上のように、点灯回路１が動作することにより、点灯回路１は、ＬＥＤモジュール２のダイオード２３の順方向電圧に応じて、ＬＥＤモジュール２の電気的特性を識別し、当該電気的特性に適応した出力電流を供給することができる。

［１−４．効果など］
以上のように、本実施の形態に係る点灯回路１は、ＬＥＤモジュール２に電流を供給する点灯回路１である。ＬＥＤモジュール２は、ＬＥＤ２１と、ＬＥＤ２１の一端及び他端にそれぞれ接続される第一の入力端子２２１及び第二の入力端子２２２と、第一の入力端子２２１と第二の入力端子２２２との間にＬＥＤ２１に逆並列に接続されるダイオード２３とを備える。点灯回路１は、ＬＥＤモジュール２の第一の入力端子２２１と第二の入力端子２２２との間にＬＥＤ２１の順方向又は逆方向に選択的に電流を供給する電源部１１を備える。また、点灯回路１は、電源部１１が第一の入力端子２２１と第二の入力端子２２２との間にＬＥＤ２１の逆方向に電流を供給する場合に、第一の入力端子２２１と第二の入力端子２２２との間に印加される電圧を検出する電圧検出回路１５をさらに備える。また、点灯回路１は、電圧検出回路１５の検出結果に基づいて電源部１１からＬＥＤモジュール２に供給する電流を制御する制御回路１３をさらに備える。

これにより、点灯回路１は、ＬＥＤモジュール２の電気的特性と対応付けられたダイオード２３の順方向電圧を検出することにより、当該電気的特性を識別することができる。したがって、点灯回路１は、ＬＥＤモジュール２に適応した電流を供給できる。また、ＬＥＤモジュール２は、ＬＥＤ２１に逆並列にダイオード２３が接続される構成を有するため、ＬＥＤモジュール２を点灯する場合に、ダイオード２３には電流が流れない。したがって、ダイオード２３における電力損失を抑制することができる。すなわち、本実施の形態に係る点灯回路１は高効率である。また、点灯回路１においては、ＬＥＤモジュール２の電気的特性を検出するための端子を別途設ける必要がないため、回路構成を簡素化することができる。

また、点灯回路１において、電源部１１は、フルブリッジ型回路を構成する四個のスイッチング素子１２１、１２２、１２３及び１２４を備える。

これにより、点灯回路１は、ＬＥＤ２１の順方向及び逆方向に一つの回路で電流を供給することができる。したがって、点灯回路１の回路構成を簡素化することができる。

また、点灯回路１において、制御回路１３は、電圧検出回路１５によって検出された電圧が予め定められた閾値より小さい場合には、ＬＥＤ２１に順方向に供給される電流の大きさが第一の電流値となるように電源部１１を制御する。一方、当該電圧が当該閾値より大きい場合には、当該電流の大きさが第一の電流値と異なる第二の電流値となるように電源部１１を制御する。

これにより、点灯回路１は、ＬＥＤモジュール２に供給する電流を、ＬＥＤモジュール２の電気的特性に応じて二通りに切り替えることができる。

また、本実施の形態に係る照明システム１０は、点灯回路１とＬＥＤモジュール２とを備える。

これにより、照明システム１０は、点灯回路１と同様の効果を奏することができる。また、照明システム１０が備えるＬＥＤモジュール２の構成として、ＬＥＤ２１に逆並列にダイオード２３が接続された、比較的簡素な構成を採用することができる。

（実施の形態２）
続いて、実施の形態２に係る照明システムの構成について説明する。本実施の形態に係る照明システムでは、ＬＥＤモジュールが備える光源として、図３Ｂに示される光源２０Ｂを採用する。また、本実施の形態に係る照明システムは、当該ＬＥＤモジュールに対応した点灯回路を用いることによって、当該ＬＥＤモジュールに供給する電流の設定値を連続的に変化させることができる。

以下、本実施の形態に係る照明システムについて、上記実施の形態１に係る照明システム１０と相違する構成を中心に説明し、共通する構成については説明を省略する。

［２−１．点灯回路の構成］
まず、本実施の形態に係る点灯回路及びこれを備える照明システムの構成について、図面を用いて説明する。

図６は、本実施の形態に係る点灯回路１Ｂの構成を示す回路図である。なお、図６には、点灯回路１Ｂ及びこれを備える照明システム１０Ｂと、点灯回路１Ｂに交流電圧を印加する交流電源３とが示されている。

図６に示されるように、照明システム１０Ｂは、点灯回路１Ｂ及びＬＥＤモジュール２Ｂを備える。

ＬＥＤモジュール２Ｂは、図３Ｂに示される光源２０Ｂを備える固体発光素子モジュールである。ＬＥＤモジュール２Ｂにおいては、ＬＥＤ２１に逆並列にダイオード２３が接続され、かつ、ダイオード２３に抵抗２４が直列接続されている。

点灯回路１Ｂは、ＬＥＤモジュール２Ｂに電流を供給する回路であり、電源部１１、制御回路１３Ｂ及び電圧検出回路１５を備える。また、点灯回路１Ｂは、第一の出力端子１０１及び第二の出力端子１０２を備える。点灯回路１Ｂは、制御回路１３Ｂの構成において、上記実施の形態１に係る点灯回路１と相違し、その他の構成において一致する。以下、点灯回路１Ｂと点灯回路１との相違点である制御回路１３Ｂの構成について説明する。

制御回路１３Ｂは、上記実施の形態１に係る制御回路１３と同様に、電圧検出回路１５の検出結果に基づいて電源部１１からＬＥＤモジュール２Ｂに供給される電流を制御する回路である。制御回路１３Ｂは、制御回路１３と同様に、比較器１３０、駆動回路１３１及び１３２、発振回路１３３、タイマ回路１３４、ホールド回路１３５及びＮＯＴ回路１３６を備える。制御回路１３Ｂは、比較器１３７及びＩＣ１４を備えない点、及び、ホールド回路１３５の出力電圧を比較器１３０に直接入力する点において、制御回路１３と相違する。

制御回路１３Ｂは、以上のような構成を有することにより、第一の出力端子１０１と第二の出力端子１０２との間に印加される電圧に対応する電圧を比較器１３０に入力する。ここで、第一の出力端子１０１と第二の出力端子１０２との間に印加される電圧に対応する電圧は、ダイオード２３及び抵抗２４にそれぞれ印加される電圧の和に相当する。したがって、本実施の形態では、当該電圧の和に対応する電圧が、電源部１１の出力電流の目標値に対応する値として比較器１３０の反転入力端子に入力される。これにより、本実施の形態に係る点灯回路１では、ダイオード２３の順方向電圧及び抵抗２４の抵抗値に応じて、出力電流の目標値を連続的に変化させ得る。例えば、抵抗２４の抵抗値を連続的に変化させることによって、出力電流の目標値を連続的に変化させることができる。なお、本実施の形態では、点灯回路１Ｂの出力電流の目標値が、第一の出力端子１０１と第二の出力端子１０２との間に印加される電圧と正の相関を持つ。したがって、ＬＥＤモジュール２に供給すべき電流が大きいほど、例えば、抵抗２４の抵抗値を大きくすればよい。なお、出力電流の目標値を所望の値とするために、電圧検出回路１５の抵抗１５２及び１５３の抵抗値を適宜設定してもよい。

［２−２．効果など］
以上のように、本実施の形態に係る点灯回路１Ｂにおいて、制御回路１３Ｂは、ＬＥＤ２１に順方向に供給される電流の大きさを、電圧検出回路１５によって検出された電圧に応じて連続的に変化させる。

これにより、点灯回路１Ｂは、ＬＥＤモジュール２Ｂに応じて、出力電流を変化させることができるため、様々な電気的特性を有するＬＥＤモジュール２Ｂに電流を供給することができる。

また、本実施の形態に係る照明システム１０Ｂは、点灯回路１ＢとＬＥＤモジュール２Ｂとを備え、ＬＥＤモジュール２Ｂは、ダイオード２３に直列接続される抵抗２４をさらに備える。

これにより、照明システム１０Ｂは、点灯回路１Ｂと同様の効果を奏する。

（実施の形態３）
次に、実施の形態３に係る照明システムについて説明する。

図７は、本実施の形態に係る照明システム１０Ｃの外観図である。図７に示される照明システム１０Ｃは照明器具４ＣとＬＥＤモジュール２Ｃとを備える。照明器具４Ｃは、上記各実施の形態に係る点灯回路１又は１Ｂと、ＬＥＤモジュール２Ｃを接続するためのソケット６（図示せず）とを備える。本実施の形態では、照明器具４Ｃはダウンライトであり、当該点灯回路を収納し、かつ、ＬＥＤモジュール２Ｃを装着する灯体４１から構成される。また、ＬＥＤモジュール２Ｃは、ＬＥＤモジュール２又は２Ｂと同様の回路を収納し、照明器具４Ｃのソケット６に接続するためのプラグ２２を外面に備える筐体２５０から構成される。

このような照明システム１０Ｃは、上記各実施の形態に係る点灯回路１又は１Ｂ、及び、ＬＥＤモジュール２又は２Ｂを備えるので、上記各実施の形態に係る照明システム１０又は１０Ｂと同様の効果を奏することができる。

（変形例など）
以上、本発明に係る点灯回路及び照明システムについて、上記各実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上記各実施の形態において、ＬＥＤ２１は、ＳＭＤ型ＬＥＤ素子で構成されたが、ＬＥＤ２１の態様は、これに限定されない。例えば、ＬＥＤ２１として、基体に実装されたＬＥＤチップそのものが採用されてもよい。

また、上記各実施の形態において、固体発光素子としてＬＥＤ２１を用いたが、有機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子など他の固体発光素子を用いてもよい。

また、上記各実施の形態において、整流素子としてダイオード２３又は２３Ａを用いたが、整流素子は、ダイオード２３又は２３Ａに限定されない。整流素子は、整流作用を有する素子であればよい。

また、上記各実施の形態では、電源部１１において、フルブリッジ型回路を構成する四個のスイッチング素子を備えたが、電源部１１の構成はこれに限定されない。電源部１１は、出力する電流の向き及び大きさを制御できる電源であればよい。

また、上記実施の形態１では、一つの閾値を用いたが、閾値を複数設けて、三つ以上の電流の目標値を設定してもよい。

また、上記実施の形態２では、点灯回路１Ｂの出力電流の目標値が、第一の出力端子１０１と第二の出力端子１０２との間に印加される電圧と正の相関を持つが、当該目標値と当該電圧との関係は、これに限定されない。例えば、点灯回路１Ｂのホールド回路１３５と比較器１３０との間に反比例演算回路を挿入することにより、当該目標値が当該電圧と負の相関を持つように点灯回路を構成することもできる。

その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、又は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

１、１Ｂ点灯回路
２、２Ｂ、２ＣＬＥＤモジュール（固体発光素子モジュール）
１０、１０Ｂ、１０Ｃ照明システム
１１電源部
１３、１３Ｂ制御回路
１５電圧検出回路
２１ＬＥＤ（固体発光素子）
２３、２３Ａダイオード（整流素子）
２２１第一の入力端子
２２２第二の入力端子

Claims

固体発光素子モジュールに電流を供給する点灯回路であって、
前記固体発光素子モジュールは、固体発光素子と、前記固体発光素子の一端及び他端にそれぞれ接続される第一の入力端子及び第二の入力端子と、前記第一の入力端子と前記第二の入力端子との間に前記固体発光素子に逆並列に接続される整流素子と、を備え、
前記点灯回路は、
前記固体発光素子モジュールの前記第一の入力端子と前記第二の入力端子との間に前記固体発光素子の順方向又は逆方向に選択的に電流を供給する電源部と、
前記電源部が前記第一の入力端子と前記第二の入力端子との間に前記固体発光素子の逆方向に電流を供給する場合に、前記第一の入力端子と前記第二の入力端子との間に印加される電圧を検出する電圧検出回路と、
前記電圧検出回路の検出結果に基づいて前記電源部から前記固体発光素子モジュールに供給する電流を制御する制御回路とを備える
点灯回路。
前記電源部は、フルブリッジ型回路を構成する四個のスイッチング素子を備える
請求項１に記載の点灯回路。
前記制御回路は、前記電圧が予め定められた閾値より小さい場合には、前記固体発光素子に順方向に供給される電流の大きさが第一の電流値となるように前記電源部を制御し、前記電圧が前記閾値より大きい場合には、当該電流の大きさが前記第一の電流値と異なる第二の電流値となるように前記電源部を制御する
請求項１又は２に記載の点灯回路。
前記制御回路は、前記固体発光素子に順方向に供給される電流の大きさを、前記電圧に応じて連続的に変化させる
請求項１又は２に記載の点灯回路。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の点灯回路と、
前記固体発光素子モジュールとを備える
照明システム。
前記固体発光素子モジュールは、前記整流素子に直列接続される抵抗をさらに備える
請求項５に記載の照明システム。