JP6145821B2 - 照明用光源及び照明装置 - Google Patents

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、基板と、前記基板上に環状に配置され、直列に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、前記基板上であって前記第１発光部の内周側に配置され、直列に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電流径路上に直列配置された第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発光部へ向けて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いことを特徴とする。

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発光素子及び前記第２発光素子は、それぞれ、電流が流れることにより発光するＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップに並列接続された静電耐圧素子と、前記ＬＥＤチップの周囲に配置された蛍光体と、前記ＬＥＤチップ及び前記静電耐圧素子を収納するパッケージとを備え、前記第１発光素子の前記静電耐圧素子は、当該第１発光素子の前記ＬＥＤチップよりも外周方向に配置され、前記第２発光素子の前記静電耐圧素子は、当該第２発光素子の前記ＬＥＤチップよりも内周方向に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発光部に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つの発光部のうち直列接続数の大きい第１発光部が基板外周領域に環状配置されるので、配光調整が容易となり光学機構を簡素化できる。

実施の形態１に係るＬＥＤランプを含む照明装置の断面図である。 実施の形態１に係るＬＥＤランプ内に配置されたＬＥＤモジュールの斜視図である。 実施の形態１に係るＬＥＤモジュールにおける部品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ＬＥＤモジュールにおけるＬＥＤ配置レイアウト図の一例である。 実施の形態３に係るＬＥＤモジュールにおけるＬＥＤ配置レイアウト図の一例である。 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、基板と、前記基板上に環状に配置され、直列に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、前記基板上であって前記第１発光部の内周側に配置され、直列に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電流径路上に直列配置された第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発光部へ向けて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いことを特徴とする。

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発光部に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つの発光部のうち直列接続数の大きい第１発光部が基板外周領域に環状配置されるので、配光調整が容易となり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）
［照明装置の構成］
図１は、実施の形態１に係るＬＥＤランプを含む照明装置の断面図である。同図に示されるように、ＬＥＤランプ２は、照明装置１に取り付けられる。ＬＥＤランプ２は、グローブ２１０と、外部ケース２６０と、口金２７０とで構成され、ＬＥＤモジュール１０（図１に図示せず）を内蔵した照明用光源である。さらに、外部ケース２６０及び口金２７０の内部には、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及び定電力を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）が配置されている。この構成により、外部信号により選択されたＬＥＤアレイに定電力が供給され、ＬＥＤランプ２は、選択されたＬＥＤアレイの光色にて発光する。

照明装置１は、ＬＥＤランプ２と、ＬＥＤランプ２と電気的に接続され且つＬＥＤランプ２を保持するソケット２２０と、ＬＥＤランプ２から発せられた光を所定方向に反射させる椀状の反射板２３０とを備える。実施の形態１に係る照明装置１としては、いわゆる、ダウンライト用照明器具を例示している。

照明装置１は、接続部２４０を介して外部交流電源と接続される。反射板２３０は、天井２５０の開口の周部下面に当接する形で天井２５０に取り付けられている。反射板２３０の上部に配置されたソケット２２０は、天井２５０の裏側に位置する。

なお、図１に示される照明装置１の構造は単なる一例であり、前述のダウンライト用照明器具に限定されるものでない。

［ＬＥＤモジュールの構成］
図２は、実施の形態１に係るＬＥＤランプ内に配置されたＬＥＤモジュールの斜視図である。同図に示されたＬＥＤランプ２は、図１に示された照明装置１に取り付けられる。

ＬＥＤランプ２では、略円環形状の平面である基台の上面が、実装基板２０１となっており、当該実装基板２０１上に、ＳＭＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ）型の複数のＬＥＤ素子２１１と複数のＬＥＤ素子２２１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、実装基板２０１と、ＬＥＤアレイ２１１Ａと、ＬＥＤアレイ２１１Ａとは発光色が異なるＬＥＤアレイ２２１Ａと、ＦＥＴスイッチＳＷ２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は、実装基板２０１上に配置されていないが、実装基板２０１上または実装基板２０１の裏面等に実装されてもよい。あるいは、図２のように、実装基板２０１上の接続端子２０３、２０４に接続されたリード線を介して、外部ケース２６０及び口金２７０の内部に配置されてもよい。

ＬＥＤアレイ２１１Ａは、実装基板２０１上の外周領域に円環状に配置され、直列に接続された複数のＬＥＤ素子２１１で構成された第１発光部である。ＬＥＤアレイ２２１Ａは、実装基板２０１上の内周領域に配置され、直列に接続された複数のＬＥＤ素子２２１で構成された第２発光部である。ＳＭＤ型のＬＥＤ素子２１１は、樹脂製のパッケージ（容器）２１２と、パッケージ２１２の凹部の中に実装されたＬＥＤチップ２１３と、当該凹部内に封入された封止部材（蛍光体含有樹脂）２１４とを備える。なお、ＳＭＤ型のＬＥＤ素子２２１も、ＬＥＤ素子２１１と同様の構成である。ＬＥＤ素子２１１は、例えば、順方向電圧Ｖｆが３ＶのＬＥＤチップ２１３とオレンジ色蛍光体（色温度２７００Ｋ）を含む封止部材２１４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２２１は、例えば、順方向電圧Ｖｆが３ＶのＬＥＤチップと白色蛍光体（色温度６５００Ｋ）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。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２１１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２２１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２１１の順方向電圧とＬＥＤ素子２２１の順方向電圧とは等しく、ＬＥＤ素子２１１の直列接続数（１２個）は、ＬＥＤ素子２２１の直列接続数（８個）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。

また、ＬＥＤアレイ２１１Ａ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２２１Ａ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２１１Ａ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２２１Ａに電力が供給される。

なお、図２では、ＬＥＤ素子２１１を１２個、及び、ＬＥＤ素子２２１を８個としているが、ＬＥＤ素子の個数はこれに限らない。ＬＥＤアレイ２１１Ａ及びＬＥＤアレイ２２１Ａ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５Ａ及び図５Ｂを用いて後述する。

実装基板２０１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、例えば円形状の基板である。実装基板２０１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。実装基板２０１の表面及び裏面は、平面視したとき、円形状となっている。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。

実装基板２０１には、ＬＥＤ素子２１１及びＬＥＤ素子２２１に配線を接続できるような、配線パターン２０５が形成されている。また、実装基板２０１には、接続端子２０２〜２０４が形成されている。ＬＥＤ素子２１１及びＬＥＤ素子２２１等に接続された配線は２０５、接続端子２０２〜２０４と接続され、ＬＥＤランプ２の外部ケース２６０及び口金２７０の内部に設けられた駆動回路に接続される。なお、接続端子２０２〜２０４において、リード配線を半田付けすることで、当該リード配線と実装基板２０１とが固定される。

なお、実装基板２０１の形状は、図２に示されるような真円形状に限定されない。実装されるＬＥＤランプ２の形状に合わせて、例えば、実施の形態３に示されるような矩形または楕円形であってもよい。また、ＬＥＤアレイ２１１Ａ及び２２１Ａの配置も、図２に示されるような円環状配置に限定されない。実装されるＬＥＤランプ２の形状に合わせて、例えば、実施の形態３に示されるような直線配置または楕円形配置であってもよい。

また、実装基板２０１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、実装基板２０１の裏面も平面に限定されない。

ＬＥＤモジュール１０は、例えば、ねじを用いて基台に固定されている。なお、ＬＥＤモジュール１０は基台へ接着または係合などで固定されていても良い。

図３は、実施の形態１に係るＬＥＤモジュールにおける部品配置レイアウト図の一例である。ＬＥＤモジュール１０は、ＬＥＤアレイ２１１Ａと、ＬＥＤアレイ２１１Ａとは光色が異なるＬＥＤアレイ２２１Ａと、第２電流径路側に配置されたＦＥＴスイッチＳＷ２とを備えた発光モジュールである。ＬＥＤアレイ２１１Ａは、実装基板２０１上に環状に配置された第１発光部である。また、ＬＥＤアレイ２２１Ａは、実装基板２０１上であってＬＥＤアレイ２１１Ａの内周側に配置され、ＬＥＤアレイ２１１Ａと異なる光色で発光する第２発光部である。

ここで、ＳＭＤ型のＬＥＤ素子２１１は、図３に示されるように、直列接続されたＬＥＤチップ２１１Ｘ及び２１１Ｙを備えても良い。さらに、ＬＥＤ素子２１１は、ＬＥＤチップ２１１Ｘ及び２１１Ｙと並列接続されたツェナーダイオード２１１Ｚを備えても良い。同様にして、ＳＭＤ型のＬＥＤ素子２２１は、直列接続されたＬＥＤチップ２２１Ｘ及び２２１Ｙを備えても良い。さらに、ＬＥＤ素子２２１は、ＬＥＤチップ２２１Ｘ及び２２１Ｙと並列接続されたツェナーダイオード２２１Ｚを備えても良い。この構成において、ＬＥＤ素子２１１は、例えば、順方向電圧Ｖｆが３ＶのＬＥＤチップ２１１Ｘ及び２１１Ｙとオレンジ色蛍光体（色温度２７００Ｋ）を含む封止部材２１４とで構成され、電球色で発光する。また、ＬＥＤ素子２２１は、例えば、順方向電圧Ｖｆが３ＶのＬＥＤチップ２２１Ｘ及び２２１Ｙと白色蛍光体（色温度６５００Ｋ）を含む封止部材とで構成され、昼光色で発光する。

ツェナーダイオード２１１Ｚならびに２２１Ｚは、それぞれ、ＬＥＤチップ２１１Ｘ及び２１１Ｙ、ならびに、ＬＥＤチップ２２１Ｘ及び２２１Ｙを、静電破壊から保護するための静電耐圧素子である。具体的には、例えば、サージ電圧がＬＥＤアレイ２１１Ａ及び２２１Ａのアノード端子へ入力された場合、ＬＥＤ素子２１１及び２２１のアノード端子に所定値以上の電圧が印加されると、ツェナーダイオード２１１Ｚ及び２２１Ｚが導通することにより、ＬＥＤチップ２１１Ｘ、２１１Ｙ、２２１Ｘ及び２２１Ｙに高圧が印加されて破壊することを防止できる。また、ツェナーダイオード２１１Ｚ及び２２１Ｚは、ＬＥＤチップから出射した光を吸収する性質があるので、パッケージ内の配置位置により、ＬＥＤ素子の配光性が変化する。

図３に示されたＬＥＤ素子の構成の場合、ＬＥＤアレイ２１１Ａが有するＬＥＤチップの直列接続数だけ順方向電圧Ｖｆ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アレイ２２１Ａが有するＬＥＤチップの直列接続数だけ順方向電圧Ｖｆ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２１１Ｘ、２１１Ｙ、２２１Ｘ及び２２１Ｙの順方向電圧は等しく、ＬＥＤアレイ２１１Ａを構成するＬＥＤチップの直列接続数は２４個であり、ＬＥＤアレイ２２１Ａを構成するＬＥＤチップの直列接続数は１６個である。この関係において、ＬＥＤアレイ２１１Ａを構成するＬＥＤチップの直列接続数はＬＥＤアレイ２２１Ａを構成するＬＥＤチップ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素子２１１が有するＬＥＤチップ２１１Ｘ及び２１１Ｙならびにツェナーダイオード２１１Ｚは、パッケージ２１２の実装面に実装される。ここで、ＬＥＤ素子２１１のツェナーダイオード２１１Ｚは、当該ＬＥＤ素子２１１のＬＥＤチップ２１１Ｘ及び２１１Ｙよりも実装基板２０１の外周方向に位置するよう、当該ＬＥＤ素子２１１が配置される。一方、ＬＥＤ素子２２１が有するＬＥＤチップ２２１Ｘ及び２２１Ｙならびにツェナーダイオード２２１Ｚは、パッケージの実装面に実装される。ここで、ＬＥＤ素子２２１が有するツェナーダイオード２２１Ｚは、当該ＬＥＤ素子２２１のＬＥＤチップ２２１Ｘ及び２２１Ｙよりも実装基板２０１の内周方向に位置するよう、当該ＬＥＤ素子２２１が配置される。これにより、実装基板２０１の外周領域に円環状配置されるＬＥＤアレイ２１１Ａでは、ツェナーダイオード２１１ＺよりもＬＥＤチップが内周側に配置される。これに対して、実装基板２０１の内周領域に配置されるＬＥＤアレイ２２１Ａでは、ツェナーダイオード２２１ＺよりもＬＥＤチップが外周側に配置される。この配置により、ＬＥＤ素子２１１では、基板外周方向へ出射される光の一部がツェナーダイオード２１１Ｚにより吸収される。また、ＬＥＤ素子２２１では、基板内周方向へ出射される光の一部がツェナーダイオード２２１Ｚにより吸収される。よって、ＬＥＤアレイ２１１Ａ及びＬＥＤアレイ２２１Ａの配光特性を、ツェナーダイオードの位置を考慮しない場合の両アレイの配光特性と比較して、近づけることが可能となる。よって、例えば、レンズ１つでＬＥＤランプ２の配光調整が可能となり、光学機構を簡素化できる。

［ＬＥＤランプの構成］
図４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、ＬＥＤランプ２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２で示されたように、ＬＥＤアレイ２１１Ａと、ＬＥＤアレイ２２１Ａと、ＦＥＴスイッチＳＷ２とが配置されている。

図２で示されたように、ＬＥＤアレイ２１１Ａは、直列に接続された複数のＬＥＤ素子２１１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２２１Ａは、直列に接続された複数のＬＥＤ素子２２１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２１１Ａのカソード端子とＬＥＤアレイ２２１Ａのカソード端子とが接続され、ＬＥＤアレイ２１１Ａのアノード端子とＬＥＤアレイ２２１Ａ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２では、ＬＥＤ素子２１１とＬＥＤ素子２２１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２１１とＬＥＤ素子２２１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２１１Ａの順方向加算電圧がＬＥＤアレイ２２１Ａ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２１１は、順方向電圧Ｖｆが３ＶであるＬＥＤチップとオレンジ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２２１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２１１Ａが２４個のＬＥＤチップが直列接続された構成であるとすると、トータルＶｆは、７２Ｖ（＝３Ｖ×２４個）である。また、ＬＥＤアレイ２２１Ａが１６個のＬＥＤチップが直列接続された構成であるとすると、トータルＶｆは、４８Ｖ（＝３Ｖ×１６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２１１Ａ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２２１Ａ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２１１ＡまたはＬＥＤアレイ２２１Ａ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２１１Ａ及びＬＥＤアレイ２２１Ａの一方と、当該切り替え後に電流が流れているＬＥＤアレイ２１１Ａ及びＬＥＤアレイ２２１Ａ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、ＬＥＤランプ２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、ＬＥＤランプ２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アレイが並列接続された構成を例示したが、３つ以上のＬＥＤアレイが並列接続された構成であってもよい。例えば、ｎ個のＬＥＤアレイが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５Ａ及び図５Ｂを用いて説明する。

図５Ａ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５Ｂ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２１１Ａの順方向加算電圧（以下、トータルＶｆと記す場合がある）は７２Ｖであり、ＬＥＤアレイ２２１Ａの順方向加算電圧は４８Ｖであり、順方向加算電圧の差は２４Ｖ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２２１Ａ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２２１Ａ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２２１Ａ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２１１Ａ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２１１Ａの蛍光体の発光効率が低く、ＬＥＤアレイ２２１Ａの蛍光体の発光効率が高い。ＬＥＤアレイ２１１Ａ及び２２１Ａ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２１１Ａ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２１１Ａのほうが直列接続数が大きいので、ＬＥＤアレイ２１１Ａ及びＬＥＤアレイ２２１Ａ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。

また、発光効率が低くＬＥＤ素子数が多いＬＥＤアレイ２１１Ａの方が、発熱量が多くなるが、ＬＥＤアレイ２１１Ａが実装基板２０１の外周領域に配置されるので、放熱性を向上させることが可能となる。

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２１１Ａ及びＬＥＤアレイ２２１Ａ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３Ａの状態遷移において、ＬＥＤアレイ２２１ＡのトータルＶｆに対して、ＬＥＤアレイ２１１Ａ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２２１Ａに流すことが可能となる。

これに対して、ＬＥＤアレイ２２１Ａの順方向加算電圧に対して、ＬＥＤアレイ２１１Ａ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２２１Ａに流れる電流を支配的としつつ、ＬＥＤアレイ２１１Ａ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２２１Ａに主電力が供給され、ＬＥＤアレイ２１１Ａ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２１１Ａ及びＬＥＤアレイ２２１Ａへ供給される電力の合算値を変化させずにＬＥＤアレイ２１１Ａ及びＬＥＤアレイ２２１Ａへ電力を出力する。

［ＬＥＤランプの回路構成］
次に、ＬＥＤランプ２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６を用いて説明する。

図６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２１１Ａ及び２２１Ａ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２２１Ａ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２２１Ａを通る電流径路を選択的に流れる。一方、ＬＥＤアレイ２１１Ａ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２１１Ａ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２１１Ａ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２１１Ａ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２１１Ａと並列接続され、かつ、ＬＥＤアレイ２２１Ａ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２１１Ａ及び２２１Ａのカソード端子に接続され、正極側出力端子がＬＥＤアレイ２１１Ａ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２１１Ａ及びＬＥＤアレイ２２１Ａ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２１１Ａ及び２２１Ａ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２１１Ａ及び２２１Ａ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２１１Ａ→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２１１Ａ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２１１Ａ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２１１Ａ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２２１Ａ→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２２１Ａ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２２１Ａ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２１１Ａに供給された電力と同様の電力が、ＬＥＤアレイ２２１Ａ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２１１ＡまたはＬＥＤアレイ２２１Ａへ放出する。また、ＬＥＤアレイ２１１Ａ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ＬＥＤランプ２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２１１Ａ及び２２１Ａの高電位側に配置されているが、ＬＥＤアレイ２１１Ａ及び２２１Ａ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、ＬＥＤランプ２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７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６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２２１Ａ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２２１Ａを通る電流径路を選択的に流れる。一方、ＬＥＤアレイ２１１Ａ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２１１Ａ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ＬＥＤランプ２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２１１Ａは順方向加算電圧が大きく、（２）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、（３）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、直列接続数の大きいＬＥＤアレイ２１１Ａが実装基板２０１の外周領域に円環状配置されるので、例えば、実装基板２０１の上方にレンズ１つを配置するだけで配光調整が可能となり、光学機構を簡素化できる。

（実施の形態２）
以下、実施の形態２に係るＬＥＤランプについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下では、実施の形態１に係るＬＥＤランプ２と同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。

［ＬＥＤモジュールの構成］
図８は、実施の形態２に係るＬＥＤモジュールにおけるＬＥＤ配置レイアウト図の一例である。本実施の形態に係るＬＥＤモジュール１１は、図１に示されたＬＥＤランプ２に取り付けられる。

ＬＥＤモジュール１１は、複数のＬＥＤ素子３１１と、ＬＥＤ素子３１１とは発光色が異なる複数のＬＥＤ素子３２１と、複数のＬＥＤ素子３２１に電流が流れる経路である第２電流径路側に配置されたＦＥＴスイッチＳＷ２とを備えた発光モジュールである。

複数のＬＥＤ素子３１１は、実装基板３０１上の外周領域に円環状に配置され、互いに直列に接続されている。さらに、複数のＬＥＤ素子３１１は、実装基板３０１上の内周領域にも配置されている。実装基板３０１上の外周領域に円環状配置されたＬＥＤ素子３１１と、実装基板３０１上の内周領域に配置されたＬＥＤ素子３１１とは直列接続され、ＬＥＤアレイ３１１Ａを構成している。

複数のＬＥＤ素子３２１は、実装基板３０１上の外周領域に円環状に配置され、互いに直列に接続されている。実装基板３０１上の外周領域に円環状配置されたＬＥＤ素子３２１は、ＬＥＤアレイ３２１Ａを構成している。

さらに、実装基板３０１上の外周領域に円環状配置されたＬＥＤ素子３１１とＬＥＤ素子３２１とは、実装基板３０１の外周に沿って、交互に配置されている。

ＬＥＤ素子３１１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３２１は、例えば、順方向電圧Ｖｆが３ＶのＬＥＤチップと白色蛍光体（色温度６５００Ｋ）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素子３１１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３２１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３１１の順方向電圧とＬＥＤ素子３２１の順方向電圧とは等しく、ＬＥＤ素子３１１の直列接続数（１２個）は、ＬＥＤ素子３２１の直列接続数（８個）より大きい。

なお、上記ＬＥＤモジュール１１の構成を除いたＬＥＤランプの構成は、実施の形態１と同じである。

以上、本実施の形態に係るＬＥＤランプによれば、（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３１１Ａは順方向加算電圧が大きく、（２）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、（３）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、直列接続数の大きいＬＥＤアレイ３１１Ａが実装基板３０１の外周領域及び内周領域に配置され、直列接続数の小さいＬＥＤアレイ３２１Ａが実装基板３０１の外周領域に配置される。この配置レイアウトにより、例えば、基板上方にレンズ１つを配置するだけで配光調整が可能となり光学機構を簡素化できる。

（実施の形態３）
以下、実施の形態３に係るＬＥＤランプについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下では、実施の形態１に係るＬＥＤランプ２と同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。

［ＬＥＤモジュールの構成］
図９は、実施の形態３に係るＬＥＤモジュールにおけるＬＥＤ配置レイアウト図の一例である。本実施の形態に係るＬＥＤモジュール１２は、図１に示されたＬＥＤランプ２に取り付けられる。あるいは、本実施の形態に係るＬＥＤモジュール１２は、直管ＬＥＤランプの発光モジュールとして取り付けられる。

ＬＥＤモジュール１２は、複数のＬＥＤ素子４１１と、ＬＥＤ素子４１１とは発光色が異なる複数のＬＥＤ素子４２１と、複数のＬＥＤ素子４２１に電流が流れる経路である第２電流径路側に配置されたＦＥＴスイッチＳＷ２とを備えた発光モジュールである。

複数のＬＥＤ素子４１１は、矩形型の実装基板４０１上の外周領域に、当該矩形形状に沿って配置され、配線パターン４０２により互いに直列に接続されている。実装基板４０１上の外周領域に配置された複数のＬＥＤ素子４１１は、ＬＥＤアレイ４１１Ａを構成している。

複数のＬＥＤ素子４２１は、矩形型の実装基板４０１上の内周領域に配置され、配線パターン４０３により互いに直列に接続されている。実装基板４０１上の内周領域に配置された複数のＬＥＤ素子４２１は、ＬＥＤアレイ４２１Ａを構成している。

ＬＥＤ素子４１１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４２１は、例えば、順方向電圧Ｖｆが３ＶのＬＥＤチップと白色蛍光体（色温度６５００Ｋ）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素子４１１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４２１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、ＬＥＤ素子４１１の順方向電圧とＬＥＤ素子４２１の順方向電圧とは等しく、ＬＥＤ素子４１１の直列接続数は、ＬＥＤ素子４２１の直列接続数より大きい。

なお、上記ＬＥＤモジュール１２と接続される定電力出力回路２０の構成は、実施の形態１と同じである。

以上、本実施の形態に係るＬＥＤランプによれば、（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４１１Ａは順方向加算電圧が大きく、（２）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、（３）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、直列接続数の大きいＬＥＤアレイ４１１Ａが実装基板４０１の外周領域に基板形状に沿って配置され、直列接続数の小さいＬＥＤアレイ４２１Ａが実装基板４０１の内周領域に配置されるので、両ＬＥＤアレイの配光特性を合わせることが容易となり光学機構を簡素化できる。

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１〜３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。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１〜３において、ＬＥＤモジュールとして、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１〜３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、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、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モジュールを電球型ランプ及び直管ＬＥＤランプに適用したが、これに限らず、例えば、シーリングライトおよびハロゲンランプ等にも適用できる。

また、照明装置１は、１つのＬＥＤランプ２を備えるが、複数、例えば、２個以上のＬＥＤランプ２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 照明装置
２ ＬＥＤランプ
１０、１１、１２、９００ ＬＥＤモジュール
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
２０１、３０１、４０１ 実装基板
２０２、２０３、２０４ 接続端子
２０５、４０２、４０３ 配線パターン
２１０ グローブ
２１１、２２１、３１１、３２１、４１１、４２１ ＬＥＤ素子
２１１Ａ、２２１Ａ、３１１Ａ、３２１Ａ、４１１Ａ、４２１Ａ、５１１Ａ、５２１Ａ ＬＥＤアレイ（発光部）
２１１Ｘ、２１１Ｙ、２１３、２２１Ｘ、２２１Ｙ ＬＥＤチップ
２１１Ｚ、２２１Ｚ ツェナーダイオード
２１２ パッケージ
２１４ 封止部材
２２０ ソケット
２３０ 反射板
２４０ 接続部
２５０ 天井
２６０ 外部ケース
２７０ 口金
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 (10)

1. 基板と、
   前記基板上に環状に配置され、直列に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、
   前記基板上であって前記第１発光部の内周側に配置され、直列に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電流径路上に直列配置された第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発光部へ向けて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、
   前記第１発光素子及び前記第２発光素子は、それぞれ、
   電流が流れることにより発光するＬＥＤチップと、
   前記ＬＥＤチップに並列接続された静電耐圧素子と、
   前記ＬＥＤチップの周囲に配置された蛍光体と、
   前記ＬＥＤチップ及び前記静電耐圧素子を収納するパッケージとを備え、
   前記第１発光素子の前記静電耐圧素子は、当該第１発光素子の前記ＬＥＤチップよりも外周方向に配置され、
   前記第２発光素子の前記静電耐圧素子は、当該第２発光素子の前記ＬＥＤチップよりも内周方向に配置されている
   照明用光源。
2. 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。
3. 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２に記載の照明用光源。
4. 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１〜３のいずれか１項に記載の照明用光源。
5. 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１〜４のいずれか１項に記載の照明用光源。
6. 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５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、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５に記載の照明用光源。
8. 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１〜７のいずれか１項に記載の照明用光源。
9. 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１〜８のいずれか１項に記載の照明用光源。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の照明用光源を備える
    照明装置。

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