JP4012081B2 - 光源点灯用回路およびそれを備えた点灯式表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）や白熱電球等の光源を点灯するための光源点灯用回路、およびその光源点灯用回路を組み込んでなる照光式押ボタンスイッチや表示灯などの点灯式表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種表示装置として、工作装置や制御装置などの産業機器の駆動をオン／オフ制御するスイッチ機能と表示機能を備えた照光式押ボタンスイッチや、スイッチ機能のないＬＥＤ表示機能のみの表示灯などが知られている。
また、この種表示装置の具体例として、例えば図６に示すように、光源としてのＬＥＤ１０１を内蔵した押ボタン１０２、該押ボタン１０２のオン／オフ切換え操作により交流電源からの入力電圧（一般にＡＣ１００Ｖ，２００Ｖなど）を前記産業機器に供給する駆動オン／オフ切換え回路１０３、前記入力電圧をトランス１０４により降圧してＬＥＤ１０１に供給する光源点灯用回路などを備えてなる照光式押ボタンスイッチや、図示しないが、前記押ボタン１０２、駆動オン／オフ切換え回路１０３などを備えず、光源としてのＬＥＤ１０１と、入力電圧をトランス１０４で降圧してそのＬＥＤ１０１に供給する光源点灯用回路のみを備えた表示灯が存在している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の点灯式表示装置は、トランスを使用するため小型化、軽量化が困難であるばかりか、入力電圧が１００Ｖ，２００Ｖのいずれかに限定されてしまうという問題があった。また、ＬＥＤ１０１は微小電流で点灯してしまうため、誘導電圧（微小電流）などによりＬＥＤ１０１が誤作動（誤点灯）してしまうという問題があった。
【０００４】
このような問題を解消する回路として、例えば特許文献１に開示されるような、トランスを用いない交流用駆動回路が知られている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１５３０６６号公報
【０００６】
この交流用駆動回路は、トランスを用いない回路構成のため、上述した従来のトランス式の点灯用回路による問題点を解消し得るものの、ＬＥＤに定電流を常時供給するための蓄電用コンデンサを備えており、該蓄電用コンデンサは大型のコンデンサであるため、照光式押ボタンスイッチや表示灯のさらなる小型軽量化が困難であるばかりか、蓄電用コンデンサの寿命（一般に2000〜3000時間程度）で製品寿命が決まってしまうという問題があった。また、定電流を供給してＬＥＤを常時点灯させる方式の為、ＬＥＤの寿命が短くなるという問題もあった。
【０００７】
本発明はこのような従来事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、トランスや蓄電用コンデンサを用いることなく、ＬＥＤなどの光源に適正な範囲の電力を適時に供給し得るようにして、照光式押ボタンスイッチや表示灯などの点灯式表示装置の小型軽量化に極めて有用で、１００Ｖ，２００Ｖのいずれにも対応でき、製品寿命を長く維持することが可能な光源点灯用回路およびそれを備えた点灯式表示装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために本願発明は、発光ダイオードや白熱電球等の光源を点灯するための光源点灯用回路であって、交流電源を整流するための整流回路と、前記整流回路の出力の立ち上がり時にはその出力電圧が第一の設定値に達するまで前記光源への出力供給を行い、前記整流回路の出力の立ち下がり時にはその出力電圧が第一の設定値以下になった時に前記光源への出力供給を行う供給電圧制限回路を備え、前記整流回路の出力電圧が第一の設定値を超えている間は出力供給を遮断して、前記光源をパルス点灯させるよう構成したこと特徴とする。また、交流電源が高電圧（例えば２００Ｖ）である時に、前記整流回路の出力の立ち上がり時にはその出力電圧が第一の設定値より高い第二の設定値に達するまで前記光源への出力供給を行い、前記整流回路の出力の立ち下がり時にはその出力電圧が前記第二の設定値以下になった時に前記光源への出力供給を行うよう、前記供給電圧制限回路を制御する高電圧入力対応回路を備え、前記整流回路の出力電圧が第二の設定値を超えている間は出力供給を遮断して、前記光源をパルス点灯させるよう構成したことを特徴とする。このような構成によれば、交流電源が２００Ｖであっても、光源に対する出力供給の割合が低減することなく、交流電源が１００Ｖである場合と同様に、適正な範囲の電力を適時に供給して光源をパルス点灯することができる。
【０００９】
このような構成によれば、トランスや蓄電用コンデンサを用いることのない、小型軽量で且つ１００Ｖ，２００Ｖのどちらにも対応可能な回路としながら、適正な範囲の電力を適時に供給して光源を点灯することができる。また、寿命が短い割に高価な蓄電用コンデンサを用いないことに加え、パルス点灯方式であることからＬＥＤなどの光源の寿命を延ばすことができ、耐用年数の長い点灯用回路を安価に提供することができる。
【００１０】
また本願第二発明は、前記第一発明において、前記光源に供給される電流の最大値を、前記光源の許容最大電流値以下に制限するピーク電流制限回路を備えたことを特徴とする。
【００１１】
このような構成によれば、光源に供給される電流を、光源の許容最大電流値以下に制限して、過電流の入力による光源損傷の虞れを防止することができる。
【００１２】
本願第三発明は、前記第一発明または第二発明において、前記光源に供給される電圧が微小値である時に、前記供給電圧制限回路からの光源への出力供給を遮断して、光源の誤点灯を防止する起動電圧制限回路を備えたことを特徴とする。
【００１３】
このような構成によれば、誘導電圧（微小電流）などにより光源が誤作動（誤点灯）する虞れを防止することができる。
【００１６】
本願第四発明は、少なくとも、発光ダイオードや白熱電球等の光源と、該光源を点灯するための光源点灯用回路を組み込んでなる照光式押ボタンスイッチや表示灯などの点灯式表示装置であって、前記光源点灯用回路が、前記第一〜第三のいずれかの発明の光源点灯用回路であることを特徴とする。
【００１７】
このような構成になる点灯式表示装置は、トランスや蓄電用コンデンサを不要とした光源点灯用回路を搭載するので、従来におけるトランス搭載型や蓄電用コンデンサ搭載型の点灯式表示装置に比べて大幅な小型軽量化、低コスト化、長寿命化が実現できるなど、多くの利点を奏する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態の一例を図面に基づいて説明する。
図１は本実施形態の光源点灯用回路の回路構成図、図２は本実施形態の光源点灯用回路のブロック図である。図２に示すように、この光源点灯用回路は、整流回路４、供給電圧制限回路５ａ，５ｂ、光源としてのＬＥＤ（発光ダイオード）６、ピーク電流制限回路７、起動電圧制限回路８ａ，８ｂ、高電圧入力対応回路９を備える。
【００１９】
整流回路４は、交流電源３を整流するための回路である。
供給電圧制限回路５ａ，５ｂは、整流回路４の出力の立ち上がり時にはその出力電圧が第一の設定値Ｖ１に達するまでＬＥＤ６への出力供給を行い、整流回路４の出力の立ち下がり時にはその出力電圧が第一の設定値Ｖ１以下になった時にＬＥＤ６への出力供給を行う回路である。
ピーク電流制限回路７は、ＬＥＤ６に供給される電流の最大値を、ＬＥＤ６の許容最大電流値Ｉｌｉｍ以下に制限する回路である。
起動電圧制限回路８ａ，８ｂは、交流電源３が低電圧である時（後述する起動最小電圧値Ｖ０−１に満たない時）に、供給電圧制限回路５ａ，５ｂからのＬＥＤ６への出力供給を遮断して、ＬＥＤ６の誤点灯を防止する回路である。
ＬＥＤ６は、押ボタンスイッチなどを照光するためのものである。
高電圧入力対応回路９は、交流電源３が高電圧（例えば２００Ｖ）である時に、整流回路４の出力の立ち上がり時にはその出力電圧が第一の設定値Ｖ１より高い第二の設定値Ｖ２に達するまでＬＥＤ６への出力供給を行い、整流回路４の出力の立ち下がり時にはその出力電圧が第二の設定値Ｖ２以下になった時にＬＥＤ６への出力供給を行うよう、供給電圧制限回路５ａ，５ｂを制御する回路である。
【００２０】
以下、本実施形態の光源点灯用回路の構成の詳細について、図１を用いて以下に説明する。
【００２１】
この光源点灯用回路は、一対の接続端子１，２を介して、電源電圧が１００Ｖまたは２００Ｖの交流電源３に接続される。なお、本実施形態においては、電源電圧の値を１００Ｖまたは２００Ｖとしたが、本発明はこれらの値に限定されるものではない。
【００２２】
整流回路４は、ブリッジ回路である。
【００２３】
供給電圧制限回路５ａ，５ｂは、図１に示すように、抵抗Ｒ２，Ｒ４、ツェナーダイオードＺＤ７の分圧比により任意に設定された電圧になったことを、抵抗Ｒ２とＲ４の間の分圧点ａで検出してスイッチングトランジスタＱ３をオン／オフ制御し、これにより、メインスイッチとなるトランジスタＱ５を、前記第一の設定値Ｖ１以上にてオフさせることにより、整流回路４の出力電圧Ｖが第一の設定値Ｖ１を超えている間は出力供給を遮断してＬＥＤ６をパルス点灯（パルス駆動）させるよう構成されている。第一の設定値Ｖ１は、抵抗Ｒ２，Ｒ４、ツェナーダイオードＺＤ７の組み合わせにより任意に設定することができる。
【００２４】
ピーク電流制限回路７は、ダイオードＤ４、抵抗Ｒ９、ツェナーダイオードＺＤ５、トランジスタＱ４からなる定電流回路で、ＬＥＤ６のパルス駆動のピーク電流を制限する目的で設けられ、抵抗Ｒ９に流れる電流がＬＥＤ６の許容最大電流値Ｉｌｉｍより大きくなった時（例えば６０〜１００ｍＡ）に、抵抗Ｒ９の両端電圧（電圧降下）と、ツェナーダイオードＺＤ５のツェナー電圧とを比較してトランジスタＱ４を制御し、それにより、メインスイッチであるトランジスタＱ５を制御して、ＬＥＤ６に供給される電流の最大値を許容最大電流値Ｉｌｉｍ以下に制限するよう構成されている。
【００２５】
起動電圧制限回路８ａ，８ｂは、抵抗Ｒ１３、抵抗Ｒ８、ツェナーダイオードＺＤ８、充電用コンデンサＣ２、抵抗Ｒ１、ＦＥＴＱ６、抵抗Ｒ１０、スイッチングトランジスタＱ１からなり、抵抗Ｒ１３，Ｒ８、ツェナーダイオードＺＤ８の分圧比により任意に設定された電圧（起動最小電圧値Ｖ０−１）を、抵抗Ｒ１３とＲ８の間の分圧点ｂで検出してＦＥＴＱ６をオン／オフさせ、供給電圧制限回路５ａ，５ｂからのＬＥＤ６への出力供給を制限するよう構成されている。すなわち、交流電源３が低電圧であって分圧点ｂが起動最小電圧値Ｖ０−１に満たない時はＦＥＴＱ６をオフとし、これによりトランジスタＱ１がオン、トランジスタＱ５がオフとなるため、供給電圧制限回路５ａ，５ｂからのＬＥＤ６への出力供給が遮断される一方、交流電源３の電圧を上げて分圧点ｂが起動最小電圧値Ｖ０−１以上を検出した場合はＦＥＴＱ６をオンとし、これによりトランジスタＱ１がオフ、トランジスタＱ５がオンとなって、供給電圧制限回路５ａ，５ｂからのＬＥＤ６への出力供給を正常とするようになっている。
なお、コンデンサＣ２は、抵抗Ｒ１３，Ｒ８、ツェナーダイオードＺＤ８の分圧比による電圧（分圧点ｂの電圧）を安定化するためのものである。
【００２６】
高電圧入力対応回路９は、抵抗Ｒ１２、抵抗Ｒ１５、ツェナーダイオードＺＤ６、充電用コンデンサＣ１、抵抗Ｒ１５、抵抗Ｒ５、ＦＥＴＱ２、抵抗Ｒ１６からなり、抵抗Ｒ１２，Ｒ１５、ツェナーダイオードＺＤ６の分圧比により任意に設定された電圧（遮断電圧変更電圧値Ｖ０−２）を、抵抗Ｒ１２とＲ１５の間の分圧点ｃで検出してＦＥＴＱ２をオン／オフさせ、ＦＥＴＱ２のオンにより抵抗Ｒ４に抵抗Ｒ１６が並列接続された回路構成となるようにして、前記分圧点ａにおける閾値電圧を、前記第一の設定値Ｖ１から第二の設定値Ｖ２に変更するよう構成され、この動作により、整流回路４の出力の立ち上がり時にはその出力電圧が第一の設定値Ｖ１より高い第二の設定値Ｖ２に達するまでＬＥＤ６への出力供給を行い、整流回路４の出力の立ち下がり時にはその出力電圧が第二の設定値Ｖ２以下になった時にＬＥＤ６への出力供給を行うべく供給電圧制限回路５ａ，５ｂを制御する、すなわち、ＬＥＤ６への出力供給の遮断電圧を、第一の設定値Ｖ１から第二の設定値Ｖ２へ変更するようになっている。第二の設定値Ｖ２は、抵抗Ｒ２，Ｒ４，Ｒ１６、ツェナーダイオードＺＤ７の組み合わせにより任意に設定することができる。
なお、コンデンサＣ１は、抵抗Ｒ１２，Ｒ１５、ツェナーダイオードＺＤ６の分圧比による電圧（分圧点ｃの電圧）を安定化するためのものである。
【００２７】
つぎに、この光源点灯用回路の動作について、図１および図３を用いて説明する。なお、図３は交流電源３の電圧が１００Ｖの場合で、全波整流された電圧Ｖ、第一の設定値Ｖ１、許容最大電流値Ｉｌｉｍ、時間ｔの関係を示している。
【００２８】
整流回路４によって全波整流された出力は、供給電圧制限回路５ａ，５ｂを介してＬＥＤ６に与えられる。
【００２９】
供給される電圧Ｖが誘導電圧などの微小電流であって、分圧点ｂが起動最小電圧値Ｖ０−１よりも低い間（例えば、７０Ｖ未満の間）であることを判断する分圧電圧値である時は、ＦＥＴＱ６の閾値電圧に満たないため、ＦＥＴＱ６がオフになる。これにより、スイッチングトランジスタＱ１がオンし、メインスイッチのトランジスタＱ５がオフになり、ＬＥＤ６への出力供給は遮断される。
【００３０】
整流回路４によって出力された電圧Ｖが上がり、分圧点ｂが起動最小電圧値Ｖ０−１を超えたことを判断する分圧電圧値に達するとＦＥＴＱ６の閾値電圧以上となり、ＦＥＴＱ６がオンになる。これにより、スイッチングトランジスタＱ１がオフし、トランジスタＱ５がオンになり、ＬＥＤ６への出力供給が行われる。
整流回路４によって出力された電圧Ｖが、図３Ａ中に示す第一の設定値Ｖ１よりも低い間は、ＬＥＤ６への出力供給が継続される。
なお、この時、ピーク電流制限回路７を備えたことにより、ＬＥＤ６には、図３Ｂに示すような、許容最大電流値Ｉｌｉｍを超えることのない電流を流すことができる。
【００３１】
整流回路４によって出力された電圧Ｖが、第一の設定値Ｖ１を超えると、スイッチングトランジスタＱ３がオンになる。これにより、トランジスタＱ５がオフになり、ＬＥＤ６への出力供給が遮断される。
【００３２】
整流回路４によって出力された電圧Ｖが、第一の設定値Ｖ１をよりも低くなると、スイッチングトランジスタＱ３がオフになり、トランジスタＱ５がオンして、ＬＥＤ６への出力供給が行われる。
このようにして、ＬＥＤ６への出力供給が断続的に行われることで、図３Ｃに示すように、ＬＥＤ６がパルス点灯する。また、ＬＥＤ６には、許容最大電流値Ｉｌｉｍを超えることのない電流が供給されるので、過電流の入力によりＬＥＤ６が損傷する虞れは無い。
【００３３】
図４は交流電源３の電圧が２００Ｖの場合で、全波整流された電圧Ｖ、第一の設定値Ｖ１、第二の設定値Ｖ２、許容最大電流値Ｉｌｉｍ、時間ｔの関係を示している。
【００３４】
高電圧入力対応回路９の動作は、分圧点ｃが遮断電圧変更電圧値Ｖ０ - ２（例えば１７０Ｖ）を超えたことを判断する分圧電圧値に達するとＦＥＴＱ２の閾値電圧以上となり、ＦＥＴＱ２がオンし、抵抗Ｒ４に抵抗Ｒ１６が並列接続された構成となり、出力供給が遮断される電圧が前記第一の設定値Ｖ１から第二の設定値Ｖ２へと切り替わる。よって、供給される電圧Ｖが、図４中に示す第二の設定値Ｖ２よりも低い間は、ＬＥＤ６への出力供給が継続される。
【００３５】
なお、この時、ピーク電流制限回路７を備えたことにより、ＬＥＤ６には、図３Ｂに示すような、許容最大電流値Ｉｌｉｍを超えることのない電流を流すことができる。
【００３６】
整流回路４によって出力された電圧Ｖが第２の設定値Ｖ２以上になると、スイッチングトランジスタＱ３がオンになる。これにより、トランジスタＱ５がオフになり、ＬＥＤ６への出力供給が遮断される。
また、整流回路４によって出力された電圧Ｖが第２の設定値Ｖ２より低くなると、スイッチングトランジスタＱ３がオフになり、トランジスタＱ５がオンして、ＬＥＤ６への出力供給が行われる。
【００３７】
このようにして、ＬＥＤ６への出力供給が断続的に行われることで、図４Ｃに示すように、ＬＥＤ６がパルス点灯する。また、ＬＥＤ６には、許容最大電流値Ｉｌｉｍを超えることのない電流が供給されるので、過電流の入力によりＬＥＤ６が損傷する虞れは無い。
また、高電圧入力対応回路９の作動により、ＬＥＤ６に対する出力供給の割合が低減することなく、交流電源が１００Ｖである場合と同様に、適正な範囲の電力を適時に供給してＬＥＤ６を明るくパルス点灯することができる。
【００３８】
図５に、本発明に係る点灯式表示装置の実施形態の一例としての照光式押ボタンスイッチを示す。
この照光式押ボタンスイッチは、光源としてのＬＥＤ１０１を内蔵した押ボタン１０２、押ボタン１０２のオン／オフ切換え操作により交流電源からの入力電圧（一般にＡＣ１００Ｖ，２００Ｖなど）を不図示の産業機器等に供給する駆動オン／オフ切換え回路１０３、前記入力電圧をＬＥＤ１０１に供給する光源点灯用回路１１０を備えており、該光源点灯用回路１１０は、図１に示す前述の光源点灯用回路とすることで、トランスや蓄電用コンデンサを搭載しない小型軽量の回路構成であって、駆動オン／オフ切換え回路１０３のケーシング内に内蔵されている。
このような構成になる本例の照光式押ボタンスイッチは、従来におけるトランス搭載型（図６参照）や蓄電用コンデンサ搭載型の照光式押ボタンスイッチに比べ、大幅な小型軽量化、低コスト化、長寿命化を図ることができる。
また、光源点灯用回路１１０は、図１に示す前述の光源点灯用回路構成とすることでＩＣ化することも可能であり、その場合、押ボタン１０２の保持ケース１０２ａ内に内蔵したり、さらには、ＬＥＤ１０１に内蔵するまで超小型化することもできる。
なお、本発明に係る点灯式表示装置は照光式押ボタンスイッチに限定されず、前記押ボタン１０２、駆動オン／オフ切換え回路１０３などのスイッチ機能部を備えず、光源１０１による表示機能のみを備えた表示灯において、その光源を点灯するための回路を前記光源点灯用回路１１０とした表示灯においても実施可能である。
【００３９】
以上、本発明に係る光源点灯用回路およびそれを備えた点灯式表示装置の実施形態の一例を図面を参照しながら説明したが、本発明は図示例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に記載された技術的範疇において種々の変更が可能であることは言うまでも無い。
【００４０】
【発明の効果】
（請求項１）
トランスや蓄電用コンデンサを用いることのない、小型軽量で且つ１００Ｖ，２００Ｖのどちらにも対応可能な回路としながら、適正な範囲の電力を適時に供給して光源を点灯することができる。また、寿命が短い割に高価な蓄電用コンデンサを用いないことに加え、パルス点灯方式であることから光源の寿命を延ばすことができ、耐用年数の長い点灯用回路を安価に提供することができる。また、交流電源が高電圧（例えば２００Ｖ以上）であっても、光源に対する出力供給の割合が低減することなく、交流電源が１００Ｖである場合と同様に、適正な範囲の電力を適時に供給して光源をパルス点灯することができる。
【００４１】
（請求項２）
光源に供給される電流を、光源の許容最大電流値以下に制限して、過電流の入力による光源損傷の虞れを防止することができる。
【００４２】
（請求項３）
誘導電圧（微小電流）などにより光源が誤作動（誤点灯）する虞れを防止することができる。
【００４４】
（請求項４）
トランスや蓄電用コンデンサを不要とした光源点灯用回路を搭載するので、従来の照光式押ボタンスイッチや表示灯に比べ、大幅な小型軽量化、低コスト化，長寿命化が実現できる点灯式表示装置を提供し得るなど、多くの利点を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光源点灯用回路の実施形態の一例を示す回路構成図。
【図２】図１に示す光源点灯用回路のブロック図。
【図３】図１の実施形態における100V入力時の要部波形図。
【図４】図１の実施形態における200V入力時の要部波形図。
【図５】本発明に係る点灯式表示装置としての照光式押ボタンスイッチの実施形態の一例を示す斜視図。
【図６】従来の点灯式表示装置としての照光式押ボタンスイッチの一例を示す斜視図。
【符号の説明】
３：交流電源
４：整流回路
５ａ，５ｂ：供給電圧制限回路
６：ＬＥＤ（光源）
７：ピーク電流制限回路
８ａ，８ｂ：起動電圧制限回路
９：高電圧入力対応回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）や白熱電球等の光源を点灯するための光源点灯用回路、およびその光源点灯用回路を組み込んでなる照光式押ボタンスイッチや表示灯などの点灯式表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種表示装置として、工作装置や制御装置などの産業機器の駆動をオン／オフ制御するスイッチ機能と表示機能を備えた照光式押ボタンスイッチや、スイッチ機能のないＬＥＤ表示機能のみの表示灯などが知られている。
また、この種表示装置の具体例として、例えば図６に示すように、光源としてのＬＥＤ１０１を内蔵した押ボタン１０２、該押ボタン１０２のオン／オフ切換え操作により交流電源からの入力電圧（一般にＡＣ１００Ｖ，２００Ｖなど）を前記産業機器に供給する駆動オン／オフ切換え回路１０３、前記入力電圧をトランス１０４により降圧してＬＥＤ１０１に供給する光源点灯用回路などを備えてなる照光式押ボタンスイッチや、図示しないが、前記押ボタン１０２、駆動オン／オフ切換え回路１０３などを備えず、光源としてのＬＥＤ１０１と、入力電圧をトランス１０４で降圧してそのＬＥＤ１０１に供給する光源点灯用回路のみを備えた表示灯が存在している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の点灯式表示装置は、トランスを使用するため小型化、軽量化が困難であるばかりか、入力電圧が１００Ｖ，２００Ｖのいずれかに限定されてしまうという問題があった。また、ＬＥＤ１０１は微小電流で点灯してしまうため、誘導電圧（微小電流）などによりＬＥＤ１０１が誤作動（誤点灯）してしまうという問題があった。
【０００４】
このような問題を解消する回路として、例えば特許文献１に開示されるような、トランスを用いない交流用駆動回路が知られている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１５３０６６号公報
【０００６】
この交流用駆動回路は、トランスを用いない回路構成のため、上述した従来のトランス式の点灯用回路による問題点を解消し得るものの、ＬＥＤに定電流を常時供給するための蓄電用コンデンサを備えており、該蓄電用コンデンサは大型のコンデンサであるため、照光式押ボタンスイッチや表示灯のさらなる小型軽量化が困難であるばかりか、蓄電用コンデンサの寿命（一般に2000〜3000時間程度）で製品寿命が決まってしまうという問題があった。また、定電流を供給してＬＥＤを常時点灯させる方式の為、ＬＥＤの寿命が短くなるという問題もあった。
【０００７】
本発明はこのような従来事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、トランスや蓄電用コンデンサを用いることなく、ＬＥＤなどの光源に適正な範囲の電力を適時に供給し得るようにして、照光式押ボタンスイッチや表示灯などの点灯式表示装置の小型軽量化に極めて有用で、１００Ｖ，２００Ｖのいずれにも対応でき、製品寿命を長く維持することが可能な光源点灯用回路およびそれを備えた点灯式表示装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために本願発明は、発光ダイオードや白熱電球等の光源を点灯するための光源点灯用回路であって、交流電源を整流するための整流回路と、前記整流回路の出力の立ち上がり時にはその出力電圧が第一の設定値に達するまで前記光源への出力供給を行い、前記整流回路の出力の立ち下がり時にはその出力電圧が第一の設定値以下になった時に前記光源への出力供給を行う供給電圧制限回路を備え、前記整流回路の出力電圧が第一の設定値を超えている間は出力供給を遮断して、前記光源をパルス点灯させるよう構成したこと特徴とする。また、交流電源が高電圧（例えば２００Ｖ）である時に、前記整流回路の出力の立ち上がり時にはその出力電圧が第一の設定値より高い第二の設定値に達するまで前記光源への出力供給を行い、前記整流回路の出力の立ち下がり時にはその出力電圧が前記第二の設定値以下になった時に前記光源への出力供給を行うよう、前記供給電圧制限回路を制御する高電圧入力対応回路を備え、前記整流回路の出力電圧が第二の設定値を超えている間は出力供給を遮断して、前記光源をパルス点灯させるよう構成したことを特徴とする。このような構成によれば、交流電源が２００Ｖであっても、光源に対する出力供給の割合が低減することなく、交流電源が１００Ｖである場合と同様に、適正な範囲の電力を適時に供給して光源をパルス点灯することができる。
【０００９】
このような構成によれば、トランスや蓄電用コンデンサを用いることのない、小型軽量で且つ１００Ｖ，２００Ｖのどちらにも対応可能な回路としながら、適正な範囲の電力を適時に供給して光源を点灯することができる。また、寿命が短い割に高価な蓄電用コンデンサを用いないことに加え、パルス点灯方式であることからＬＥＤなどの光源の寿命を延ばすことができ、耐用年数の長い点灯用回路を安価に提供することができる。
【００１０】
また本願第二発明は、前記第一発明において、前記光源に供給される電流の最大値を、前記光源の許容最大電流値以下に制限するピーク電流制限回路を備えたことを特徴とする。
【００１１】
このような構成によれば、光源に供給される電流を、光源の許容最大電流値以下に制限して、過電流の入力による光源損傷の虞れを防止することができる。
【００１２】
本願第三発明は、前記第一発明または第二発明において、前記光源に供給される電圧が微小値である時に、前記供給電圧制限回路からの光源への出力供給を遮断して、光源の誤点灯を防止する起動電圧制限回路を備えたことを特徴とする。
【００１３】
このような構成によれば、誘導電圧（微小電流）などにより光源が誤作動（誤点灯）する虞れを防止することができる。
【００１６】
本願第四発明は、少なくとも、発光ダイオードや白熱電球等の光源と、該光源を点灯するための光源点灯用回路を組み込んでなる照光式押ボタンスイッチや表示灯などの点灯式表示装置であって、前記光源点灯用回路が、前記第一〜第三のいずれかの発明の光源点灯用回路であることを特徴とする。
【００１７】
このような構成になる点灯式表示装置は、トランスや蓄電用コンデンサを不要とした光源点灯用回路を搭載するので、従来におけるトランス搭載型や蓄電用コンデンサ搭載型の点灯式表示装置に比べて大幅な小型軽量化、低コスト化、長寿命化が実現できるなど、多くの利点を奏する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態の一例を図面に基づいて説明する。
図１は本実施形態の光源点灯用回路の回路構成図、図２は本実施形態の光源点灯用回路のブロック図である。図２に示すように、この光源点灯用回路は、整流回路４、供給電圧制限回路５ａ，５ｂ、光源としてのＬＥＤ（発光ダイオード）６、ピーク電流制限回路７、起動電圧制限回路８ａ，８ｂ、高電圧入力対応回路９を備える。
【００１９】
整流回路４は、交流電源３を整流するための回路である。
供給電圧制限回路５ａ，５ｂは、整流回路４の出力の立ち上がり時にはその出力電圧が第一の設定値Ｖ１に達するまでＬＥＤ６への出力供給を行い、整流回路４の出力の立ち下がり時にはその出力電圧が第一の設定値Ｖ１以下になった時にＬＥＤ６への出力供給を行う回路である。
ピーク電流制限回路７は、ＬＥＤ６に供給される電流の最大値を、ＬＥＤ６の許容最大電流値Ｉｌｉｍ以下に制限する回路である。
起動電圧制限回路８ａ，８ｂは、交流電源３が低電圧である時（後述する起動最小電圧値Ｖ０−１に満たない時）に、供給電圧制限回路５ａ，５ｂからのＬＥＤ６への出力供給を遮断して、ＬＥＤ６の誤点灯を防止する回路である。
ＬＥＤ６は、押ボタンスイッチなどを照光するためのものである。
高電圧入力対応回路９は、交流電源３が高電圧（例えば２００Ｖ）である時に、整流回路４の出力の立ち上がり時にはその出力電圧が第一の設定値Ｖ１より高い第二の設定値Ｖ２に達するまでＬＥＤ６への出力供給を行い、整流回路４の出力の立ち下がり時にはその出力電圧が第二の設定値Ｖ２以下になった時にＬＥＤ６への出力供給を行うよう、供給電圧制限回路５ａ，５ｂを制御する回路である。
【００２０】
以下、本実施形態の光源点灯用回路の構成の詳細について、図１を用いて以下に説明する。
【００２１】
この光源点灯用回路は、一対の接続端子１，２を介して、電源電圧が１００Ｖまたは２００Ｖの交流電源３に接続される。なお、本実施形態においては、電源電圧の値を１００Ｖまたは２００Ｖとしたが、本発明はこれらの値に限定されるものではない。
【００２２】
整流回路４は、ブリッジ回路である。
【００２３】
供給電圧制限回路５ａ，５ｂは、図１に示すように、抵抗Ｒ２，Ｒ４、ツェナーダイオードＺＤ７の分圧比により任意に設定された電圧になったことを、抵抗Ｒ２とＲ４の間の分圧点ａで検出してスイッチングトランジスタＱ３をオン／オフ制御し、これにより、メインスイッチとなるトランジスタＱ５を、前記第一の設定値Ｖ１以上にてオフさせることにより、整流回路４の出力電圧Ｖが第一の設定値Ｖ１を超えている間は出力供給を遮断してＬＥＤ６をパルス点灯（パルス駆動）させるよう構成されている。第一の設定値Ｖ１は、抵抗Ｒ２，Ｒ４、ツェナーダイオードＺＤ７の組み合わせにより任意に設定することができる。
【００２４】
ピーク電流制限回路７は、ダイオードＤ４、抵抗Ｒ９、ツェナーダイオードＺＤ５、トランジスタＱ４からなる定電流回路で、ＬＥＤ６のパルス駆動のピーク電流を制限する目的で設けられ、抵抗Ｒ９に流れる電流がＬＥＤ６の許容最大電流値Ｉｌｉｍより大きくなった時（例えば６０〜１００ｍＡ）に、抵抗Ｒ９の両端電圧（電圧降下）と、ツェナーダイオードＺＤ５のツェナー電圧とを比較してトランジスタＱ４を制御し、それにより、メインスイッチであるトランジスタＱ５を制御して、ＬＥＤ６に供給される電流の最大値を許容最大電流値Ｉｌｉｍ以下に制限するよう構成されている。
【００２５】
起動電圧制限回路８ａ，８ｂは、抵抗Ｒ１３、抵抗Ｒ８、ツェナーダイオードＺＤ８、充電用コンデンサＣ２、抵抗Ｒ１、ＦＥＴＱ６、抵抗Ｒ１０、スイッチングトランジスタＱ１からなり、抵抗Ｒ１３，Ｒ８、ツェナーダイオードＺＤ８の分圧比により任意に設定された電圧（起動最小電圧値Ｖ０−１）を、抵抗Ｒ１３とＲ８の間の分圧点ｂで検出してＦＥＴＱ６をオン／オフさせ、供給電圧制限回路５ａ，５ｂからのＬＥＤ６への出力供給を制限するよう構成されている。すなわち、交流電源３が低電圧であって分圧点ｂが起動最小電圧値Ｖ０−１に満たない時はＦＥＴＱ６をオフとし、これによりトランジスタＱ１がオン、トランジスタＱ５がオフとなるため、供給電圧制限回路５ａ，５ｂからのＬＥＤ６への出力供給が遮断される一方、交流電源３の電圧を上げて分圧点ｂが起動最小電圧値Ｖ０−１以上を検出した場合はＦＥＴＱ６をオンとし、これによりトランジスタＱ１がオフ、トランジスタＱ５がオンとなって、供給電圧制限回路５ａ，５ｂからのＬＥＤ６への出力供給を正常とするようになっている。
なお、コンデンサＣ２は、抵抗Ｒ１３，Ｒ８、ツェナーダイオードＺＤ８の分圧比による電圧（分圧点ｂの電圧）を安定化するためのものである。
【００２６】
高電圧入力対応回路９は、抵抗Ｒ１２、抵抗Ｒ１５、ツェナーダイオードＺＤ６、充電用コンデンサＣ１、抵抗Ｒ１５、抵抗Ｒ５、ＦＥＴＱ２、抵抗Ｒ１６からなり、抵抗Ｒ１２，Ｒ１５、ツェナーダイオードＺＤ６の分圧比により任意に設定された電圧（遮断電圧変更電圧値Ｖ０−２）を、抵抗Ｒ１２とＲ１５の間の分圧点ｃで検出してＦＥＴＱ２をオン／オフさせ、ＦＥＴＱ２のオンにより抵抗Ｒ４に抵抗Ｒ１６が並列接続された回路構成となるようにして、前記分圧点ａにおける閾値電圧を、前記第一の設定値Ｖ１から第二の設定値Ｖ２に変更するよう構成され、この動作により、整流回路４の出力の立ち上がり時にはその出力電圧が第一の設定値Ｖ１より高い第二の設定値Ｖ２に達するまでＬＥＤ６への出力供給を行い、整流回路４の出力の立ち下がり時にはその出力電圧が第二の設定値Ｖ２以下になった時にＬＥＤ６への出力供給を行うべく供給電圧制限回路５ａ，５ｂを制御する、すなわち、ＬＥＤ６への出力供給の遮断電圧を、第一の設定値Ｖ１から第二の設定値Ｖ２へ変更するようになっている。第二の設定値Ｖ２は、抵抗Ｒ２，Ｒ４，Ｒ１６、ツェナーダイオードＺＤ７の組み合わせにより任意に設定することができる。
なお、コンデンサＣ１は、抵抗Ｒ１２，Ｒ１５、ツェナーダイオードＺＤ６の分圧比による電圧（分圧点ｃの電圧）を安定化するためのものである。
【００２７】
つぎに、この光源点灯用回路の動作について、図１および図３を用いて説明する。なお、図３は交流電源３の電圧が１００Ｖの場合で、全波整流された電圧Ｖ、第一の設定値Ｖ１、許容最大電流値Ｉｌｉｍ、時間ｔの関係を示している。
【００２８】
整流回路４によって全波整流された出力は、供給電圧制限回路５ａ，５ｂを介してＬＥＤ６に与えられる。
【００２９】
供給される電圧Ｖが誘導電圧などの微小電流であって、分圧点ｂが起動最小電圧値Ｖ０−１よりも低い間（例えば、７０Ｖ未満の間）であることを判断する分圧電圧値である時は、ＦＥＴＱ６の閾値電圧に満たないため、ＦＥＴＱ６がオフになる。これにより、スイッチングトランジスタＱ１がオンし、メインスイッチのトランジスタＱ５がオフになり、ＬＥＤ６への出力供給は遮断される。
【００３０】
整流回路４によって出力された電圧Ｖが上がり、分圧点ｂが起動最小電圧値Ｖ０−１を超えたことを判断する分圧電圧値に達するとＦＥＴＱ６の閾値電圧以上となり、ＦＥＴＱ６がオンになる。これにより、スイッチングトランジスタＱ１がオフし、トランジスタＱ５がオンになり、ＬＥＤ６への出力供給が行われる。
整流回路４によって出力された電圧Ｖが、図３Ａ中に示す第一の設定値Ｖ１よりも低い間は、ＬＥＤ６への出力供給が継続される。
なお、この時、ピーク電流制限回路７を備えたことにより、ＬＥＤ６には、図３Ｂに示すような、許容最大電流値Ｉｌｉｍを超えることのない電流を流すことができる。
【００３１】
整流回路４によって出力された電圧Ｖが、第一の設定値Ｖ１を超えると、スイッチングトランジスタＱ３がオンになる。これにより、トランジスタＱ５がオフになり、ＬＥＤ６への出力供給が遮断される。
【００３２】
整流回路４によって出力された電圧Ｖが、第一の設定値Ｖ１をよりも低くなると、スイッチングトランジスタＱ３がオフになり、トランジスタＱ５がオンして、ＬＥＤ６への出力供給が行われる。
このようにして、ＬＥＤ６への出力供給が断続的に行われることで、図３Ｃに示すように、ＬＥＤ６がパルス点灯する。また、ＬＥＤ６には、許容最大電流値Ｉｌｉｍを超えることのない電流が供給されるので、過電流の入力によりＬＥＤ６が損傷する虞れは無い。
【００３３】
図４は交流電源３の電圧が２００Ｖの場合で、全波整流された電圧Ｖ、第一の設定値Ｖ１、第二の設定値Ｖ２、許容最大電流値Ｉｌｉｍ、時間ｔの関係を示している。
【００３４】
高電圧入力対応回路９の動作は、分圧点ｃが遮断電圧変更電圧値Ｖ０ - ２（例えば１７０Ｖ）を超えたことを判断する分圧電圧値に達するとＦＥＴＱ２の閾値電圧以上となり、ＦＥＴＱ２がオンし、抵抗Ｒ４に抵抗Ｒ１６が並列接続された構成となり、出力供給が遮断される電圧が前記第一の設定値Ｖ１から第二の設定値Ｖ２へと切り替わる。よって、供給される電圧Ｖが、図４中に示す第二の設定値Ｖ２よりも低い間は、ＬＥＤ６への出力供給が継続される。
【００３５】
なお、この時、ピーク電流制限回路７を備えたことにより、ＬＥＤ６には、図３Ｂに示すような、許容最大電流値Ｉｌｉｍを超えることのない電流を流すことができる。
【００３６】
整流回路４によって出力された電圧Ｖが第２の設定値Ｖ２以上になると、スイッチングトランジスタＱ３がオンになる。これにより、トランジスタＱ５がオフになり、ＬＥＤ６への出力供給が遮断される。
また、整流回路４によって出力された電圧Ｖが第２の設定値Ｖ２より低くなると、スイッチングトランジスタＱ３がオフになり、トランジスタＱ５がオンして、ＬＥＤ６への出力供給が行われる。
【００３７】
このようにして、ＬＥＤ６への出力供給が断続的に行われることで、図４Ｃに示すように、ＬＥＤ６がパルス点灯する。また、ＬＥＤ６には、許容最大電流値Ｉｌｉｍを超えることのない電流が供給されるので、過電流の入力によりＬＥＤ６が損傷する虞れは無い。
また、高電圧入力対応回路９の作動により、ＬＥＤ６に対する出力供給の割合が低減することなく、交流電源が１００Ｖである場合と同様に、適正な範囲の電力を適時に供給してＬＥＤ６を明るくパルス点灯することができる。
【００３８】
図５に、本発明に係る点灯式表示装置の実施形態の一例としての照光式押ボタンスイッチを示す。
この照光式押ボタンスイッチは、光源としてのＬＥＤ１０１を内蔵した押ボタン１０２、押ボタン１０２のオン／オフ切換え操作により交流電源からの入力電圧（一般にＡＣ１００Ｖ，２００Ｖなど）を不図示の産業機器等に供給する駆動オン／オフ切換え回路１０３、前記入力電圧をＬＥＤ１０１に供給する光源点灯用回路１１０を備えており、該光源点灯用回路１１０は、図１に示す前述の光源点灯用回路とすることで、トランスや蓄電用コンデンサを搭載しない小型軽量の回路構成であって、駆動オン／オフ切換え回路１０３のケーシング内に内蔵されている。
このような構成になる本例の照光式押ボタンスイッチは、従来におけるトランス搭載型（図６参照）や蓄電用コンデンサ搭載型の照光式押ボタンスイッチに比べ、大幅な小型軽量化、低コスト化、長寿命化を図ることができる。
また、光源点灯用回路１１０は、図１に示す前述の光源点灯用回路構成とすることでＩＣ化することも可能であり、その場合、押ボタン１０２の保持ケース１０２ａ内に内蔵したり、さらには、ＬＥＤ１０１に内蔵するまで超小型化することもできる。
なお、本発明に係る点灯式表示装置は照光式押ボタンスイッチに限定されず、前記押ボタン１０２、駆動オン／オフ切換え回路１０３などのスイッチ機能部を備えず、光源１０１による表示機能のみを備えた表示灯において、その光源を点灯するための回路を前記光源点灯用回路１１０とした表示灯においても実施可能である。
【００３９】
以上、本発明に係る光源点灯用回路およびそれを備えた点灯式表示装置の実施形態の一例を図面を参照しながら説明したが、本発明は図示例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に記載された技術的範疇において種々の変更が可能であることは言うまでも無い。
【００４０】
【発明の効果】
（請求項１）
トランスや蓄電用コンデンサを用いることのない、小型軽量で且つ１００Ｖ，２００Ｖのどちらにも対応可能な回路としながら、適正な範囲の電力を適時に供給して光源を点灯することができる。また、寿命が短い割に高価な蓄電用コンデンサを用いないことに加え、パルス点灯方式であることから光源の寿命を延ばすことができ、耐用年数の長い点灯用回路を安価に提供することができる。また、交流電源が高電圧（例えば２００Ｖ以上）であっても、光源に対する出力供給の割合が低減することなく、交流電源が１００Ｖである場合と同様に、適正な範囲の電力を適時に供給して光源をパルス点灯することができる。
【００４１】
（請求項２）
光源に供給される電流を、光源の許容最大電流値以下に制限して、過電流の入力による光源損傷の虞れを防止することができる。
【００４２】
（請求項３）
誘導電圧（微小電流）などにより光源が誤作動（誤点灯）する虞れを防止することができる。
【００４４】
（請求項４）
トランスや蓄電用コンデンサを不要とした光源点灯用回路を搭載するので、従来の照光式押ボタンスイッチや表示灯に比べ、大幅な小型軽量化、低コスト化，長寿命化が実現できる点灯式表示装置を提供し得るなど、多くの利点を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光源点灯用回路の実施形態の一例を示す回路構成図。
【図２】図１に示す光源点灯用回路のブロック図。
【図３】図１の実施形態における100V入力時の要部波形図。
【図４】図１の実施形態における200V入力時の要部波形図。
【図５】本発明に係る点灯式表示装置としての照光式押ボタンスイッチの実施形態の一例を示す斜視図。
【図６】従来の点灯式表示装置としての照光式押ボタンスイッチの一例を示す斜視図。
【符号の説明】
３：交流電源
４：整流回路
５ａ，５ｂ：供給電圧制限回路
６：ＬＥＤ（光源）
７：ピーク電流制限回路
８ａ，８ｂ：起動電圧制限回路
９：高電圧入力対応回路
Claims (4)
- 発光ダイオードや白熱電球等の光源を点灯するための光源点灯用回路であって、
交流電源を整流するための整流回路と、
前記整流回路の出力の立ち上がり時にはその出力電圧が第一の設定値に達するまで前記光源への出力供給を行い、前記整流回路の出力の立ち下がり時にはその出力電圧が第一の設定値以下になった時に前記光源への出力供給を行う供給電圧制限回路と、
交流電源が高電圧である時に、前記整流回路の出力の立ち上がり時にはその出力電圧が第一の設定値より高い第二の設定値に達するまで前記光源への出力供給を行い、前記整流回路の出力の立ち下がり時にはその出力電圧が前記第二の設定値以下になった時に前記光源への出力供給を行うよう、前記供給電圧制限回路を制御する高電圧入力対応回路を備え、
前記整流回路の出力電圧が第一の設定値を超えている間は前記出力供給を遮断して、前記光源をパルス点灯させると共に、交流電源が高電圧である場合には、前記整流回路の出力電圧が第二の設定値を超えている間、出力供給を遮断して、前記光源をパルス点灯させるよう構成したこと特徴とする光源点灯用回路。 - 前記光源に供給される電流の最大値を、前記光源の許容最大電流値以下に制限するピーク電流制限回路を備えたことを特徴とする請求項１記載の光源点灯用回路。
- 前記光源に供給される電圧が微小値である時に、前記供給電圧制限回路からの光源への出力供給を遮断して、光源の誤点灯を防止する起動電圧制限回路を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の光源点灯用回路。
- 少なくとも、発光ダイオードや白熱電球等の光源と、該光源を点灯するための光源点灯用回路を組み込んでなる照光式押ボタンスイッチや表示灯などの点灯式表示装置であって、前記光源点灯用回路が請求項１〜３のいずれか１項記載の光源点灯用回路であることを特徴とする点灯式表示装置。
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