JP6358524B2

JP6358524B2 - 発光ダイオード点灯装置及び該発光ダイオード点灯装置を用いた照明器具及び車載用照明器具

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Publication number: JP6358524B2
Application number: JP2013181438A
Authority: JP
Inventors: 松本　大志; 大志松本
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-09-02
Filing date: 2013-09-02
Publication date: 2018-07-18
Anticipated expiration: 2033-09-02
Also published as: JP2015050061A

Description

本発明は、発光ダイオード点灯装置及び該発光ダイオード点灯装置を用いた照明器具及び車載用照明器具に関するものである。

従来から、発光ダイオード点灯装置として、発光ダイオードへの出力電圧を検出するとともに、検出された出力電圧が所定の上限電圧以上となったときに出力を停止させるものが提供されている（例えば、特許文献１参照）。

すなわち、出力電圧が過剰に高くなる異常（例えば、回路部品の破損や断線）が発生した場合には、出力電圧が上限電圧を上回ることで出力が停止されるから、無駄な電力消費が抑えられるとともに安全性を確保することができる。

特開２００７−１１２２３７号公報（段落番号００８２参照）

図１２に示すように、発光ダイオードの順方向電圧Ｖｆは、発光ダイオードの温度Ｔが高くなるほど低下する。従って、適切な電流が入力されている状態での発光ダイオードの両端電圧は温度が高いほど低下する。従って、上限電圧を低温時に合わせた一定値とした場合、上限電圧が高温時の順方向電圧Ｖｆに対して高すぎる電圧となることで、高温時に出力電圧が過剰に高くなる可能性がある。また、上限電圧を高温時に合わせた一定値とした場合、低温時には発光ダイオードに適切な電流が入力されているにも関わらず異常と判定されて出力が停止されてしまうという誤判定が発生する可能性がある。

本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、高温時に出力電圧が過剰に高くなることを防ぎながらも低温時の誤判定の発生が抑えられる発光ダイオード点灯装置及び該発光ダイオード点灯装置を用いた照明器具及び車載用照明器具を提供することにある。

本発明の発光ダイオード点灯装置は、入力された直流電力を所定の直流電力に変換して発光ダイオードに出力する直流電源回路と、温度を検出する温度検出素子と、前記直流電源回路の出力電圧を検出する出力電圧検出回路と、前記出力電圧検出回路によって検出された出力電圧が上限電圧よりも高くなったときに前記直流電源回路の出力電流を減少させる制御回路と、前記直流電源回路の出力電流を検出する出力電流検出回路とを備え、前記制御回路は、前記温度検出素子の出力から推定される前記発光ダイオードの温度が高いほど、前記上限電圧を低くし、前記制御回路は、前記温度検出素子の出力から推定される環境温度に、前記出力電流検出回路によって検出された出力電流から推定される前記発光ダイオードの発熱による温度上昇幅を加算した温度を、前記発光ダイオードの温度として推定することを特徴とする。

また、上記の発光ダイオード点灯装置において、前記温度検出素子は前記直流電源回路に近接配置されていて、前記直流電源回路の入力電圧を検出する入力電圧検出回路と、前記直流電源回路の入力電流を検出する入力電流検出回路とを有し、前記制御回路は、前記入力電圧検出回路によって検出された入力電圧、前記入力電流検出回路によって検出された入力電流、前記出力電圧検出回路によって検出された出力電圧、並びに、前記出力電流検出回路によって検出された出力電流から、前記直流電源回路における消費電力を演算するとともに、得られた前記消費電力から推定される、前記直流電源回路の発熱による温度上昇幅を、前記温度検出素子によって検出された温度から減算した温度を、前記環境温度として推定することが望ましい。

さらに、上記の発光ダイオード点灯装置において、前記発光ダイオードの温度の一定の上昇幅に対する前記上限電圧の低下幅は、前記発光ダイオードの温度が高いほど小さくされていることが望ましい。

また、上記の発光ダイオード点灯装置において、前記制御回路は、前記直流電源回路の出力電圧が前記上限電圧よりも高い所定の停止電圧以上となったときに前記直流電源回路の出力を停止させることが望ましい。

さらに、上記の発光ダイオード点灯装置において、前記制御回路は、前記直流電源回路の出力電圧が前記上限電圧よりも高い停止電圧以上となったときに前記直流電源回路の出力を停止させるものであって、前記温度検出素子の出力から推定される前記発光ダイオードの温度が高いほど、前記停止電圧を低くすることが望ましい。

また、上記の発光ダイオード点灯装置において、前記制御回路は、前記直流電源回路の出力電圧が前記上限電圧よりも高いとき、前記直流電源回路の出力電圧と前記上限電圧との差が大きいほど、前記直流電源回路の出力電流を少なくすることが望ましい。

さらに、上記の発光ダイオード点灯装置において、前記制御回路は、前記直流電源回路の出力電圧が前記上限電圧よりも高い状態での、前記直流電源回路の出力電圧の一定の上昇幅に対する前記出力電流の減少幅を、前記直流電源回路の出力電圧が高いほど大きくすることが望ましい。

本発明の照明器具は、上記いずれかの発光ダイオード点灯装置を備えることを特徴とする。

本発明の車載用照明器具は、上記いずれかの発光ダイオード点灯装置を備えることを特徴とする。

本発明によれば、温度検出素子の出力から推定される発光ダイオードの温度が高いほど上限電圧が低くされることで、高温時に出力電圧が過剰に高くなることを防ぎながらも低温時の誤判定の発生が抑えられる。

本発明の実施形態を示す回路ブロック図である。温度検出素子の抵抗値Ｒｓと温度Ｔｓとの関係の一例を示す説明図である。温度検出素子の両端電圧Ｖｓと温度Ｔｓとの関係の一例を示す説明図である。上限電圧Ｖｔｈ１と発光ダイオードアレイの温度Ｔとの関係の一例を示す説明図である。上限電圧Ｖｔｈ１と発光ダイオードアレイの温度Ｔとの関係の別の例を示す説明図である。上限電圧Ｖｔｈ１及び停止電圧Ｖｔｈ２と発光ダイオードアレイの温度Ｔとの関係の一例を示す説明図である。上限電圧Ｖｔｈ１及び停止電圧Ｖｔｈ２と発光ダイオードアレイの温度Ｔとの関係の別の例を示す説明図である。直流電源回路の出力電圧Ｖｏｕｔと目標電流Ｉｓｐとの関係の一例を示す説明図である。直流電源回路の出力電圧Ｖｏｕｔと目標電流Ｉｓｐとの関係の別の例を示す説明図である。同上の変更例を示す回路ブロック図である。同上を用いた照明器具の一例を示す断面図である。発光ダイオードの順方向電圧Ｖｆと温度Ｔとの関係の一例を示す説明図である。

発光ダイオード点灯装置１は、入力された直流電力を所定の直流電力に変換して発光ダイオード（発光ダイオードアレイＬＤ）に出力する直流電源回路２と、温度を検出する温度検出素子Ｒｓとを備える。また、発光ダイオード点灯装置１は、直流電源回路２の出力電圧を検出する出力電圧検出回路３４と、出力電圧検出回路３４によって検出された出力電圧Ｖｏｕｔが上限電圧Ｖｔｈ１よりも高くなったときに直流電源回路２の出力電流Ｉｏｕｔを減少させる制御回路３０とを備える。制御回路３０は、温度検出素子Ｒｓの出力から推定される発光ダイオード（発光ダイオードアレイＬＤ）の温度Ｔが高いほど、上限電圧Ｖｔｈ１を低くする。

上記の発光ダイオード点灯装置１において、直流電源回路２の出力電流Ｉｏｕｔを検出する出力電流検出回路３１を備え、制御回路３０は、温度検出素子Ｒｓの出力から推定される環境温度Ｔｅに、出力電流検出回路３１によって検出された出力電流Ｉｏｕｔから推定される発光ダイオード（発光ダイオードアレイＬＤ）の発熱による温度上昇幅Ｔｌを加算した温度Ｔｅ＋Ｔｌを、発光ダイオード（発光ダイオードアレイＬＤ）の温度Ｔとして推定することが望ましい。

また、上記の発光ダイオード点灯装置１において、温度検出素子Ｒｓは直流電源回路２に近接配置されていて、直流電源回路２の入力電圧Ｖｉｎを検出する入力電圧検出回路（入力検出回路３５）と、直流電源回路２の入力電流Ｉｉｎを検出する入力電流検出回路（入力検出回路３５）とを有し、制御回路３０は、入力電圧検出回路（入力検出回路３５）によって検出された入力電圧Ｖｉｎ、入力電流検出回路（入力検出回路３５）によって検出された入力電流Ｉｉｎ、出力電圧検出回路３４によって検出された出力電圧Ｖｏｕｔ、並びに、出力電流検出回路３１によって検出された出力電流Ｉｏｕｔから、直流電源回路２における消費電力を演算するとともに、得られた前記消費電力から推定される、直流電源回路２の発熱による温度上昇幅を、温度検出素子Ｒｓによって検出された温度Ｔｓから減算した温度を、環境温度Ｔｅとして推定することが望ましい。

さらに、上記の発光ダイオード点灯装置１において、発光ダイオード（発光ダイオードアレイＬＤ）の温度の一定の上昇幅に対する上限電圧Ｖｔｈ１の低下幅は、発光ダイオード（発光ダイオードアレイＬＤ）の温度Ｔが高いほど小さくされていることが望ましい。

また、上記の発光ダイオード点灯装置１において、制御回路３０は、直流電源回路２の出力電圧Ｖｏｕｔが上限電圧Ｖｔｈ１よりも高い所定の停止電圧Ｖｔｈ２以上となったときに直流電源回路２の出力を停止させることが望ましい。

さらに、上記の発光ダイオード点灯装置１において、制御回路３０は、直流電源回路２の出力電圧Ｖｏｕｔが上限電圧Ｖｔｈ１よりも高い停止電圧Ｖｔｈ２以上となったときに直流電源回路２の出力を停止させるものであって、温度検出素子Ｒｓの出力から推定される発光ダイオード（発光ダイオードアレイＬＤ）の温度が高いほど、停止電圧Ｖｔｈ２を低くすることが望ましい。

また、上記の発光ダイオード点灯装置１において、制御回路３０は、直流電源回路２の出力電圧Ｖｏｕｔが上限電圧Ｖｔｈ１よりも高いとき、直流電源回路２の出力電圧Ｖｏｕｔと上限電圧Ｖｔｈ１との差が大きいほど、直流電源回路２の出力電流Ｉｏｕｔを少なくすることが望ましい。

さらに、上記の発光ダイオード点灯装置１において、制御回路３０は、直流電源回路２の出力電圧Ｖｏｕｔが上限電圧Ｖｔｈ１よりも高い状態での、直流電源回路２の出力電圧Ｖｏｕｔの一定の上昇幅に対する出力電流Ｉｏｕｔの減少幅を、直流電源回路２の出力電圧Ｖｏｕｔが高いほど大きくすることが望ましい。

本発明の照明器具は、上記いずれかの発光ダイオード点灯装置１を備える。

本発明の車載用照明器具は、上記いずれかの発光ダイオード点灯装置１を備える。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、本実施形態の発光ダイオード点灯装置１は、外部の直流電源（例えば車載用バッテリー）Ｅ１から入力された直流電力を、所定の電流値の直流電力に変換して発光ダイオードアレイＬＤに出力する直流電源回路２を備える。直流電源Ｅ１の低電圧側の出力端はグランドに接続されている。発光ダイオードアレイＬＤは複数個（図では２個）の発光ダイオードの直列回路である。なお、発光ダイオードアレイＬＤに代えて単一の発光ダイオードを用いてもよい。

詳しく説明すると、直流電源回路２は、入力端子間に接続されたコンデンサＣＩを備える。また、直流電源回路２は、一端が直流電源Ｅ１の高電圧側の出力端に接続された一次巻線Ｎ１を有するトランスＴ１と、トランスＴ１の一次巻線Ｎ１の他端とグランドとの間に接続されたスイッチング素子Ｓ１とを備える。スイッチング素子Ｓ１は、例えば、ｎチャネル型の電界効果トランジスタからなる。さらに、直流電源回路２は、トランスＴ１の二次巻線Ｎ２の一端にアノードが接続されたダイオードＤ１と、トランスＴ１の二次巻線Ｎ２の他端に一端が接続されたインダクタＬ１とを備える。また、直流電源回路２は、インダクタＬ１の他端とダイオードＤ１のカソードとの間に接続されたコンデンサ（以下、「出力コンデンサ」と呼ぶ。）Ｃ０を備える。直流電源回路２の高電圧側の出力端は出力電流検出用の抵抗（以下、「検出抵抗」と呼ぶ。）Ｒ２を介してダイオードＤ１と出力コンデンサＣ０との接続点に接続され、低電圧側の出力端はインダクタＬ１と出力コンデンサＣ０との接続点に接続されている。

すなわち、直流電源回路２はいわゆるフライバックコンバータであり、スイッチング素子Ｓ１が周期的にオンオフ駆動されることでトランスＴ１のコアへのエネルギーの蓄積と開放とが交互に繰り返されて出力コンデンサＣ０が充電される。具体的には、スイッチング素子Ｓ１がオンされている期間中には直流電源Ｅ１からの入力電流によりトランスＴ１のコアにエネルギーが蓄積される。また、スイッチング素子Ｓ１がオフされている期間中には、トランスＴ１のコアに蓄積されたエネルギーが二次側に開放され、トランスＴ１の二次巻線Ｎ２からダイオードＤ１を介して出力される電流により出力コンデンサＣ０が充電される。

また、直流電源回路２は、トランスＴ１の一次巻線とスイッチング素子Ｓ１との接続点と、トランスＴ１の二次巻線とインダクタＬ２との接続点との間に接続されたコンデンサＣ１を備える。さらに、直流電源回路２は、ダイオードＤ１のカソードとグランドとの間に接続されたコンデンサＣ２と抵抗Ｒ１との並列回路を備える。スイッチング素子Ｓ１のオンオフに伴って上記の各コンデンサＣ１，Ｃ２に充放電が繰り返されることで、入力電流のリプルが抑えられる。

さらに、発光ダイオード点灯装置１は、直流電源回路２の出力電流Ｉｏｕｔを検出する出力電流検出回路３１を備える。

出力電流検出回路３１は、反転入力端子が抵抗Ｒ１３とコンデンサＣ１３との並列回路を介して出力端子に接続されるとともに抵抗Ｒ１４を介して検出抵抗Ｒ２の一端（発光ダイオード点灯装置１の高電圧側の出力端）に接続されたオペアンプＡＭＰ２を備える。上記のオペアンプＡＭＰ２の非反転入力端子は、抵抗Ｒ１５を介して検出抵抗Ｒ２とダイオードＤ１との接続点に接続されるとともに、抵抗Ｒ１６とコンデンサＣ１４との並列回路を介してグランドに接続されている。つまり、出力電流検出回路３１は、検出抵抗Ｒ２の両端電圧を差動増幅する差動増幅回路であり、検出抵抗Ｒ２の両端電圧に比例する（すなわち直流電源回路２の出力電流Ｉｏｕｔに比例する）電圧を出力する。

また、発光ダイオード点灯装置１は、出力電流検出回路３１の出力電圧が低いほど（つまり直流電源回路２の出力電流Ｉｏｕｔが少ないほど）高いオンデューティの矩形波を出力する駆動回路３２を備える。駆動回路３２は、反転入力端子が出力電流検出回路３１の出力端（オペアンプＡＭＰ２の出力端子）に接続されるとともに抵抗Ｒ１２とコンデンサＣ１２との直列回路を介して出力端子に接続されたオペアンプＡＭＰ１を備える。このオペアンプＡＭＰ１の非反転入力端子には、後述する制御回路３０から基準電圧Ｖｒｅｆ２が入力される。また、駆動回路３２は、上記のオペアンプＡＭＰ１の出力電圧が非反転入力端子に入力されたコンパレータＣＭＰ２を備える。さらに、駆動回路３２は、上記のコンパレータＣＭＰ２の反転入力端子に所定の三角波状の基準信号を入力する発振回路ＯＳＣ１を備える。このような発振回路ＯＳＣ１は周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。コンパレータＣＭＰ２の出力端子は第１論理積回路ＡＮＤ１を介してスイッチング素子Ｓ１のゲートに接続されている。

直流電源回路２から発光ダイオードアレイＬＤへの出力電流（すなわち検出抵抗Ｒ２に流れる電流。以下、単に「出力電流」と呼ぶ。）Ｉｏｕｔが多いほど、オペアンプＡＭＰ１の出力電圧が低下し、駆動回路３２の出力のオンデューティが低下する。漏電等の異常が発生していない状態では、第１論理積回路ＡＮＤ１からスイッチング素子Ｓ１のゲートへの出力波形は、駆動回路３２の出力波形（つまりコンパレータＣＭＰ２の出力波形）に一致する。この状態では、駆動回路３２の出力のオンデューティが低下すると、スイッチング素子Ｓ１のオンデューティが低下することで、出力電流Ｉｏｕｔが減少する。以上により、出力電流Ｉｏｕｔが、オペアンプＡＭＰ１に入力された基準電圧Ｖｒｅｆ２に応じた電流（以下、「目標電流」と呼ぶ。）Ｉｓｐに維持されるというフィードバック制御が達成される。つまり、駆動回路３２は、直流電源回路２の出力電流Ｉｏｕｔをフィードバック制御する。目標電流Ｉｓｐは、基準電圧Ｖｒｅｆ２が高いほど多くなる。

さらに、発光ダイオード点灯装置１は、漏電を検出して直流電源回路２の出力を停止させる漏電検出回路３３を備える。漏電検出回路３３は、ダイオードＤ１のカソードとグランドとの間に接続された抵抗Ｒ１１とコンデンサＣ１１との直列回路を備える。また、漏電検出回路３３は、反転入力端子が抵抗Ｒ１１とコンデンサＣ１１との接続点に接続され、非反転入力端子に所定の基準電圧Ｖｒｅｆ１が入力されたコンパレータＣＭＰ１を備える。さらに、漏電検出回路３３は、コンパレータＣＭＰ１の出力を所定の遅延時間だけ遅延した出力を生成する遅延回路ＳＳ１と、コンパレータＣＭＰ１の出力と遅延回路ＳＳ１の出力との論理積をとって第１論理積回路ＡＮＤ１に入力する第２論理積回路ＡＮＤ２とを備える。すなわち、漏電によりダイオードＤ１のカソードの対地電圧が過剰に高くなってコンパレータＣＭＰ１の出力がＬレベルとなった後、上記の遅延時間が経過するまでの期間には、第２論理積回路ＡＮＤ２の出力がＬレベルとなる。すると、駆動回路３２の出力に関わらず、第１論理積回路ＡＮＤ１の出力がＬレベルとなることにより、スイッチング素子Ｓ１がオフ状態に維持され、直流電源回路２の出力が停止する。また、コンパレータＣＭＰ１の反転入力端子は、過電圧保護用のツェナーダイオードＺ１１を介してグランドに接続されている。すなわち、コンパレータＣＭＰ１の反転入力端子への入力電圧は上記のツェナーダイオードＺ１１のツェナー電圧を上回ることがないから、過剰に高い電圧によるコンパレータＣＭＰ１の破損が防止される。

また、発光ダイオード点灯装置１は、直流電源回路２から発光ダイオードアレイＬＤへの出力電圧（以下、単に「出力電圧」と呼ぶ。）Ｖｏｕｔを検出する出力電圧検出回路３４を備える。出力電圧検出回路３４は、直流電源回路２の低電圧側の出力端のグランドに対する電圧（負電圧）を反転増幅する反転増幅回路からなる。具体的には、出力電圧検出回路３４は、反転入力端子が抵抗Ｒ１８を介して直流電源回路２の低電圧側の出力端（すなわち出力コンデンサＣ０とインダクタＬ１との接続点）に接続されたオペアンプＡＭＰ３を備える。また、オペアンプＡＭＰ３の反転入力端子は、抵抗Ｒ１７とコンデンサＣ１５との並列回路を介して出力端子に接続されている。さらに、オペアンプＡＭＰ３の非反転入力端子は、抵抗Ｒ１９を介してグランドに接続されている。

さらに、発光ダイオード点灯装置１は、出力電圧検出回路３４に検出された出力電圧Ｖｏｕｔが上限電圧Ｖｔｈ１を上回っているときに出力電流Ｉｏｕｔを減少させる保護動作を行う制御回路３０を備える。制御回路３０は例えばマイコンからなる。保護動作は、例えば駆動回路３２に入力する基準電圧Ｖｒｅｆ２を低下させる（つまり目標電流Ｉｓｐを減少させる）ことにより出力電流Ｉｏｕｔを減少させるものであってもよいし、直流電源回路２の出力を停止（つまり出力電流Ｉｏｕｔを０にまで減少）させるものであってもよい。制御回路３０が直流電源回路２の出力を停止させる方法としては、駆動回路３２のコンパレータＣＭＰ２の出力がＬレベルに固定される程度まで基準電圧Ｖｒｅｆ２を低下させるという方法のほか、第１論理積回路ＡＮＤ１のいずれかの入力端子への入力をＬレベルとするという方法も考えられる。

ところで、発光ダイオードアレイＬＤは、図１２に示したように、温度Ｔが高くなるほど、順方向電圧Ｖｆが低下し、つまり一定の電流を流すために必要な電圧が低下するという温度特性を有する。そこで、制御回路３０は、上記の温度特性に合わせ、発光ダイオードアレイＬＤの温度Ｔが高いほど、上限電圧Ｖｔｈ１を低くする。

具体的に説明すると、発光ダイオード点灯装置１は、発光ダイオードアレイＬＤに近接配置されて発光ダイオードアレイＬＤの温度を検出する温度検出素子Ｒｓを備える。温度検出素子Ｒｓは図２に示すように温度Ｔｓが高くなるほど抵抗値が低下するという負の温度特性を有するＮＴＣサーミスタからなる。温度検出素子Ｒｓは、一端が抵抗Ｒ３を介して定電圧源Ｖｃｃに接続され、他端がグランドに接続されている。従って、温度検出素子Ｒｓの両端電圧Ｖｓは、図３に示すように、温度Ｔｓが高くなるほど低下する。

制御回路３０は、温度検出素子Ｒｓの温度Ｔｓを発光ダイオードアレイＬＤの温度Ｔとして推定し、これが高いほど（つまり、温度検出素子Ｒｓの両端電圧Ｖｓが低いほど）、上限電圧Ｖｔｈ１を低くする。具体的には、図１２に示すような発光ダイオードアレイＬＤの温度特性に合わせ、図４に示すように、発光ダイオードアレイＬＤの温度Ｔが高くなるほど、一定の温度上昇幅に対する上限電圧Ｖｔｈ１の低下幅を小さくする。より具体的には、例えば、上限電圧Ｖｔｈ１は、平均的な温度特性を有する発光ダイオードアレイＬＤの順方向電圧Ｖｆ（温度Ｔの関数）に、１より大きい所定の係数（例えば１．２）を乗算した電圧とされる。

上記構成によれば、発光ダイオードアレイＬＤの温度Ｔが高いほど上限電圧Ｖｔｈ１が低くされることで、高温時に出力電圧が過剰に高くなることを防ぎながらも低温時の誤判定の発生が抑えられる。

また、発光ダイオードアレイＬＤの温度Ｔが高くなるほど、一定の温度上昇幅に対する上限電圧Ｖｔｈ１の低下幅を小さくしているので、図５に示すように温度Ｔに対して直線的に上限電圧Ｖｔｈ１を低下させる場合に比べ、上限電圧Ｖｔｈ１を発光ダイオードアレイＬＤの温度特性に合わせることができる。

なお、制御回路３０が、出力電圧Ｖｏｕｔが上限電圧Ｖｔｈ１を上回っただけでは直流電源回路２の出力を停止させず、出力電圧Ｖｏｕｔが上限電圧Ｖｔｈ１よりも高い停止電圧Ｖｔｈ２以上となったときに直流電源回路２の出力を停止させるようにしてもよい。

停止電圧Ｖｔｈ２は、例えば、図６に示すように、上限電圧Ｖｔｈ１の最大値（つまり、想定される最も低い温度Ｔでの上限電圧Ｖｔｈ１）よりも高い一定値とする。停止電圧Ｖｔｈ２を、回路部品の破損が発生しない範囲内でなるべく高い電圧（例えば、出力コンデンサＣ０の耐圧よりも僅かに低い電圧）とすれば、過電圧による回路部品の破損を防止しつつ、直流電源回路２の停止を最低限に抑えることができる。

または、図７に示すように、発光ダイオードＬＤの温度Ｔが高いほど、停止電圧Ｖｔｈ２を低下させてもよい。さらに、この場合における停止電圧Ｖｔｈ２を、発光ダイオードアレイＬＤの温度Ｔの温度特性に合わせてもよい。すなわち、発光ダイオードアレイＬＤの温度Ｔが高くなるほど、一定の温度上昇幅に対する停止電圧Ｖｔｈ２の低下幅を小さくする。より具体的には、例えば、停止電圧Ｖｔｈ２を、平均的な温度特性を有する発光ダイオードアレイＬＤの順方向電圧Ｖｆ（温度Ｔの関数）に、１より大きい所定の係数を乗算した電圧としてもよい。

また、制御回路３０は、図８や図９に示すように、出力電圧Ｖｏｕｔが上限電圧Ｖｔｈ１から停止電圧Ｖｔｈ２まで高くなるにつれて、目標電流Ｉｓｐを徐々に減少させることが望ましい。つまり、制御回路３０は、出力電圧Ｖｏｕｔが上限電圧Ｖｔｈ１を上回って高いほど、出力電流Ｉｏｕｔを少なくする。図９の例では、出力電圧Ｖｏｕｔが高いほど、出力電圧Ｖｏｕｔの上昇幅に対する目標電流Ｉｓｐの減少幅を大きくしている。これは、直流電源回路２の出力電圧Ｖｏｕｔを一定とした場合に、より出力電流Ｉｏｕｔが多いほうが直流電源回路２の発熱量が増加することに基づくものである。

また、発光ダイオードアレイＬＤが直流電源回路２から離間して配置される場合において、上記のように温度検出素子Ｒｓを発光ダイオードアレイＬＤに近接配置すると、温度検出素子Ｒｓと制御回路３０との間に長い配線が必要となることで配線が複雑化しやすい。そこで、温度検出素子Ｒｓを、発光ダイオードアレイＬＤに近接配置する代わりに、図１０に示すように発光ダイオードアレイＬＤから離間して配置し、温度検出素子Ｒｓを環境温度Ｔｅの推定に用いてもよい。ここで、環境温度Ｔｅとは、通電が停止されて放熱が完了した状態での発光ダイオードアレイＬＤの温度であり、例えば外気温である。この場合、制御回路３０は、温度検出素子Ｒｓの出力から推定された環境温度Ｔｅに、発光ダイオードアレイＬＤ自身の発熱による温度上昇幅（以下、「ＬＥＤ温度上昇幅」と呼ぶ。）Ｔｌを加算した温度を、発光ダイオードアレイＬＤの温度Ｔとして推定する（Ｔ＝Ｔｅ＋Ｔｌ）。ＬＥＤ温度上昇幅Ｔｌは、出力電流検出回路３１によって検出された出力電流（すなわち、発光ダイオードアレイＬＤへの入力電流）Ｉｏｕｔに基づいて推定される。具体的には、出力電流Ｉｏｕｔが多いほど、ＬＥＤ温度上昇幅Ｔｌとしては高い数値が推定される。ＬＥＤ温度上昇幅Ｔｌは、出力電流Ｉｏｕｔを用いた演算によって導出されてもよいし、出力電流ＩｏｕｔとＬＥＤ温度上昇幅Ｔｌとの関係を示すテーブルを用いて導出されてもよい。

さらに、温度検出素子Ｒｓを、例えば直流電源回路２と共通のプリント配線板に実装することなどにより、直流電源回路２に近接配置してもよい。この場合、温度検出素子Ｒｓは直流電源回路２の温度を検出することになるので、環境温度Ｔｅを得るためには、温度検出素子Ｒｓによって検出された温度Ｔｓから、直流電源回路２の発熱による温度上昇幅（以下、「回路温度上昇幅」と呼ぶ。）Ｔｃを減算する必要がある（Ｔｅ＝Ｔｓ−Ｔｃ）。すなわち、この場合における発光ダイオードアレイＬＤの温度Ｔは、Ｔ＝Ｔｅ＋Ｔｌ＝（Ｔｓ−Ｔｃ）＋Ｔｌと表される。

図１０の例では、直流電源回路２への入力電圧Ｖｉｎを検出する入力電圧検出回路と直流電源回路２への入力電流Ｉｉｎを検出する入力電流検出回路とを含む入力検出回路３５が設けられている。制御回路３０は、入力検出回路３５において検出された入力電圧Ｖｉｎと入力電流Ｉｉｎとから演算される入力電力と、出力電流Ｉｏｕｔと出力電圧Ｖｏｕｔとから演算される出力電力との差（すなわち、直流電源回路２における消費電力）に基づいて回路温度上昇幅Ｔｃを推定する。具体的には、直流電源回路２における消費電力が多いほど、回路温度上昇幅Ｔｃとしては高い数値が推定される。上記のような入力検出回路３５は周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。また、制御回路３０が直流電源回路２における消費電力から回路温度上昇幅Ｔｃを推定する方法としては、演算（数式）を用いてもよいし、直流電源回路２における消費電力と回路温度上昇幅Ｔｃとの対応関係を示すテーブルを用いてもよい。

回路温度上昇幅Ｔｃとしては、上記のように直流電源回路２における消費電力に基づいて推定する代わりに、一定値を用いてもよく、この場合には入力検出回路３５を省略することができる。得られる発光ダイオードＬＤの温度Ｔをなるべく低くして上限電圧Ｖｔｈ１をなるべく高くするためには、回路温度上昇幅Ｔｃの値としては、想定される条件のうち回路温度上昇幅Ｔｃが最も高くなる条件での回路温度上昇幅Ｔｃの実測値または理論値を用いることが望ましい。ただし、回路温度上昇幅Ｔｃは直流電源回路２における消費電力に基づいて推定するほうが、発光ダイオードＬＤの温度Ｔとして、より正確な値を得やすいから望ましい。

なお、直流電源回路２としては、上記のようなフライバックコンバータに代えて、例えばバックコンバータ（降圧チョッパ回路）のような他の周知のスイッチング電源を用いてもよい。

上記各種の発光ダイオード点灯装置１は、図１１に示すような照明器具４に用いることができる。図１１の照明器具４は、車載用の前照灯であって、発光ダイオードアレイＬＤの光を図１１での左方へ配光する反射板４１及びレンズ４２と、発光ダイオードアレイＬＤが固定された放熱板４３と、上記各部を収納したハウジング４０とを備える。ハウジング４０において、発光ダイオードアレイＬＤの光が照射される側（図１１での左側）の壁は、発光ダイオードアレイＬＤの光を透過させる材料（例えばアクリル樹脂）で構成される。また、発光ダイオード点灯装置１は、図１や図１０に示した回路部品を実装したプリント配線板（図示せず）と、このプリント配線板を収納したケース１０とを有し、このケース１０をハウジング４０の下側に固定されている。ケース１０は例えば金属からなる。直流電源Ｅ１や発光ダイオードアレイＬＤと直流電源回路２との電気的な接続は、電線１１，１２を介して達成される。

１発光ダイオード点灯装置
２直流電源回路
４照明器具
３０制御回路
３１出力電流検出回路
３４出力電圧検出回路
３５入力検出回路（入力電流検出回路と入力電圧検出回路とを含む）
ＬＤ発光ダイオードアレイ（発光ダイオード）
Ｒｓ温度検出素子

Claims

入力された直流電力を所定の直流電力に変換して発光ダイオードに出力する直流電源回路と、
温度を検出する温度検出素子と、
前記直流電源回路の出力電圧を検出する出力電圧検出回路と、
前記出力電圧検出回路によって検出された出力電圧が上限電圧よりも高くなったときに前記直流電源回路の出力電流を減少させる制御回路と、
前記直流電源回路の出力電流を検出する出力電流検出回路とを備え、
前記制御回路は、前記温度検出素子の出力から推定される前記発光ダイオードの温度が高いほど、前記上限電圧を低くし、
前記制御回路は、前記温度検出素子の出力から推定される環境温度に、前記出力電流検出回路によって検出された出力電流から推定される前記発光ダイオードの発熱による温度上昇幅を加算した温度を、前記発光ダイオードの温度として推定する
ことを特徴とする発光ダイオード点灯装置。
前記温度検出素子は前記直流電源回路に近接配置されていて、
前記直流電源回路の入力電圧を検出する入力電圧検出回路と、前記直流電源回路の入力電流を検出する入力電流検出回路とを有し、
前記制御回路は、前記入力電圧検出回路によって検出された入力電圧、前記入力電流検出回路によって検出された入力電流、前記出力電圧検出回路によって検出された出力電圧、並びに、前記出力電流検出回路によって検出された出力電流から、前記直流電源回路における消費電力を演算するとともに、得られた前記消費電力から推定される、前記直流電源回路の発熱による温度上昇幅を、前記温度検出素子によって検出された温度から減算した温度を、前記環境温度として推定することを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード点灯装置。
前記発光ダイオードの温度の一定の上昇幅に対する前記上限電圧の低下幅は、前記発光ダイオードの温度が高いほど小さくされていることを特徴とする請求項１又は２記載の発光ダイオード点灯装置。
前記制御回路は、前記直流電源回路の出力電圧が前記上限電圧よりも高い所定の停止電圧以上となったときに前記直流電源回路の出力を停止させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光ダイオード点灯装置。
前記制御回路は、前記直流電源回路の出力電圧が前記上限電圧よりも高い停止電圧以上となったときに前記直流電源回路の出力を停止させるものであって、前記温度検出素子の出力から推定される前記発光ダイオードの温度が高いほど、前記停止電圧を低くすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光ダイオード点灯装置。
前記制御回路は、前記直流電源回路の出力電圧が前記上限電圧よりも高いとき、前記直流電源回路の出力電圧と前記上限電圧との差が大きいほど、前記直流電源回路の出力電流を少なくすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光ダイオード点灯装置。
前記制御回路は、前記直流電源回路の出力電圧が前記上限電圧よりも高い状態での、前記直流電源回路の出力電圧の一定の上昇幅に対する前記出力電流の減少幅を、前記直流電源回路の出力電圧が高いほど大きくすることを特徴とする請求項６記載の発光ダイオード点灯装置。
請求項１〜７のいずれか１項に記載の発光ダイオード点灯装置を備えることを特徴とする照明器具。
請求項１〜７のいずれか１項に記載の発光ダイオード点灯装置を備えることを特徴とする車載用照明器具。