JP7389427B2 - 照明装置用の制御回路 - Google Patents

Description

この発明は、電源に直流電圧を用いる、直流を給電するシステムに特化した照明装置において、幅広い電源電圧に対応可能な制御回路に関するものである。

近年のＬＥＤ（発光ダイオード）技術の進化に伴い、ＬＥＤ照明装置は、様々なものが使用されている。そのため、ＬＥＤ照明装置には、小型化、高効率化、低価格化等が要求されている。

その中で、直流電圧を電源とするＬＥＤ照明装置の電源供給元は、一つとは限らず、近年の省エネ意識の高まりにより、再生可能エネルギーである太陽光発電電力や、各種バッテリー電力等、多岐にわたる。

これらの電源から出力される直流電圧の違いに対しては、電源変換ユニットを用いることで対応していた。しかし、電源変換ユニットを用いる構成は、変換によるロスが発生し、効率が低下する問題があった。

また、電源変換ユニットの多くは、特定の周波数でスイッチングして、出力を一定に保つ構成である。この様な電源変換ユニットは、スイッチング動作により、電磁ノイズが発生するという大きなデメリットがあった。

一方、電源変換ユニットを使用しない構成では、一定の範囲の直流電圧に対しては、ＬＥＤに流れる電流を一定に保つことは可能であるが、その範囲外の直流電圧の僅かな変動に対して、ＬＥＤに流れる電流が大きく変化してしまう。そのため、ＬＥＤ照明から出力される光の質が低下したり、ＬＥＤの寿命が短縮、或は焼損してしまう。

また、所定の値以下に、直流電圧が低下すると、ＬＥＤを点灯させるために必要な順（方向）電圧が足りなくなり、ＬＥＤが消灯してしまう。そのため、広範囲の電源電圧に対応させることができないという問題があった。

従って、電源変換ユニットを用いることなく、幅広い電源電圧に対応可能なＬＥＤ照明装置用の制御回路が望まれている。特許文献１では、電源電圧の増減に合わせてＬＥＤの点灯と消灯を制御することによって幅広い電源電圧に対応しながら、ＬＥＤに流れる電流を一定に保つ構成が開示されている。また、特許文献２では、電源電圧の増減に合わせてＬＥＤの点灯と消灯を制御することによって幅広い電源電圧に対応しながら、照明装置全体としては明るさに隔たりを生じさせない構成が開示されている。更に、特許文献３では、電源電圧の増減に合わせてＬＥＤの直並列の接続を変換することによって幅広い電源電圧に対応しながら、ＬＥＤに流れる電流を一定に保つ構成が開示されている。

特開２０１３－１７９２７９号公報 特許６４４１６１３号公報 特開２０１８－１０６９２９号公報

しかしながら、これらの特許文献１～３に係る照明装置用の制御回路では、所定の値以上の過大な直流電圧を印加すると、ＬＥＤの電圧－電流特性（＝所定以上の電圧を印加すると、急激に電流が流れる）により、ＬＥＤに流れる電流が急激に増加し、回路を破損する恐れがあった。

そこで、この発明は、上述の課題を解決するものとして、幅広い電源電圧の範囲に対応可能であると共に、過電圧に対して保護機能を有する照明装置用の制御回路を提供することを目的としたものである。

請求項１の発明は、
直流電圧を印加する直流電源の正極に、第２電流路と第３電流路が接続され、
前記第２電流路では、第１半導体発光素子が設けられ、
前記第２電流路は、前記第１半導体発光素子より電圧が下位の位置で、第４電流路と第５電流路の２つに分岐し、
前記第４電流路では、電圧下位方向に向かって、第２半導体発光素子、第１半導体制御素子の順に接続されて設けられ、
前記第５電流路では、電圧下位方向に向かって、第２半導体制御素子、第３半導体発光素子の順に接続されて設けられ、
前記第４電流路は、前記第１半導体制御素子より電圧が下位の位置で、前記第５電流路は、前記第３半導体発光素子より電圧が下位の位置で、相互に接続され、前記第２電流路に戻り、
前記第２電流路上の、前記第４電流路と前記第５電流路の接続点より電圧が下位の位置に、電圧下位方向に向かって、第３半導体制御素子、抵抗素子の順に接続されて設けられ、
前記第３電流路では、トランジスタが設けられ、
前記第２電流路上の前記抵抗素子より電圧が上位の位置と、前記トランジスタのベースを接続する第６電流路に、半導体定電圧素子が設けられている、照明装置用の制御回路とした。

また、請求項２の発明は、
直流電圧を印加する直流電源の正極に、第２電流路と第３電流路が接続され、
前記第２電流路では、電圧下位方向に向かって、第１半導体発光素子、第２半導体発光素子、第３半導体制御素子、抵抗素子の順に設けられ、
前記第３電流路では、トランジスタが設けられ、
前記第３電流路上の前記トランジスタより電圧が上位の位置と、前記第２電流路上の前記第３半導体制御素子のゲート、あるいはベースが、第５抵抗素子を介して、第５電流路によって接続され、
前記第３半導体制御素子のソースとゲート間、ベースとエミッタ間、あるいはベースとコレクタ間には、第３半導体定電圧素子が設けられ、
前記第２半導体発光素子には、第４半導体制御素子が並列に接続され、
前記第２電流路上の前記抵抗素子より電圧が上位の位置と、前記トランジスタのベースを接続する第６電流路に、第４半導体定電圧素子が設けられている、照明装置用の制御回路とした。

また、請求項３の発明は、
前記第３半導体制御素子は、ＦＥＴ、あるいはバイポーラトランジスタである、請求項１又は２に記載の照明装置用の制御回路とした。

請求項１～３の発明によれば、電源変換ユニットを用いることなく、幅広い電源電圧の範囲に対応可能であると共に、過電圧に対して保護機能を有する。

また、電源変換ユニットを使用しない構成であるため、照明装置の小型化、高効率化、低価格化が実現できる。また、電磁ノイズが発生せず、病院や精密機械室等の電磁ノイズを嫌う環境でも使用可能である。さらに照明装置の故障リスクも低減できる。

この発明の実施の形態例１の概念構成図である。 この発明の実施の形態例１の構成回路図である。 この発明の実施の形態例１の構成回路図である。 この発明の実施の形態例１に係る入力電圧と入力電流の関係を示したグラフ図である。 この発明の実施の形態例１の構成回路図である。 この発明の実施の形態例１の構成回路図である。 この発明の他の実施の形態例の構成回路図である。 この発明の他の実施の形態例の構成回路図である。 この発明の他の実施の形態例の構成回路図である。 この発明の他の実施の形態例の構成回路図である。 この発明の実施の形態例２の概念構成図である。 この発明の実施の形態例２の構成回路図である。 この発明の他の実施の形態例の構成回路図である。 この発明の実施の形態例３の概念構成図である。 この発明の実施の形態例３の構成回路図である。 この発明の他の実施の形態例の構成回路図である。

（実施の形態例１）
まず、この発明の実施の形態例１の概念構成図である図１に基づいて説明する。この発明の照明装置用の制御回路は、直流電源５０の電圧の印加によりＬＥＤが常時点灯するＬＥＤ常時点灯部５１を設け、また、直流電源５０の電圧値の変動によってＬＥＤの直並列の接続が変換されるＬＥＤ直並列変換部５２を設け、また、電圧値の変動によって、ＬＥＤ直並列変換部５２に係るＬＥＤの直並列の接続を自動的に変換させるＬＥＤ直並列制御部５３を設け、また、ＬＥＤ常時点灯部５１及びＬＥＤ直並列変換部５２に流す電流値を決定する、ＬＥＤ電流値決定部５４を設け、さらに、所定の電圧値を超えた過大な電圧分について、電圧降下させる過電圧吸収部５５を設けた構成となっている。また、各部は電流路５６を通じて接続されている。

この照明装置用の制御回路では、直流電源５０から印加される直流電圧によりＬＥＤ常時点灯部５１及びＬＥＤ直並列変換部５２に係るＬＥＤは点灯しているが、直流電源５０の変動等により直流電圧が変動すると、ＬＥＤ直並列制御部５３が動作し、ＬＥＤ直並列変換部５２の直並列の接続が変換される。従って、この制御回路を設けた照明装置では、ＬＥＤ常時点灯部５１及びＬＥＤ直並列変換部５２に係る全てのＬＥＤが点灯状態となり、周囲の者が電源電圧の変動に気付きにくい。

次に、この発明の実施の形態例１の照明装置用の制御回路Ａの構成を図２に基づいて説明する。

図２に示すように、直流電源１の正極に、電流路２と、電流路３とがそれぞれ接続されている。

電流路２では、ＬＥＤから成る半導体発光素子ＬＥＤ１～３が同一極性方向に直列に接続されて設けられており、半導体発光素子ＬＥＤ３のカソード側から電圧下位方向に向かって、電流路２１と電流路２２の２つに分岐している。

電流路２１では、ＬＥＤから成る半導体発光素子ＬＥＤ４～６が同一極性方向に直列に接続されて設けられており、半導体発光素子ＬＥＤ６のカソードと、半導体制御素子ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）２のドレインが直列に接続されている。また、電流路２２では、半導体制御素子ＦＥＴ１のソースが、同一極性方向に直列に接続されて設けられている、ＬＥＤから成る半導体発光素子ＬＥＤ７～９のうち、半導体発光素子ＬＥＤ７のアノードと直列に接続されている。

さらに、半導体発光素子ＬＥＤ６のカソードと半導体制御素子ＦＥＴ２のドレイン間の電流路２１と、半導体制御素子ＦＥＴ１のソースと半導体発光素子ＬＥＤ７のアノード間の電流路２２とを結ぶ電流路４に、ダイオードから成る半導体整流素子Ｄ１が設けられている。詳しくは、半導体整流素子Ｄ１のアノードが、半導体発光素子ＬＥＤ６のカソードと半導体制御素子ＦＥＴ２のドレイン間の電流路２１に接続され、半導体整流素子Ｄ１のカソードが、半導体制御素子ＦＥＴ１のソースと半導体発光素子ＬＥＤ７のアノード間の電流路２２に接続されている。この半導体整流素子Ｄ１は、順方向にしか電流を流さない特性を活かして、半導体制御素子ＦＥＴ１がＯＮした際に、半導体制御素子ＦＥＴ１のソースから半導体制御素子ＦＥＴ２のドレインに電流が流れないように、電流を遮断する役割を果たす。このように半導体整流素子Ｄ１が設けられていることによって、半導体制御素子ＦＥＴ１及び半導体制御素子ＦＥＴ２がＯＮした際に、電流路２１と電流路２２にほぼ等しく電流が流れることになる。

半導体制御素子ＦＥＴ２のソースと半導体発光素子ＬＥＤ９のカソードは接続され、電流路２１と電流路２２との２つに分岐していた電流路２は、ここで１つの電流路２に戻り、これより下の電圧下位方向に向かって順に、半導体制御素子ＦＥＴ３、抵抗素子Ｒ３が直列に設けられている。

また、半導体制御素子ＦＥＴ３は、直流電源１から所定の電圧値を超えた過大な電圧が印加されると、当該過大な電圧分について電圧降下させる役割を果たす。例えば、半導体制御素子ＦＥＴ３の耐圧が５００Ｖで、照明装置用の制御回路Ａの所定の電圧が２９．３Ｖの場合、３２Ｖの過大な電圧が印加されると、半導体制御素子ＦＥＴ３は、過大な電圧分である２．７Ｖを、ドレイン－ソース間で吸収して（＝受け持って）、電圧降下させ、照明装置用の制御回路Ａ内を流れる電流の量を既定の状態に保つ。

なお、抵抗素子Ｒ３は、シャント抵抗であって、検出回路（図示省略）が抵抗素子Ｒ３の端子間の電圧（降下）と抵抗素子Ｒ３の抵抗値に基づいて、照明装置用の制御回路Ａに流れる電流値を検出する。

一方、電流路３では、抵抗素子Ｒ４と、半導体制御素子ＴＲ（トランジスタ）のコレクタが直列に接続されて設けられている。

また、電流路２の抵抗素子Ｒ３と、電流路３の半導体制御素子ＴＲのエミッタが直流電源１の負極（≒ＧＮＤ）に夫々接続されている。

半導体制御素子ＦＥＴ１のゲートは、半導体制御素子ＴＲのコレクタと、抵抗素子Ｒ１を介して接続され、半導体制御素子ＦＥＴ２のゲートは、半導体制御素子ＴＲのコレクタと、抵抗素子Ｒ２を介して接続されている。また、半導体制御素子ＦＥＴ１のソースとゲート間には、半導体定電圧素子ＺＤ１が設けられ、半導体制御素子ＦＥＴ２のソースとゲート間には、半導体定電圧素子ＺＤ２が設けられている。これら半導体定電圧素子ＺＤ１、ＺＤ２は、ツェナーダイオードから成り、電流の変化に対し電圧が一定になるというツェナーダイオードの特性を活かして、ソースとゲート間に加わる電圧を制限する。そのため、サージ電流や静電気が発生した場合等に、半導体制御素子ＦＥＴ１、ＦＥＴ２を保護する役割を果たす。

また、電流路３上の抵抗素子Ｒ２の接続点と半導体制御素子ＴＲのコレクタの間と、電流路２の半導体制御素子ＦＥＴ３のゲートとが、抵抗素子Ｒ５を介して、電流路５によって接続されている。また、半導体制御素子ＦＥＴ３のソースとゲート間には、半導体定電圧素子ＺＤ３が設けられている。半導体定電圧素子ＺＤ３は、ツェナーダイオードから成り、電流の変化に対し電圧が一定になるというツェナーダイオードの特性を活かして、ソースとゲート間に加わる電圧を制限する。そのため、サージ電流や静電気が発生した場合等に、半導体制御素子ＦＥＴ３を保護する役割を果たす。

また、電流路２上のＺＤ３の接続点と抵抗素子Ｒ３との間と、半導体制御素子ＴＲのベースとが接続された電流路６に、抵抗素子Ｒ３に近い順に、ツェナーダイオードから成る半導体定電圧素子ＺＤ４及び抵抗素子Ｒ６が直列に接続されて設けられている。このように、印加される電圧に関わらず出力電圧が一定になる半導体定電圧素子ＺＤ４が設けられていることによって、抵抗素子Ｒ３に印加される電圧を設定することができる。また、このように抵抗素子Ｒ６が設けられていることによって、半導体制御素子ＴＲのベースに流れる電流を一定値以下に制限することができる。また、電流路６の半導体定電圧素子ＺＤ４と抵抗素子Ｒ６との間と、抵抗素子Ｒ３と半導体制御素子ＴＲとの間とを結ぶ電流路７に抵抗素子Ｒ７が設けられ、抵抗素子Ｒ７は直流電源１の負極（≒ＧＮＤ）に接続されている。

次に、図１で説明したこの発明の概念構成と、図２で説明した照明装置用の制御回路Ａの回路構成との対応関係について説明する。図１の直流電源５０は、図２の直流電源１と対応する。また、図１のＬＥＤ常時点灯部５１は、図２の半導体発光素子ＬＥＤ１～３が対応する。また、図１のＬＥＤ直並列変換部５２は、図２の半導体発光素子ＬＥＤ４～６及び半導体発光素子ＬＥＤ７～９が対応する。また、図１のＬＥＤ直並列制御部５３は、図２の半導体制御素子ＦＥＴ１及び半導体制御素子ＦＥＴ２が対応する。また、図１のＬＥＤ電流値決定部５４は、図２の半導体制御素子ＴＲ、半導体定電圧素子ＺＤ４、抵抗素子Ｒ３が対応する。さらに、図１の過電圧吸収部５５は、図２の半導体制御素子ＦＥＴ３が対応する。また、図１の電流路５６は、図２の電流路２～７、電流路２１及び電流路２２が対応する。

なお、ＬＥＤ常時点灯部５１に相当する図２の半導体発光素子ＬＥＤ１～３は、半導体制御素子ＦＥＴ１及びＦＥＴ２等の全てのＦＥＴを動作させるためのものである。詳しく説明する。半導体制御素子ＦＥＴ１のゲートの電位が、ソースの電位より高くないと、ゲートに電圧を印加しても、半導体制御素子ＦＥＴ１がＯＮしないため、ドレイン・ソース間で電流が流れない。そのため、ＬＥＤ常時点灯部５１を設けることによって、半導体制御素子ＦＥＴ１のソースの電位をゲートの電位に比して、ゲートとソース間閾値電圧分以上低下させ、半導体制御素子ＦＥＴ１が動作するようにする。

また、ＬＥＤ直並列変換部５２に相当する図２の半導体発光素子ＬＥＤ４～６及び半導体発光素子ＬＥＤ７～９は、２つのブロックに分けられるが、直流電圧の低下に伴い並列回路に接続が変換され、電流路が分かれた際に、各電流路に流れる電流の量を等しくするため、ブロック間相互の合計のインピーダンスが等しくなるように構成する。ブロック間相互の合計のインピーダンスが異なると、並列回路に接続が変換された際に、電流が均等に分かれなくなり、一方のブロックの半導体発光素子ＬＥＤが消灯することも考えられる。

さらに、ＬＥＤ直並列制御部５３に相当する図２の半導体制御素子ＦＥＴ１及び半導体制御素子ＦＥＴ２についても、直流電圧の低下に伴い並列回路に接続が変換された際に流れる電流を等しくするため、相互のインピーダンスが等しくなるように構成する。

また、ＬＥＤ電流値決定部５４について、以下詳しく説明する。ＬＥＤ電流値決定部５４が決定する「ＬＥＤ電流値」は、ＬＥＤ常時点灯部５１及びＬＥＤ直並列変換部５２を流れる電流値である。そして、ＬＥＤ常時点灯部５１及びＬＥＤ直並列変換部５２を流れた電流は、その殆どが抵抗素子Ｒ３へ流れる。従って、抵抗素子Ｒ３を流れる電流が、ＬＥＤ常時点灯部５１及びＬＥＤ直並列変換部５２に流れる電流ということになる。抵抗素子Ｒ３は、抵抗値が変わらない固定抵抗器であるため、抵抗素子Ｒ３に印加される電圧（以降、「ＶＲ３」という）が一定であれば、抵抗素子Ｒ３を流れる電流も一定になる。

ＶＲ３は、電流路６のＺＤ４のツェナー電圧と、抵抗素子Ｒ６に印加される電圧（以降、「ＶＲ６」という）と、ＴＲのベース・エミッタ間電圧（一般的には０．６Ｖ）で構成されるが、抵抗素子Ｒ６を流れる電流（＝ＴＲのベース電流）は小さいため、ＶＲ６は無視してよい大きさである。従って、ＶＲ３は、主としてＴＲのベース・エミッタ間電圧とＺＤ４のツェナー電圧の合算値Ｆで決まる。一方で、ＶＲ３は、直流電源５０の印加する電圧から、ＬＥＤ常時点灯部５１及びＬＥＤ直並列変換部５２に印加された電圧を減算した減算値Ｇでも決まる。ＶＲ３が、合算値Ｆで決まるか、減算値Ｇで決まるかは、ＬＥＤ直並列変換部５２に係る、半導体発光素子ＬＥＤ４～６及び半導体発光素子ＬＥＤ７～９が直列で接続されるか、並列で接続されるかということと、直流電源５０によって印加される電圧値による。このことについては、以下で説明する照明装置用の制御回路Ａの動作と併せて説明する。

次に、照明装置用の制御回路Ａの動作について図２～６を用いて説明する。直流電源１から十分な電圧が印加されている時は（例えば、２９．３Ｖ）、半導体制御素子ＴＲに十分なベース電流が流れ、半導体制御素子ＴＲがＯＮし、半導体制御素子ＴＲのコレクタ電圧と、半導体制御素子ＦＥＴ１及び半導体制御素子ＦＥＴ２のゲート電圧が０Ｖで等しくなるため、半導体制御素子ＦＥＴ１及び半導体制御素子ＦＥＴ２はＯＮしない。そのため、図３に示すように、半導体発光素子ＬＥＤ１～３を流れた電流は、電流路２１の半導体発光素子ＬＥＤ４～６、半導体整流素子Ｄ１、電流路２２の半導体発光素子ＬＥＤ７～９、半導体制御素子ＦＥＴ３、抵抗素子Ｒ３を流れる。つまり、半導体発光素子ＬＥＤ４～６と半導体発光素子ＬＥＤ７～９は、直列に接続されたことになる。

２９．３Ｖより直流電源１から印加される電圧が大きくなると、減算値ＧによってＶＲ３が決まり、直流電源１から印加される電圧の上昇とともに、ＶＲ３の値も上昇するので、ＬＥＤ電流値も増加する。

図４に示すように、２９．３Ｖより直流電源１から印加される電圧が大きくなり、ＬＥＤ１～９に過大な電圧が印加されると、半導体制御素子ＦＥＴ３がなければ、ＬＥＤの電圧－電流特性により、ＬＥＤ１～９に流れる電流が急激に増加する（図４の「これまでの制御」の折れ線を参照）。しかし、電流路２上に、直列に半導体制御素子ＦＥＴ３が設けられていることによって、過大な電圧分を、半導体制御素子ＦＥＴ３のドレイン－ソース間で吸収して（＝受け持って）、電圧降下させ、照明装置用の制御回路Ａ内を流れる電流の量を既定の状態に保つ（図４の「過電圧保護」の折れ線を参照）。

このように、照明装置用の制御回路Ａに、過電圧が印加された場合には、過大な電圧分が、半導体制御素子ＦＥＴ３によって吸収され、当該電圧分について電圧降下されるため、回路は保護され、破損することはない。

直流電源１から印加される電圧が２９．３Ｖの時は、ＶＲ３は、合算値Ｆ及び減算値Ｇのいずれかで決まり、いずれの値もＶＲ３は３．５６Ｖになる。

そして、直流電源１からの電圧が減少してくると（例えば、２７．４Ｖ）、半導体制御素子ＴＲのベース電流が少なくなり、半導体制御素子ＴＲのコレクタ電流も少なくなる。そして、半導体制御素子ＴＲがＯＮしているものの、半導体制御素子ＴＲのコレクタ電圧と、半導体制御素子ＦＥＴ１及び半導体制御素子ＦＥＴ２のゲート電圧が等しくなる電圧値が上昇して、半導体制御素子ＦＥＴ２のソース電圧よりも高くなり、半導体制御素子ＦＥＴ２のゲート・ソース間閾値電圧を超えると、半導体制御素子ＦＥＴ２がＯＮする。そのため、図５に示すように、半導体発光素子ＬＥＤ１～３を流れた電流は、電流路２１の半導体発光素子ＬＥＤ４～６、半導体制御素子ＦＥＴ２、半導体制御素子ＦＥＴ３、抵抗素子Ｒ３に流れる。一方、電流路２２の半導体発光素子ＬＥＤ７～９は消灯する。

図５に示すように、半導体発光素子ＬＥＤ１～３を流れた電流が、電流路２１の半導体発光素子ＬＥＤ４～６、半導体制御素子ＦＥＴ２、半導体制御素子ＦＥＴ３、抵抗素子Ｒ３に流れる一方、電流路２２の半導体発光素子ＬＥＤ７～９は消灯するようになると、合算値ＦによってＶＲ３が決まり、ＶＲ３は３．５６Ｖになる。

次に、直流電源１からの電圧が不足した状態では（例えば、１９．９Ｖ以下）、半導体制御素子ＴＲのベース電流がさらに少なくなり、半導体制御素子ＴＲのコレクタ電流も少なくなる。そして、半導体制御素子ＴＲがＯＮするものの、半導体制御素子ＴＲのコレクタ電圧と、半導体制御素子ＦＥＴ１及び半導体制御素子ＦＥＴ２のゲート電圧が等しくなる電圧値がさらに上昇して、半導体制御素子ＦＥＴ１のソース電圧よりも高くなり、半導体制御素子ＦＥＴ１のゲート・ソース間閾値電圧を超えると、半導体制御素子ＦＥＴ１がＯＮする。又は、半導体制御素子ＴＲがＯＦＦして、半導体制御素子ＦＥＴ１がＯＮする。そのため、図６に示すように、半導体発光素子ＬＥＤ１～３を流れた電流は、電流路２１の半導体発光素子ＬＥＤ４～６と半導体制御素子ＦＥＴ２を流れるルートと、電流路２２の半導体制御素子ＦＥＴ１と半導体発光素子ＬＥＤ７～９を流れるルートに分かれる。つまり、半導体発光素子ＬＥＤ４～６と半導体発光素子ＬＥＤ７～９は、並列に接続されたことになる。なお、並列に接続された電流路２１の半導体発光素子ＬＥＤ４～６及び半導体制御素子ＦＥＴ２の合計インピーダンスと、電流路２２の半導体制御素子ＦＥＴ１及び半導体発光素子ＬＥＤ７～９の合計インピーダンスが等しいため、半導体発光素子ＬＥＤ４～６と半導体発光素子ＬＥＤ７～９を流れる電流の量は等しくなる。

直流電源１から印加される電圧が１９．９Ｖの時は、ＴＲがＯＦＦしているため、ＶＲ３は、減算値Ｇによって決まり、ＶＲ３は３．３０Ｖとなる。半導体制御素子ＦＥＴ１と半導体制御素子ＦＥＴ２は完全にＯＮしているので、半導体制御素子ＦＥＴ１及び半導体制御素子ＦＥＴ２のドレイン・ソース間電圧は約０Ｖとなり、減算値Ｇが適用できるからである。

直流電源１から印加される電圧が１９．９Ｖより小さくなると、ＶＲ３は、減算値Ｇによって決まり、ＬＥＤ常時点灯部５１及びＬＥＤ直並列変換部５２に印加される電圧はあまり変わらないので、直流電源１から印加される電圧の減少分が、そのままＶＲ３の減少分となり、ＬＥＤ電流値も減少する。

なお、図２の照明装置用の制御回路Ａのように、ＬＥＤ常時点灯部５１に係る半導体発光素子ＬＥＤの数（半導体発光素子ＬＥＤ１～３の３個）と、ＬＥＤ直並列変換部５２に係る、並列回路に接続が変換され、電流路が分かれた際の各ブロックの半導体発光素子ＬＥＤの数（半導体発光素子ＬＥＤ４～６、あるいは半導体発光素子ＬＥＤ７～９の３個）が１：１の割合の場合、直流電源１からの電圧が約２／３になると（直流電源１からの電圧が約１／３減少すると）、直列回路から並列回路に接続が変換される。

また、上述した本実施形態では、照明装置用の制御回路Ａの動作について、直流電源１からの電圧が減少・不足していく場合を例として説明した。しかし、照明装置用の制御回路Ａは、直流電源１からの電圧が減少・不足していく場合のみに対応可能な構成ではなく、ＬＥＤ直並列変換部５２に係る半導体発光素子ＬＥＤの直並列の接続を変換することにより、直流電源１によって印加される、幅広い電圧の範囲に対応可能な構成である。そのため、例えば、直流電源１からの電圧が不足し、ＬＥＤ直並列変換部５２に係る半導体発光素子ＬＥＤが並列に接続されている状態から、電圧が増加し、十分な電圧が印加されている状態に移行した場合には、ＬＥＤ直並列変換部５２に係る半導体発光素子ＬＥＤの接続は並列から直列に変換される。

照明装置用の制御回路Ａは、このような構成であることによって、過電圧が印加された場合には、半導体制御素子ＦＥＴ３によって、過大な電圧分は吸収され、当該電圧分について電圧降下されるため、回路は保護され、破損することはない。

また、直流電源５０の電圧の変動に応じて、ＬＥＤ直並列変換部５２に係る半導体発光素子ＬＥＤの直並列の接続を自動的に変換することにより、電源変換ユニットを用いることなく、幅広い電源電圧の範囲に対応可能である。また、直流電源５０の電圧の変動に応じて、ＬＥＤ直並列変換部５２に係る半導体発光素子ＬＥＤの直並列の接続を自動的に変換することにより、直流電源５０から供給される電流の量がほぼ一定となる。

また、電源変換ユニットを使用しない構成であるため、照明装置の小型化、高効率化、低価格化が実現できる。また、電磁ノイズが発生せず、病院や精密機械室等の電磁ノイズを嫌う環境でも使用可能である。さらに照明装置の故障リスクも低減できる。

さらに、直流電源５０の電圧の変動に応じて、ＬＥＤ直並列変換部５２に係る半導体発光素子ＬＥＤの直並列の接続を自動的に変換する構成であるため、制御回路内のほとんどのＬＥＤが消灯することはなく、周囲の者が電源電圧の変動に気づきにくい。

（変形例）
本実施の形態例１では、ＬＥＤ直並列変換部５２として、半導体発光素子ＬＥＤ４～６に係るブロックと、半導体発光素子ＬＥＤ７～９に係るブロックを２段に重ねる構成を示したが、この構成に限定されるものではない。ＬＥＤ常時点灯部５１を設け、制御回路内の半導体制御素子ＦＥＴの中で、最も電位が高い半導体制御素子ＦＥＴ１がＯＮできれば、ＬＥＤ直並列変換部５２内の半導体発光素子ＬＥＤに係るブロックは何段も直列に重ねることが可能である。例えば図７のように、ＬＥＤ直並列変換部５２として、半導体発光素子ＬＥＤ４に係るブロック、半導体発光素子ＬＥＤ５に係るブロック、半導体発光素子ＬＥＤ６に係るブロック、半導体発光素子ＬＥＤ７に係るブロックを４段に重ねる構成としても良い。ＬＥＤ直並列変換部５２内の半導体発光素子ＬＥＤに係るブロックを何段も直列に重ねることによって、直流電源電圧変動に対応可能な範囲が広がり、電源電圧の大きな変動に対して、対応できるようになり、便宜である。

また、本実施の形態例１では、ＬＥＤ直並列変換部５２内の半導体発光素子ＬＥＤに係る各ブロックにおいて、半導体発光素子ＬＥＤ４～６と半導体発光素子ＬＥＤ７～９というように３個のＬＥＤを設ける構成を示したが、この構成に限定されるものではなく、ＬＥＤ直並列変換部５２内の各ブロックの半導体発光素子ＬＥＤの数を何個にしても良い。例えば図７のように、ＬＥＤ直並列変換部５２内の各ブロックの半導体発光素子ＬＥＤの数を少数（例えば、１個）にしても良い。ＬＥＤ直並列変換部５２内の各ブロックの半導体発光素子ＬＥＤの点灯に必要な順（方向）電圧値の合計が、直並列の接続が変換される電圧値となる。そのため、ＬＥＤ直並列変換部５２内の各ブロックの半導体発光素子ＬＥＤの数が少数の場合には、半導体発光素子ＬＥＤ少数個分の順（方向）電圧に相当する電源電圧の変動に応じて、直並列の接続が変換され、分解能・感度が高い。一方、例えば、ＬＥＤ直並列変換部５２内の各ブロックの半導体発光素子ＬＥＤの数が多数の場合には、半導体発光素子ＬＥＤ多数個分の順（方向）電圧に相当する電源電圧の変動に応じて、直並列の接続が変換され、電源電圧の大きな変化に合わせて、直並列の接続が変換されることとなる。

更に、ＬＥＤ直並列変換部５２内の各ブロックの半導体発光素子ＬＥＤの数が異なる構成としても良い。例えば図８のように、ＬＥＤ直並列変換部５２内の各ブロックにおける半導体発光素子ＬＥＤの数を、１個（半導体発光素子ＬＥＤ４、５）、３個（半導体発光素子ＬＥＤ６～８、９～１１）、２個（半導体発光素子ＬＥＤ１２～１３、１４～１５）としても良い。但し、電源電圧の不足に伴い、接続が直列から並列に変換され、電流路が分かれた際に、対応関係となる半導体発光素子ＬＥＤ（例えば、半導体発光素子ＬＥＤ４と５）については、インピーダンスを同一にするため、同じ数にする必要がある。

本実施の形態例１では、ＬＥＤ常時点灯部５１として半導体発光素子ＬＥＤ１～３を、半導体制御素子ＦＥＴ１がＯＮできるように、半導体制御素子ＦＥＴ１よりも高い電位に設ける構成を示したが、この構成に限定されるものはなく、この位置のＬＥＤ常時点灯部５１以外に、別途１又は複数のＬＥＤ常時点灯部５１を設ける構成としても良い。例えば図９に示すように、半導体発光素子ＬＥＤ４～９からなるＬＥＤ直並列変換部５２と半導体発光素子ＬＥＤ１２～１５からなるＬＥＤ直並列変換部５２との間に、ＬＥＤ常時点灯部５１として半導体発光素子ＬＥＤ１０及び１１を設ける構成としても良い。電源電圧が不足した際に、直列から並列に変換される箇所（＝流れる電流が半減する箇所）を分散でき、照明装置の明るさの隔たりを少なくできるため、便宜である。

本実施の形態例１では、電源電圧の不足に伴い、接続が直列から並列に変換された際に、電流路が２つに分かれる２並列の構成を示したが、この構成に限定されるものではない。例えば図１０に示すように、電流路が４つに分かれる４並列の構成としても良いし、８並列、１６並列、３２並列の構成としても良い。より小さな電源電圧でも、ＬＥＤ直並列変換部５２に係る半導体発光素子ＬＥＤを点灯できるようになるため、便宜である。

（実施の形態例２）
上述した本実施の形態例１では、直流電源の電圧の増減に合わせて、半導体発光素子ＬＥＤの直並列の接続を変換する構成に対し、所定の電圧値を超えた過大な電圧分について、電圧降下させる過電圧吸収部５５の構成を適用した例を示した。一方、本実施の形態例２では、直流電源の電圧の増減に合わせて、半導体発光素子ＬＥＤの点灯・消灯を制御する構成に対し、過電圧吸収部５５の構成を適用した例を示す。

まず、この発明の実施の形態例２の概念構成図である図１１に基づいて説明する。この発明の照明装置用の制御回路は、直流電源５０の電圧の印加によりＬＥＤが常時点灯するＬＥＤ常時点灯部５１を設け、また、直流電源５０の電圧値の変動によってＬＥＤが点灯・消灯するＬＥＤ点灯・消灯部６２を設け、また、直流電源５０の電圧値の変動によって、ＬＥＤ点灯・消灯部６２に係るＬＥＤを点灯・消灯するＬＥＤ点灯・消灯制御部６３を設け、また、ＬＥＤ常時点灯部５１及びＬＥＤ点灯・消灯部６２に流す電流の量を制御する、ＬＥＤ電流制御部６４を設け、さらに、所定の電圧値を超えた過大な電圧分について、電圧降下させる過電圧吸収部５５を設けた構成となっている。また、各部は電流路５６を通じて接続されている。

この構成により、直流電源５０から供給される直流電圧によりＬＥＤ常時点灯部５１及びＬＥＤ点灯・消灯部６２に係るＬＥＤは点灯しているが、直流電源５０の電圧が低下すると、ＬＥＤ点灯・消灯制御部６３が動作し、ＬＥＤ点灯・消灯部６２に係るＬＥＤが消灯する。その結果、ＬＥＤに流れる電流を一定に保つことができる。

次に、この発明の実施の形態例２の照明装置用の制御回路Ｂの構成を図１２に基づいて説明する。

図１２に示すように、直流電源１の両側に、ＬＥＤからなる半導体発光素子ＬＥＤ１～ＬＥＤ５が同一極性方向に直列接続された電流路１２と、電圧下位方向に向かって順に、抵抗素子Ｒ１、半導体制御素子ＴＲが設けられた電流路１３とがそれぞれ接続されている。

また、電流路１２には、半導体発光素子ＬＥＤ５から下の電圧下位方向に向かって順に、半導体制御素子ＦＥＴ３、抵抗素子Ｒ３が設けられている。また、抵抗素子Ｒ３と半導体制御素子ＴＲのエミッタが直流電源１の負極（≒ＧＮＤ）に夫々接続されている。

半導体発光素子ＬＥＤ３～５の各アノード及びカソード間には半導体制御素子ＦＥＴ４～６が夫々並列に接続されている。各半導体制御素子ＦＥＴ４～６の各ゲートは、半導体制御素子ＴＲのコレクタと、半導体整流素子Ｄ３～５を介して夫々接続されている。これらの半導体整流素子Ｄ３～５のアノードが半導体制御素子ＴＲのコレクタと接続され、半導体整流素子Ｄ３～５のカソードが各半導体素子ＦＥＴ４～６のゲートと夫々接続されている。また、各半導体制御素子ＦＥＴ４～６の各ソース端とゲート端との間には、抵抗素子Ｒ２、Ｒ４、Ｒ８が夫々設けられている。

これら抵抗素子Ｒ２、Ｒ４、Ｒ８は、ソースとゲート間に加わる電圧を制限する。そのため、サージ電流や静電気が発生した場合等に、半導体制御素子ＦＥＴ４～６を保護する役割を果たす。

また、電流路１３上の半導体整流素子Ｄ５の接続点と半導体制御素子ＴＲのコレクタの間と、電流路１２の半導体制御素子ＦＥＴ３のゲートとが、抵抗素子Ｒ５を介して、電流路５によって接続されている。また、半導体制御素子ＦＥＴ３のソースとゲート間には、半導体定電圧素子ＺＤ３が設けられている。

また、電流路１２上のＺＤ３の接続点と抵抗素子Ｒ３との間と、半導体制御素子ＴＲのベースとが接続された電流路６に、抵抗素子Ｒ３に近い順に、ツェナーダイオードから成る半導体定電圧素子ＺＤ４及び抵抗素子Ｒ６が直列に接続されて設けられている。また、電流路６の半導体定電圧素子ＺＤ４と抵抗素子Ｒ６との間と、抵抗素子Ｒ３と半導体制御素子ＴＲとの間とを結ぶ電流路７に抵抗素子Ｒ７が設けられ、抵抗素子Ｒ７は直流電源１の負極（≒ＧＮＤ）に接続されている。

次に、図１１で説明した、この発明の実施の形態例２の概念構成と、図１２で説明した照明装置用の制御回路Ｂの回路構成との対応関係について説明する。図１１の直流電源５０は、図１２の直流電源１と対応する。また、図１１のＬＥＤ常時点灯部５１は、図１２の半導体発光素子ＬＥＤ１及び２が対応する。また、図１１のＬＥＤ点灯・消灯部６２は、図１２の半導体発光素子ＬＥＤ３～５が対応する。また、図１１のＬＥＤ点灯・消灯制御部６３は、図１２の半導体制御素子ＦＥＴ４～６が対応する。また、図１１のＬＥＤ電流制御部６４は、図１２の半導体制御素子ＴＲ、半導体定電圧素子ＺＤ４、抵抗素子Ｒ３が対応する。さらに、図１１の過電圧吸収部５５は、図１２の半導体制御素子ＦＥＴ３が対応する。また、図１１の電流路５６は、図１２の電流路５～７、１２及び１３が対応する。

次に、照明装置用の制御回路Ｂの動作について説明する。直流電源１から印加される電圧が所定の電圧値の場合は、半導体発光素子ＬＥＤ１～ＬＥＤ５は全て点灯している。その際、半導体制御素子ＴＲのベースは順バイアスの状態であり、半導体制御素子ＴＲは導通状態となる。そして、半導体制御素子ＴＲのコレクタと、各半導体制御素子ＦＥＴ４～６のゲートは、低い状態で同電位となり、半導体制御素子ＦＥＴ４～６は導通しない。

直流電源１から印加される電圧が大きくなり、ＬＥＤ１～５に過大な電圧が印加されると、半導体制御素子ＦＥＴ３がなければ、ＬＥＤの電圧－電流特性により、ＬＥＤ１～５に流れる電流が急激に増加する。しかし、電流路１２上に、直列に半導体制御素子ＦＥＴ３が設けられていることによって、過大な電圧分を、半導体制御素子ＦＥＴ３のドレイン－ソース間で吸収して（＝受け持って）、電圧降下させ、照明装置用の制御回路Ｂ内を流れる電流の量を既定の状態に保つ。

一方、直流電源１の電圧値が低下すると、半導体制御素子ＴＲのベースが順バイアスの状態にならず、コレクタの電位が上昇する。これに伴って半導体制御素子ＦＥＴ４～６の各ゲートの電位も上昇する。その結果、ゲートの電位がソース電位よりも高くなり、半導体制御素子ＦＥＴ４～６について、半導体制御素子ＦＥＴ６、５、４の順に（電位の上昇度合いに応じて）オンとなり、各半導体制御素子ＦＥＴ４～６のドレイン・ソース間に電流が流れ、これらの半導体制御素子４～６に対応する半導体発光素子ＬＥＤ３～５について、半導体発光素子５、４、３の順に消灯していく。

照明装置用の制御回路Ｂは、このような構成であることによって、過電圧が印加された場合には、半導体制御素子ＦＥＴ３によって、過大な電圧分は吸収され、当該電圧分について電圧降下されるため、回路は保護され、破損することはない。

（変形例）
なお、本実施の形態例２に係る照明装置用の制御回路Ｂは、直流電源１の電圧が低下すると、一定電流を保ちながら電圧下位から上位へ順に、つまり、ＬＥＤ点灯・消灯部に係る半導体発光素子ＬＥＤ５、４、３と順に、消灯していくため、照明装置の明るさが変動する。即ち、照度が落ちてしまう不都合があった。

そこで、図１３を用いて、照明装置用の制御回路Ｂの構成に、直流電源１の電圧が低下しても、明るさが一定となる構成を付加した例について説明する。

電流路１２上の半導体定電圧素子ＺＤ３の接続点と抵抗素子Ｒ３との間と、半導体制御素子ＴＲのベースとが接続された電流路６に、抵抗素子Ｒ３に近い順に、抵抗素子Ｒ１０、ツェナーダイオードから成る半導体定電圧素子ＺＤ４、及び抵抗素子Ｒ６が直列に接続されて設けられている。

また、直流電源１と抵抗素子Ｒ１との間から導出した電流路１４の端部が、抵抗素子１０と半導体定電圧素子ＺＤ４との間の電流路６に接続されている。また、電流路１４には、直流電源１に近い順に、抵抗素子Ｒ９及び半導体定電圧素子ＺＤ５が直列に接続されている。

そして、直流電源１の電圧値が低下すると、電流路１４を流れる電流が減少する。すると、抵抗素子Ｒ１０及び抵抗素子Ｒ３の両端電圧が減少し、電流路６上の半導体定電圧素子ＺＤ４、抵抗素子Ｒ６、半導体制御素子ＴＲのベースを流れる電流も減少する。その結果、半導体制御素子ＴＲのコレクタの電位が上昇する。これに伴って半導体制御素子ＦＥＴ４～６の各ゲートの電位も上昇する。その結果、ゲートの電位がソース電位よりも高くなり、半導体制御素子ＦＥＴ４～６について、半導体制御素子ＦＥＴ６、５、４の順に（電位の上昇度合いに応じて）オンとなり、各半導体制御素子ＦＥＴ４～６のドレイン・ソース間に電流が流れ、これらの半導体制御素子４～６に対応する半導体発光素子ＬＥＤ３～５について、半導体発光素子５、４、３の順に消灯していく。

このように、照明装置用の制御回路上の半導体発光素子ＬＥＤの総直列数が減少することによって、半導体発光素子ＬＥＤによって降下される電圧量が減少し、電流路１２に流れる電流が増加し、点灯している半導体発光素子ＬＥＤ１、２等に大きな電流が流れる。

従って、点灯している半導体発光素子ＬＥＤ１、２等の照度が増す。他の半導体発光素子ＬＥＤ５、４又はＬＥＤ５～３は消灯しているが、点灯している半導体発光素子ＬＥＤ１、２等の照度が上がるため、照明装置全体としては、全部の半導体発光素子ＬＥＤ１～５が点灯している時と略同じ照度を得ることができる。

また、上記動作の際、電流路１４に設けた半導体定電圧素子ＺＤ５により一定電圧が確保され、その上で抵抗素子Ｒ９により電圧降下される。その際の電圧降下による電圧変化率を大きくして、小さな電圧変化を大きな変化にしている。従って、小さな電圧変化でも、電流をより大きく変化させて感度アップを図っている。

なお、電流路１４を流れる電流が減少すると、上述したように、半導体制御素子ＴＲのベース電流が減少する。しかし、その後の電流路１２に流れる電流の増加によって、抵抗素子Ｒ３の両端電圧が増加し、半導体制御素子ＴＲのコレクタ電位の上昇が止まり、所定の値で一定となる。

（本実施の形態例３）
上述した本実施の形態例２では、直流電源の電圧の増減に合わせて、半導体発光素子ＬＥＤの点灯・消灯を制御する構成に対し、過電圧吸収部５５の構成を適用した例を示した。一方、本実施の形態例３では、直流電源の電圧の増減に合わせて、半導体発光素子ＬＥＤの点灯・消灯を制御し、かつ、直流電源の電圧が減少しても、照明装置全体としては明るさに偏りを生じさせない構成に対し、過電圧吸収部５５の構成を適用した例を示す。

まず、この発明の実施の形態例３の概念構成図である図１４に基づいて説明する。この発明の照明装置用の制御回路は、直流電源５０の電圧の印加によりＬＥＤが常時点灯するＬＥＤ常時点灯部５１を設け、また、直流電源５０の電圧値の変動によってＬＥＤが点灯・消灯するＬＥＤ点灯・消灯部６２を設け、更に、直流電源５０の電圧値の変動によって、ＬＥＤ点灯・消灯部６２に係るＬＥＤを点灯・消灯するＬＥＤ点灯・消灯制御部６３を設け、また、ＬＥＤ常時点灯部５１及びＬＥＤ点灯・消灯部６２に流す電流の量を制御する、ＬＥＤ電流制御部６４を設け、また、照明装置用の制御回路に係るＬＥＤに流れる電流の量をＬＥＤ点灯・消灯制御部６３に伝達する光導電部６５を設け、さらに、所定の電圧値を超えた過大な電圧分について、電圧降下させる過電圧吸収部５５を設けた構成となっている。また、各部は電流路５６を通じて接続されている。

次に、この発明の実施の形態例３の照明装置用の制御回路Ｃの構成を図１５に基づいて説明する。

図１５に示すように照明装置用の制御回路Ｃは、直流電圧を印加する直流電源１と、設けられているＬＥＤが発光するＬＥＤ発光ブロック８０と、ＬＥＤ発光ブロック８０を制御する、ＬＥＤ電流制御部６４と、所定の電圧値を超えた過大な電圧分について、電圧降下させる過電圧吸収部５５とから主として構成されている。各ＬＥＤ発光ブロック８０、ＬＥＤ電流制御部６４、過電圧吸収部５５はそれぞれ、１枚の基板上に回路素子が配置されたものであり、隣接するブロックは電気的に接続されている。

そして、図１５に示すように、直流電源１に近く電位が高い位置にＬＥＤ発光ブロック８０を配置し、直流電源１から遠くいずれのＬＥＤ発光ブロック８０よりも電位が低い位置に、順に、過電圧吸収部５５、ＬＥＤ電流制御部６４を配置する。また、直流電源１と、ＬＥＤ発光ブロック８０、過電圧吸収部５５及びＬＥＤ電流制御部６４に配置された回路素子から閉回路を構成している。なお、本実施の形態例では、４つのＬＥＤ発光ブロック８０を用いる構成を示したが、この構成に限定されるものではなく、ＬＥＤ発光ブロック８０は、単一であっても、複数であっても良い。

ＬＥＤ発光ブロック８０は、光導電素子８１の発光素子８２が直列接続された電流路Ｈと、抵抗素子８８及び光導電素子８１の受光素子８３が直列接続された電流路Ｉを有している。なお、光導電素子８１は、本実施例ではフォトカプラである。従って、光導電素子８１は、内部にＬＥＤ等の発光素子８２とフォトトランジスタ等の受光素子８３が収められ、外部からの光を遮断するパッケージ８４に封じ込められた構造になっている。光導電素子８１は、入力された電流を発光素子８２によって光に変換し、その光を受光素子８３が受け取ることにより電流を伝達する。また、抵抗素子８８は、直流電源１からの電流が電流路Ｉにはわずかしか流れず、直流電源１からの電流のほとんどが電流路Ｋ（後述）に流れるようにするためのものである。

また、ＬＥＤ発光ブロック８０は、半導体発光素子８６が同一極性方向に直列接続された電流路Ｋを有している。半導体発光素子８６は、本実施例ではＬＥＤである。そして、本実施例ではＮチャネルエンハンスメント型ＦＥＴ（＝電界効果トランジスタ）である半導体制御素子８５が、半導体発光素子８６に対し並列に接続されている。詳しくは、半導体制御素子８５の一端のドレイン（図１５では、「Ｄ」と示されている）と半導体発光素子８６の一端のアノードとが接続されると共に、半導体制御素子８５の一端のソース（図１５では「Ｓ」と示されている）と半導体発光素子８６の一端のカソードとが接続されることにより、半導体制御素子８５が半導体発光素子８６に対し並列に接続されている。但し、半導体制御素子８５が半導体発光素子８６に対し並列に接続されているのは、図１５に示すように、各ＬＥＤ発光ブロック８０の電流路Ｋ中の半導体発光素子８６のうち、直流電源１に最も近く最高電位の半導体発光素子８６（図１５では、「LED1」）ではなく、当該半導体発光素子８６に隣接している２番目の半導体発光素子８６（図１５では、「LED2」）からである。また、電流路Ｋに配置されている半導体発光素子８６に対し、所定の間隔毎に（例えば、図１５では、半導体発光素子８６に対し１個おきに）半導体制御素子８５のドレイン及びソースが並列に接続されている。従って、直流電源１に近く電位が高い方から順に、半導体発光素子８６、半導体制御素子８５及び半導体発光素子８６、半導体発光素子８６、半導体制御素子８５及び半導体発光素子８６と配置されている。なお、本実施の形態例３では、半導体発光素子８６に対し１個おきに、半導体制御素子８５のドレイン及びソースが並列に接続される構成を示したが、この構成に限定されるものではなく、例えば、半導体発光素子８６に対し２個おきに、あるいは３個おきに半導体制御素子８５のドレイン及びソースが並列に接続される構成としても良い。また、本実施の形態例３では、半導体制御素子８５が、各ＬＥＤ発光ブロック８０の電流路Ｋ中の半導体発光素子８６のうち、直流電源１に近く電位が高い順の２番目の半導体発光素子８６から並列に接続されている構成を示したが、この構成に限定されるものではなく、２番目以降の半導体発光素子８６から並列に接続されている構成であれば良い。

また、光導電素子８１の受光素子８３と、各半導体制御素子８５のゲート（図１５では「Ｇ」と示されている）とは、整流素子８７を介して電気的に接続されている。整流素子８７は、本実施の形態例ではダイオードであって、アノードが受光素子８３に接続され、カソードが半導体制御素子８５のゲートに接続されている。そのため、受光素子８３から半導体制御素子８５のゲートに対しては電流が流れるが、逆方向の半導体制御素子８５のゲートから受光素子８３に対しては電流がほとんど流れない。整流素子８７を介在させることによって、受光素子８３に許容値以上の電流が流れてしまうという危険を防止できる。なお、整流素子８７はダイオードに限定されるものではなく、受光素子８３から半導体制御素子８５のゲートに対しては電流を流すが、逆方向の半導体制御素子８５のゲートから受光素子８３に対しては電流をほとんど流さない整流機能を有する素子であれば良い。

また、本実施の形態例においては、各ＬＥＤ発光ブロック８０に半導体制御素子８５の数が２個、半導体発光素子８６の数が４個配置された構成を示した。このように、電流路Ｋ中の直流電源１に最も近い最高電位の半導体発光素子８６（図１５では、「LED1」）と最も遠い最低電位の半導体発光素子８６（図１５では、「LED4」）の電位差が、半導体制御素子８５のゲート・ソース間電圧の定格の範囲内（例えば、２０（Ｖ）以内）となるように、半導体制御素子８５及び半導体発光素子８６の数を選択する必要がある。従って、半導体制御素子８５のゲート・ソース間電圧の定格の範囲内であれば、半導体制御素子８５及び半導体発光素子８６の数に限定はなく、任意の数で良い。

なお、過電圧吸収部５５及びＬＥＤ電流制御部６４の構成や動作については、上述した実施の形態例１や２で述べているため、ここでは説明を省略する。

次に、図１４で説明した、この発明の実施の形態例３の概念構成と、図１５で説明した照明装置用の制御回路Ｃの回路構成との対応関係について説明する。図１４の直流電源５０は、図１５の直流電源１と対応する。また、図１４のＬＥＤ常時点灯部５１は、図１５の半導体発光素子８６に係るＬＥＤ１及びＬＥＤ３が対応する。また、図１４のＬＥＤ点灯・消灯部６２は、図１５の半導体発光素子８６に係るＬＥＤ２及びＬＥＤ４が対応する。また、図１４のＬＥＤ点灯・消灯制御部６３は、図１５の半導体制御素子８５に係るＦＥＴ１及びＦＥＴ２が対応する。また、図１４の光導電部６５は、図１５の光導電素子８１が対応する。さらに、図１４のＬＥＤ電流制御部６４は、図１５の半導体制御素子ＴＲ、半導体定電圧素子ＺＤ４、抵抗素子Ｒ３が対応する。さらに、図１４の過電圧吸収部５５は、図１５の半導体制御素子ＦＥＴ３が対応する。また、図１４の電流路５６は、図１５の電流路Ｈ、Ｉ及びＫが対応する。

次に、照明装置用の制御回路Ｃの動作を説明する。直流電源１から正極電位を印加し、グランド（ＧＮＤ）に基準電位（０電位）である負極電位を印加する。基準電位に対し、直流電源１から印加する正極電位が、照明装置用の制御回路Ｃ内で同一極性方向に直列接続された半導体発光素子８６の電位障壁値の合計以上であれば、全ての半導体発光素子８６は発光する。なお、半導体発光素子８６の電位障壁値とは、半導体発光素子８６の固有の順方向電圧降下値である。

直流電源１から印加する電圧が低下し、照明装置用の制御回路Ｃを流れる電流が既定の値より減少した場合、各ＬＥＤ発光ブロック８０の光導電素子８１の発光素子８２に流れる電流が減少し、受光素子８３がＯＦＦする方向に働き、コレクタ－エミッタ間の電圧が増加する。その結果、半導体制御素子８５がＯＮとなり（＝ドレインからソースに電流が流れる）、当該半導体制御素子８５に並列して設置されている半導体発光素子８６が消灯する。消灯した半導体発光素子８６の順方向降下電位は、ほぼ０（Ｖ）になる。直流電源１から印加する電圧に対して、消灯する半導体発光素子８６の数が増えていくと、照明装置用の制御回路Ｃ内で同一極性方向に直列接続された半導体発光素子８６の電位障壁値の合計が減少するため、照明装置用の制御回路Ｃを流れる電流が増加し、規定の値に達すると、その値が維持される。

一方、直流電源１から印加する電圧が上昇し、照明装置用の制御回路Ｃを流れる電流が既定の値より増加した場合、各ＬＥＤ発光ブロック８０の光導電素子８１の発光素子８２に流れる電流が増加し、受光素子８３がＯＮする方向に働き、コレクタ－エミッタ間の電圧が低下する。その結果、半導体制御素子８５がＯＦＦとなり（＝ドレインからソースに電流が流れない）、当該半導体制御素子８５に並列して設置されている半導体発光素子８６が点灯する。点灯した半導体発光素子８６の順方向降下電位は、数（Ｖ）になる。直流電源１から印加する電圧に対して、点灯する半導体発光素子８６の数が増えていくと、照明装置用の制御回路Ｃ内で同一極性方向に直列接続された半導体発光素子８６の電位障壁値の合計が増加するため、照明装置用の制御回路Ｃを流れる電流が減少し、既定の値に達すると、その値が維持される。

直流電源１から印加される電圧が大きくなり、ＬＥＤ１～４に過大な電圧が印加されると、半導体制御素子ＦＥＴ３がなければ、ＬＥＤの電圧－電流特性により、ＬＥＤ１～４に流れる電流が急激に増加するが、電流路Ｋ上に、直列に半導体制御素子ＦＥＴ３が設けられていることによって、過大な電圧分を、半導体制御素子ＦＥＴ３のドレイン－ソース間で吸収して（＝受け持って）、電圧降下させ、照明装置用の制御回路Ｃ内を流れる電流の量を規定の状態に保つ。

照明装置用の制御回路Ｃは、このような構成であることによって、過電圧が印加された場合には、半導体制御素子ＦＥＴ３によって、過大な電圧分は吸収され、当該電圧分について電圧降下されるため、回路は保護され、破損することはない。

また、照明装置用の制御回路Ｃでは、電源電圧が変動しても、半導体制御素子８５及び半導体発光素子８６のＯＮ／ＯＦＦによって、半導体発光素子８６に流れる電流を一定に保つことができるため、照明装置から出力される光の質が低下したり、電流の変動によって半導体発光素子が劣化し、寿命が短縮化されることがない。また、直列に配置されている半導体発光素子８６に対し、所定の間隔毎に、半導体制御素子８５が並列に接続される構成であるため、電源電圧が低下すると半導体発光素子８６の一部が消灯するが、半導体発光素子８６がまとまったエリアで消灯することが無く、消灯する半導体発光素子８６が分散するため、照明装置として明るさに偏りが生じることがない。

（変形例）
なお、本実施の形態例３に係る制御回路Ｃでは、電流路Ｋに配置されている半導体発光素子８６に対し、所定の間隔毎に半導体制御素子８５が並列に接続されることによって、電位の高い順に半導体発光素子８６、半導体制御素子８５及び半導体発光素子８６、半導体発光素子８６、半導体制御素子８５及び半導体発光素子８６と配置される構成を実現した。しかし、この構成に限定されるものではなく、例えば図１６に示す照明装置用の制御回路Ｄのように、電流路上は、電位の高い順に半導体発光素子８６、半導体発光素子８６、半導体制御素子８５及び半導体発光素子８６、半導体制御素子８５及び半導体発光素子８６と接続されているが、配線によって、半導体発光素子８６、半導体制御素子８５及び半導体発光素子８６、半導体発光素子８６、半導体制御素子８５及び半導体発光素子８６と配置される構成を実現する構成としても良い。このような構成にすれば、電源電圧が低下すると照明装置の半導体発光素子８６の一部が消灯するが、半導体発光素子８６がまとまったエリアで消灯することが無く、消灯する半導体発光素子８６が分散する。即ち、照明装置の外観上は、１個おきに半導体発光素子８６が消灯しているように見える。従って、照明装置として明るさに偏りが生じることがない。

また、本実施の形態例３に係る照明装置用の制御回路Ｃが複数のＬＥＤ発光ブロック８０を有する構成において、発光ブロック８０の端部の半導体発光素子８６と、隣接する発光ブロック８０の端部の半導体発光素子８６の間隔が、ＬＥＤ発光ブロック８０内に配置された半導体発光素子８６同士の間隔と同様である方が望ましい。ここで、「同様」とは、同一から数センチ程度の誤差を含む概念である。このような構成とすれば、ＬＥＤ発光ブロック８０が複数の基板から構成され、電源電圧が低下し照明装置の半導体発光素子８６の一部が消灯した場合、照明装置の外観上は、１個おきに半導体発光素子８６が消灯しているように見える。従って、照明装置として明るさに偏りが生じることがない。

また、本実施例に係る照明装置用の制御回路Ｃにおいては、各ＬＥＤ発光ブロック８０、過電圧吸収部５５、ＬＥＤ電流制御部６４といった一枚の基板毎に、半導体制御素子８５、半導体発光素子８６、半導体制御素子ＴＲ等の回路素子を設ける構成を示した。しかし、この構成に限定されるものではなく、例えば、複数のＬＥＤ発光ブロック８０と過電圧吸収部５５、ＬＥＤ電流制御部６４に設けられた回路素子を一枚の基板に設ける構成としても良いし、複数のＬＥＤ発光ブロック８０に設けられた回路素子を一枚の基板に設ける構成としても良い。

また、本明細書で説明した照明装置用の制御回路では、過電圧吸収部５５として、電界効果トランジスタ（＝Field Effect Transistor）である、半導体制御素子ＦＥＴ３を用いる構成を示したが、この構成に限定されるものではない。例えば、過電圧吸収部５５として、ＰＮＰ型、あるいはＮＰＮ型のバイポーラトランジスタを用いる構成としても良いし、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（＝ＩＧＢＴ）を用いる構成としても良い。また、半導体制御素子ＦＥＴ３には、接合型ＦＥＴ（＝ＪＦＥＴ）やＭＯＳ－ＦＥＴ等、種々のＦＥＴを含む。つまり、過電圧吸収部５５は、直流電源１から所定の電圧値を超えた過大な電圧が印加された際に、当該過大な電圧分について電圧降下させる役割を果たす素子等であれば良い。

以上、この発明の好ましい実施の形態例について述べたが、この発明に係る照明装置用の制御回路は上述した実施の形態例にのみ限定されるものではなく、この発明の範囲で種々の変更実施が可能であるのは言うまでもない。

Ａ～Ｄ：照明装置用の制御回路、Ｈ、Ｉ、Ｋ：電流路、
１：直流電源、２～７：電流路、１２～１４：電流路、２１：電流路、２２：電流路
ＬＥＤ１～１５：半導体発光素子、ＦＥＴ１～７：半導体制御素子、
Ｄ１～５：半導体整流素子、Ｒ１～１１：抵抗素子、
ＴＲ：半導体制御素子、
ＺＤ１～８：半導体定電圧素子、
５０：直流電源、５１：ＬＥＤ常時点灯部、
５２：ＬＥＤ直並列変換部、５３：ＬＥＤ直並列制御部、
５４：ＬＥＤ電流値決定部、５５：過電圧吸収部、５６：電流路、
６２：ＬＥＤ点灯・消灯部、６３：ＬＥＤ点灯・消灯制御部、
６４：ＬＥＤ電流制御部、６５：光導電部、
８０：ＬＥＤ発光ブロック、
８１：光導電素子、８２：発光素子、８３：受光素子、８４：パッケージ、８５：半導体制御素子、８６：半導体発光素子、８７：整流素子、８８：抵抗素子

Claims (3)

1. 直流電圧を印加する直流電源の正極に、第２電流路と第３電流路が接続され、
   前記第２電流路では、第１半導体発光素子が設けられ、
   前記第２電流路は、前記第１半導体発光素子より電圧が下位の位置で、第４電流路と第５電流路の２つに分岐し、
   前記第４電流路では、電圧下位方向に向かって、第２半導体発光素子、第１半導体制御素子の順に接続されて設けられ、
   前記第５電流路では、電圧下位方向に向かって、第２半導体制御素子、第３半導体発光素子の順に接続されて設けられ、
   前記第４電流路は、前記第１半導体制御素子より電圧が下位の位置で、前記第５電流路は、前記第３半導体発光素子より電圧が下位の位置で、相互に接続され、前記第２電流路に戻り、
   前記第２電流路上の、前記第４電流路と前記第５電流路の接続点より電圧が下位の位置に、電圧下位方向に向かって、第３半導体制御素子、抵抗素子の順に接続されて設けられ、
   前記第３電流路では、トランジスタが設けられ、
   前記第２電流路上の前記抵抗素子より電圧が上位の位置と、前記トランジスタのベースを接続する第６電流路に、半導体定電圧素子が設けられていることを特徴とする、照明装置用の制御回路。
2. 直流電圧を印加する直流電源の正極に、第２電流路と第３電流路が接続され、
   前記第２電流路では、電圧下位方向に向かって、第１半導体発光素子、第２半導体発光素子、第３半導体制御素子、抵抗素子の順に設けられ、
   前記第３電流路では、トランジスタが設けられ、
   前記第３電流路上の前記トランジスタより電圧が上位の位置と、前記第２電流路上の前記第３半導体制御素子のゲート、あるいはベースが、第５抵抗素子を介して、第５電流路によって接続され、
   前記第３半導体制御素子のソースとゲート間、ベースとエミッタ間、あるいはベースとコレクタ間には、第３半導体定電圧素子が設けられ、
   前記第２半導体発光素子には、第４半導体制御素子が並列に接続され、
   前記第２電流路上の前記抵抗素子より電圧が上位の位置と、前記トランジスタのベースを接続する第６電流路に、第４半導体定電圧素子が設けられていることを特徴とする、照明装置用の制御回路。
3. 前記第３半導体制御素子は、ＦＥＴ、あるいはバイポーラトランジスタであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の照明装置用の制御回路。