JP6456512B2

JP6456512B2 - 発光素子点灯装置

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Publication number: JP6456512B2
Application number: JP2017544083A
Authority: JP
Inventors: 靖彦河野; 大澤　孝; 孝大澤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-10-05
Filing date: 2015-10-05
Publication date: 2019-01-23
Anticipated expiration: 2035-10-05
Also published as: WO2017060952A1; JPWO2017060952A1

Description

本発明は、通電を開始する点灯電流値と、通電を停止する点灯電流値に差を設けたヒステリシス制御により通電電流を断続して生成した点灯電流で半導体発光素子を点灯させる発光素子点灯装置に関する。

従来、車載用前照灯を含む各種灯具の光源に、タングステンフィラメントを発光体とした電球、及び、アーク放電により発光する放電灯などが用いられていた。近年、電球及び放電灯に代替して、発光ダイオード（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ，ＬＥＤ）などの半導体発光素子が普及してきている。ＬＥＤは、長寿命であるとともに、必要な明るさを少ない消費電力で確保することができ、かつ、定電流を供給する簡単な制御により明るさを安定させることができるため、車載用灯具の光源に好適である。

ＬＥＤは、点灯電流及びサイズのバリエーションが多く、所望の明るさを得るために用いるＬＥＤの個数を任意に選択することができる。このため、光源にＬＥＤを採用することで車載用灯具の設計が多様化している。設計の多様化にともない、ＬＥＤを点灯する点灯装置の構成も多様化している。

例えば、直列に接続した複数個のＬＥＤを有する灯具では、出力電圧を高めた点灯装置が開発されている。複数個のＬＥＤのうちの点灯するＬＥＤの個数を可変とした灯具では、点灯するＬＥＤの個数が変化したときにもＬＥＤへの出力電流を一定に保つために、負荷の変動に対する応答の早い点灯装置が開発されている。また、車載用の灯具では、電源である車載用バッテリの電圧が不安定であるため、電源電圧の変動に対する応答の早い点灯装置、又は、コンデンサやコイルなどを用いて内部に一時的に電力を貯えることで電源電圧の変動の影響を抑制した点灯装置などが開発されている。

電源電圧及び負荷の変動に対する応答の早い点灯装置の一つに、いわゆる「ヒステリシス制御」を用いたものがある。ヒステリシス制御は、通電する電流に呼応してスイッチング素子をオン状態とオフ状態に交互に切り替えることで、通電電流を交互に上昇下降させながら平均電流値が目標電流値になるようにするもので、スイッチング素子をオフからオン状態に切り替える閾値となる電流値と、オンからオフ状態に切り替える閾値となる電流値に差を設ける。即ち、通電電流を上昇させ始める電流値と通電電流を下降させ始める電流値にヒステリシスを設けて、通電電流を両閾値の間で上下させながら平均値を目標値にする制御である。従って、ヒステリシス制御による点灯装置においては、ＬＥＤへの出力電流が一定範囲内で振動することにはなるが、入力電流又は出力電流の変動に呼応してスイッチング素子を直接的にオンオフするので、電源電圧及び負荷の変動に対する応答の早い制御を実現することができる。特許文献１〜４には、ヒステリシス制御を用いた点灯装置が開示されている。

特開２００７−１０３２３２号公報特開２００７−１６５００１号公報特開２０１２−２２７０７６号公報特開２０１３−２７２００号公報

ヒステリシス制御を用いた点灯装置は、入力電流のオンオフにより出力電流を制御するものであるため、その原理上、電源電圧に対するＬＥＤへの供給電圧が低下する。このため、例えば直列に接続した複数個のＬＥＤを点灯する場合など、ＬＥＤへの供給電圧を電源電圧以上の値にする場合、ヒステリシス制御用の回路とは別に電源電圧昇圧用の回路を設ける必要がある。例えば、特許文献４の点灯装置は、制御回路の前段に力率改善回路を設けて、この力率改善回路に昇圧チョッパを設けている。

ヒステリシス制御用の回路と別に電源電圧昇圧用の回路を設けた構成は、電源電圧昇圧用の回路により点灯装置が大型になるとともに、部品点数が増加して製造コストが増加する問題があった。また、電源電圧昇圧回路に昇圧チョッパを用いた場合、ヒステリシス制御用のスイッチング素子のオンオフ制御に加えて、昇圧チョッパのスイッチング素子のオンオフ制御が必要となり、制御が複雑になる問題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ヒステリシス制御を行う発光素子点灯装置において、従来のように別途昇圧用の回路を設けた点灯装置と比較して、より簡単な回路構成かつ簡単な制御により所望の出力電圧あるいは出力電流を得ることができる発光素子点灯装置を提供することを目的とする。

本発明の発光素子点灯装置は、直流電源より入力される電力から発光素子を点灯する電流を生成する１次巻線と２次巻線と磁束リセット用２次巻線を有したトランスと、トランスの１次巻線に入力する電流を断続するスイッチング素子と、トランスの２次巻線が発光素子へ出力する電流を整流する整流ダイオードと、トランスの磁束リセット用２次巻線が発光素子へ出力する電流を整流するダイオードと、トランスに入力する電流又は発光素子に出力する電流の電流値を検出する電流検出部と、電流検出部が検出した電流値に呼応してスイッチング素子のオン状態とオフ状態とを交互に切り替えるときに、スイッチング素子をオン状態に切り替える電流値と、オフ状態に切り替える電流値に差を設けたヒステリシス制御によって出力電流の電流値を基準範囲内の値に制御するヒステリシス制御部と、発光素子への出力電圧の電圧値を検出する電圧検出部と、を備え、ヒステリシス制御部には、基準範囲の上限値に対応する第１電流値が設定されており、ヒステリシス制御部は、電圧検出部が検出した電圧値を用いてスイッチング素子のオフ時間を設定するとともに、電流検出部で検出した電流値が第１電流値以上になるとスイッチング素子をオフし、スイッチング素子をオフしてからオフ時間が経過するとスイッチング素子をオンすることを繰り返して、出力電流を制御するものである。
または、本発明の発光素子点灯装置は、直流電源より入力される電力から発光素子を点灯する電流を生成する１次巻線と２次巻線と磁束リセット用２次巻線を有したトランスと、トランスの１次巻線に入力する電流を断続するスイッチング素子と、トランスの２次巻線が発光素子へ出力する電流を整流する整流ダイオードと、トランスの磁束リセット用２次巻線が発光素子へ出力する電流を整流するダイオードと、トランスに入力する電流又は発光素子に出力する電流の電流値を検出する電流検出部と、電流検出部が検出した電流値に呼応してスイッチング素子のオン状態とオフ状態とを交互に切り替えるときに、スイッチング素子をオン状態に切り替える電流値と、オフ状態に切り替える電流値に差を設けたヒステリシス制御によって出力電流の電流値を基準範囲内の値に制御するヒステリシス制御部と、発光素子への出力電圧の電圧値を検出する電圧検出部と、を備え、ヒステリシス制御部には、基準範囲の下限値に対応する第２電流値が設定されており、ヒステリシス制御部は、電圧検出部が検出した電圧値を用いてスイッチング素子のオン時間を設定するとともに、電流検出部で検出した電流値が第２電流値以下になるとスイッチング素子をオンし、スイッチング素子をオンしてからオン時間が経過するとスイッチング素子をオフすることを繰り返して、出力電流を制御するものである。

本発明の発光素子点灯装置は、上記のように構成したので、簡単な回路構成かつ簡単な制御により所望の出力電圧あるいは出力電流を得ることができる。

本発明の実施の形態１に係る発光素子点灯装置の要部を示す回路図である。図１の発光素子点灯装置に流れる電流を示す説明図である。図１の発光素子点灯装置に流れる電流を示す説明図である。図４（ａ）は、スイッチング素子のオンオフを示すタイミングチャートである。図４（ｂ）は、時間に対する発光素子点灯装置の出力電流を示す特性図である。本発明の実施の形態１に係る他の発光素子点灯装置の要部を示す回路図である。図６（ａ）は、スイッチング素子のオンオフを示すタイミングチャートである。図６（ｂ）は、時間に対する発光素子点灯装置の出力電流を示す特性図である。図７（ａ）は、スイッチング素子のオンオフを示すタイミングチャートである。図７（ｂ）は、時間に対する発光素子点灯装置の出力電流を示す特性図である。本発明の実施の形態１に係る第１トランス及びコイルを一体に構成した例を示す説明図である。本発明の実施の形態２に係る発光素子点灯装置の要部を示す回路図である。図９の発光素子点灯装置に流れる電流を示す説明図である。図９の発光素子点灯装置に流れる電流を示す説明図である。本発明の実施の形態２に係る他の発光素子点灯装置の要部を示す回路図である。本発明の実施の形態２に係る第１トランス及び第２トランスを一体に構成した例を示す説明図である。本発明の実施の形態３に係る発光素子点灯装置の要部を示す回路図である。本発明の実施の形態３に係るリーケージトランスの要部を正面から見た説明図である。図１４の発光素子点灯装置に流れる電流を示す説明図である。図１５のリーケージトランスに生じる磁束を示す説明図である。図１４の発光素子点灯装置に流れる電流を示す説明図である。本発明の実施の形態３に係る他のリーケージトランスの要部を正面から見た説明図である。本発明の実施の形態３に係る他のリーケージトランスの要部を正面から見た説明図である。本発明の実施の形態３に係る他のリーケージトランスの要部を正面から見た説明図である。本発明の実施の形態３に係る他のリーケージトランスの要部を正面から見た説明図である。本発明の実施の形態３に係る他のリーケージトランスの要部を正面から見た説明図である。図２４（ａ）は、本発明の実施の形態３に係る他のリーケージトランスの要部を示す平面図である。図２４（ｂ）は、図２４（ａ）に示すリーケージトランスの要部を正面から見た説明図である。図２５（ａ）は、本発明の実施の形態３に係る他のリーケージトランスの要部を示す平面図である。図２５（ｂ）は、図２５（ａ）に示すリーケージトランスの要部を正面から見た説明図である。本発明の実施の形態３に係る他のリーケージトランスの要部を正面から見た説明図である。本発明の実施の形態３に係る他の発光素子点灯装置の要部を示す回路図である。本発明の実施の形態３に係る他の発光素子点灯装置の要部を示す回路図である。本発明の実施の形態３に係る他のリーケージトランスの要部を正面から見た説明図である。本発明の実施の形態３に係る他の発光素子点灯装置の要部を示す回路図である。本発明の実施の形態３に係る他の発光素子点灯装置の要部を示す回路図である。本発明の実施の形態３に係る他の発光素子点灯装置の要部を示す回路図である。本発明の実施の形態４に係る発光素子点灯装置の要部を示す回路図である。本発明の実施の形態４に係る他の発光素子点灯装置の要部を示す回路図である。本発明の実施の形態４に係る他の発光素子点灯装置の要部を示す回路図である。本発明の実施の形態４に係る他の発光素子点灯装置の要部を示す回路図である。本発明の実施の形態４に係る他の発光素子点灯装置の要部を示す回路図である。本発明の実施の形態４に係る他の発光素子点灯装置の要部を示す回路図である。本発明の実施の形態４に係る他の発光素子点灯装置の要部を示す回路図である。本発明の実施の形態４に係る他の発光素子点灯装置の要部を示す回路図である。本発明の実施の形態４に係る他の発光素子点灯装置の要部を示す回路図である。本発明の実施の形態４に係る他の発光素子点灯装置の要部を示す回路図である。本発明の実施の形態４に係る他の発光素子点灯装置の要部を示す回路図である。本発明の実施の形態４に係る他の発光素子点灯装置の要部を示す回路図である。本発明の実施の形態４に係る他の発光素子点灯装置の要部を示す回路図である。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る発光素子点灯装置１００の要部を示す回路図である。図１を参照して、発光素子点灯装置１００を車載用前照灯に用いた例について説明する。

直流電源１は、例えば、車両に搭載したバッテリにより構成されている。発光素子２は、ｎ個（ｎは２以上の整数）のＬＥＤ２_１〜２_ｎを直列に接続したものであり、車載用前照灯の光源である。なお、当前照灯は、ＬＥＤ２_１〜２_ｎの中の任意のＬＥＤを選択して点灯することによって所望の方向を照らすもので、車両が走行する状況によって点灯するＬＥＤは随時切換えられる。

直流電源１と発光素子２間に、トランス３が設けられている。図１の例では、トランス３は１個の第１トランス３１により構成されている。第１トランス３１は、直流電源１と電気的に接続された１次巻線Ｐ１を有している。また、第１トランス３１は、発光素子２と電気的に接続された２次巻線Ｓ１及び磁束リセット用２次巻線Ｓ１Ｒを有している。１次巻線Ｐ１に対する２次巻線Ｓ１の巻数比ｍは、任意の値に設定されている。

第１トランス３１は、例えば、１次巻線Ｐ１への印加電圧に対してｍ倍の電圧が２次巻線Ｓ１に生じるとともに、２次巻線Ｓ１に流れる電流に対してｍ倍の電流が１次巻線Ｐ１に流れる、いわゆる「ポテンシャルトランス」である。または、第１トランス３１は、１次巻線Ｐ１への通電電流に対して１／ｍ倍の電流が２次巻線Ｓ１に流れるとともに、２次巻線Ｓ１に接続した負荷による電圧降下の１／ｍ倍の電圧が１次巻線Ｐ１に生じる、いわゆる「カレントトランス」である。なお、ポテンシャルトランス及びカレントトランスはいずれも同じ構造であり、第１トランス３１はいずれのトランスであっても良い。

直流電源１とトランス３間に、スイッチング素子４が設けられている。図１の例では、スイッチング素子４はＰチャネル型の電界効果トランジスタ（ＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ，ＦＥＴ）であり、ソース端子が直流電源１の高電位側端子と電気的に接続され、かつ、ドレイン端子が第１トランス３１の１次巻線Ｐ１と電気的に接続されている。スイッチング素子４は、ＦＥＴのゲート電圧に応じて、直流電源１からトランス３への入力電流をオンオフするものである。

トランス３と発光素子２間に、整流ダイオード５が設けられている。図１の例では、整流ダイオード５は１個の第１整流ダイオード５１により構成されている。第１整流ダイオード５１は、陽極が第１トランス３１の２次巻線Ｓ１と電気的に接続され、かつ、陰極がコイル６を介してＬＥＤ２_１の陽極と電気的に接続されている。

第１整流ダイオード５１の陰極とコイル６との間には還流ダイオード７の陰極が電気的に接続されており、還流ダイオード７の陽極は第１トランス３１の２次巻線Ｓ１と磁束リセット用２次巻線Ｓ１Ｒが接続される基準電位（直流電源１の低電位側端子）に電気的に接続されている。コイル６とＬＥＤ２_１の陽極との間にはダイオード８の陰極が電気的に接続されており、ダイオード８の陽極は第１トランス３１の磁束リセット用２次巻線ＳＲと電気的に接続されている。ダイオード８は、整流ダイオード５及び還流ダイオード７よりも電流容量の小さいダイオードである。

ＬＥＤ２_ｎの陰極と基準電位（直流電源１の低電位側端子）との間に、電流検出用抵抗器９が設けられている。出力電流検出部１０は、電流検出用抵抗器９に流れる電流値を検出することで、トランス３から発光素子２への出力電流の電流値を検出するとともに、スイッチング素子４のオフ状態にてコイル６から発光素子２への出力電流の電流値を検出するものである。

ヒステリシス制御部１１は、出力電流検出部１０が検出した電流値を用いて、スイッチング素子４のゲート電圧を制御するものである。具体的には、ヒステリシス制御部１１は、スイッチング素子４のオン状態とオフ状態とを交互に切り替えることで、トランス３及びコイル６から発光素子２への出力電流の電流値を基準範囲内の値にする、いわゆるヒステリシス制御を行うものである。

出力電流検出部１０及びヒステリシス制御部１１により、制御部１２が構成されている。制御部１２は、アナログ回路で実現されたものでも良く、デジタル回路で実現されたものでも良い。また、制御部１２は、ＡＳＩＣ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）又はシステムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ−ＳｃａｌｅＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）などの専用の処理回路で実現されたものでも良い。また、制御部１２は、出力電流検出部１０及びヒステリシス制御部１１の機能に対応するプログラムが記憶されたメモリと、このメモリからプログラムを読み出して実行するプロセッサとにより実現されたものでも良い。

トランス３、スイッチング素子４、整流ダイオード５、コイル６、還流ダイオード７、ダイオード８、電流検出用抵抗器９及び制御部１２により、発光素子点灯装置１００が構成されている。

次に、図２及び図３を参照して、発光素子点灯装置１００に流れる電流について説明する。
図２は、スイッチング素子４をオンしたときの電流を示している。スイッチング素子４をオンすると、直流電源１からトランス３への電流供給が開始され、第１トランス３１の１次巻線Ｐ１に入力電流Ｉｉｎが流れる。また、１次巻線Ｐ１に入力電流Ｉｉｎが流れることで、２次巻線Ｓ１にも電流が流れる。この電流は第１整流ダイオード５１により整流され、コイル６、発光素子２及び電流検出用抵抗器９に出力電流Ｉｏｕｔが流れる。

このとき、第１トランス３１の２次巻線Ｓ１側の電圧値は、１次巻線Ｐ１側の電圧値のｍ倍となる。また、出力電流Ｉｏｕｔの電流値は、コイル６のインダクタンス値に応じて制限される。また一方では、出力電流Ｉｏｕｔの通電により、コイル６は磁気エネルギを貯える。

図３は、スイッチング素子４をオフしたときの電流を示している。スイッチング素子４をオフすると、コイル６は、スイッチング素子４のオン状態にて貯えていた磁気エネルギを電流として放出する。この電流は還流ダイオード７により発光素子２に還流され、発光素子２及び電流検出用抵抗器９に出力電流Ｉｏｕｔとして流れる。

また、スイッチング素子４をオフした後、第１トランス３１にはスイッチング素子４のオン状態における励磁磁束が残留している。この励磁磁束を放出しない場合、第１トランス３１のコアに磁束が溜まり、結果的に磁束が飽和すると第１トランス３１の磁気的特性が失われる。そこで、発光素子点灯装置１００においては、磁束リセット用２次巻線Ｓ１Ｒを設けて励磁磁束をリセット電流として放出させるようにしている。このリセット電流はダイオード８により整流され、発光素子２及び電流検出用抵抗器９にリセット電流Ｉｒとして流れる。リセット電流Ｉｒを流すことで、第１トランス３１のコアの磁束がリセットされ、磁束の飽和を防ぐことができる。

なお、リセット電流Ｉｒの電流値は、出力電流Ｉｏｕｔと比較して十分に小さい値である。このため、発光素子点灯装置１００による発光素子２の点灯動作に対してリセット電流Ｉｒが与える影響は無視できる程度に小さい。また、リセット電流Ｉｒを整流するダイオード８は、整流ダイオード５及び還流ダイオード７よりも電流容量の小さいダイオードを用いることができる。

なお、仮に、第１トランス３１に励磁磁束の残留しない理想的なトランスを用いることができる場合、リセット電流Ｉｒを流すための構成は不要である。この場合、発光素子点灯装置１００は、磁束リセット用２次巻線Ｓ１Ｒ及びダイオード８を除去した回路構成となる。

次に、図２〜図４を参照して、ヒステリシス制御部１１の動作について説明する。
図４（ａ）は、スイッチング素子４のオンオフを示すタイミングチャートである。図４（ｂ）は、図４（ａ）のタイミングチャートと同じ時間における出力電流Ｉｏｕｔを示す特性図である。

ヒステリシス制御部１１には、基準範囲ΔＩｏｕｔの上限値に対応する第１電流値ＩｏｕｔＨと、下限値に対応する第２電流値ＩｏｕｔＬとが予め設定されている。第１電流値ＩｏｕｔＨ及び第２電流値ＩｏｕｔＬは、出力電流検出部１０が検出した電流値、すなわち出力電流Ｉｏｕｔの電流値との比較対象となる値である。また、基準範囲ΔＩｏｕｔ内には、発光素子２の点灯電流に応じた目標電流値ＩｏｕｔＴが含まれている。

ヒステリシス制御部１１は、スイッチング素子４のオン状態とオフ状態とを交互に切り替える。すなわち、スイッチング素子４をオンすると、図２に示す如く２次巻線Ｓ１による出力電流Ｉｏｕｔがコイル６に磁気エネルギを貯えながら流れ、出力電流Ｉｏｕｔの電流値が次第に上昇する。出力電流検出部１０の検出した電流値が第１電流値ＩｏｕｔＨ以上になると、ヒステリシス制御部１１はスイッチング素子４をオフする。スイッチング素子４をオフすると、図３に示す如くコイル６に貯えた磁気エネルギの放出による出力電流Ｉｏｕｔが流れ、出力電流Ｉｏｕｔの電流値が次第に低下する。出力電流検出部１０の検出した電流値が第２電流値ＩｏｕｔＬ以下になると、ヒステリシス制御部１１はスイッチング素子４をオンする。以下、ヒステリシス制御部１１は同様のオンオフ制御を繰り返す。

図４に示すヒステリシス制御により、出力電流Ｉｏｕｔの電流値は第１電流値ＩｏｕｔＨと第２電流値ＩｏｕｔＬの間を上下することで、基準範囲ΔＩｏｕｔ内の値になる。また、出力電流Ｉｏｕｔの平均電流値ＩｏｕｔＡを、目標電流値ＩｏｕｔＴと同等の値に保つことができる。これにより、発光素子点灯装置１００は、発光素子２の点灯に適した電流を出力することができる。

なお、第１トランス３１は、巻数比ｍを１よりも大きくすることで昇圧トランスの機能を果たし、かつ、巻数比ｍを１よりも小さくすることで降圧トランスの機能を果たすものであるが、いずれの構成であっても良い。

巻数比ｍを１よりも大きくした発光素子点灯装置１００は、例えば、直列接続のＬＥＤ２_１〜２_ｎの個数を増やした車載用前照灯に適している。一般に、車載用バッテリの電源電圧は１２ボルト（Ｖ）である。これに対し、車載用前照灯の光源に例えば１６個のＬＥＤを直列接続し、このうち点灯するＬＥＤの個数を前照灯の配光に応じて制御する構成とした場合、光源の印加電圧は点灯対象のＬＥＤの個数に応じて例えば最大４８Ｖを出力することが求められる。

このとき、印加電圧を１２Ｖよりも大きい値にする場合、従来の点灯装置ではヒステリシス制御用の回路の外部に電源電圧昇圧用の回路を設ける必要があった。これに対し、実施の形態１の発光素子点灯装置１００は、第１トランス３１の巻数比ｍを大きくすることで、光源への印加電圧をバッテリの電源電圧よりも大きくすることができる。すなわち、従来ヒステリシス制御用の回路の外部に設けていた電源電圧昇圧用の回路を不要として、発光素子点灯装置１００をより簡単な回路構成で実現することができる。また、従来の昇圧チョッパを用いた構造において必要であった昇圧チョッパ用のスイッチング素子のオンオフ制御を不要として、より簡単な制御で所望の出力電流が得られる。

他方、巻数比ｍを１よりも小さくした発光素子点灯装置１００は、ＬＥＤの点灯電圧が電源電圧よりも低い灯具において、入力電圧の変動に対して出力電圧を安定させる制御を容易にすることができる。

例えば、直流電源１に、家庭用電源などの交流１００Ｖを半波整流する単純なＡＣ／ＤＣコンバータを用いた場合、直流電源１の出力電圧には正弦波状のリプルが残る。発光素子点灯装置１００は、このリプルによる入力電圧の変動に応じてスイッチング素子４のオンオフのデューティ比を変化させることで、出力電圧を安定させることができる。

このとき、例えばスイッチング素子及びコイルを用いた降圧チョッパ回路においては、デューティ比の変化量に対する出力電圧の変化量が固定されており、デューティ比を精密に制御することが求められる。これに対し、発光素子点灯装置１００は、第１トランス３１の巻数比ｍに応じて、スイッチング素子４のデューティ比の変化量に対する出力電圧の変化量を変えることができる。すなわち、デューティ比の変化量に対する出力電圧の変化量が小さくなるように巻数比ｍを適切に設定することで、デューティ比の制御が粗くとも出力電圧を安定させやすくなる。このように、入力電圧の変動に対して出力電圧を安定させる制御をより容易にすることができる。

次に、図５を参照して、発光素子点灯装置１００の変形例について説明する。
図５に示す発光素子点灯装置１００は、出力電流Ｉｏｕｔに代えて入力電流Ｉｉｎの電流値を用いてヒステリシス制御を行うものである。図５において、図１に示す発光素子点灯装置１００と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。

電流検出用抵抗器９は、直流電源１の高電位側端子とスイッチング素子４のソース端子との間に設けられている。制御部１２は、図１に示す出力電流検出部１０に代えて、入力電流検出部１３を有している。入力電流検出部１３は、電流検出用抵抗器９に流れる電流値を検出することで、直流電源１からトランス３への入力電流の電流値を検出するものである。

トランス３と発光素子２間に、電圧検出用抵抗器１４ａ，１４ｂが設けられている。電圧検出用抵抗器１４ａ，１４ｂは、発光素子２に対して電気的に並列に接続されている。制御部１２は、出力電圧検出部１５を有している。出力電圧検出部１５は、電圧検出用抵抗器１４ａ，１４ｂによって分圧した電圧値を検出することで、基準電位に対するトランス３から発光素子２への出力電圧を検出するものである。

ヒステリシス制御部１１は、入力電流検出部１３が検出した電流値と、出力電圧検出部１５が検出した電圧値とを用いて、スイッチング素子４のオン状態とオフ状態とを交互に切り替えるものである。

次に、図６を参照して、図５に示すヒステリシス制御部１１の動作の一例について説明する。
図６（ａ）は、スイッチング素子４のオンオフを示すタイミングチャートである。図６（ｂ）は、図６（ａ）のタイミングチャートと同じ時間における出力電流Ｉｏｕｔを示す特性図である。

ヒステリシス制御部１１には、入力電流検出部１３が検出した電流値、すなわち入力電流Ｉｉｎの電流値と比較する第１電流値ＩｉｎＨが予め設定されている。ちなみに、第１電流値ＩｉｎＨは、出力電流Ｉｏｕｔの上限値（第１電流値ＩｏｕｔＨ）に対して巻数比ｍ倍の値になる。また、ヒステリシス制御部１１は、出力電圧検出部１５が検出した電圧値に応じて、スイッチング素子４のオフ時間Ｔｏｆｆを設定するようになっている。

ヒステリシス制御部１１は、入力電流検出部１３の検出した電流値が第１電流値ＩｉｎＨ以上になると、スイッチング素子４をオフする。また、ヒステリシス制御部１１は、スイッチング素子４をオフしてからオフ時間Ｔｏｆｆが経過すると、スイッチング素子４をオンする。以下、ヒステリシス制御部１１は同様のオンオフ制御を繰り返す。

これにより、図６（ｂ）に示す如く、出力電流Ｉｏｕｔの電流値を基準範囲ΔＩｏｕｔ内の値にするとともに、平均電流値ＩｏｕｔＡを目標電流値ＩｏｕｔＴと同等の値に保つことができる。

なお、出力電圧に対応するオフ時間Ｔｏｆｆが長すぎると、出力電流Ｉｏｕｔの最低値が低くなり、平均電流値ＩｏｕｔＡが目標電流値ＩｏｕｔＴよりも低くなる。他方、出力電圧に対応するオフ時間Ｔｏｆｆが短すぎると、出力電流Ｉｏｕｔのが充分に低下しなくなり、平均電流値ＩｏｕｔＡが目標電流値ＩｏｕｔＴよりも高くなる。このため、オフ時間Ｔｏｆｆは、平均電流値ＩｏｕｔＡが目標電流値ＩｏｕｔＴと同等の値になるように、出力電圧の値に応じて適切な値に設定する。

次に、発光素子点灯装置１００として、図１に示す電流検出用抵抗器９及び出力電流検出部１０と、図５に示す電圧検出用抵抗器１４ａ，１４ｂ及び出力電圧検出部１５とを備える構成及び、ヒステリシス制御部１１の動作を説明する。図７（ａ）は、スイッチング素子４のオンオフを示すタイミングチャートである。図７（ｂ）は、図７（ａ）のタイミングチャートと同じ時間における出力電流Ｉｏｕｔを示す特性図である。

ヒステリシス制御部１１には、出力電流検出部１０が検出した電流値と比較する第２電流値ＩｏｕｔＬが予め設定されている。また、ヒステリシス制御部１１は、出力電圧検出部１５が検出した電圧値に応じて、スイッチング素子４のオン時間Ｔｏｎを設定するようになっている。

ヒステリシス制御部１１は、出力電流検出部１０の検出した電流値が第２電流値ＩｏｕｔＬ以下になると、スイッチング素子４をオンする。また、ヒステリシス制御部１１は、スイッチング素子４をオンしてからオン時間Ｔｏｎが経過すると、スイッチング素子４をオフする。以下、ヒステリシス制御部１１は同様のオンオフ制御を繰り返す。

これにより、図７（ｂ）に示す如く、出力電流Ｉｏｕｔの電流値を基準範囲ΔＩｏｕｔ内の値にするとともに、平均電流値ＩｏｕｔＡを目標電流値ＩｏｕｔＴと同等の値に保つことができる。

なお、出力電圧に対応するオン時間Ｔｏｎが長すぎると、出力電流Ｉｏｕｔの最高値が高くなり、平均電流値ＩｏｕｔＡが目標電流値ＩｏｕｔＴよりも高くなる。他方、出力電圧に対応するオン時間Ｔｏｎが短すぎると、出力電流Ｉｏｕｔが充分に上昇しなくなり、平均電流値ＩｏｕｔＡが目標電流値ＩｏｕｔＴよりも低くなる。このため、オン時間Ｔｏｎは、平均電流値ＩｏｕｔＡが目標電流値ＩｏｕｔＴと同等の値になるように、出力電圧の値に応じて適切な値に設定する。

なお、図１及び図５に示す発光素子点灯装置１００において、スイッチング素子４は、直流電源１の高電位側端子とトランス３との間に設けられて入力電流Ｉｉｎをオンオフするものであれば良く、Ｐチャネル型のＦＥＴに限定されるものではない。例えば、スイッチング素子４にＰＮＰ型のバイポーラトランジスタを用いたものでも良い。または、スイッチング素子４にＮチャネル型のＦＥＴを用いて、直流電源１とは別にＦＥＴ駆動用の電源を設けたものでも良い。

また、発光素子２は半導体発光素子を用いたものであれば良く、ＬＥＤに限定されるものではない。例えば、ＬＥＤに代えて有機発光ダイオード（ＯｒｇａｎｉｃＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ，ＯＬＥＤ）又はレーザダイオード（ＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ，ＬＤ）などを用いたものでも良く、複数種類の半導体発光素子を組み合わせて用いたものでも良い。

なお、発光素子点灯装置１００の用途は前照灯に限定されるものではなく、車載用の灯具に限定されるものでもない。ヒステリシス制御により半導体発光素子を点灯するものであれば、如何なる灯具にも用いることができる。

また、発光素子点灯装置１００は、第１トランス３１のコアとコイル６のコアとを一体に構成したものでも良い。この場合の第１トランス３１及びコイル６の一例を図８に示す。ＥＩ型のコア６０において、Ｅ型コアの中脚部６１とＩ型コアとの間に間隙６２を設けるとともに、中脚部６１に巻線Ｌを巻回することでコイル６が構成されている。また、ＥＥ型のコア３０において、中脚部３２に１次巻線Ｐ１を巻回し、その外周部に２次巻線Ｓ１を巻回し、さらにその外周部に磁束リセット用２次巻線Ｓ１Ｒを巻回することで第１トランス３１が構成されている。図８に示す如く、コイル６のコア６０を構成するＩ型コアとして、第１トランス３１のコア３０を構成する一方のＥ型コアの一部が兼用され一体に構成されている。コア３０，６０を一体化することで部品点数を削減し、発光素子点灯装置１００の製造コストを低減することができる。

以上のように、実施の形態１の発光素子点灯装置１００は、直流電源１と発光素子２間に設けたトランス３と、直流電源１からトランス３への入力電流Ｉｉｎをオンオフするスイッチング素子４と、トランス３から発光素子２への出力電流Ｉｏｕｔを整流する整流ダイオード５と、出力電流Ｉｏｕｔの電流値を検出する電流検出部（出力電流検出部１０）と、電流検出部（出力電流検出部１０）が検出した電流値を用いてスイッチング素子４のオン状態とオフ状態とを交互に切り替えることで、出力電流Ｉｏｕｔの電流値を基準範囲ΔＩｏｕｔ内の値にするヒステリシス制御部１１と、を備える。ヒステリシス制御部１１には、基準範囲ΔＩｏｕｔの上限値に対応する第１電流値ＩｏｕｔＨ及び基準範囲ΔＩｏｕｔの下限値に対応する第２電流値ＩｏｕｔＬが設定されており、電流検出部（出力電流検出部１０）で検出した電流値が第１電流値ＩｏｕｔＨ以上になるとスイッチング素子４をオフし、電流検出部（出力電流検出部１０）で検出した電流値が第２電流値ＩｏｕｔＬ以下になるとスイッチング素子４をオンする。かかるヒステリシス制御により、発光素子２の点灯に適した電流を出力することができる。また、直流電源１の電源電圧の変動及び点灯対象となるＬＥＤ２_１〜２_ｎの点灯数の変化による負荷電圧の変動などに対して応答を早めた発光素子点灯装置１００を得ることができる。当構成において、トランス３の巻数比ｍを適宜設定することで、入力電圧に対する出力電圧を変化させながら所望の出力電流を得ることができる。すなわち、必要な出力電圧を確保しながら、任意の電流を出力できる発光素子点灯装置１００を、簡単な回路構成かつ簡単な制御で実現することができる。

また、発光素子点灯装置１００は、第１整流ダイオード５１と発光素子２間に接続されたコイル６と、コイル６が発する出力電流Ｉｏｕｔを還流する還流ダイオード７と、を備える。スイッチング素子４がオン状態のとき、出力電流Ｉｏｕｔの電流値をコイル６のインダクタンス値に応じて制限できるため、コイル６のインダクタンス値を適宜設定することで出力電流Ｉｏｕｔの電流値を所望の値にすることができる。また、還流ダイオード７を設けることで、スイッチング素子４がオフ状態のときにコイル６が出力する電流を発光素子２に還流して、発光素子２の点灯に用いることができる。

また、第１トランス３１は、励磁に使用した磁束を電流にして排出する磁束リセット用２次巻線Ｓ１Ｒを有する。発光素子点灯装置１００は、スイッチング素子４がオフ状態のときに磁束リセット用２次巻線Ｓ１Ｒが出力するリセット電流Ｉｒを整流して出力するダイオード８を備える。リセット電流Ｉｒを流すことで、第１トランス３１のコアの磁束をリセットして、磁束が飽和するのを防ぐことができる。

または、発光素子点灯装置１００は、入力電流Ｉｉｎの電流値を検出する電流検出部（入力電流検出部１３）と、トランス３から発光素子２への出力電圧の電圧値を検出する電圧検出部（出力電圧検出部１５）を備える。ヒステリシス制御部１１には、出力電流のＩｏｕｔの上限値（第１電流値ＩｏｕｔＨ）に対応する入力電流Ｉｉｎの上限値（第１電流値ＩｉｎＨ）が設定されており、電圧検出部（出力電圧検出部１５）が検出した電圧値を用いてスイッチング素子４のオフ時間Ｔｏｆｆを設定するとともに、電流検出部（入力電流検出部１３）で検出した電流値が第１電流値ＩｉｎＨ以上になるとスイッチング素子４をオフし、スイッチング素子４をオフしてからオフ時間Ｔｏｆｆが経過するとスイッチング素子４をオンする。かかるヒステリシス制御により、発光素子２の点灯に適した電流を出力することができる。

または、発光素子点灯装置１００は、出力電流Ｉｏｕｔの電流値を検出する電流検出部（出力電流検出部１０）と、トランス３から発光素子２への出力電圧の電圧値を検出する電圧検出部（出力電圧検出部１５）を備える。ヒステリシス制御部１１には、出力電流のＩｏｕｔの下限値（第２電流値ＩｏｕｔＬ）が設定されており、電圧検出部（出力電圧検出部１５）が検出した電圧値を用いてスイッチング素子４のオン時間Ｔｏｎを設定するとともに、電流検出部（出力電流検出部１０）で検出した電流値が第２電流値ＩｏｕｔＬ以下になるとスイッチング素子４をオンし、スイッチング素子４をオンしてからオン時間Ｔｏｎが経過するとスイッチング素子４をオフする。かかるヒステリシス制御により、発光素子２の点灯に適した電流を出力することができる。

また、スイッチング素子４は、直流電源１の高電位側端子とトランス３との間に接続されている。スイッチング素子４は、例えば、Ｐチャネル型のＦＥＴ、ＰＮＰ型のバイポーラトランジスタ又はＮチャネル型のＦＥＴなどを用いることができる。

また、発光素子２は半導体発光素子である。発光素子２はＬＥＤに限定されるものではなく、ＯＬＥＤ又はＬＤなどを用いることもできる。

また、発光素子点灯装置１００は、車載用の発光素子点灯装置に用いることができる。実施の形態１の発光素子点灯装置１００は、電源電圧の変動に対する応答が早いため、電圧変動の大きい車載用バッテリを電源としながらも、ちらつきの低減が求められる前照灯や尾灯等の車載用の灯具に特に好適である。

実施の形態２．
図９は、実施の形態２に係る発光素子点灯装置１００の要部を示す回路図である。図９に示す発光素子点灯装置１００は、図１に示す発光素子点灯装置１００のコイル６及び還流ダイオード７の機能を、第２トランス３３及び第２整流ダイオード５２に代替したものである。図９において、図１に示す発光素子点灯装置１００と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。

トランス３は、実施の形態１と同様の第１トランス３１に加えて、第２トランス３３を有している。第２トランス３３の１次巻線Ｐ２は、直流電源１に対して第１トランス３１の１次巻線Ｐ１と電気的に直列に接続されている。第２トランス３３の２次巻線Ｓ２は、発光素子２に対して第１トランス３１の２次巻線Ｓ１と電気的に並列に接続されている。第２トランス３３の１次巻線Ｐ２に対する２次巻線Ｓ２の巻数比ｍは、第１トランス３１の１次巻線Ｐ１に対する２次巻線Ｓ１の巻数比ｍと同じ値に設定されている。

第２トランス３３は、１次巻線Ｐ１に電流を流すことで磁気エネルギを貯えるとともに、１次巻線Ｐ１への通電を止めたときに、貯えていた磁気エネルギを２次巻線Ｓ１から電流として放出する、いわゆる「フライバックトランス」である。ちなみに、図９に示す発光素子点灯装置１００は、図１に示す発光素子点灯装置１００の第１トランス３１の２次側に配置したコイル６を第２トランス３３に代替して、第１トランス３１の１次側に移動したもので、第２トランス３３の電流を貯えて放出する機能と、第１トランスに流れる電流を制限する機能は、コイル６の機能に相当する。また、還流ダイオード７の機能は、第２整流ダイオード５２の機能に相当する。

整流ダイオード５は、実施の形態１と同様の第１整流ダイオード５１に加えて、第２整流ダイオード５２を有している。第２整流ダイオード５２は、陽極が第２トランス３３の２次巻線Ｓ１と電気的に接続され、かつ、陰極がＬＥＤ２_１の陽極と電気的に接続されている。

次に、図１０及び図１１を参照して、このように構成された発光素子点灯装置１００に流れる電流について説明する。
図１０は、スイッチング素子４をオンしたときの電流を示している。スイッチング素子４をオンすると、直流電源１からトランス３への電流供給が開始され、第１トランス３１の１次巻線Ｐ１及び第２トランス３３の１次巻線Ｐ２に入力電流Ｉｉｎが流れる。第１トランス３１の１次巻線Ｐ１に入力電流Ｉｉｎが流れることで、２次巻線Ｓ１にも電流が流れる。この電流は第１整流ダイオード５１により整流され、発光素子２及び電流検出用抵抗器９に流通する出力電流Ｉｏｕｔとなる。また、第２トランス３３の１次巻線Ｐ２に入力電流Ｉｉｎが流れることで、第２トランス３３は磁気エネルギを貯える。

このとき、入力電流Ｉｉｎは、第２トランス３３の１次巻線Ｐ２のインダクタンス値に応じて制限される。第２トランス３３の１次巻線Ｐ２のインダクタンス値に応じて、直流電源１の電源電圧に対する第１トランス３１の１次巻線Ｐ１側の電圧値が低下する。第１トランス３１の２次巻線Ｓ１側の電圧値は、１次巻線Ｐ１側の電圧値のｍ倍となる。

図１１は、スイッチング素子４をオフしたときの電流を示している。スイッチング素子４をオフすると、第２トランス３３は、スイッチング素子４のオン状態にて貯えていた磁気エネルギを電流として２次巻線Ｓ２から放出する。この電流は第２整流ダイオード５２により整流され、発光素子２及び電流検出用抵抗器９に流通する出力電流Ｉｏｕｔとなる。

また、第１トランス３１のコアに残留した励磁磁束に応じて、磁束リセット用２次巻線Ｓ１Ｒから発光素子２及び電流検出用抵抗器９にリセット電流Ｉｒが流れる。リセット電流Ｉｒの機能及び電流値は実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。

図９に示すヒステリシス制御部１１の動作は、図１に示すヒステリシス制御部１１と同様である。すなわち、実施の形態１にて図４を参照して説明したものと同様であるため、図示及び説明を省略する。

次に、図１２を参照して、発光素子点灯装置１００の変形例について説明する。
図１２に示す発光素子点灯装置１００は、出力電流Ｉｏｕｔに代えて入力電流Ｉｉｎの電流値を用いてヒステリシス制御を行うものである。図１２において、図９に示す発光素子点灯装置１００と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。

電流検出用抵抗器９は、直流電源１の高電位側端子とスイッチング素子４のソース端子との間に設けられている。制御部１２は、図９に示す出力電流検出部１０に代えて、入力電流検出部１３を有している。入力電流検出部１３は、電流検出用抵抗器９に流れる電流値を検出することで、直流電源１からトランス３への入力電流の電流値を検出するものである。

トランス３と発光素子２間に、電圧検出用抵抗器１４ａ，１４ｂが設けられている。電圧検出用抵抗器１４ａ，１４ｂは、直流電源１及びトランス３に対して発光素子２と電気的に並列に接続されている。制御部１２は、出力電圧検出部１５を有している。出力電圧検出部１５は、電圧検出用抵抗器１４ａ，１４ｂによって分圧した電圧値を検出することで、基準電位（直流電源１の低電位側端子）に対するトランス３から発光素子２への出力電圧を検出するものである。

図１２に示すヒステリシス制御部１１の動作は、図５に示すヒステリシス制御部１１と同様である。すなわち、実施の形態１にて図６を参照して説明したものと同様であるため、図示及び説明を省略する。

なお、図９及び図１２に示す発光素子点灯装置１００において、第１トランス３１のコアと第２トランス３３のコアとを一体に構成したものでも良い。この場合の第１トランス３１及び第２トランス３３の一例を図１３に示す。ＥＩ型のコア３０において、Ｅ型コアの中脚部３２に１次巻線Ｐ１を巻回し、その外周部に２次巻線Ｓ１を巻回し、さらにその外周部に磁束リセット用２次巻線Ｓ１Ｒを巻回することで第１トランス３１が構成されている。また、ＥＩ型のコア３４において、Ｅ型コアの中脚部３５とＩ型コアとの間に間隙３６を設けるとともに、中脚部３５に１次巻線Ｐ２を巻回し、その外周部に２次巻線Ｓ２を巻回することで第２トランス３３が構成されている。図８に示す如く、第１トランス３１のコア３０を構成するＩ型コアと、第２トランス３３のコア３４を構成するＩ型コアが兼用され一体に構成されている。コア３０，３４を一体化することで部品点数を削減し、発光素子点灯装置１００の製造コストを低減することができる。

以上のように、実施の形態２の発光素子点灯装置１００は、トランス３が第２トランス３３を含み、第２トランス３３の１次巻線Ｐ２は直流電源１に対して第１トランス３１の１次巻線Ｐ１と直列に接続され、かつ、第２トランス３３の２次巻線Ｓ２は発光素子２に対して第１トランス３１の２次巻線Ｓ１と並列に接続されており、整流ダイオード５には、スイッチング素子４のオフ状態にて第２トランス３３の２次巻線Ｓ２から発光素子２への出力電流Ｉｏｕｔを整流する第２整流ダイオード５２を含む。第２トランス３３の１次巻線Ｐ２のインダクタンス値を設定することで、実施の形態１におけるコイル６のインダクタンス値を設定するのと同様に、発光素子２に流れる電流を所望の値にすることができる。

実施の形態３．
図１４は、実施の形態３に係る発光素子点灯装置１００の要部を示す回路図である。図１５は、実施の形態３に係るリーケージトランス３７の要部を正面から見た説明図である。図１４及び図１５を参照して、トランス３にリーケージトランス３７を用いた発光素子点灯装置１００について説明する。なお、図１４において、図１に示す実施の形態１の発光素子点灯装置１００と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。ちなみに、リーケージトランスとは、１次巻線が発する磁束の一部を２次巻線に伝達することなく漏洩する構成を有したトランスであり、当トランスの２次巻線の端子間を短絡したときにも１次巻線側のインダクタンス（リーケージインダクタンス）を大きく保つことができるトランスである。

トランス３は、１個のリーケージトランス３７により構成されている。リーケージトランス３７は、直流電源１と電気的に接続した１次巻線Ｐを有している。また、リーケージトランス３７は、発光素子２と電気的に接続した２次巻線Ｓ及び磁束リセット用２次巻線ＳＲを有している。１次巻線Ｐに対する２次巻線Ｓの巻数比ｍは、任意の値に設定されている。

図１５に、リーケージトランス３７の一例を示す。ＥＥ型のコア３８において、一方のＥ型コアの中脚部３９に１次巻線Ｐが巻回されており、他方のＥ型コアの中脚部４０に２次巻線Ｓが巻回されている。１次巻線Ｐと２次巻線Ｓ間には間隙４１が設けられており、１次巻線Ｐ及び２次巻線Ｓの外周部に磁束リセット用２次巻線ＳＲが巻回されている。このようにして、リーケージトランス３７が構成されている。

整流ダイオード５は、第１整流ダイオード５１及び第２整流ダイオード５２により構成されている。第１整流ダイオード５１は、陽極がリーケージトランス３７の２次巻線Ｓと電気的に接続され、かつ、陰極がＬＥＤ２_１の陽極と電気的に接続されている。第２整流ダイオード５２は、陽極がリーケージトランス３７の磁束リセット用２次巻線ＳＲと電気的に接続され、かつ、陰極がＬＥＤ２_１の陽極と電気的に接続されている。

次に、図１６〜図１８を参照して、このように構成された発光素子点灯装置１００に流れる電流及びリーケージトランス３７の磁束について説明する。
図１６は、スイッチング素子４をオンしたときの電流を示している。スイッチング素子４をオンすると、直流電源１からトランス３への電流供給が開始され、リーケージトランス３７の１次巻線Ｐに入力電流Ｉｉｎが流れる。また、１次巻線Ｐに入力電流Ｉｉｎが流れることで、２次巻線Ｓにも電流が流れる。この電流は第１整流ダイオード５１により整流され、発光素子２及び電流検出用抵抗器９に出力電流Ｉｏｕｔが流れる。

このとき、図１７に示す如く、１次巻線Ｐが発生した磁束の大部は２次巻線Ｓと磁気的に結合する磁束Φ１となるが、間隙４１を設けたことにより、１次巻線Ｐが発生した磁束の一部が漏洩して漏洩磁束Φ２が生じる。リーケージトランス３７は、この漏洩磁束Φ２によるインダクタンス、いわゆる「リーケージインダクタンス」を有する。

入力電流Ｉｉｎの通電により、リーケージトランス３７は磁気エネルギを貯える。また、出力電流Ｉｏｕｔの電流値は、リーケージトランス３７のリーケージインダクタンス値に応じて制限される。

図１８は、スイッチング素子４をオフしたときの電流を示している。スイッチング素子４をオフすると、リーケージトランス３７は、スイッチング素子４のオン状態にて貯えていた磁気エネルギを磁束リセット用２次巻線ＳＲから電流として放出する。この電流は第２整流ダイオード５２により整流され、発光素子２及び電流検出用抵抗器９に流通する出力電流Ｉｏｕｔとなる。なお、この出力電流Ｉｏｕｔはリセット電流Ｉｒの機能を兼ねるものであり、リーケージトランス３７のコアに残留した励磁磁束Φ３がリセットされる。

このように、リーケージトランス３７は、１個のトランスでありながら、実施の形態１における第１トランス３１及びコイル６と同等の機能を果たすものである。また、リーケージトランス３７は、１個のトランスでありながら、実施の形態２における第１トランス３１及び第２トランス３３と同等の機能を果たすものである。

なお、リーケージトランス３７は、図１５に示す構造に限定されるものではない。１次巻線Ｐと２次巻線Ｓ間に間隔を設けてリーケージインダクタンスを有するものであれば、如何なる構造であっても良い。以下、図１９〜図２６を参照して、リーケージトランス３７の他の例について説明する。

図１９に示すリーケージトランス３７は、Ｅ型コアの中脚部３９，４０間に間隙４２を設けたものである。中脚部３９，４０間に間隙４２を設けることで、１次巻線Ｐのインダクタンスが小さくなり、入力電流Ｉｉｎを増やすことができる。また、中脚部３９，４０間に間隙４２を設けることで、漏洩磁束Φ２及び励磁磁束Φ３が増加して、リーケージトランス３７が貯える磁気エネルギを増やすことができる。この結果、スイッチング素子４をオフしたとき、磁束リセット用２次巻線ＳＲによる出力電流Ｉｏｕｔを増やすことができる。

図２０に示すリーケージトランス３７は、１次巻線Ｐと２次巻線Ｓ間の間隙４１及び中脚部３９，４０間の間隙４２に補助コア４３を設けたものである。補助コア４３が漏洩磁束Φ２の磁路を形成することで、漏洩磁束Φ２が増加して、リーケージトランス３７のリーケージインダクタンスを大きくすることができる。

図２１に示すリーケージトランス３７は、中脚の断面形状が円形のＥＥＲ型コアを用いたもので、２次巻線Ｓを巻回したＥＥＲ型コアの中脚部４０の直径φＳよりも、１次巻線Ｐを巻回したＥＥＲ型コアの中脚部３９の直径φＰを太くしたものである。これにより、１次巻線Ｐを巻回した中脚部３９の角部から１次巻線Ｐと２次巻線Ｓ間の間隙４１に向かう磁路が形成されるため、漏洩磁束Φ２が増加して、リーケージトランス３７のリーケージインダクタンスを大きくすることができる。

図２２に示すリーケージトランス３７は、ＥＥ型コアの中脚部３９，４０に１次巻線Ｐを巻回し、その外周部に磁束リセット用２次巻線ＳＲを巻回し、さらにその外周部に２次巻線Ｓを巻回したものである。すなわち、１次巻線Ｐと２次巻線Ｓ間に間隙を設けるのに代えて、１次巻線Ｐと２次巻線Ｓ間に磁束リセット用２次巻線ＳＲを挟むことで、１次巻線Ｐと２次巻線Ｓ間の間隔を広げてリーケージインダクタンスを確保する構成である。

図２３に示すリーケージトランス３７は、ＥＥ型コアの中脚部３９，４０に１次巻線Ｐを巻回し、その外周部に磁束リセット用２次巻線ＳＲを巻回し、その外周部にスペーサ４４を設けて、スペーサ４４の外周部に２次巻線Ｓを巻回したものである。スペーサ４４を設けることで、図２２に示す構造よりも１次巻線Ｐと２次巻線Ｓ間の間隔が広くなるため、漏洩磁束Φ２を増やしてリーケージインダクタンスをさらに大きくすることができる。

図２４に示すリーケージトランス３７は、ＥＥ型あるいはＥＥＲ型のコアに代えて棒状のコア４５を用いたものである。棒状のコア４５に１次巻線Ｐ及び２次巻線Ｓがそれぞれ巻回されており、１次巻線Ｐと２次巻線Ｓ間には間隙４１が設けられている。１次巻線Ｐの外周部に、磁束リセット用２次巻線ＳＲが巻回されている。１次巻線Ｐと２次巻線Ｓ間の間隙４１により、漏洩磁束Φ２を増やしてリーケージトランス３７のリーケージインダクタンスを確保する構成である。

図２５に示すリーケージトランス３７は、ＥＥ型あるいはＥＥＲ型のコアに代えて、棒状のコア４５と筒状のコア４６とを用いたものである。棒状のコア４５に１次巻線Ｐ及び２次巻線Ｓがそれぞれ巻回されており、１次巻線Ｐと２次巻線Ｓ間には間隙４１が設けられている。１次巻線Ｐの外周部に、磁束リセット用２次巻線ＳＲが巻回されている。棒状のコア４５、１次巻線Ｐ、２次巻線Ｓ及び磁束リセット用２次巻線ＳＲは、筒状のコア４６内に収容されている。筒状のコア４６を設けることで、１次巻線Ｐと２次巻線Ｓ間の磁気的な結合の度合いを調整することができる。

図２６に示すリーケージトランス３７は、ＥＥ型コアの一方の外脚部４７ａに１次巻線Ｐを巻回するとともに、他方の外脚部４７ｂに２次巻線Ｓを巻回し、１次巻線Ｐの外周部に磁束リセット用２次巻線ＳＲを巻回したものである。１次巻線Ｐと２次巻線Ｓとを互いに異なる外脚部４７ａ，４７ｂに巻回することで、１次巻線Ｐと２次巻線Ｓ間の間隔を広げてリーケージインダクタンスを確保する構成である。

次に、図２７〜図３２を参照して、実施の形態３に係る発光素子点灯装置１００の変形例について説明する。
図２７に示す発光素子点灯装置１００は、出力電流Ｉｏｕｔの電流値に代えて、入力電流Ｉｉｎの電流値を用いてヒステリシス制御を行うものである。電流検出用抵抗器９、入力電流検出部１３、電圧検出用抵抗器１４ａ，１４ｂ及び出力電圧検出部１５は実施の形態１，２で説明したものと同様であるため、説明を省略する。また、ヒステリシス制御部１１の動作も実施の形態１，２で説明したものと同様であるため、図示及び説明を省略する。

図２８に示す発光素子点灯装置１００は、リーケージトランス３７から磁束リセット用２次巻線ＳＲを除去したものである。図２９に、磁束リセット用２次巻線ＳＲを除去したリーケージトランス３７の一例を示す。図２９に示すリーケージトランス３７は、図２３に示すリーケージトランス３７から磁束リセット用２次巻線ＳＲを除去するとともに、スペーサ４４の肉厚を大きくすることで１次巻線Ｐと２次巻線Ｓ間の間隔を大きくしたものである。１次巻線Ｐと２次巻線Ｓ間の間隔を大きくすることで、２次巻線Ｓが磁束リセット用２次巻線ＳＲの機能を兼ねるようになるため、磁束リセット用２次巻線ＳＲを不要とすることができる。

また、図２８に示す発光素子点灯装置１００は、整流ダイオード５が、４個のダイオード５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄを用いたブリッジ回路、いわゆる「ダイオードブリッジ」により構成されている。

スイッチング素子４をオンすると、リーケージトランス３７の２次巻線Ｓは、図中実線の矢印で示す出力電流Ｉｏｕｔを出力する。スイッチング素子４をオフすると、リーケージトランス３７の２次巻線Ｓは、図中破線の矢印で示す出力電流Ｉｏｕｔを出力し、この出力電流Ｉｏｕｔはリセット電流Ｉｒの機能を兼ねるものである。整流ダイオード５にダイオードブリッジを用いることで、スイッチング素子４をオンしたときの２次巻線Ｓによる出力電流Ｉｏｕｔと、オフしたときの２次巻線Ｓによる出力電流Ｉｏｕｔとの両方を整流することができる。

図３０に示す発光素子点灯装置１００は、スイッチング素子４を、直流電源１の低電位側端子（基準電位）とトランス３との間に設けたものである。図３０の例では、スイッチング素子４はＮチャネル型のＦＥＴであり、ソース端子が直流電源１の低電位側端子と電気的に接続され、かつ、ドレイン端子がリーケージトランス３７の１次巻線Ｐと電気的に接続されている。スイッチング素子４は、ＦＥＴのゲート電圧に応じて、直流電源１からトランス３への入力電流をオンオフするものである。なお、この場合のスイッチング素子４はＮチャネル型のＦＥＴに限定されるものではなく、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタ、又は絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ，ＩＧＢＴ）などを用いたものでも良い。

図３１に示す発光素子点灯装置１００は、リーケージトランス３７から磁束リセット用２次巻線ＳＲを除去するとともに整流ダイオード５をダイオードブリッジにより構成し、かつ、スイッチング素子４を直流電源１の低電位側に配置した回路構成において、スナバ回路１６（サージ電圧抑制回路）を追加したものである。すなわち、スイッチング素子４の１次巻線Ｐに接続した端子とＬＥＤ２_１の陽極との間に、コンデンサ１６１及びダイオード１６２が電気的に直列に接続されている。直流電源１の低電位側端子（基準電位）と、コンデンサ１６１とダイオード１６２間との間に、抵抗器１６３及びダイオード１６４が電気的に直列に接続されている。ダイオード１６２，１６４は、整流ダイオード５のダイオード５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄよりも電流容量の小さいダイオードである。コンデンサ１６１、ダイオード１６２、抵抗器１６３及びダイオード１６４により、スナバ回路１６（サージ電圧抑制回路）が構成されている。

リーケージトランス３７は、漏洩磁束Φ２が存在するため１次巻線Ｐと２次巻線Ｓ間の磁気的結合が不完全であり、スイッチング素子４をオフしたとき１次巻線Ｐ側にサージ電圧が発生し、スイッチング素子４が故障することがある。そこで、スナバ回路１６を設けて当該サージエネルギを吸収することで、スイッチング素子４に印加されるサージ電圧を抑制し、スイッチング素子４が故障し難く信頼性の高い発光素子点灯装置１００を得ることができる。

図３２に示す発光素子点灯装置１００は、図３１と異なるスナバ回路１６を設けたものである。すなわち、スイッチング素子４の１次巻線Ｐに接続した端子とＬＥＤ２_１の陽極との間に、コンデンサ１６１及びダイオード１６２が電気的に直列に接続されている。直流電源１の高電位側端子と、コンデンサ１６１とダイオード１６２間との間に、抵抗器１６３及びダイオード１６４が電気的に直列に接続されている。ダイオード１６２，１６４の電流容量及びスナバ回路１６の機能は図３１と同様であるため、説明を省略する。

なお、実施の形態１，２で示した各々の発光素子点灯装置１００において、スイッチング素子４を直流電源１の低電位側端子（基準電位）とトランス３との間に設けたものとしても良く、さらにスナバ回路１６を設けたものとしても良い。

以上のように、実施の形態３の発光素子点灯装置１００は、トランス３を、直流電源１に接続した１次巻線Ｐと発光素子２に接続した２次巻線Ｓとの間に間隔４１を設けたリーケージトランス３７により構成した。リーケージトランス３７は、１個のトランスでありながら、実施の形態１における第１トランス３１及びコイル６と同等の機能を果たすものであり、かつ、実施の形態２における第１トランス３１及び第２トランス３３と同等の機能を果たすものである。これにより、発光素子点灯装置１００の回路構成をさらに簡単にして、より小型な発光素子点灯装置１００を構成することができる。

また、整流ダイオード５は、４個のダイオード５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄによるダイオードブリッジを含む。これにより、リーケージトランス３７から磁束リセット用２次巻線ＳＲを除去した構成において、２次巻線Ｓがスイッチング素子４のオン状態で出力する電流とオフ状態で出力する電流との両方を整流することができる。

また、スイッチング素子４は、直流電源１の低電位側端子（基準電位）とトランス３との間に接続されている。スイッチング素子４は、例えば、Ｎチャネル型のＦＥＴ、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタ又はＩＧＢＴなどを用いることができる。

また、発光素子点灯装置１００は、リーケージトランス３７の１次巻線Ｐ側に発生するサージ電圧からスイッチング素子４を保護するサージ電圧抑制回路（スナバ回路１６）を備える。スナバ回路１６が当該サージエネルギを吸収することで、スイッチング素子４に印加されるサージ電圧を抑制し、スイッチング素子４が故障し難く信頼性の高い発光素子点灯装置１００を得ることができる。

実施の形態４．
リーケージトランス３７の構造は、図１５、図１９〜図２６及び図２９に例示した構造（巻き線の配置、コアの形状等）に限定されるものではない。また、リーケージトランス３７を用いた発光素子点灯装置１００の回路構成は、リーケージトランス３７の構造に応じて如何なるものであっても良く、図１４及び図２７〜図３２に例示した回路構成に限定されるものではない。以下、図３３〜図４５を参照して、リーケージトランス３７を用いた発光素子点灯装置１００の変形例について説明する。なお、図３３〜図４５は、簡略のため、発光素子２に模式的な１個のＬＥＤ２_１を用いるとともに、制御部１２、電流検出用抵抗器９及び電圧検出用抵抗器１４ａ，１４ｂを省略した回路図を示している。

図３３に示す発光素子点灯装置１００は、リーケージトランス３７の１次巻線Ｐ及び２次巻線Ｓと磁束リセット用２次巻線ＳＲとをそれぞれ別体の巻線で構成したものであり、１次巻線Ｐの巻き数が２次巻線Ｓの巻き数と同等の値に設定されている。スイッチング素子４は、直流電源１の高電位側端子とリーケージトランス３７との間に接続されている。ＬＥＤ２_１の陽極は第１整流ダイオード５１及び第２整流ダイオード５２の陰極と接続されており、ＬＥＤ２_１の陰極は直流電源１の低電位側端子に接続されている。

スイッチング素子４をオンすると、図３３（ａ）に示す如く、１次巻線Ｐに入力電流Ｉｉｎが流れる。また、２次巻線Ｓ、第１整流ダイオード５１及びＬＥＤ２_１に出力電流Ｉｏｕｔが流れる。このとき、ＬＥＤ２_１の陽極の電位は、直流電源１の高電位側端子よりも高くなる。すなわち、ＬＥＤ２_１の印加電圧が直流電源１の電源電圧よりも大きくなり、リーケージトランス３７は昇圧トランスの機能を果たすものである。

スイッチング素子４をオフすると、図３３（ｂ）に示す如く、磁束リセット用２次巻線ＳＲ、第２整流ダイオード５２及びＬＥＤ２_１に出力電流Ｉｏｕｔが流れる。この出力電流Ｉｏｕｔは、リセット電流Ｉｒの機能を兼ねるものである。

図３４に示す発光素子点灯装置１００は、リーケージトランス３７の１次巻線Ｐ及び２次巻線Ｓと磁束リセット用２次巻線ＳＲとをそれぞれ別体の巻線で構成したものであり、１次巻線Ｐの巻き数が２次巻線Ｓの巻き数と同等の値に設定されている。スイッチング素子４は、直流電源１の高電位側端子とリーケージトランス３７との間に接続されている。ＬＥＤ２_１の陽極は直流電源１の低電位側端子に接続されており、ＬＥＤ２_１の陰極は第１整流ダイオード５１及び第２整流ダイオード５２の陽極と接続されている。

スイッチング素子４をオンすると、図３４（ａ）に示す如く、１次巻線Ｐに入力電流Ｉｉｎが流れる。また、２次巻線Ｓ、ＬＥＤ２_１及び第１整流ダイオード５１に出力電流Ｉｏｕｔが流れる。このとき、ＬＥＤ２_１の陰極の電位は、直流電源１の低電位端子よりも低くなる。すなわち、ＬＥＤ２_１の印加電圧は直流電源１の電位よりも低くなり、リーケージトランス３７は負電圧を生成するトランスの機能を果たすものである。

スイッチング素子４をオフすると、図３４（ｂ）に示す如く、磁束リセット用２次巻線ＳＲ、ＬＥＤ２_１及び第２整流ダイオード５２に出力電流Ｉｏｕｔが流れる。この出力電流Ｉｏｕｔは、リセット電流Ｉｒの機能を兼ねるものである。

図３５に示す発光素子点灯装置１００は、リーケージトランス３７の１次巻線Ｐ及び２次巻線Ｓと磁束リセット用２次巻線ＳＲとをそれぞれ別体の巻線で構成したものであり、１次巻線Ｐの巻き数が２次巻線Ｓの巻き数と同等の値に設定されている。スイッチング素子４は、直流電源１の低電位側端子とリーケージトランス３７との間に接続されている。ＬＥＤ２_１の陽極は第１整流ダイオード５１及び第２整流ダイオード５２の陰極と接続されており、ＬＥＤ２_１の陰極は直流電源１の低電位側端子に接続されている。

スイッチング素子４をオンすると、図３５（ａ）に示す如く、１次巻線Ｐに入力電流Ｉｉｎが流れる。また、２次巻線Ｓ、第１整流ダイオード５１及びＬＥＤ２_１に出力電流Ｉｏｕｔが流れる。このとき、図３３（ａ）と同様の動作によりＬＥＤ２_１の印加電圧が直流電源１の電源電圧よりも高くなり、リーケージトランス３７は昇圧トランスの機能を果たすものである。

スイッチング素子４をオフすると、図３５（ｂ）に示す如く、磁束リセット用２次巻線ＳＲ、第２整流ダイオード５２及びＬＥＤ２_１に出力電流Ｉｏｕｔが流れる。この出力電流Ｉｏｕｔは、リセット電流Ｉｒの機能を兼ねるものである。

図３６に示す発光素子点灯装置１００は、リーケージトランス３７の１次巻線Ｐ及び２次巻線Ｓと磁束リセット用２次巻線ＳＲとをそれぞれ別体の巻線で構成したものであり、１次巻線Ｐの巻き数が２次巻線Ｓの巻き数と同等の値に設定されている。スイッチング素子４は、直流電源１の低電位側端子とリーケージトランス３７との間に接続されている。ＬＥＤ２_１の陽極は直流電源１の低電位側端子に接続されており、ＬＥＤ２_１の陰極は第１整流ダイオード５１及び第２整流ダイオード５２の陽極と接続されている。

スイッチング素子４をオンすると、図３６（ａ）に示す如く、１次巻線Ｐに入力電流Ｉｉｎが流れる。また、２次巻線Ｓ、ＬＥＤ２_１及び第１整流ダイオード５１に出力電流Ｉｏｕｔが流れる。このとき、図３４（ａ）と同様の動作によりＬＥＤ２_１の陰極の電位は、直流電源１の低電位端子よりも低くなり、リーケージトランス３７は負電圧を生成するトランスの機能を果たすものである。

スイッチング素子４をオフすると、図３６（ｂ）に示す如く、磁束リセット用２次巻線ＳＲ、ＬＥＤ２_１及び第２整流ダイオード５２に出力電流Ｉｏｕｔが流れる。この出力電流Ｉｏｕｔは、リセット電流Ｉｒの機能を兼ねるものである。

図３７に示す発光素子点灯装置１００は、リーケージトランス３７をタップ付の単巻線で構成したものであり、磁束リセット用２次巻線ＳＲを構成する巻線のうちの一部の巻線により１次巻線Ｐが構成されている。２次巻線Ｓの巻き数は磁束リセット用２次巻線ＳＲの巻き数と同等の値に設定されており、１次巻線Ｐの巻き数は２次巻線Ｓの巻き数よりも少ない。スイッチング素子４は、直流電源１の高電位側端子とリーケージトランス３７との間に接続されている。ＬＥＤ２_１の陽極は第１整流ダイオード５１及び第２整流ダイオード５２の陰極と接続されており、ＬＥＤ２_１の陰極は直流電源１の低電位側端子に接続されている。

スイッチング素子４をオンすると、図３７（ａ）に示す如く、１次巻線Ｐに入力電流Ｉｉｎが流れる。また、２次巻線Ｓ、第１整流ダイオード５１及びＬＥＤ２_１に出力電流Ｉｏｕｔが流れる。このとき、図３３（ａ）と同様の動作によりＬＥＤ２_１の印加電圧が直流電源１の電源電圧よりも高くなり、リーケージトランス３７は昇圧トランスの機能を果たすものである。なお、当構成は２次巻線Ｓの巻き数を１次巻線Ｐの巻き数より多くしたもので、ＬＥＤ２_１への出力電圧が直流電源１の電源電圧の２倍以上の場合に適している。

スイッチング素子４をオフすると、図３７（ｂ）に示す如く、磁束リセット用２次巻線ＳＲ、第２整流ダイオード５２及びＬＥＤ２_１に出力電流Ｉｏｕｔが流れる。この出力電流Ｉｏｕｔは、リセット電流Ｉｒの機能を兼ねるものである。

図３８に示す発光素子点灯装置１００は、リーケージトランス３７をタップ付の単巻線で構成したものであり、磁束リセット用２次巻線ＳＲを巻き数が同数の１次巻線Ｐと兼用している。２次巻線Ｓの巻き数も磁束リセット用２次巻線ＳＲの巻き数と同等に設定されている。スイッチング素子４は、直流電源１の低電位側端子とリーケージトランス３７との間に接続されている。ＬＥＤ２_１の陽極は第１整流ダイオード５１及び第２整流ダイオード５２の陰極と接続されており、ＬＥＤ２_１の陰極は直流電源１の低電位側端子に接続されている。

スイッチング素子４をオンすると、図３８（ａ）に示す如く、１次巻線Ｐに入力電流Ｉｉｎが流れる。また、２次巻線Ｓ、第１整流ダイオード５１及びＬＥＤ２_１に出力電流Ｉｏｕｔが流れる。このとき、図３３（ａ）と同様の動作によりＬＥＤ２_１の印加電圧が直流電源１の電源電圧よりも高くなり、リーケージトランス３７は簡素な巻き線ながら昇圧トランスの機能を果たすものである。なお、当構成は２次巻線Ｓの巻き数を１次巻線Ｐの巻き数と同等にしたもので、ＬＥＤ２_１への出力電圧が直流電源１の電源電圧の２倍程度の場合に適している。

スイッチング素子４をオフすると、図３８（ｂ）に示す如く、磁束リセット用２次巻線ＳＲ、第２整流ダイオード５２及びＬＥＤ２_１に出力電流Ｉｏｕｔが流れる。この出力電流Ｉｏｕｔは、リセット電流Ｉｒの機能を兼ねるものである。

図３９に示す発光素子点灯装置１００は、リーケージトランス３７をタップ付の単巻線で構成したものであり、１次巻線Ｐを構成する巻線のうちの一部の巻線により磁束リセット用２次巻線ＳＲが構成されている。２次巻線Ｓの巻き数は磁束リセット用２次巻線ＳＲの巻き数と同等の値に設定されており、１次巻線Ｐの巻き数は２次巻線Ｓの巻き数よりも多い。スイッチング素子４は、直流電源１の低電位側端子とリーケージトランス３７との間に接続されている。ＬＥＤ２_１の陽極は第１整流ダイオード５１及び第２整流ダイオード５２の陰極と接続されており、ＬＥＤ２_１の陰極は直流電源１の低電位側端子に接続されている。

スイッチング素子４をオンすると、図３９（ａ）に示す如く、１次巻線Ｐに入力電流Ｉｉｎが流れる。また、２次巻線Ｓ、第１整流ダイオード５１及びＬＥＤ２_１に出力電流Ｉｏｕｔが流れる。このとき、図３３（ａ）と同様の動作によりＬＥＤ２_１の印加電圧が直流電源１の電源電圧よりも高くなり、リーケージトランス３７は昇圧トランスの機能を果たすものである。なお、当構成は２次巻線Ｓの巻き数を１次巻線Ｐの巻き数より少なくしたもので、ＬＥＤ２_１への出力電圧が直流電源１の電源電圧の２倍以下の場合に適している。

スイッチング素子４をオフすると、図３９（ｂ）に示す如く、磁束リセット用２次巻線ＳＲ、第２整流ダイオード５２及びＬＥＤ２_１に出力電流Ｉｏｕｔが流れる。この出力電流Ｉｏｕｔは、リセット電流Ｉｒの機能を兼ねるものである。

図４０に示す発光素子点灯装置１００は、リーケージトランス３７をタップ付の単巻線で構成したものであり、磁束リセット用２次巻線ＳＲを巻き数が同数の１次巻線Ｐと兼用している。２次巻線Ｓの巻き数も磁束リセット用２次巻線ＳＲの巻き数と同等に設定されている。スイッチング素子４は、直流電源１の高電位側端子とリーケージトランス３７との間に接続されている。ＬＥＤ２_１の陽極は直流電源１の高電位側端子に接続されており、ＬＥＤ２_１の陰極は第１整流ダイオード５１及び第２整流ダイオード５２の陽極と接続されている。

スイッチング素子４をオンすると、図４０（ａ）に示す如く、１次巻線Ｐに入力電流Ｉｉｎが流れる。また、２次巻線Ｓ、ＬＥＤ２_１及び第１整流ダイオード５１に出力電流Ｉｏｕｔが流れる。このとき、ＬＥＤ２_１の陽極の電位は、直流電源１の高電位側端子と同電位で、ＬＥＤ２_１の陰極の電位は、直流電源１の低電位側端子よりも低くなる。すなわち、ＬＥＤ２_１の陰極の電位を負電位にすることで、ＬＥＤ２_１への印加電圧が直流電源１の電源電圧よりも高くなり、リーケージトランス３７は昇圧トランスの機能を果たすものである。

スイッチング素子４をオフすると、図４０（ｂ）に示す如く、磁束リセット用２次巻線ＳＲ、ＬＥＤ２_１及び第２整流ダイオード５２に出力電流Ｉｏｕｔが流れる。この出力電流Ｉｏｕｔは、リセット電流Ｉｒの機能を兼ねるものである。

図４１に示す発光素子点灯装置１００は、リーケージトランス３７をタップ付の単巻線で構成したものであり、磁束リセット用２次巻線ＳＲを巻き数が同数の１次巻線Ｐと兼用している。２次巻線Ｓの巻き数も磁束リセット用２次巻線ＳＲの巻き数と同等に設定されている。スイッチング素子４は、直流電源１の低電位側端子とリーケージトランス３７との間に接続されている。ＬＥＤ２_１の陽極は第１整流ダイオード５１及び第２整流ダイオード５２の陰極と接続されており、ＬＥＤ２_１の陰極は直流電源１の高電位側端子に接続されている。

スイッチング素子４をオンすると、図４１（ａ）に示す如く、１次巻線Ｐに入力電流Ｉｉｎが流れる。また、２次巻線Ｓ、第１整流ダイオード５１及びＬＥＤ２_１に出力電流Ｉｏｕｔが流れる。このとき、ＬＥＤ２_１の陰極の電位は、直流電源１の高電位側端子と同電位で、ＬＥＤ２_１の陽極の電位は、直流電源１の高電位側端子よりも高くなる。すなわち、ＬＥＤ２_１の陽極の電位と直流電源１の高電位側電位の電位差をＬＥＤ２_１に印加することになり、リーケージトランス３７は降圧トランスの機能を果たすものである。

スイッチング素子４をオフすると、図４１（ｂ）に示す如く、磁束リセット用２次巻線ＳＲ、第２整流ダイオード５２及びＬＥＤ２_１に出力電流Ｉｏｕｔが流れる。この出力電流Ｉｏｕｔは、リセット電流Ｉｒの機能を兼ねるものである。

図４２に示す発光素子点灯装置１００は、リーケージトランス３７の１次巻線Ｐ及び２次巻線Ｓと磁束リセット用２次巻線ＳＲとを互いに別体の巻線で構成したものであり、１次巻線Ｐの巻き数が２次巻線Ｓの巻き数と同等の値に設定されている。スイッチング素子４は、直流電源１の低電位側端子とリーケージトランス３７との間に接続されている。ＬＥＤ２_１の陽極は第１整流ダイオード５１及び第２整流ダイオード５２の陰極と接続されており、ＬＥＤ２_１の陰極は直流電源１の高電位側端子に接続されている。

スイッチング素子４をオンすると、図４２（ａ）に示す如く、１次巻線Ｐに入力電流Ｉｉｎが流れる。また、２次巻線Ｓ、ＬＥＤ２_１及び第１整流ダイオード５１に出力電流Ｉｏｕｔが流れる。このとき、図４１（ａ）と同様の動作によりＬＥＤ２_１の印加電圧が直流電源１の電源電圧よりも小さくなり、リーケージトランス３７は降圧トランスの機能を果たすものである。

スイッチング素子４をオフすると、図４２（ｂ）に示す如く、磁束リセット用２次巻線ＳＲ、第２整流ダイオード５２及びＬＥＤ２_１に出力電流Ｉｏｕｔが流れる。この出力電流Ｉｏｕｔは、リセット電流Ｉｒの機能を兼ねるものである。

図４３に示す発光素子点灯装置１００は、リーケージトランス３７をタップ付の単巻線で構成したものであり、１次巻線Ｐを構成する巻線のうちの一部の巻線により磁束リセット用２次巻線ＳＲが構成されている。２次巻線Ｓの巻き数は磁束リセット用２次巻線ＳＲの巻き数と同等の値に設定されており、１次巻線Ｐの巻き数は２次巻線Ｓの巻き数よりも多い。スイッチング素子４は直流電源１の低電位側端子とリーケージトランス３７との間に接続されている。ＬＥＤ２_１の陽極は第１整流ダイオード５１及び第２整流ダイオード５２の陰極と接続されており、ＬＥＤ２_１の陰極は直流電源１の高電位側端子に接続されている。

スイッチング素子４をオンすると、図４３（ａ）に示す如く、１次巻線Ｐに入力電流Ｉｉｎが流れる。また、２次巻線Ｓ、第１整流ダイオード５１及びＬＥＤ２_１に出力電流Ｉｏｕｔが流れる。このとき、図４１（ａ）と同様の動作によりＬＥＤ２_１の印加電圧が直流電源１の電源電圧よりも小さくなり、リーケージトランス３７は図４１あるいは図４２の構成より低い電圧を出力する降圧トランスの機能を果たすものである。

スイッチング素子４をオフすると、図４３（ｂ）に示す如く、磁束リセット用２次巻線ＳＲ、第２整流ダイオード５２及びＬＥＤ２_１に出力電流Ｉｏｕｔが流れる。この出力電流Ｉｏｕｔは、リセット電流Ｉｒの機能を兼ねるものである。

図４４に示す発光素子点灯装置１００は、リーケージトランス３７をタップ付の単巻線で構成したものであり、磁束リセット用２次巻線ＳＲを巻き数が同数の１次巻線Ｐと兼用している。２次巻線Ｓの巻き数も磁束リセット用２次巻線ＳＲの巻き数と同等に設定されている。スイッチング素子４は、直流電源１の高電位側端子とリーケージトランス３７との間に接続されている。ＬＥＤ２_１の陰極は第１整流ダイオード５１及び第２整流ダイオード５２の陽極と接続されており、ＬＥＤ２_１の陽極は直流電源１の低電位側端子に接続されている。

スイッチング素子４をオンすると、図４４（ａ）に示す如く、１次巻線Ｐに入力電流Ｉｉｎが流れる。また、２次巻線Ｓ、ＬＥＤ２_１及び第１整流ダイオード５１に出力電流Ｉｏｕｔが流れる。このとき、ＬＥＤ２_１の陰極の電位は、直流電源１の低電位端子よりも低くなる。すなわち、ＬＥＤ２_１の印加電圧は直流電源１の電位よりも低くなり、リーケージトランス３７は負電圧を生成するトランスの機能を果たすものである。

スイッチング素子４をオフすると、図４４（ｂ）に示す如く、磁束リセット用２次巻線ＳＲ、第２整流ダイオード５２及びＬＥＤ２_１に出力電流Ｉｏｕｔが流れる。この出力電流Ｉｏｕｔは、リセット電流Ｉｒの機能を兼ねるものである。

図４５に示す発光素子点灯装置１００は、リーケージトランス３７をタップ付の単巻線で構成したものであり、１次巻線Ｐを構成する巻線のうちの一部の巻線により磁束リセット用２次巻線ＳＲが構成されている。２次巻線Ｓの巻き数は磁束リセット用２次巻線ＳＲの巻き数と同等の値に設定されており、１次巻線Ｐの巻き数は２次巻線Ｓの巻き数よりも多い。スイッチング素子４は、直流電源１の高電位側端子とリーケージトランス３７との間に接続されている。ＬＥＤ２_１の陰極は第１整流ダイオード５１及び第２整流ダイオード５２の陽極と接続されており、ＬＥＤ２_１の陽極は直流電源１の低電位側端子に接続されている。

スイッチング素子４をオンすると、図４５（ａ）に示す如く、１次巻線Ｐに入力電流Ｉｉｎが流れる。また、２次巻線Ｓ、ＬＥＤ２_１及び第１整流ダイオード５１に出力電流Ｉｏｕｔが流れる。このとき、ＬＥＤ２_１の陰極の電位は、直流電源１の低電位端子よりも低くなる。すなわち、ＬＥＤ２_１の印加電圧は直流電源１の電位よりも低くなり、リーケージトランス３７は図４４の構成より低い（絶対値の小さい）負電圧を生成するトランスの機能を果たすものである

スイッチング素子４をオフすると、図４５（ｂ）に示す如く、磁束リセット用２次巻線ＳＲ、第２整流ダイオード５２及びＬＥＤ２_１に出力電流Ｉｏｕｔが流れる。この出力電流Ｉｏｕｔは、リセット電流Ｉｒの機能を兼ねるものである。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

本発明の発光素子点灯装置は、ヒステリシス制御により半導体発光素子を点灯させる各種灯具に用いることができる。特に、前照灯などの車載用灯具に好適である。

１直流電源、２発光素子、２_１〜２_ｎＬＥＤ、３トランス、４スイッチング素子、５整流ダイオード、６コイル、７還流ダイオード、８ダイオード、９電流検出用抵抗器、１０出力電流検出部、１１ヒステリシス制御部、１２制御部、１３入力電流検出部、１４ａ，１４ｂ電圧検出用抵抗器、１５出力電圧検出部、１６スナバ回路、３０コア、３１第１トランス、３２中脚部、３３第２トランス、３４コア、３５中脚部、３６間隙、３７リーケージトランス、３８コア、３９中脚部、４０中脚部、４１間隙、４２間隙、４３補助コア、４４スペーサ、４５コア、４６コア、４７ａ，４７ｂ外脚部、５１第１整流ダイオード、５２第２整流ダイオード、５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄダイオード、６０コア、６１中脚部、６２間隙、１００発光素子点灯装置、１６１コンデンサ、１６２ダイオード、１６３抵抗器、１６４ダイオード、Ｌ巻線、Ｐ，Ｐ１，Ｐ２１次巻線、Ｓ，Ｓ１，Ｓ２２次巻線、ＳＲ，Ｓ１Ｒ磁束リセット用２次巻線。

Claims

直流電源より入力される電力から発光素子を点灯する電流を生成する１次巻線と２次巻線と磁束リセット用２次巻線を有したトランスと、
前記トランスの１次巻線に入力する電流を断続するスイッチング素子と、
前記トランスの２次巻線が前記発光素子へ出力する電流を整流する整流ダイオードと、
前記トランスの磁束リセット用２次巻線が前記発光素子へ出力する電流を整流するダイオードと、
前記トランスに入力する電流の電流値を検出する電流検出部と、
前記電流検出部が検出した電流値に呼応して前記スイッチング素子のオン状態とオフ状態とを交互に切り替えるときに、前記スイッチング素子をオン状態に切り替える電流値と、オフ状態に切り替える電流値に差を設けたヒステリシス制御によって出力電流の電流値を基準範囲内の値に制御するヒステリシス制御部と、
前記発光素子への出力電圧の電圧値を検出する電圧検出部と、を備え、
前記ヒステリシス制御部には、前記基準範囲の上限値に対応する第１電流値が設定されており、
前記ヒステリシス制御部は、前記電圧検出部が検出した電圧値を用いて前記スイッチング素子のオフ時間を設定するとともに、前記電流検出部で検出した電流値が前記第１電流値以上になると前記スイッチング素子をオフし、前記スイッチング素子をオフしてから前記オフ時間が経過すると前記スイッチング素子をオンすることを繰り返して、出力電流を制御する
ことを特徴とする発光素子点灯装置。
直流電源より入力される電力から発光素子を点灯する電流を生成する１次巻線と２次巻線と磁束リセット用２次巻線を有したトランスと、
前記トランスの１次巻線に入力する電流を断続するスイッチング素子と、
前記トランスの２次巻線が前記発光素子へ出力する電流を整流する整流ダイオードと、
前記トランスの磁束リセット用２次巻線が前記発光素子へ出力する電流を整流するダイオードと、
前記トランスに入力する電流の電流値を検出する電流検出部と、
前記電流検出部が検出した電流値に呼応して前記スイッチング素子のオン状態とオフ状態とを交互に切り替えるときに、前記スイッチング素子をオン状態に切り替える電流値と、オフ状態に切り替える電流値に差を設けたヒステリシス制御によって出力電流の電流値を基準範囲内の値に制御するヒステリシス制御部と、
前記発光素子への出力電圧の電圧値を検出する電圧検出部と、を備え、
前記ヒステリシス制御部には、前記基準範囲の下限値に対応する第２電流値が設定されており、
前記ヒステリシス制御部は、前記電圧検出部が検出した電圧値を用いて前記スイッチング素子のオン時間を設定するとともに、前記電流検出部で検出した電流値が前記第２電流値以下になると前記スイッチング素子をオンし、前記スイッチング素子をオンしてから前記オン時間が経過すると前記スイッチング素子をオフすることを繰り返して、出力電流を制御する
ことを特徴とする発光素子点灯装置。
前記トランスは、１次巻線を前記直流電源に接続し、かつ、２次巻線及び磁束リセット用２次巻線を前記発光素子に接続した第１トランスを含み、
前記整流ダイオードは、前記スイッチング素子のオン状態にて前記第１トランスの２次巻線から前記発光素子へ流れる電流を整流する第１整流ダイオードを含み、
前記ダイオードは、前記スイッチング素子のオフ状態にて前記第１トランスの磁束リセット用２次巻線から前記発光素子へ流れる電流を整流する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の発光素子点灯装置。
前記第１整流ダイオードと前記発光素子間に接続されたコイルと、
前記スイッチング素子のオフ状態にて前記コイルによって発生する電流を前記発光素子に還流する還流ダイオードと、
を備えることを特徴とする請求項３記載の発光素子点灯装置。
前記トランスは第２トランスを含み、該第２トランスの１次巻線は前記直流電源に対して前記第１トランスの１次巻線と直列に接続され、かつ、該第２トランスの２次巻線は前記発光素子に対して前記第１トランスの２次巻線と並列に接続されており、
前記整流ダイオードは、前記スイッチング素子のオフ状態にて前記第２トランスの２次巻線から前記発光素子へ流れる電流を整流する第２整流ダイオードを含む
ことを特徴とする請求項３記載の発光素子点灯装置。
前記トランスは、前記直流電源に接続した１次巻線と前記発光素子に接続した２次巻線との間に間隔を設け、１次巻線が発する磁束の一部を２次巻線に伝達することなく漏洩する構成を有したリーケージトランスにより構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の発光素子点灯装置。
前記整流ダイオードは、ダイオードブリッジを含むことを特徴とする請求項６記載の発光素子点灯装置。
前記スイッチング素子は、前記直流電源の高電位側端子と前記トランスとの間に接続されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の発光素子点灯装置。
前記スイッチング素子は、前記直流電源の低電位側端子と前記トランスとの間に接続されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の発光素子点灯装置。
前記トランスの１次巻線に発生するサージ電圧を抑制し、前記スイッチング素子を保護するサージ電圧抑制回路を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の発光素子点灯装置。
前記発光素子は半導体発光素子であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の発光素子点灯装置。
車載用であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の発光素子点灯装置。