JP6925226B2 - Ｌｅｄ点灯装置 - Google Patents

Description

本発明は、可視光や紫外光を照射するＬＥＤ点灯装置に関する。

従来、可視光や紫外光を照射するＬＥＤ点灯装置が知られている。例えば、特許文献１には、複数の発光素子（ＬＥＤ）を直列に接続して構成された液晶表示パネルのバックライト光源装置が記載されている。特許文献１に記載のバックライト光源装置は光源駆動回路を備えている。光源駆動回路は、複数のＬＥＤそれぞれに、１つのツェナーダイオードを逆並列に接続してなり、電源回路により複数のＬＥＤに定電流を付加するように構成されている。

特許文献１に記載の光源駆動回路は、あるＬＥＤがオープン故障した場合、故障したＬＥＤに逆並列に接続したツェナーダイオードが降伏し、電流をバイパスさせるように構成されている。このツェナーダイオードのツェナー電圧は、ＬＥＤの順方向電圧よりも大きな値としている。

特開２００９−０５９８３５号公報

本発明者は可視光や紫外光を出力するＬＥＤ点灯装置について以下の認識を得た。
ツェナーダイオードのツェナー電圧Ｖｚを、ＬＥＤの順方向の電圧Ｖｆよりも大きく設定する構成では、例えば、電圧Ｖｆが６Ｖであるとするとツェナー電圧Ｖｚはマージンを考慮して電圧Ｖｆの２倍の１２（Ｖ）に設定することが考えられる。複数のＬＥＤに流れる電流を３５０（ｍＡ）とすると、ＬＥＤがオープン故障した場合には、この電流はツェナーダイオードに流れる。このときツェナーダイオードは１２×０．３５＝４．２（Ｗ）の電力損失が生じる。４．２（Ｗ）の電力損失に耐えうるツェナーダイオードとしては、相応に大容量のものを使用することが望ましい。大容量のツェナーダイオードは相応に大型で高価であると考えられる。したがって、複数のＬＥＤそれぞれに大容量のツェナーダイオードを接続すると、ＬＥＤ点灯装置が大型化することが考えられる。

ツェナーダイオードの電力損失を減らすために、ツェナー電圧Ｖｚを小さくすることが考えられる。しかし、ツェナー電圧Ｖｚが電圧Ｖｆに近づくと、これらの電圧のバラツキや温度特性によりＬＥＤが正常であるにもかかわらずツェナーダイオードが降伏して誤動作を生じる可能性が高まる問題がある。

これらから、本発明者は、ＬＥＤのバイパス回路を小型化してＬＥＤ点灯装置の大型化を抑制する観点で改善する課題があることを認識した。

本発明の目的は、このような課題に鑑みてなされたもので、大型化を抑制することが可能なＬＥＤ点灯装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のＬＥＤ点灯装置は、ＬＥＤと別のＬＥＤとを直列接続してなるＬＥＤ列を点灯するＬＥＤ点灯装置であって、ＬＥＤのアノードおよびカソードの間の電圧差に応じて分圧電圧を生成する分圧回路と、アノードおよびカソードの間を導通するためのバイポーラ型またはＭＯＳ型のトランジスタと、を備える。分圧回路は、トランジスタに熱的に結合された第１サーミスタを含む。第１サーミスタは、トランジスタが導通して発熱するとき、トランジスタのベース−コレクタ間電圧またはゲート−ドレイン間電圧を減らすように設けられている。

この態様によると、トランジスタが発熱するときトランジスタのコレクタ−エミッタ間電圧またはゲート−ドレイン間電圧を減らしてトランジスタの電力損失を小さくすることができる。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、大型化を抑制することが可能なＬＥＤ点灯装置を提供することができる。

第１実施形態に係るＬＥＤ点灯装置の構成の一例を示す回路図である。 比較例に係るＬＥＤ点灯装置のバイパス回路を示す回路図である。 図１のＬＥＤ点灯装置のバイパス回路の一例を示す回路図である。 第２実施形態に係るＬＥＤ点灯装置のバイパス回路の一例を示す回路図である。 第３実施形態に係るＬＥＤ点灯装置のバイパス回路の一例を示す回路図である。 第４実施形態に係るＬＥＤ点灯装置のバイパス回路の一例を示す回路図である。 第５実施形態に係るＬＥＤ点灯装置のバイパス回路の一例を示す回路図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに各図面を参照しながら説明する。実施の形態、変形例では、同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
また、第１、第２などの序数を含む用語は多様な構成要素を説明するために用いられるが、この用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ用いられ、この用語によって構成要素が限定されるものではない。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ点灯装置１００について説明する。図１は、第１実施形態に係るＬＥＤ点灯装置１００の構成の一例を示す回路図である。ＬＥＤ点灯装置１００は、殺菌や消毒をするための紫外光や一般照明のための可視光を出力するＬＥＤ列９０を点灯させるための点灯装置として機能する。ＬＥＤ列９０は複数のＬＥＤ１０を直列接続して構成される。図１の例では、ＬＥＤ列９０は直列に接続された１０個のＬＥＤ１０を含んでいる。なお、本明細書の説明において、「電気的に接続」されることを単に「接続」されると表記する。また、本明細書において温度は摂氏温度により表記される。

ＬＥＤ点灯装置１００は、電流供給回路５０と、ＬＥＤ１０それぞれに並列に接続された複数のバイパス回路１２と、を含んでいる。図１の例では、ＬＥＤ点灯装置１００は１０個のバイパス回路１２を含んでいる。ＬＥＤ点灯装置１００は、電流供給回路５０からＬＥＤ列９０に定電流である駆動電流Ｉｄを供給する。図１の例では、駆動電流Ｉｄは３５０ｍＡである。駆動電流Ｉｄが直列に接続された１０個のＬＥＤ１０に流れることにより、ＬＥＤ列９０は点灯する。このような定常動作時にはバイパス回路１２は動作しないように構成されている。

ＬＥＤ点灯装置１００では、あるＬＥＤ１０がオープン故障した場合、故障したＬＥＤ１０に並列接続されたバイパス回路１２が導通して駆動電流Ｉｄをバイパスさせるように構成されている。このように構成されることにより、一つのＬＥＤ１０がオープン故障しても、残りのＬＥＤ１０には駆動電流Ｉｄが流れ、その点灯を継続することができる。この場合、ＬＥＤ点灯装置１００は多少光量が減るとしても使用することは可能である。

第１実施形態のバイパス回路１２を説明する前に、比較例に係るＬＥＤ点灯装置６００について説明する。ＬＥＤ点灯装置６００は、ＬＥＤ点灯装置１００に対して、バイパス回路の構成が異なり他の構成は同様である。したがってバイパス回路について説明する。本発明者は、ＬＥＤ点灯装置を研究する過程でバイパス回路にトランジスタを用いるバイパス回路６１２を案出した。ＬＥＤ点灯装置６００は、バイパス回路１２の代わりにバイパス回路６１２を備える。図２は、比較例のバイパス回路６１２を示す回路図である。バイパス回路６１２は、分圧回路６１４と、ＮＭＯＳ型のトランジスタＱ２６と、を含んでいる。なお、ＮＭＯＳ型のトランジスタは、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴと称されることがある。

分圧回路６１４は、ＬＥＤ１０のアノードＡおよびカソードＫの間の電圧差Ｖ１を抵抗Ｒ１６、Ｒ１８とで分圧して、その接続点Ｃｐに分圧された電圧Ｖｇを生成する。電圧ＶｇはゲートＧ２６−ソースＳ２６間に印加される。トランジスタＱ２６は、ゲートＧ２６が抵抗Ｒ１６、Ｒ１８の接続点Ｃｐに接続され、ドレインＤ２６がアノードＡに接続され、ソースＳ２６がカソードＫに接続されている。電圧ＶｇがトランジスタＱ２６のしきい値Ｖｔに達すると、トランジスタＱ２６は導通して駆動電流Ｉｄをバイパスして流す。なお、この明細書において、抵抗Ｒ１６、Ｒ１８などの抵抗は、サーミスタ以外の抵抗器を意味しており、固定抵抗器、可変抵抗器、半固定抵抗器などの受動素子の他、抵抗と同様に機能する能動素子を含む。また、トランジスタのしきい値は、そのトランジスタを導通（”オン”とも称される）させる際のゲート−ソース間またはベース−エミッタ間に印加される電圧を意味している。

ＬＥＤ１０が正常である定常時には、電圧Ｖｇがしきい値Ｖｔを超えないように、トランジスタＱ２６のしきい値Ｖｔおよび抵抗Ｒ１６、Ｒ１８の抵抗値が設定されている。一例として、これらの値は、電圧差Ｖ１がＬＥＤ１０の順方向の電圧Ｖｆの２倍を超えたら電圧Ｖｇがしきい値Ｖｔを超えるように設定されている。電圧Ｖｆが６（Ｖ）でしきい値Ｖｔが２（Ｖ）である場合、Ｖ１＝２×６＝１２（Ｖ）のとき電圧Ｖｇが２（Ｖ）になるように、抵抗Ｒ１６は５（ｋΩ）、抵抗Ｒ１８は１（ｋΩ）に設定されている。電圧差Ｖ１が電圧Ｖｆと等しく６（Ｖ）であるときは、電圧Ｖｇは１（Ｖ）であり、トランジスタＱ２６は非導通状態である。

ＬＥＤ１０がオープン故障すると、ＬＥＤ１０のアノードＡおよびカソードＫの間の電圧差Ｖ１は６（Ｖ）から上昇し１２（Ｖ）に近づく。このため、電圧Ｖｇがしきい値Ｖｔである２（Ｖ）に近づきトランジスタＱ２６は導通を開始する。トランジスタＱ２６が導通し、電流値がＩｄ近くまで上昇すると概ね１２（Ｖ）で平衡状態になる。このとき、トランジスタＱ２６には、１２（Ｖ）×０．３５（Ａ）＝４．２（Ｗ）の電力損失が発生する。なお、厳密には、電流値は分圧回路に流れる電流（例えば２ｍＡ）を差し引くことになるが、ここでは分圧回路に流れる電流はないものとして説明する。以下の説明についても同様である。

４．２（Ｗ）の電力損失に耐えうるトランジスタとしては、相応に大電力型のものを使用することになる。大電力型のトランジスタは相応に大型で高価であると考えられる。したがって、複数のＬＥＤそれぞれに大電力型のトランジスタを接続すると、ＬＥＤ点灯装置が大型化することが考えられる。

本発明者は、比較例の検討結果を踏まえ、トランジスタの電力損失を低減することが可能なバイパス回路を案出した。このバイパス回路は、トランジスタに熱的に結合されたサーミスタを分圧回路に含む。トランジスタが導通して発熱すると、サーミスタの抵抗値が変化してトランジスタのゲート−ドレイン間電圧が減少する。ゲート−ドレイン間電圧が減少するとドレイン−ソース間が減少し、トランジスタの電力損失が減少する。電力損失が減れば、その分トランジスタを小型化し、ひいてはＬＥＤ点灯装置の大型化を抑制することができる。
以下、このように案出された第１実施形態のバイパス回路の具体的な構成を説明する。

第１実施形態に係るＬＥＤ点灯装置１００のバイパス回路１２について説明する。図３は、ＬＥＤ点灯装置１００のバイパス回路１２の一例を示す回路図である。バイパス回路１２は、分圧回路１４と、ＮＭＯＳ型のトランジスタＱ２６と、を含んでいる。分圧回路１４は、ＬＥＤ１０のアノードＡおよびカソードＫの間の電圧差Ｖ１を第１サーミスタＴｈ１６と抵抗Ｒ１８とで分圧して、その接続点Ｃｐに分圧された電圧Ｖｇを生成する。電圧ＶｇはゲートＧ２６−ソースＳ２６間に印加される。図３の例では、第１サーミスタＴｈ１６の接続点Ｃｐと反対側の端子はアノードＡに接続されている。抵抗Ｒ１８の接続点Ｃｐと反対側の端子はカソードＫに接続されている。トランジスタＱ２６のゲートＧ２６は、第１サーミスタＴｈ１６と抵抗Ｒ１８の接続点Ｃｐに接続されている。トランジスタＱ２６のドレインＤ２６はアノードＡに接続されている。トランジスタＱ２６のソースＳ２６はカソードＫに接続されている。電圧ＶｇがトランジスタＱ２６のしきい値Ｖｔを超えると、トランジスタＱ２６は導通して駆動電流Ｉｄをバイパスして流す。

（第１サーミスタ）
第１サーミスタＴｈ１６は、その素子温度が上昇すると抵抗値が指数関数的に減少するＮＴＣサーミスタであってもよい。第１サーミスタＴｈ１６は、そのＢ定数を選択することにより、所望の温度特性を得ることができる。第１サーミスタＴｈ１６は、一例として、その温度が１０℃高くなる度に抵抗値が半分になるような温度特性を備える。第１サーミスタＴｈ１６は、トランジスタＱ２６に熱的に結合されている。具体的には、第１サーミスタＴｈ１６は、基板上においてトランジスタＱ２６の近傍に配置される。第１サーミスタＴｈ１６の温度上昇は、トランジスタＱ２６の電力損失を、トランジスタＱ２６の内部素子から第１サーミスタＴｈ１６の内部素子までの熱抵抗で除することにより算出することができる。

このように構成されたバイパス回路１２の動作を説明する。ＬＥＤ１０が正常である定常時には、電圧Ｖｇがしきい値Ｖｔを超えないように、トランジスタＱ２６のしきい値および第１サーミスタＴｈ１６、抵抗Ｒ１８の抵抗値が設定されている。一例として、これらの値は、電圧差Ｖ１が電圧Ｖｆの２倍を超えたら電圧Ｖｇがしきい値Ｖｔを超えるように設定されている。電圧Ｖｆが６（Ｖ）でしきい値Ｖｔが２（Ｖ）である場合、Ｖ１＝２×６＝１２（Ｖ）のとき電圧Ｖｇが２（Ｖ）になるように、常温（２５℃）での第１サーミスタＴｈ１６の抵抗値は５（ｋΩ）、抵抗Ｒ１８の抵抗値は１（ｋΩ）に設定されている。電圧差Ｖ１が電圧Ｖｆに等しく６（Ｖ）であるときは、電圧Ｖｇは１（Ｖ）であり、トランジスタＱ２６は非導通状態である。

ＬＥＤ１０がオープン故障すると、ＬＥＤ１０のアノードＡおよびカソードＫの間の電圧差Ｖ１は６（Ｖ）から上昇し１２（Ｖ）に近づく。このため、電圧Ｖｇがしきい値Ｖｔである２（Ｖ）に近づきトランジスタＱ２６は導通を開始する。トランジスタＱ２６が導通し、電流値がＩｄ近くまで上昇すると概ね１２（Ｖ）で平衡状態になる。このとき、トランジスタＱ２６には、１２（Ｖ）×０．３５（Ａ）＝４．２（Ｗ）の電力損失が発生する。ここまでは、比較例と同様である。

トランジスタＱ２６に電力損失が発生すると、熱抵抗に応じて第１サーミスタＴｈ１６が温度上昇し、その分抵抗値が減少する。第１サーミスタＴｈ１６の抵抗値が減少すると、トランジスタＱ２６のゲートＧ２６−ドレインＤ２６間の電圧が減少する。ゲート―ドレイン間電圧が減少すると、トランジスタＱ２６のドレイン―ソース間電圧が減少し、ドレイン電流が同じ場合に電力損失が減少する。例えば、第１サーミスタＴｈ１６の温度上昇が１０℃でその抵抗値が半分の２．５（ｋΩ）に減少した状態で平衡した場合、バイパス回路１２は、概ね電圧差Ｖ１が７（Ｖ）となる。この場合、トランジスタＱ２６の電力損失は、７（Ｖ）×０．３５（Ａ）＝２．４５（Ｗ）に減少する。例えば、第１サーミスタＴｈ１６の温度上昇が２０℃でその抵抗値が１／４の１．２５（ｋΩ）に減少した状態で平衡した場合、バイパス回路１２は、概ね電圧差Ｖ１が４．５（Ｖ）となる。この場合、トランジスタＱ２６の電力損失は、４．５（Ｖ）×０．３５（Ａ）＝１．５７５（Ｗ）に減少する。

第１サーミスタＴｈ１６のＢ定数は、所望の電力損失と熱抵抗とをパラメータとしてシミュレーションにより設定することができる。また、熱抵抗は、トランジスタＱ２６に所定の電力損失を生じさせたときの第１サーミスタＴｈ１６の抵抗変化に基づいて特定することができる。

次に、このように構成されたＬＥＤ点灯装置１００の作用・効果を説明する。

第１実施形態に係るＬＥＤ点灯装置１００は、ＬＥＤ１０と別のＬＥＤとを直列接続してなるＬＥＤ列９０を点灯するＬＥＤ点灯装置であって、ＬＥＤ１０のアノードＡおよびカソードＫの間の電圧差Ｖ１に応じて分圧された電圧Ｖｇを生成する分圧回路１４と、アノードＡおよびカソードＫの間を導通するためのトランジスタであって、分圧された電圧Ｖｇに応じて導通抵抗が変化するＮＭＯＳ型のトランジスタＱ２６と、を備え、分圧回路１４は、トランジスタＱ２６に熱的に結合された第１サーミスタＴｈ１６を含み、第１サーミスタＴｈ１６は、トランジスタＱ２６が導通して発熱するとき、トランジスタＱ２６のゲートＧ２６−ドレインＤ２６間の電圧を減らすように設けられている。この構成によれば、第１サーミスタＴｈ１６を含まない場合にくらべて、トランジスタＱ２６の電力損失を小さくして、その分小型のトランジスタを採用してＬＥＤ点灯装置の小型化を図ることができる。

第１実施形態に係るＬＥＤ点灯装置１００では、分圧回路１４は、抵抗Ｒ１８を含み、トランジスタＱ２６のドレインＤ２６を第１端子と、トランジスタＱ２６のゲートＧ２６を第２端子と、トランジスタＱ２６のソースＳ２６を第３端子と、いうとき、抵抗Ｒ１８は、第１端子と第３端子の一方である第３端子と第２端子との間に接続され、第１サーミスタＴｈ１６は、第１端子と第３端子の他方である第１端子と、第２端子と、の間に接続されている。この構成によれば、少ない部品点数により分圧回路１４を構成することができるので、ＬＥＤ点灯装置の小型化を図ることができる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係るＬＥＤ点灯装置２００について説明する。ＬＥＤ点灯装置２００は、ＬＥＤ点灯装置１００に対して、バイパス回路の構成が異なり他の構成は同様である。したがってバイパス回路について説明する。ＬＥＤ点灯装置２００のバイパス回路２１２は、第１実施形態のバイパス回路１２に対して、抵抗Ｒ１８の代わりに第２サーミスタＴｈ１８を含む点で相違する。

図４は、ＬＥＤ点灯装置２００のバイパス回路２１２の一例を示す回路図である。バイパス回路２１２は、分圧回路２１４と、ＮＭＯＳ型のトランジスタＱ２６と、を含んでいる。分圧回路２１４は、ＬＥＤ１０のアノードＡおよびカソードＫの間の電圧差Ｖ１を第１サーミスタＴｈ１６および第２サーミスタＴｈ１８とで分圧して、その接続点Ｃｐに分圧された電圧Ｖｇを生成する。電圧ＶｇはゲートＧ２６−ソースＳ２６間に印加される。図４の例では、第１サーミスタＴｈ１６の接続点Ｃｐと反対側の端子はアノードＡに接続されている。第２サーミスタＴｈ１８の接続点Ｃｐと反対側の端子はカソードＫに接続されている。トランジスタＱ２６のゲートＧ２６は、第１サーミスタＴｈ１６と第２サーミスタＴｈ１８の接続点Ｃｐに接続されている。トランジスタＱ２６のドレインＤ２６はアノードＡに接続されている。トランジスタＱ２６のソースＳ２６はカソードＫに接続されている。電圧ＶｇがトランジスタＱ２６のしきい値Ｖｔに達すると、トランジスタＱ２６は導通して駆動電流Ｉｄをバイパスして流す。

（第２サーミスタ）
第２サーミスタＴｈ１８は、その素子温度が上昇すると抵抗値が指数関数的に減少するＮＴＣサーミスタであってもよい。第２サーミスタＴｈ１８は、Ｂ定数を選択することにより、所望の温度特性を得ることができる。第２サーミスタＴｈ１８は、一例として、その温度が１０℃高くなる度に抵抗値が半分になるような温度特性を備える。第２サーミスタＴｈ１８は、ＬＥＤ１０に熱的に結合されている。具体的には、第２サーミスタＴｈ１８は、基板上においてＬＥＤ１０の近傍に配置される。第２サーミスタＴｈ１８の温度上昇は、ＬＥＤ１０の電力損失を、ＬＥＤ１０の内部素子から第２サーミスタＴｈ１８の内部素子までの熱抵抗で除することにより算出することができる。第２サーミスタＴｈ１８のＢ定数は第１サーミスタＴｈ１６のＢ定数と異なっていてもよいが、図４の例では同じに設定されている。

第１サーミスタＴｈ１６に関連する動作は、第１実施形態のバイパス回路１２と同様であり、重複する説明を省く。ここでは、主に第２サーミスタＴｈ１８に関連する動作について説明する。第２サーミスタＴｈ１８は、ＬＥＤ１０が導通して発熱するとき、トランジスタＱ２６のゲートＧ２６−ソースＳ２６間の電圧Ｖｇを減らすように設けられている。

ＬＥＤ１０が正常である定常時において、ＬＥＤ１０に電力損失が発生すると、熱抵抗に応じて第２サーミスタＴｈ１８が温度上昇し、その分抵抗値が減少する。第２サーミスタＴｈ１８の抵抗値が減少すると、トランジスタＱ２６のゲートＧ２６−ソースＳ２６間の電圧Ｖｇが減少する。電圧Ｖｇが減少すると、トランジスタＱ２６が導通するしきい値Ｖｔまでのマージンが大きくなる。例えば、第１サーミスタＴｈ１６が常温（２５℃）のままで、第２サーミスタＴｈ１８のみが１０℃温度上昇した場合、第２サーミスタＴｈ１８の抵抗値が半分の０．５（ｋΩ）に減少する。この場合、電圧差Ｖ１が６（Ｖ）であると、電圧Ｖｇは０．５５（Ｖ）に減少する。つまり、ＬＥＤ１０が正常である定常時において、第２サーミスタＴｈ１８は、トランジスタＱ２６が誤って動作する可能性を低くする機能を果たす。

第２サーミスタＴｈ１８のＢ定数は、所望の電力損失と熱抵抗とをパラメータとしてシミュレーションにより設定することができる。また、熱抵抗は、ＬＥＤ１０に所定の電力損失を生じさせたときの第２サーミスタＴｈ１８の抵抗変化に基づいて特定することができる。

第２実施形態に係るＬＥＤ点灯装置２００は、第１実施形態に係るＬＥＤ点灯装置１００と同様の作用・効果を奏する。加えて、第２実施形態に係るＬＥＤ点灯装置２００は、以下の作用効果を奏する。

第２実施形態に係るＬＥＤ点灯装置２００では、分圧回路２１４は、ＬＥＤ１０に熱的に結合された第２サーミスタＴｈ１８を含み、第２サーミスタＴｈ１８は、ＬＥＤ１０が導通して発熱するとき、トランジスタＱ２６のゲートＧ２６−ソースＳ２６間の電圧Ｖｇを減らすように設けられている。この構成によれば、第２サーミスタＴｈ１８を備えない場合と比較して、ＬＥＤ１０が正常である定常時において、トランジスタＱ２６が誤って動作する可能性を低くすることができる。特に、ＬＥＤ１０が導通して発熱することにより第１サーミスタＴｈ１６が温度上昇した場合に、第２サーミスタＴｈ１８を備えることにより、トランジスタＱ２６が誤って動作する可能性を低くすることができる。また、雰囲気温度の上昇により第１サーミスタＴｈ１６が温度上昇した場合に、第２サーミスタＴｈ１８も同様に温度上昇するので、雰囲気温度の影響を略打ち消して電圧Ｖｇの変動を抑制することができる。

第２実施形態に係るＬＥＤ点灯装置２００では、トランジスタＱ２６のドレインＤ２６を第１端子と、トランジスタのゲートＧ２６を第２端子と、トランジスタのソースＳ２６を第３端子と、いうとき、第２サーミスタＴｈ１８は、第１端子と第２端子の一方である第３端子と第２端子との間に接続され、第１サーミスタＴｈ１６は、第１端子と第２端子の他方である第１端子と第２端子との間に接続されている。この構成によれば、少ない部品点数により分圧回路２１４を構成することができるので、ＬＥＤ点灯装置の小型化を図ることができる。

第２実施形態に係るＬＥＤ点灯装置２００では、第１サーミスタＴｈ１６および第２サーミスタＴｈ１８はＮＴＣサーミスタである。この構成によれば、雰囲気温度の上昇により第１サーミスタＴｈ１６の抵抗値が減少した場合に、第２サーミスタＴｈ１８の抵抗値も同様に減少するので、雰囲気温度の影響を略打ち消して電圧Ｖｇの変動を抑制することができる。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態に係るＬＥＤ点灯装置３００について説明する。ＬＥＤ点灯装置３００は、ＬＥＤ点灯装置２００に対して、バイパス回路の構成が異なり他の構成は同様である。したがってバイパス回路について説明する。ＬＥＤ点灯装置３００のバイパス回路３１２は、第１サーミスタＴｈ３１６および第２サーミスタＴｈ３１８がＰＴＣサーミスタである。

図５は、ＬＥＤ点灯装置３００のバイパス回路３１２の一例を示す回路図である。バイパス回路３１２は、分圧回路３１４と、ＮＭＯＳ型のトランジスタＱ２６と、を含んでいる。分圧回路３１４は、ＬＥＤ１０のアノードＡおよびカソードＫの間の電圧差Ｖ１を第２サーミスタＴｈ３１８および第１サーミスタＴｈ３１６とで分圧して、その接続点Ｃｐに分圧された電圧Ｖｇを生成する。電圧ＶｇはゲートＧ２６−ソースＳ２６間に印加される。図５の例では、第２サーミスタＴｈ３１８の接続点Ｃｐと反対側の端子はアノードＡに接続されている。第１サーミスタＴｈ３１６の接続点Ｃｐと反対側の端子はカソードＫに接続されている。つまり、第１サーミスタＴｈ３１６と第２サーミスタＴｈ３１８の接続位置が第２実施形態の場合と逆になっている。

トランジスタＱ２６のゲートＧ２６は、第２サーミスタＴｈ３１８と第１サーミスタＴｈ３１６の接続点Ｃｐに接続されている。トランジスタＱ２６のドレインＤ２６はアノードＡに接続されている。トランジスタＱ２６のソースＳ２６はカソードＫに接続されている。電圧ＶｇがトランジスタＱ２６のしきい値Ｖｔに達すると、トランジスタＱ２６は導通して駆動電流Ｉｄをバイパスして流す。

（ＰＴＣサーミスタ）
第１サーミスタＴｈ３１６および第２サーミスタＴｈ３１８は、その素子温度が上昇すると抵抗値が上昇するＰＴＣサーミスタであってもよい。第１サーミスタＴｈ３１６は、トランジスタＱ２６に熱的に結合されている。第２サーミスタＴｈ３１８は、ＬＥＤ１０に熱的に結合されている。具体的には、第１サーミスタＴｈ３１６は、基板上においてトランジスタＱ２６の近傍に配置され、第２サーミスタＴｈ３１８は、基板上においてＬＥＤ１０の近傍に配置される。

ＬＥＤ１０がオープン故障した場合に、トランジスタＱ２６に電力損失が発生すると、熱抵抗に応じて第１サーミスタＴｈ３１６が温度上昇し、その分抵抗値が増加する。第１サーミスタＴｈ３１６の抵抗値が増加すると、Ｔｈ３１６に流れる電流が減少するため、トランジスタＱ２６のゲート―ドレイン間電圧が減少し、ドレイン電流が同じ場合に電力損失が減少する。

ＬＥＤ１０が正常である定常時において、ＬＥＤ１０に電力損失が発生すると、熱抵抗に応じて第２サーミスタＴｈ３１８が温度上昇し、その分抵抗値が増加する。第２サーミスタＴｈ３１８の抵抗値が増加すると、トランジスタＱ２６のゲートＧ２６−ソースＳ２６間の電圧Ｖｇが減少する。電圧Ｖｇが減少すると、トランジスタＱ２６が導通するしきい値Ｖｔまでのマージンが大きくなる。つまり、ＬＥＤ１０が正常である定常時において、第２サーミスタＴｈ３１８は、トランジスタＱ２６が誤って動作する可能性を低くする機能を果たす。

第１サーミスタＴｈ３１６および第２サーミスタＴｈ３１８のＢ定数は、所望の電力損失と熱抵抗とをパラメータとしてシミュレーションにより設定することができる。

第３実施形態に係るＬＥＤ点灯装置３００は、第２実施形態に係るＬＥＤ点灯装置２００と同様の作用・効果を奏する。加えて、第３実施形態に係るＬＥＤ点灯装置３００は、以下の作用効果を奏する。

第３実施形態に係るＬＥＤ点灯装置３００では、第１サーミスタＴｈ３１６および第２サーミスタＴｈ３１８はＰＴＣサーミスタである。この構成によれば、雰囲気温度の上昇により第１サーミスタＴｈ３１６の抵抗値が増加した場合に、第２サーミスタＴｈ３１８の抵抗値も同様に増加するので、雰囲気温度の影響を略打ち消して電圧Ｖｇの変動を抑制することができる。

［第４実施形態］
次に、第４実施形態に係るＬＥＤ点灯装置４００について説明する。ＬＥＤ点灯装置４００は、ＬＥＤ点灯装置２００に対して、バイパス回路の構成が異なり他の構成は同様である。したがってバイパス回路について説明する。ＬＥＤ点灯装置４００のバイパス回路４１２は、ＮＭＯＳ型のトランジスタＱ２６の代わりに、ＰＭＯＳ型のトランジスタＱ４２６を備える。なお、ＰＭＯＳ型のトランジスタは、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴと称されることがある。

図６は、ＬＥＤ点灯装置４００のバイパス回路４１２の一例を示す回路図である。バイパス回路４１２は、分圧回路４１４と、ＰＭＯＳ型のトランジスタＱ４２６と、を含んでいる。分圧回路４１４は、ＬＥＤ１０のアノードＡおよびカソードＫの間の電圧差Ｖ１を第１サーミスタＴｈ１６と、第２サーミスタＴｈ１８とで分圧して、その接続点Ｃｐに分圧された電圧Ｖｇを生成する。電圧ＶｇはゲートＧ４２６−ソースＳ４２６間に印加される。図６の例では、第１サーミスタＴｈ１６の接続点Ｃｐと反対側の端子はカソードＫに接続されている。第２サーミスタＴｈ１８の接続点Ｃｐと反対側の端子はアノードＡに接続されている。トランジスタＱ４２６のゲートＧ４２６は、第１サーミスタＴｈ１６と第２サーミスタＴｈ１８の接続点Ｃｐに接続されている。トランジスタＱ４２６のドレインＤ４２６はカソードＫに接続されている。トランジスタＱ４２６のソースＳ４２６はアノードＡに接続されている。電圧ＶｇがトランジスタＱ４２６のしきい値Ｖｔを達すると、トランジスタＱ４２６は導通して駆動電流Ｉｄをバイパスして流す。

第１サーミスタＴｈ１６は、トランジスタＱ４２６に熱的に結合されている。第２サーミスタＴｈ１８は、ＬＥＤ１０に熱的に結合されている。具体的には、第１サーミスタＴｈ１６は、基板上においてトランジスタＱ４２６の近傍に配置され、第２サーミスタＴｈ１８は、基板上においてＬＥＤ１０の近傍に配置される。

ＬＥＤ１０がオープン故障した場合に、トランジスタＱ４２６に電力損失が発生すると、熱抵抗に応じて第１サーミスタＴｈ１６が温度上昇し、その分抵抗値が減少する。第１サーミスタＴｈ１６の抵抗値が減少すると、トランジスタＱ４２６のゲートＧ４２６−ドレインＤ４２６間の電圧が減少する。ソース―ドレイン間電圧が減少すると、トランジスタＱ４２６のドレイン―ソース間電圧が減少し、ドレイン電流が同じ場合に電力損失が減少する。

ＬＥＤ１０が正常である定常時において、ＬＥＤ１０に電力損失が発生すると、熱抵抗に応じて第２サーミスタＴｈ１８が温度上昇し、その分抵抗値が減少する。第２サーミスタＴｈ１８の抵抗値が減少すると、トランジスタＱ４２６のゲートＧ４２６−ソースＳ４２６間の電圧Ｖｇが減少する。電圧Ｖｇが減少すると、トランジスタＱ２６が導通するしきい値Ｖｔまでのマージンが大きくなる。つまり、ＬＥＤ１０が正常である定常時において、第２サーミスタＴｈ１８は、トランジスタＱ４２６が誤って動作する可能性を低くする機能を果たす。

第１サーミスタＴｈ１６および第２サーミスタＴｈ１８のＢ定数は、所望の電力損失と熱抵抗とをパラメータとしてシミュレーションにより設定することができる。

第４実施形態に係るＬＥＤ点灯装置４００は、第２実施形態に係るＬＥＤ点灯装置２００と同様の作用・効果を奏する。

［第５実施形態］
次に、第５実施形態に係るＬＥＤ点灯装置５００について説明する。ＬＥＤ点灯装置５００は、ＬＥＤ点灯装置２００に対して、バイパス回路の構成が異なり他の構成は同様である。したがってバイパス回路について説明する。ＬＥＤ点灯装置５００のバイパス回路５１２は、ＮＭＯＳ型のトランジスタＱ２６の代わりに、ＮＰＮバイポーラ型のトランジスタＱ５２６を備える。バイポーラ型のトランジスタＱ５２６のしきい値Ｖｔは、例えば０．７（Ｖ）であり、ＮＭＯＳ型のトランジスタＱ２６のしきい値より低い場合が多い。

図７は、ＬＥＤ点灯装置５００のバイパス回路５１２の一例を示す回路図である。バイパス回路５１２は、分圧回路５１４と、ＮＰＮバイポーラ型のトランジスタＱ５２６と、を含んでいる。分圧回路５１４は、ＬＥＤ１０のアノードＡおよびカソードＫの間の電圧差Ｖ１を第１サーミスタＴｈ１６と、第２サーミスタＴｈ１８とで分圧して、その接続点Ｃｐに分圧された電圧Ｖｇを生成する。電圧ＶｇはベースＢ５２６−エミッタＥ５２６間に印加される。図７の例では、第１サーミスタＴｈ１６の接続点Ｃｐと反対側の端子はアノードＡに接続されている。第２サーミスタＴｈ１８の接続点Ｃｐと反対側の端子はカソードＫに接続されている。トランジスタＱ５２６のベースＢ５２６は、第１サーミスタＴｈ１６と第２サーミスタＴｈ１８の接続点Ｃｐに接続されている。ベースＢ５２６は、抵抗を介して接続点Ｃｐに接続されてもよい。トランジスタＱ５２６のコレクタＣ５２６はアノードＡに接続されている。トランジスタＱ５２６のエミッタＥ５２６はカソードＫに接続されている。電圧ＶｇがトランジスタＱ５２６のしきい値Ｖｔに達すると、トランジスタＱ５２６は導通して駆動電流Ｉｄをバイパスして流す。

第１サーミスタＴｈ１６は、トランジスタＱ５２６に熱的に結合されている。第２サーミスタＴｈ１８は、ＬＥＤ１０に熱的に結合されている。具体的には、第１サーミスタＴｈ１６は、基板上においてトランジスタＱ５２６の近傍に配置され、第２サーミスタＴｈ１８は、基板上においてＬＥＤ１０の近傍に配置される。

ＬＥＤ１０がオープン故障した場合に、トランジスタＱ５２６に電力損失が発生すると、熱抵抗に応じて第１サーミスタＴｈ１６が温度上昇し、その分抵抗値が減少する。第１サーミスタＴｈ１６の抵抗値が減少すると、トランジスタＱ５２６のベースＢ５２６−コレクタＣ５２６間の電圧が減少する。ベース―コレクタ電圧が減少すると、トランジスタＱ５２６のコレクタ―エミッタ間電圧が減少し、コレクタ電流が同じ場合に電力損失が減少する。

ＬＥＤ１０が正常である定常時において、ＬＥＤ１０に電力損失が発生すると、熱抵抗に応じて第２サーミスタＴｈ１８が温度上昇し、その分抵抗値が減少する。第２サーミスタＴｈ１８の抵抗値が減少すると、トランジスタＱ５２６のベースＢ５２６−エミッタＥ５２６間の電圧Ｖｇが減少する。電圧Ｖｇが減少すると、トランジスタＱ５２６が導通するしきい値Ｖｔまでのマージンが大きくなる。つまり、ＬＥＤ１０が正常である定常時において、第２サーミスタＴｈ１８は、トランジスタＱ５２６が誤って動作する可能性を低くする機能を果たす。

第１サーミスタＴｈ１６および第２サーミスタＴｈ１８のＢ定数は、所望の電力損失と熱抵抗とをパラメータとしてシミュレーションにより設定することができる。

第５実施形態に係るＬＥＤ点灯装置５００は、第２実施形態に係るＬＥＤ点灯装置２００と同様の作用・効果を奏する。

以上、本発明の各実施形態をもとに説明した。これらの実施形態は例示であり、いろいろな変形および変更が本発明の特許請求の範囲内で可能なこと、またそうした変形例および変更も本発明の特許請求の範囲にあることは当業者に理解されるところである。従って、本明細書での記述および図面は限定的ではなく例証的に扱われるべきものである。

以下、変形例について説明する。変形例の図面および説明では、実施形態と同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付する。実施形態と重複する説明を適宜省略し、第１実施形態と相違する構成について重点的に説明する。

（第１変形例）
第５実施形態の説明では、バイパス回路５１２がＮＰＮバイポーラ型のトランジスタＱ５２６を備える例について説明したが、これに限られない。バイパス回路はＮＰＮバイポーラ型のトランジスタに代えてＰＮＰバイポーラ型のトランジスタを備えてもよい。この場合、トランジスタのエミッタおよび第２サーミスタの接続点Ｃｐと反対側の端子はアノードＡに接続し、トランジスタのコレクタおよび第１サーミスタの接続点Ｃｐと反対側の端子はカソードＫに接続するようにしてもよい。

（第２変形例）
各実施形態の説明では、第１サーミスタと第２サーミスタは、単独でＬＥＤ１０のアノードＡまたはカソードＫと、接続点Ｃｐと、の間に接続される例について説明したが、これに限られない。第１サーミスタ、第２サーミスタは他の電気素子または電子素子と組み合わされた状態で用いられてもよい。例えば、第１サーミスタ、第２サーミスタは、抵抗と直列または並列に接続されて用いられてもよい。第１サーミスタ、第２サーミスタはダイオードなどの半導体素子と接続されて用いられてもよい。

上述の各変形例は各実施形態と同様の作用・効果を奏する。

上述した各実施形態と変形例の任意の組み合わせもまた本発明の実施形態として有用である。組み合わせによって生じる新たな実施形態は、組み合わされる各実施形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。

１０・・ＬＥＤ、 １２・・バイパス回路、 １４・・分圧回路、 １８・・抵抗、 ５０・・電流供給回路、 ９０・・ＬＥＤ列、 １００・・ＬＥＤ点灯装置、 Ｄ２６・・ドレイン、 Ｇ２６・・ゲート、 Ｑ２６・・トランジスタ、 Ｒ１６・・抵抗、 Ｒ１８・・抵抗、 Ｓ２６・・ソース、 Ｔｈ１６・・第１サーミスタ、
Ｔｈ１８・・第２サーミスタ。

Claims (6)

1. ＬＥＤと別のＬＥＤとを直列接続してなるＬＥＤ列を点灯するＬＥＤ点灯装置であって、
   前記ＬＥＤのアノードおよびカソードの間の電圧差に応じて分圧電圧を生成する分圧回路と、
   前記アノードおよび前記カソードの間を導通するためのバイポーラ型またはＭＯＳ型のトランジスタと、
   を備え、
   前記分圧回路は、前記トランジスタに熱的に結合された第１サーミスタを含み、
   前記第１サーミスタは、前記トランジスタが導通して発熱するとき、前記トランジスタのコレクタ−エミッタ間電圧またはドレイン−ソース間電圧を減らすように設けられていることを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
2. 前記分圧回路は、抵抗を含み、
   前記トランジスタのコレクタまたはドレインを第１端子と、前記トランジスタのベースまたはゲートを第２端子と、前記トランジスタのエミッタまたはソースを第３端子と、いうとき、
   前記抵抗は、前記第１端子と前記第３端子の一方と前記第２端子との間に接続され、
   前記第１サーミスタは、前記第１端子と前記第３端子の他方と前記第２端子との間に接続されることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置。
3. ＬＥＤと別のＬＥＤとを直列接続してなるＬＥＤ列を点灯するＬＥＤ点灯装置であって、
   前記ＬＥＤのアノードおよびカソードの間の電圧差に応じて分圧電圧を生成する分圧回路と、
   前記アノードおよび前記カソードの間を導通するためのバイポーラ型またはＭＯＳ型のトランジスタと、
   を備え、
   前記分圧回路は、前記トランジスタに熱的に結合された第１サーミスタを含み、
   前記第１サーミスタは、前記トランジスタが導通して発熱するとき、前記トランジスタのコレクタ−エミッタ間電圧またはドレイン−ソース間電圧を減らすように設けられており、
   前記分圧回路は、前記ＬＥＤに熱的に結合された第２サーミスタを含み、
   前記第２サーミスタは、前記ＬＥＤが導通して発熱するときまたは雰囲気温度が上昇したとき、前記トランジスタのベース−エミッタ間電圧またはゲート−ソース間電圧を減らすように設けられていることを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
4. 前記トランジスタのコレクタまたはドレインを第１端子と、前記トランジスタのベースまたはゲートを第２端子と、前記トランジスタのエミッタまたはソースを第３端子と、いうとき、
   前記第２サーミスタは、前記第１端子と前記第３端子の一方と前記第２端子との間に接続され、
   前記第１サーミスタは、前記第１端子と前記第３端子の他方と前記第２端子との間に接続されることを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤ点灯装置。
5. 前記第１サーミスタおよび前記第２サーミスタはＮＴＣサーミスタであることを特徴とする請求項３または４に記載のＬＥＤ点灯装置。
6. 前記第１サーミスタおよび前記第２サーミスタはＰＴＣサーミスタであることを特徴とする請求項３または４に記載のＬＥＤ点灯装置。

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