JP6213872B2 - 点灯装置及び照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の固体発光素子の点灯装置、及び、点灯装置を備えた照明器具に関する。

ＬＥＤ等の固体発光素子は、小型、高効率及び長寿命であることから、様々な製品の光源として期待されている。

ＬＥＤを光源とする製品の一つとして照明器具が知られている。照明器具においては、必要とされる明るさなどに応じて、使用されるＬＥＤの個数が決定され、通常、一台の照明器具に複数のＬＥＤが使用される。照明器具において複数のＬＥＤを用いる場合の構成の一つとして、複数の直列接続されたＬＥＤを用いる構成がある。この構成により、各ＬＥＤに同一の電流が供給されるため、各ＬＥＤの明るさのバラツキを抑制することができる。

上記の複数の直列接続されたＬＥＤを用いる構成においては、複数のＬＥＤのいずれかで開放故障が発生した場合、全てのＬＥＤへの電流供給が断たれるという問題がある。この問題を解決するために、各ＬＥＤに並列にバイパス回路を追加する技術が知られている。例えば、特許文献１に記載された発明においては、直列接続された各ＬＥＤに並列にバイパス回路を設け、開放故障が発生したＬＥＤの両端電圧の上昇を検知した場合に、バイパス回路内のバイパススイッチを導通させている。しかしながら、特許文献１に記載された発明においては、バイパススイッチを導通させた直後に、過大な電流が、バイパス回路と開放故障が発生していない他のＬＥＤとに流れる。したがって、特許文献１に記載された発明のＬＥＤなどは、この過大な電流によるストレスに耐えられるように構成される必要があり、コスト及びサイズが増大する要因となり得る。

上記の過大な電流を抑制するための技術として、バイパス回路内に電圧降下部を設ける技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載された発明においては、バイパス回路内に、電圧降下部として抵抗を設けて、バイパス回路内のバイパススイッチを導通させた直後に流れる電流を低減して、ＬＥＤなどへのストレスを抑制しようとしている。

特開２００９−３８２４７号公報 国際公開第２０１２／００５２３９号

しかしながら、上記特許文献２に記載された発明においては、開放故障が発生したＬＥＤの両端子間を導通させた後、電圧降下部による電力損失が発生し続けるという問題がある。

また、上記特許文献１及び特許文献２に記載された発明においては、ＬＥＤでの開放故障が発生してからバイパス回路が導通するまでの間、一時的に全てのＬＥＤへの電流が断たれて消灯されるという問題がある。

本発明は、これらの問題を解決するためになされたものであり、直列接続された複数の固体発光素子及びバイパススイッチを用いる点灯装置において、バイパススイッチを導通させた瞬間に発生する過大な電流が正常な固体発光素子に流れることを抑制することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る点灯装置の一態様は、直列接続された複数の固体発光素子に所定の電流を供給する定電流回路と、前記複数の固体発光素子の一つである第１発光素子に並列接続されるコンデンサと、前記第１発光素子及び前記コンデンサに並列接続されるバイパススイッチと、前記コンデンサへ流れる電流値を検出する電流検出部と、を備え、前記電流検出部は、検出された前記電流値が所定の閾値を超える場合に、前記バイパススイッチを導通させる。

また、本発明に係る点灯装置の一態様において、前記コンデンサに直列接続される抵抗を、さらに備え、前記電流検出部は、前記抵抗の両端電圧値に基づいて、前記電流値を検出する構成としてもよい。

また、本発明に係る点灯装置の一態様において、前記電流検出部は、前記電流値の高周波成分を低減するＲＣフィルタを備える構成としてもよい。

また、本発明に係る点灯装置の一態様において、前記バイパススイッチに直列接続されるインピーダンス要素を、さらに備える構成としてもよい。

また、本発明に係る点灯装置の一態様において、前記定電流回路は、直流電源から電流を供給されるＤＣ／ＤＣコンバータであって、スイッチング素子と、前記スイッチング素子をオンオフ制御する信号を出力する制御回路と、前記スイッチング素子がオン状態の場合に、前記直流電源から電流が流れるインダクタンス要素と、前記インダクタンス要素から放出される電流を前記複数の固体発光素子に供給するダイオードと、を備える構成としてもよい。

また、本発明に係る点灯装置の一態様において、前記電流検出部は、前記コンデンサへ流れる前記電流値のＤＣ成分を検出する構成としてもよい。

また、本発明に係る点灯装置の一態様において、前記定電流回路は、電流臨界モードで駆動され、前記所定の閾値は、前記定電流回路の出力電流値の１倍より大きく、２倍以下の値である構成としてもよい。

また、本発明に係る照明器具の一態様は、前記複数の固体発光素子と、上記いずれかに記載の点灯装置と、を備える。

本発明によれば、直列接続された複数の固体発光素子及びバイパススイッチを用いる点灯装置において、バイパススイッチを導通させた瞬間に発生する過大な電流が正常な固体発光素子に流れることを抑制することができる。

図１は、実施の形態１に係る点灯装置１ａの回路図である。 図２は、実施の形態１に係る点灯装置１ａの各部における電流波形及び電圧波形を示すグラフである。 図３は、実施の形態１に係る点灯装置１ａの各部における拡大された電流波形及び電圧波形を示すグラフである。 図４は、実施の形態１に係る点灯装置１ａの各部における拡大された電流波形及び電圧波形を示すグラフである。 図５は、実施の形態２に係る点灯装置１ｂの回路図である。 図６は、実施の形態２に係る点灯装置１ｂの各部における電圧波形を示すグラフである。 図７は、実施の形態３に係る点灯装置１ｃの回路図である。 図８は、実施の形態１に係る点灯装置１ａ及び実施の形態３に係る点灯装置１ｃの各部における電流波形を示すグラフである。 図９は、実施の形態４に係る点灯装置１ｄの回路図である。 図１０は、実施の形態５に係る点灯装置１ｅの回路図である。 図１１は、実施の形態６に係る照明器具の外観図である。 図１２は、実施の形態６に係る照明器具の外観図である。 図１３は、実施の形態６に係る照明器具の外観図である。

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。

（実施の形態１）
まず、実施の形態１に係る点灯装置の構成要素について、図１を用いて説明する。

図１は、本実施の形態に係る点灯装置の回路図である。

図１に示されるように、本実施の形態に係る点灯装置１ａは、直流電源１０から直流電力を供給されて、直列接続された複数のＬＥＤ４０ａ及び４０ｂを点灯させる装置であり、定電流回路２０、並びに、バイパス回路３０ａ及び３０ｂを備える。

図１に示されるＬＥＤ４０ａ及び４０ｂは、定電流回路２０から電流を供給されて点灯される互いに直列接続された固体発光素子である。ＬＥＤ４０ａ及び４０ｂは、それぞれ、単一のＬＥＤチップ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ＬＥＤチップから構成されてもよい。

図１に示される定電流回路２０は、直流電源１０からの供給電流を変換し、直列接続された複数のＬＥＤ４０ａ及び４０ｂに所定の電流を供給する回路である。定電流回路２０は、制御回路２１、ダイオード２２、インダクタ２３、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）２４及び検出抵抗２５を備える。

定電流回路２０の制御回路２１は、ＦＥＴ２４をオンオフ制御する信号を出力する回路である。

定電流回路２０のＦＥＴ２４は、制御回路２１から出力される信号によりオンオフ制御されるスイッチング素子である。

定電流回路２０のインダクタ２３は、ＦＥＴ２４がオン状態の場合に、直流電源１０から電流が流れるインダクタンス要素である。

定電流回路２０のダイオード２２は、インダクタ２３から放出される電流をＬＥＤ４０ａ及び４０ｂに供給する素子である。

定電流回路２０の検出抵抗２５は、ＦＥＴ２４に流れる電流を検出するための抵抗である。

本実施の形態においては、定電流回路２０は、電流臨界モード（ＢＣＭ：Ｂｏｕｎｄａｒｙ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｍｏｄｅ）制御を行うＤＣ／ＤＣコンバータである。すなわち、本実施の形態の定電流回路２０の制御回路２１は、ＦＥＴ２４を導通状態に維持している場合には、検出抵抗２５に流れる電流値がピーク値となったことを検出して、ＦＥＴ２４を非導通状態に切り替える。また、制御回路２１は、ＦＥＴ２４を非導通状態に維持している場合には、インダクタ２３に流れる電流がゼロになったことを検出して、ＦＥＴ２４を導通状態に切り替える。

図１に示されるバイパス回路３０ａ及び３０ｂは、それぞれ、ＬＥＤ４０ａ及び４０ｂに並列に接続され、ＬＥＤ４０ａ及び４０ｂで開放故障が発生した場合に、ＬＥＤ４０ａ及び４０ｂを迂回するバイパス経路を導通させる回路である。バイパス回路３０ａは、コンデンサ３１ａ、抵抗３２ａ、ツェナーダイオード３３ａ及びサイリスタ３４ａを備え、バイパス回路３０ｂは、コンデンサ３１ｂ、抵抗３２ｂ、ツェナーダイオード３３ｂ及びサイリスタ３４ｂを備える。

バイパス回路３０ａのコンデンサ３１ａ及びバイパス回路３０ｂのコンデンサ３１ｂは、それぞれ、ＬＥＤ４０ａ及び４０ｂに並列接続される容量素子である。ＬＥＤ４０ａ及び４０ｂで開放故障が発生する場合には、コンデンサ３１ａ及び３１ｂへ流れる電流値がそれぞれ上昇するため、その電流値を検出することによって開放故障の発生を検出できる。コンデンサ３１ａ及び３１ｂは、定電流回路２０の出力の平滑用コンデンサとしても機能する。すなわち、ＦＥＴ２４のスイッチングに起因する定電流回路２０の出力電流の脈動成分がコンデンサ３１ａ及び３１ｂによって平滑化されて、ＬＥＤ４０ａ及び４０ｂに平滑化された直流電流が流れる。

バイパス回路３０ａのサイリスタ３４ａ及びバイパス回路３０ｂのサイリスタ３４ｂは、それぞれ、コンデンサ３１ａ及び３１ｂに並列接続されるバイパススイッチである。

バイパス回路３０ａの抵抗３２ａ及びツェナーダイオード３３ａは、コンデンサ３１ａへ流れる電流が所定の閾値Ｉｔｈを超えたことを検出する電流検出部３００ａを構成する。すなわち、コンデンサ３１ａに直列接続された抵抗３２ａの両端電圧値に基づいて、コンデンサ３１ａへ流れる電流値が、ツェナーダイオード３３ａによって検出される。ここで、コンデンサ３１ａへ流れる電流値Ｉ３１ａが、閾値Ｉｔｈを超える場合に、抵抗３２ａの両端電圧値がツェナーダイオード３３ａのツェナー電圧値Ｖｚａを超えるように、ツェナー電圧値Ｖｚａが決定される。したがって、抵抗３２ａの抵抗値をＲａとすると、ツェナー電圧値Ｖｚａは、以下の式によって決定される。

Ｖｚａ＝Ｒａ×Ｉｔｈ （数１）

また、電流検出部３００ａは、検出電流値が閾値Ｉｔｈを超える場合に、ツェナーダイオード３３ａから、サイリスタ３４ａに電流を流すことによって、サイリスタ３４ａを導通させる。

同様に、バイパス回路３０ｂの抵抗３２ｂ及びツェナーダイオード３３ｂは、コンデンサ３１ｂへ流れる電流が閾値Ｉｔｈを超えたことを検出する電流検出部３００ｂを構成する。また、ツェナーダイオード３３ｂのツェナー電圧値Ｖｚｂは、抵抗３２ｂの抵抗値をＲｂとすると、以下の式によって決定される。

Ｖｚｂ＝Ｒｂ×Ｉｔｈ （数２）

また、電流検出部３００ｂは、検出電流値が閾値Ｉｔｈを超える場合に、ツェナーダイオード３３ｂから、サイリスタ３４ｂに電流を流すことによって、サイリスタ３４ｂを導通させる。

なお、上記閾値Ｉｔｈは、定電流回路２０の出力電流値の１倍より大きく、２倍以下の値とされる。ここで、定電流回路２０の出力電流値の１倍とは、平常時（ＬＥＤ４０ａ及び４０ｂで開放故障が発生していないとき）にコンデンサ３１ａ及び３１ｂへ流れる電流値のピーク値に相当する。また、定電流回路２０の出力電流値の２倍とは、ＬＥＤ４０ａ又は４０ｂで開放故障が発生した場合にコンデンサ３１ａ又は３１ｂへ流れる電流値のピーク値に相当する。

次に、本実施の形態に係る点灯装置１ａのバイパス回路３０ａ及び３０ｂの動作について説明する。ここでは、動作の一例として、ＬＥＤ４０ｂで開放故障が発生した場合の動作について図２〜４を用いて説明する。

図２は、点灯装置１ａのコンデンサ３１ａ及び３１ｂの両端電圧値Ｖ３１ａ及びＶ３１ｂの時間に対する波形を示すグラフである。図２には、さらに、点灯装置１ａのコンデンサ３１ａ及び３１ｂ、並びに、ＬＥＤ４０ａ及び４０ｂに流れる電流値Ｉ３１ａ及びＩ３１ｂ、並びに、Ｉ４０ａ及びＩ４０ｂの時間に対する波形を示すグラフも示される。

図３は、図２に示される電圧波形及び電流波形の一部を拡大したグラフである。図３においては、本実施の形態に係る点灯装置１ａのＬＥＤ４０ｂ及びコンデンサ３１ｂに流れる電流値Ｉ４０ｂ及びＩ３１ｂの時間に対する波形と、コンデンサ３１ｂの両端電圧値Ｖ３１ｂの時間に対する波形とが示される。

図４は、図２に示される電圧波形及び電流波形の一部を拡大したグラフに、サイリスタ３４ｂに流れる電流値Ｉ３４ｂの時間に対する波形を追加したグラフである。図４においては、本実施の形態に係る点灯装置１ａのコンデンサ３１ｂ、サイリスタ３４ｂ及びＬＥＤ４０ｂのそれぞれに流れる電流値Ｉ３１ｂ、Ｉ３４ｂ及びＩ４０ｂの時間に対する波形が示される。また、図４においては、コンデンサ３１ｂの両端電圧値Ｖ３１ｂの時間に対する波形も示される。

本実施の形態に係る点灯装置１ａにおいて、ＬＥＤ４０ｂで開放故障が発生すると、図２〜４に示されるように、ＬＥＤ４０ｂに流れる電流値Ｉ４０ｂがゼロになる。ＬＥＤ４０ｂに電流が流れない状態になると、開放故障発生前にＬＥＤ４０ｂに流れていた電流が、ＬＥＤ４０ｂに並列接続されるコンデンサ３１ｂへ流れ込む。したがって、図２及び図３に示されるように、コンデンサ３１ｂへ流れる電流値Ｉ３１ｂに、ＤＣ成分が重畳される。ここで、ＦＥＴ２４のスイッチング周波数より低い周波数成分のことを、ＤＣ成分と呼ぶ。その後、コンデンサ３１ｂへ流れる電流値Ｉ３１ｂは、上述のとおり、平常時のピーク値の２倍程度まで上昇する。また、コンデンサ３１ｂの両端電圧値Ｖ３１ｂは、徐々に上昇し始める。

コンデンサ３１ｂへ流れる電流値Ｉ３１ｂが上昇すると、コンデンサ３１ｂに直列接続された抵抗３２ｂに流れる電流値も上昇し、抵抗３２ｂの両端電圧値も上昇する。そして、コンデンサ３１ｂへ流れる電流値Ｉ３１ｂが閾値Ｉｔｈを超えて、抵抗３２ｂの両端電圧値がツェナーダイオード３３ｂのツェナー電圧値Ｖｚｂを超えると、ツェナーダイオード３３ｂに急激に電流が流れる。これにより、ツェナーダイオード３３ｂのアノードからサイリスタ３４ｂのゲートに電流が流れて、サイリスタ３４ｂが導通状態とされ、ＬＥＤ４０ｂを迂回するバイパス経路が導通される。

ＬＥＤ４０ｂを迂回するバイパス経路が導通されると、コンデンサ３１ｂに蓄積された電荷が放出される。この電荷によって発生する電流は、コンデンサ３１ｂ、サイリスタ３４ｂ及び抵抗３２ｂによって形成される閉回路に流れ（図４のＩ３１ｂ及びＩ３４ｂ参照）、正常なＬＥＤ４０ａには流れない（図２のＩ４０ａ参照）。

ここで、サイリスタ３４ｂが導通される際のＬＥＤ４０ａの動作について説明する。ＬＥＤ４０ｂで開放故障が発生した直後は、コンデンサ３１ｂを通して電流が流れる（図３のＩ３１ｂなど参照）。したがって、ＬＥＤ４０ｂで開放故障が発生した後、サイリスタ３４ｂが導通されるまでの期間においても、正常なＬＥＤ４０ａは点灯状態に維持される（図２のＩ４０ａ参照）。

次に、ＬＥＤ４０ｂでの開放故障発生から、電流検出部３００ｂによるサイリスタ３４ｂの導通までに要する時間について検討する。図２及び図３に示されるコンデンサ３１ｂへ流れる電流値Ｉ３１ｂの脈動の周期が、定電流回路２０のＦＥＴ２４のスイッチング周期に相当する。また、図３に示されるように、ＬＥＤ４０ｂでの開放故障発生後に電流値Ｉ３１ｂにＤＣ成分が重畳されてから、電流値Ｉ３１ｂの脈動のピーク値に到達するまでに、電流値Ｉ３１ｂが閾値Ｉｔｈを超える。したがって、検出時間は、Ｉ３１ｂの脈動の周期以下、すなわち、ＦＥＴ２４のスイッチング周期以下に抑制することができる。これにより、コンデンサ３１ｂに蓄積される電荷量がより少ない状態で、サイリスタ３４ｂを導通させることができる。したがって、サイリスタ３４ｂを導通させた瞬間に発生する過大な電流を抑制することができ、バイパス回路３０ａ及び３０ｂに印加されるストレスが抑制される。

以上に述べたように、本実施の形態に係る点灯装置１ａにおいては、直列接続されたＬＥＤ４０ａ及び４０ｂに所定の電流を供給する定電流回路２０と、ＬＥＤ４０ａ及び４０ｂにそれぞれ並列接続されるコンデンサ３１ａ及び３１ｂと、コンデンサ３１ａ及び３１ｂにそれぞれ並列接続されるサイリスタ３４ａ及び３４ｂと、コンデンサ３１ａ及び３１ｂへ流れる電流値をそれぞれ検出する電流検出部３００ａ及び３００ｂと、を備え、電流検出部３００ａ及び３００ｂは、検出された電流値が所定の閾値Ｉｔｈを超える場合に、バイパススイッチであるサイリスタ３４ａ及び３４ｂを導通させる。

これにより、バイパススイッチであるサイリスタ３４ａ及び３４ｂの導通直後に、コンデンサ３１ａ又は３１ｂから流れる電流は、正常なＬＥＤに流れないため、正常なＬＥＤが受けるストレスが軽減される。また、本実施の形態においては、ＬＥＤ４０ａ及び４０ｂの一方で開放故障が発生してから、バイパススイッチが導通状態となるまでの期間にも、ＬＥＤ４０ａ及び４０ｂの他方には電流が流れて、点灯状態に維持される。

また、本実施の形態の点灯装置１ａにおいては、コンデンサ３１ａ及び３１ｂにそれぞれ直列接続される抵抗３２ａ及び３２ｂを備え、電流検出部３００ａ及び３００ｂは、それぞれ、抵抗３２ａ及び３２ｂの両端電圧値に基づいて、電流値を検出する。

これにより、点灯装置１ａの電流検出部３００ａ及び３００ｂは、それぞれ、コンデンサ３１ａ及び３１ｂへ流れる電流値を精度よく検出することができる。

また、本実施の形態の点灯装置１ａにおいては、定電流回路２０がＢＣＭ制御されるＤＣ／ＤＣコンバータであって、所定の閾値Ｉｔｈは、定電流回路２０の出力電流値の１倍より大きく、２倍以下の値とされる。

これにより、ＬＥＤ４０ａ又は４０ｂの開放故障を検出できるように、閾値Ｉｔｈを設定することができる。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２に係る点灯装置について説明する。

本実施の形態は、電流検出部の構成において、上記実施の形態１と異なるが、基本的な構成要素及び動作は、上記実施の形態１と同様であるので、本実施の形態と上記実施の形態１との相違点のみ説明する。

上記実施の形態１に係る点灯装置１ａにおいては、装置始動時など、過渡的な挙動を示す場合に、コンデンサ３１ａ及び３１ｂに大きな電流が流れ、電流検出部３００ａ及び３００ｂが誤動作するおそれがある。

そこで、本実施の形態では、電流検出部における誤動作を抑制することができる点灯装置を示す。

まず、本実施の形態に係る点灯装置の構成要素について、図５を用いて説明する。

図５は、本実施の形態に係る点灯装置の回路図である。

図５に示されるように、本実施の形態に係る点灯装置１ｂは、バイパス回路３０ｃの電流検出部３００ｃ及びバイパス回路３０ｄの電流検出部３００ｄの構成において、上記実施の形態１に係る点灯装置１ａと異なる。本実施の形態に係る点灯装置１ｂは、電流検出部３００ｃ内にＲＣフィルタ５０ａ及び抵抗３５ａを備え、電流検出部３００ｄ内にＲＣフィルタ５０ｂ及び抵抗３５ｂを備える。

ＲＣフィルタ５０ａ及び５０ｂは、それぞれ、ツェナーダイオード３３ａ及び３３ｂのカソードに印加される電圧の高周波成分を低減する高周波フィルタである。ＲＣフィルタ５０ａは抵抗５１ａ及びコンデンサ５２ａを備え、ＲＣフィルタ５０ｂは抵抗５１ｂ及びコンデンサ５２ｂを備える。また、抵抗３５ａ及び３５ｂは、それぞれ、サイリスタ３４ａ及び３４ｂに流れる電流を制限する誤動作防止用の抵抗である。

次に、本実施の形態の点灯装置１ｂの動作について、図６を用いて説明する。

図６は、ＬＥＤ４０ｂで開放故障が発生する場合の、抵抗３２ｂの両端電圧値Ｖ３２ｂ、及び、コンデンサ５２ｂの両端電圧値Ｖ５２ｂの時間に対する波形を示すグラフである。

図６に示されるように、ＲＣフィルタ５０ｂによって、抵抗３２ｂの両端電圧値の高周波成分である脈動が抑制される。これにより、電流検出部３００ｃ及び３００ｄは、それぞれ、コンデンサ３１ａ及び３１ｂへ流れる電流の高周波成分以外のＤＣ成分を検出することができる。本実施の形態においては、コンデンサ３１ａ及び３１ｂへ流れる電流のＤＣ成分が閾値Ｉｔｈを超えた場合に、ツェナーダイオード３３ａ及び３３ｂに印加される電圧値がツェナー電圧値を超えるように、ツェナーダイオード３３ａ及び３３ｂが選択される。

以上のように、本実施の形態に係る点灯装置１ｂにおいては、電流検出部３００ｃ及び３００ｄは、それぞれ、電流値の高周波成分を低減するＲＣフィルタ５０ａ及び５０ｂを備える。また、電流検出部３００ｃ及び３００ｄは、それぞれ、コンデンサ３１ａ及び３１ｂへ流れる電流値のＤＣ成分を検出する。

これにより、本実施の形態に係る点灯装置１ｂは、装置始動時などにおける過渡的な挙動に起因する電流検出部３００ｃ及び３００ｄの誤動作を抑制することができる。

また、本実施の形態に係る点灯装置１ｂにおいては、さらに、誤動作防止用の抵抗３５ａ及び３５ｂを備える。

これにより、本実施の形態に係る点灯装置１ｂにおいては、サイリスタ３４ａ及び３４ｂに流れる電流が抑制され、サイリスタ３４ａ及び３４ｂの誤動作が抑制される。

（実施の形態３）
次に、実施の形態３に係る点灯装置について説明する。

本実施の形態は、バイパス回路の構成において、上記実施の形態１と異なるが、基本的な構成要素及び動作は、上記実施の形態１と同様であるので、本実施の形態と上記実施の形態１との相違点のみ説明する。

上記実施の形態１に係る点灯装置１ａにおいては、バイパス回路３０ａ及び３０ｂが作動した直後に、それぞれ、バイパス回路３０ａ及び３０ｂに過大な電流が流れる（図４のＩ３１ｂ及びＩ３４ｂ）。そのため、バイパス回路３０ａ及び３０ｂのサイリスタ３４ａ及び３４ｂなどにストレスが加えられるおそれがある。

そこで、本実施の形態として、バイパス回路作動直後に流れる過大な電流を抑制できる点灯装置を示す。

まず、本実施の形態に係る点灯装置の構成要素について、図７を用いて説明する。

図７は、本実施の形態に係る点灯装置の回路図である。

図７に示されるように、本実施の形態に係る点灯装置１ｃは、バイパス回路３０ｅ及び３０ｆの構成において、上記実施の形態１に係る点灯装置１ａと異なる。

本実施の形態においては、バイパス回路３０ｅ内に、インピーダンス要素６０ａ及びダイオード３６ａを備え、バイパス回路３０ｆ内に、インピーダンス要素６０ｂ及びダイオード３６ｂを備える。

インピーダンス要素６０ａ及び６０ｂは、それぞれ、サイリスタ３４ａ及び３４ｂに直列接続される回路であり、バイパス回路３０ｅ及び３０ｆが作動した直後に、バイパス回路３０ｅ及び３０ｆ内に流れる電流を抑制する。インピーダンス要素６０ａは、サーミスタ６１ａ及びインダクタ６２ａからなり、インピーダンス要素６０ｂは、サーミスタ６１ｂ及びインダクタ６２ｂからなる。

サーミスタ６１ａ及び６１ｂは、温度の上昇に伴って抵抗値が減少するＮＴＣサーミスタである。サーミスタ６１ａ及び６１ｂは、低温である場合に高い抵抗値を有する素子であるため、電流値がゼロで低温の状態においては、電流値が急峻に上昇することを抑制することができる。

インダクタ６２ａ及び６２ｂは、電流の変化に対して抵抗を示す素子であるため、電流値が急峻に上昇することを抑制することができる。また、インダクタ６２ａ及び６２ｂの抵抗値は、電流値が変化しない場合においては、ほぼゼロである。したがって、バイパス回路３０ｅ及び３０ｆによれば、回路が作動した後、サイリスタ３４ａ及び３４ｂに流れる電流が一定になった場合には、インダクタ６２ａ及び６２ｂに電流が流れるため、ロスを抑制することができる。

ダイオード３６ａ及び３６ｂは、それぞれ、ＬＥＤ４０ａ及び４０ｂに並列接続される素子であり、インダクタ６２ａ及び６２ｂによる電流振動を抑制する。

次に、本実施の形態に係る点灯装置１ｃの動作について、図８を用いて説明する。

図８は、上記実施の形態１及び本実施の形態において、ＬＥＤ４０ｂで開放故障が発生する場合の、コンデンサ３１ｂ及びサイリスタ３４ｂに流れる電流値Ｉ３１ｂ及びＩ３４ｂの時間に対する波形を示すグラフである。

図８に示されるように、実施の形態１においては、ＬＥＤ４０ｂで開放故障が発生して、バイパス回路３０ｂが作動した直後に急峻に電流値が上昇する。一方、本実施の形態においても、バイパス回路３０ｆが作動した直後に電流値が上昇するものの、その電流値のピーク値は大幅に抑制されている。

以上のように、本実施の形態の点灯装置１ｃは、バイパススイッチであるサイリスタ３４ａ及び３４ｂに、それぞれ直列接続されるインピーダンス要素６０ａ及び６０ｂを備える。

これにより、バイパス回路３０ｅ及び３０ｆの作動直後における急峻な電流値の上昇を抑制することができる。また、バイパス回路３０ｅ及び３０ｆは、定常時には、インダクタ６２ａ及び６２ｂに電流を流して、ロスを軽減することができる。

また、本実施の形態の点灯装置１ｃは、ＬＥＤ４０ａ及び４０ｂのそれぞれに並列接続されるダイオード３６ａ及び３６ｂを、さらに備える。

これにより、インダクタ６２ａ及び６２ｂによる電流振動を抑制することができる。

（実施の形態４）
次に、実施の形態４に係る点灯装置について説明する。

本実施の形態は、バイパス回路の構成において、上記実施の形態１と異なるが、基本的な構成要素及び動作は、上記実施の形態１と同様であるので、本実施の形態と上記実施の形態１との相違点のみ説明する。

本実施の形態として、上記実施の形態１に係る点灯装置１ａより、電流検出の精度を向上させることができる点灯装置を示す。

まず、本実施の形態に係る点灯装置の構成要素について、図９を用いて説明する。

図９は、本実施の形態に係る点灯装置の回路図である。

図９に示されるように、本実施の形態に係る点灯装置１ｄは、バイパス回路３０ｇの構成において、上記実施の形態１に係る点灯装置１ａと異なる。バイパス回路３０ｇは、ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ−Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）７１ａ、フォトカプラ７４ａ及び７４ｂ、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）７３ａ及び７３ｂ、並びに、ゲート抵抗７２ａ及び７２ｂを備える。

バイパス回路３０ｇのＭＣＵ７１ａは、コンデンサ３１ａ及び３１ｂへ流れる電流値をそれぞれ検出して、電流値に応じた信号をフォトカプラ７４ａ及び７４ｂに出力する処理部である。ＭＣＵ７１ａは、抵抗３２ａ及び３２ｂの両端電圧値に基づいて、コンデンサ３１ａ及び３１ｂへ流れる電流値を検出する。

バイパス回路３０ｇのＭＯＳＦＥＴ７３ａ及び７３ｂは、バイパススイッチであり、ゲート−ソース間に高レベルの電圧が印加される場合にソース−ドレイン間が導通される。

バイパス回路３０ｇのフォトカプラ７４ａ及び７４ｂは、光を利用して信号を伝達する素子であり、それぞれ、ＭＣＵ７１ａからＭＯＳＦＥＴ７３ａ及び７３ｂに信号を伝達する。フォトカプラ７４ａ及び７４ｂの入力回路側には、ＭＣＵ７１ａからの出力信号が入力される。そして、ＭＣＵ７１ａの出力信号が高レベルの場合には、フォトカプラ７４ａ及び７４ｂの出力回路側が導通され、ＭＣＵ７１ａの出力信号が低レベルの場合には、フォトカプラ７４ａ及び７４ｂの出力回路側が導通されない。また、フォトカプラ７４ａ及び７４ｂにより、ＭＣＵ７１ａとＭＯＳＦＥＴ７３ａ及び７３ｂとは、電気的に絶縁されるため、ノイズの伝達が抑制される。

本実施の形態においては、コンデンサ３１ａ及び３１ｂへ流れる電流値を検出する電流検出部は、ＭＣＵ７１ａ、抵抗３２ａ及び３２ｂ、並びに、フォトカプラ７４ａ及び７４ｂからなる。

次に、本実施の形態に係る点灯装置１ｄのバイパス回路３０ｇの動作について説明する。ここでは、動作の一例として、ＬＥＤ４０ｂで開放故障が発生する場合のバイパス回路３０ｇの動作を以下に説明する。

ＬＥＤ４０ｂで開放故障が発生すると、上記各実施の形態と同様に、コンデンサ３１ｂへ流れる電流にＤＣ成分が重畳され、コンデンサ３１ｂへ流れる電流値が上昇する。コンデンサ３１ｂへ流れる電流値が上昇すると、ＭＣＵ７１ａは、抵抗３２ｂの両端電圧値を検出し、ＭＣＵ７１ａの内部のコンパレータにより参照電圧値と比較することによって、コンデンサ３１ｂへ流れる電流値が閾値Ｉｔｈを超えたか否かを判定する。ＭＣＵ７１ａは、コンデンサ３１ｂへ流れる電流値Ｉ３１ｂが閾値Ｉｔｈを超えない場合には、フォトカプラ７４ｂに高レベルの信号を出力し、電流値Ｉ３１ｂが閾値Ｉｔｈを超える場合には、フォトカプラ７４ｂに低レベルの信号を出力する。フォトカプラ７４ｂは、ＭＣＵ７１ａから高レベルの信号が入力される場合には、出力側の端子間を導通させ、低レベルの信号が入力される場合には、出力側の端子間を導通させない。これにより、電流値Ｉ３１ｂが閾値を超える場合には、ＭＯＳＦＥＴ７３ｂのゲート−ソース間電圧値が高レベルとなり、ソース−ドレイン間が導通されて、ＬＥＤ４０ｂを迂回するバイパス経路が導通される。また、電流値Ｉ３１ｂが閾値を超えない場合には、ＭＯＳＦＥＴ７３ｂのゲート−ソース間電圧値が低レベルとなり、ソース−ドレイン間が導通されない。

以上のように、本実施の形態に係る点灯装置１ｄにおいても、実施の形態１と同様に、ＬＥＤ４０ａ及び４０ｂの一方で開放故障が発生した場合に、ＬＥＤ４０ａ及び４０ｂの他方に過大な電流を流すことなく、バイパス経路を導通させることができる。さらに、本実施の形態においては、ＭＣＵ７１ａによって、電流を検出しているため、検出精度を向上させることができる。また、点灯装置１ｄの動作開始時などの過渡的な状態における誤動作を抑制するために、ＭＣＵ７１ａにおいて、ソフトウェア上の処理を施すことができる。例えば、点灯装置１ｄの動作開始後一定の時間内においては、バイパス回路３０ｇのＭＯＳＦＥＴ７３ａ及び７３ｂを導通させないように、マスク時間を設定することができる。また、ＭＣＵ７１ａへの入力信号に対して、ソフトウェアによってフィルタリング処理を施して、誤動作を抑制することもできる。

（実施の形態５）
次に、実施の形態５に係る点灯装置について説明する。

本実施の形態は、バイパス回路の構成において、上記実施の形態４と異なるが、基本的な構成要素及び動作は、上記実施の形態４と同様であるので、本実施の形態と上記実施の形態４との相違点のみ説明する。

上記実施の形態４においては、バイパス回路３０ｇのコンデンサ３１ａ及び３１ｂへ流れる電流値を、抵抗３２ａ及び３２ｂの両端電圧値に基づいて検出したが、本実施の形態においては、コンデンサ３１ａ及び３１ｂの両端電圧値に基づいて検出する。

まず、本実施の形態に係る点灯装置の構成要素について、図１０を用いて説明する。

図１０は、本実施の形態に係る点灯装置の回路図である。

図１０に示されるように、本実施の形態に係る点灯装置１ｅは、バイパス回路３０ｈの、ＭＣＵ７１ｂによって、コンデンサ３１ａ及び３１ｂの両端電圧値を検出する点において、上記実施の形態４に係る点灯装置１ｄと異なる。したがって、本実施の形態においては、上記実施の形態４において用いられている電流検出用の抵抗３２ａ及び３２ｂは不要である。また、本実施の形態においては、コンデンサ３１ａ及び３１ｂへ流れる電流値を検出する電流検出部は、ＭＣＵ７１、並びに、フォトカプラ７４ａ及び７４ｂからなる。

次に、本実施の形態に係る点灯装置１ｅのバイパス回路３０ｈの動作について説明する。ここでは、動作の一例として、ＬＥＤ４０ｂで開放故障が発生する場合のバイパス回路３０ｈの動作を以下に説明する。

ＬＥＤ４０ｂで開放故障が発生すると、上記各実施の形態と同様に、コンデンサ３１ｂへ流れる電流にＤＣ成分が重畳され、コンデンサ３１ｂへ流れる電流値が上昇する。コンデンサ３１ｂへ流れる電流値の上昇に続いて、コンデンサ３１ｂの両端電圧値も上昇する。ＭＣＵ７１ｂは、コンデンサ３１ｂの両端電圧値を検出して、内部のコンパレータにより参照電圧値と比較することによって、コンデンサ３１ｂへ流れる電流値が閾値Ｉｔｈを超えたことを検出する。これ以降のＭＣＵ７１ｂ、フォトカプラ７４ａ及び７４ｂ、並びに、ＭＯＳＦＥＴ７３ａ及び７３ｂの動作は、上記実施の形態４と同様である。

以上のように、本実施の形態に係る点灯装置１ｅにおいても、実施の形態４に係る点灯装置１ｄと同様の効果が得られる。

（実施の形態６）
次に、実施の形態６として、上記実施の形態１〜５に係る点灯装置１ａ〜１ｅを備える照明器具について、図１１〜１３を用いて説明する。

図１１〜１３は、上記実施の形態１〜５に係る点灯装置１ａ〜１ｅの少なくとも一つを備える照明器具の外観図である。ここでは、照明器具の例として、ダウンライト１００ａ（図１１）、スポットライト１００ｂ（図１２）及び１００ｃ（図１３）が示される。図中の１０１ａ〜１０１ｃは点灯装置１ａ〜１ｅの少なくとも一つの回路が収納された回路ボックスであり、１０２ａ〜１０２ｃはＬＥＤ４０ａ及び４０ｂを装着した灯体である。また、図１１の１０３ａ及び図１２の１０３ｂは、それぞれ、回路ボックス１０１ａ及び１０１ｂと灯体１０２ａ及び１０２ｂのＬＥＤとを電気的に接続する配線である。

本実施の形態においても、上記各実施の形態と同様の効果が得られる。

（変形例など）
以上、本発明に係る点灯装置及び照明器具について、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。

たとえば、上記各実施の形態においては、固体発光素子として、ＬＥＤ４０ａ及び４０ｂの二つだけを用いたが、三つ以上のＬＥＤを用いて、各ＬＥＤにコンデンサ及びバイパススイッチを並列接続してもよい。

また、上記各実施の形態においては、全ての固体発光素子にバイパス回路を設けたが、少なくとも一つの固体発光素子にバイパス回路を設ける構成としてもよい。この場合、定電流回路２０の出力部に別途、平滑用コンデンサを設けてもよい。

また、上記実施の形態１〜３に係る点灯装置１ａ〜１ｃにおいては、電流検出部３００ａ〜３００ｄ内に、ツェナーダイオード３３ａ及び３３ｂを用いたが、これらは必ずしも必要ではない。すなわち、ツェナーダイオード３３ａ及び３３ｂの両端子間をそれぞれ短絡してもよい。ただし、ツェナーダイオード３３ａ及び３３ｂを使用しない構成においては、コンデンサ３１ａ及び３１ｂへ流れる電流が閾値Ｉｔｈを超える場合に、サイリスタ３４ａ及び３４ｂのゲート電極に流れる電流によって、サイリスタ３４ａ及び３４ｂが導通状態になるように、各素子の特性を設定する必要がある。

また、上記各実施の形態においては、固体発光素子として、ＬＥＤ４０ａ及び４０ｂを用いたが、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子を用いてもよい。

また、上記各実施の形態においては、バイパススイッチとして、サイリスタ３４ａ及び３４ｂ、又は、ＭＯＳＦＥＴ７３ａ及び７３ｂを用いたが、他のスイッチング素子を用いてもよい。例えば、ＭＯＳＦＥＴ以外のスイッチングトランジスタを用いてもよい。

また、上記各実施の形態においては、定電流回路２０として、ＢＣＭ制御を行うＤＣ／ＤＣコンバータを用いたが、他の定電流回路を用いてもよい。例えば、電流連続モード（ＣＣＭ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｍｏｄｅ）制御を行うＤＣ／ＤＣコンバータを用いてもよい。

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。

１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ 点灯装置
１０ 直流電源
２０ 定電流回路
２１ 制御回路
２２、３６ａ、３６ｂ ダイオード
２３、６２ａ、６２ｂ インダクタ
２４ ＦＥＴ
２５ 検出抵抗
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆ、３０ｇ、３０ｈ バイパス回路
３１ａ、３１ｂ、５２ａ、５２ｂ コンデンサ
３２ａ、３２ｂ、３５ａ、３５ｂ、５１ａ、５１ｂ 抵抗
３３ａ、３３ｂ ツェナーダイオード
３４ａ、３４ｂ サイリスタ
４０ａ、４０ｂ ＬＥＤ
５０ａ、５０ｂ ＲＣフィルタ
６０ａ、６０ｂ インピーダンス要素
６１ａ、６１ｂ サーミスタ
７１ａ、７１ｂ ＭＣＵ
７２ａ、７２ｂ ゲート抵抗
７３ａ、７３ｂ ＭＯＳＦＥＴ
７４ａ、７４ｂ フォトカプラ
１００ａ ダウンライト
１００ｂ、１００ｃ スポットライト
１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ 回路ボックス
１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ 灯体
１０３ａ、１０３ｂ 配線
３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄ 電流検出部

Claims (8)

1. 直列接続された複数の固体発光素子に所定の電流を供給する定電流回路と、
   前記複数の固体発光素子の一つである第１発光素子に並列接続されるコンデンサと、
   前記第１発光素子及び前記コンデンサに並列接続されるバイパススイッチと、
   前記コンデンサへ流れる電流値を検出する電流検出部と、を備え、
   前記電流検出部は、検出された前記電流値が所定の閾値を超える場合に、前記バイパススイッチを導通させ、
   前記電流検出部は、前記電流値の高周波成分を低減するＲＣフィルタを備える
   点灯装置。
2. 前記コンデンサに直列接続される抵抗を、さらに備え、
   前記電流検出部は、前記抵抗の両端電圧値に基づいて、前記電流値を検出する
   請求項１に記載の点灯装置。
3. 前記バイパススイッチに直列接続されるインピーダンス要素を、さらに備える
   請求項１又は２に記載の点灯装置。
4. 前記定電流回路は、
   直流電源から電流を供給されるＤＣ／ＤＣコンバータであって、
   スイッチング素子と、
   前記スイッチング素子をオンオフ制御する信号を出力する制御回路と、
   前記スイッチング素子がオン状態の場合に、前記直流電源から電流が流れるインダクタンス要素と、
   前記インダクタンス要素から放出される電流を前記複数の固体発光素子に供給するダイオードと、
   を備える
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の点灯装置。
5. 前記電流検出部は、前記コンデンサへ流れる前記電流値のＤＣ成分を検出する
   請求項４に記載の点灯装置。
6. 前記定電流回路は、電流臨界モードで駆動され、前記所定の閾値は、前記定電流回路の出力電流値の１倍より大きく、２倍以下の値である
   請求項４又は５に記載の点灯装置。
7. 直列接続された複数の固体発光素子に所定の電流を供給する定電流回路と、
   前記複数の固体発光素子の一つである第１発光素子に並列接続されるコンデンサと、
   前記第１発光素子及び前記コンデンサに並列接続されるバイパススイッチと、
   前記コンデンサへ流れる電流値を検出する電流検出部と、を備え、
   前記電流検出部は、検出された前記電流値が所定の閾値を超える場合に、前記バイパススイッチを導通させ、
   前記定電流回路は、
   直流電源から電流を供給されるＤＣ／ＤＣコンバータであって、
   スイッチング素子と、
   前記スイッチング素子をオンオフ制御する信号を出力する制御回路と、
   前記スイッチング素子がオン状態の場合に、前記直流電源から電流が流れるインダクタンス要素と、
   前記インダクタンス要素から放出される電流を前記複数の固体発光素子に供給するダイオードと、を備え、
   前記定電流回路は、電流臨界モードで駆動され、前記所定の閾値は、前記定電流回路の出力電流値の１倍より大きく、２倍以下の値である
   点灯装置。
8. 前記複数の固体発光素子と、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の点灯装置と、
   を備える照明器具。

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