JP4100400B2 - Ｌｅｄ駆動装置、これを含む照明装置及び照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、発光ダイオード（以下「ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ」という）を点灯するために用いられるＬＥＤ駆動装置、これを含む照明装置及び照明器具に関するものである。

近年、白色のＬＥＤの量産化が盛んに行われ、また用途も多様化している。車両の分野においても、例えば、車内に用いる照明器具、高輝度化によるヘッドライト又はデイタイムランニングランプ等として用いる照明器具の開発が行われている。

ＬＥＤは、白熱電球と比較して長寿命であり、応答性が速く、小型に実装することができる。また、フィルタを用いないで、各種の色を用途に応じて簡単に作製することができる。さらに、照明器具を薄くすることができ、立体的に実装することができるので、車の形状等のデザインに対して制限を与えることがなく、自由な設計を行うことができる。

この種の照明器具として、図１２に示すような照明器具６がある。なお、図１２は、図１のＨ１、Ｈ２、Ｈ３及びＨ４と接続している。上記照明器具６は、複数のＬＥＤ３１・・・（図１参照）を直列に接続して設けているＬＥＤユニット３（図１参照）と、ＬＥＤ駆動装置６０とを備えている。ＬＥＤ駆動装置６０は、直流電源４０（図１参照）と、駆動部６１と、ＬＥＤユニット３と直列に接続している抵抗４３とを備えている。駆動部６１は、例えば昇圧回路等であり、直流電源４０から供給される直流電圧Ｖ１（図１参照）より昇圧されている駆動電圧Ｖ２を、ＬＥＤユニット３に供給している。また、駆動部６１は、抵抗４３の電圧Ｖ４及び抵抗値に基づいて、ＬＥＤユニット３に流れる駆動電流Ｉ２を検出し、上記駆動電流Ｉ２が定電流になるように駆動電圧Ｖ２を可変している。これにより、直流電圧Ｖ１が変動した場合であっても、駆動部６１は、駆動電流Ｉ２を定電流にすることができる。

また、図１３には、駆動部６１（図１２参照）がＬＥＤユニット３（図１参照）に対して定電流制御を行った場合における駆動電圧Ｖ２と駆動電流Ｉ２との関係を示している。図１３において、実線Ｐと実線Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３との交点が動作点となる。例えば、実線Ｒ１のような特性を示すＬＥＤユニット３の消費電力は、電圧Ｖ２ｓと電流Ｉ２ｓとの積であり、実線Ｒ２のような特性を示すＬＥＤユニット３の消費電力は、電圧Ｖ２ｔと電流Ｉ２ｔとの積である。

なお、特許文献１には、図１２に示している照明器具６と同様に、複数のＬＥＤを直列に接続することにより、ＬＥＤの増加に対応可能な定電流制御を行う照明器具が開示されている。
特開２００３−１８７６１４号公報（第３，４頁及び第１図）

しかしながら、上記従来のＬＥＤ駆動装置において、駆動部は、上記定電流制御を行っているので、ＬＥＤユニットの各ＬＥＤのオン電圧が異なり、図１３の実線Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に示すように、ＬＥＤユニット毎に駆動電圧Ｖ２が異なってしまう。特に、実線Ｒ３のような特性を示すＬＥＤユニットの消費電力は、駆動電圧Ｖ２が電圧Ｖ２ｕと高いので、大きくなってしまう。これにより、各ＬＥＤの発熱量が大きくなり、各ＬＥＤに過大なストレスを与えてしまうという問題があった。

本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、ＬＥＤに対するストレスを低減することができ、光を安定に照射することができるとともに、寿命を長くすることができるＬＥＤ駆動装置、これを含む照明装置及び照明器具を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、ＬＥＤに駆動電圧及び駆動電流を供給する電源手段と、前記駆動電圧を検出する電圧検出手段と、前記駆動電流を検出する電流検出手段と、前記電圧検出手段により検出される駆動電圧と、前記電流検出手段により検出される駆動電流との積からなる消費電力が一定となるように前記電源手段を制御する定電力制御と、前記駆動電流が一定となるように前記電源手段を制御する定電流制御との２つの制御を、前記駆動電圧に基づいて切り替えて行う制御手段とを備えることを特徴とする。

この構成では、ＬＥＤの消費電力を一定にしたり、定電流制御を行いながら、ＬＥＤに対して過大な消費電力とならないように制御したりすることができるので、ＬＥＤに対するストレスを低減することができ、光を安定に照射することができるとともに、寿命を長くすることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記制御手段が、前記駆動電圧を予め決められた電圧以上になることを防止する過電圧保護制御、及び前記駆動電流を予め決められた電流以上になることを防止する過電流保護制御のうち、少なくとも一方を行うことを特徴とする。この構成では、ＬＥＤに対して、過大な駆動電圧又は過大な駆動電流を供給することを防止することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記電源手段が、直流電源と、前記直流電源の電圧以上の大きさを有する駆動電圧を前記ＬＥＤに供給する昇圧チョッパ部とを備えることを特徴とする。この構成では、複数のＬＥＤを接続することにより、直流電源から供給される電圧以上の駆動電圧が必要になった場合であっても、十分な駆動電圧を供給することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記電源手段が、直流電源と、前記直流電源の電圧以上の大きさ又は前記直流電源の電圧以下の大きさを有する駆動電圧を前記ＬＥＤに供給する昇降圧回路部とを備えることを特徴とする。この構成では、直流電源から供給される電圧に関係なく、ＬＥＤの個数を適宜設定することができるとともに、駆動電圧が低いときであってもＬＥＤを駆動させることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記昇降圧回路部が、前記直流電源と電気的に接続する一次巻線、及び前記ＬＥＤと電気的に接続する二次巻線を設けるトランスを備えることを特徴とする。この構成では、ＬＥＤを直流電源側で発生するノイズから防御することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記トランスが、前記電圧検出手段と電気的に接続する三次巻線を設け、前記電圧検出手段が、前記三次巻線に発生する電圧に基づいて前記駆動電圧を検出し、前記電流検出手段が、前記一次巻線に流れる電流に基づいて前記駆動電流を検出することを特徴とする。この構成では、複数のＬＥＤを接続することにより駆動電圧が高くなった場合であっても、直流電源をオフにしたときの交換、作業及びメンテナンスをより安全に行うことができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記電源手段が、オン及びオフを行うスイッチ素子を備え、前記制御手段が、前記駆動電圧に基づいて基準値を生成し、前記基準値及び前記駆動電流に基づいて、前記スイッチ素子のオン及びオフを制御して前記駆動電圧を設定することを特徴とする。この構成では、ＬＥＤに対して、過大な駆動電圧又は過大な駆動電流を供給することを防止することができる。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記制御手段が、マイクロコンピュータと、前記マイクロコンピュータと接続する回路部とであることを特徴とする。この構成では、ソフトウェアで設定することができるので、より細かな制御を行うことができる。

請求項９に記載の発明は、照明装置が、請求項１〜８のいずれかに記載のＬＥＤ駆動装置と、前記ＬＥＤ駆動装置により駆動されるＬＥＤとを備えることを特徴とする。この構成では、ＬＥＤの消費電力を一定にすることができるので、ＬＥＤに対するストレスを低減することができ、光を安定に照射することができるとともに、寿命を長くすることができる。

請求項１０に記載の発明は、照明器具が、請求項９に記載の照明装置を備えることを特徴とする。この構成では、ＬＥＤの消費電力を一定にすることができるので、ＬＥＤに対するストレスを低減することができ、光を安定に照射することができるとともに、寿命を長くすることができる。

本発明によれば、ＬＥＤに対するストレスを低減することができ、光を安定に照射することができるとともに、寿命を長くすることができる。

（基本形態）
先ず、基本形態の基本的な構成について図１〜３を用いて説明する。基本形態の照明器具は、例えば、車内に設けられている車内用照明灯、前照灯、補助灯等の車載用照明器具、室内用照明器具、又は表示器具等であり、図２に示すように、灯具１と、照明装置２とを備えている。

灯具１は、車内の上面ＣＢに接しているボディ１０と、上記ボディ１０に嵌合するカバー１１と、レンズ体１２とを備えている。ボディ１０は、例えば絶縁性の樹脂成形により、円状に形成されている底部１００と、底部１００の外周縁から下方に延設されている円筒部１０１とを一体に備えている。上記ボディ１０は、レンズ体１２及び後述するＬＥＤユニット３を着脱自在に収納している。カバー１１は、例えば絶縁性の樹脂成形により、円状に形成されている底部１１０と、底部１１０の外周縁から上方に延設されている円筒部１１１とを一体に備えている。また、上記ボディ１１は、底部１１０の中央に、円状の孔１１０ａを設けている。

レンズ体１２は、例えば絶縁性の樹脂成形により、円状に形成されている底部１２０と、底部１２０の外周縁から上方に延設されている円筒部１２１とを一体に備えている。また、上記レンズ体１２は、底部１２０において後述する複数のＬＥＤ３１・・・の前方となる位置に、複数のレンズ１２２・・・を備えている。各レンズ１２２は、各ＬＥＤ３１から放射された光を制御している。

照明装置２は、ＬＥＤユニット３と、ＬＥＤ駆動装置４とを備えている。ＬＥＤユニット３は、基板３０と、複数（例えば３〜数十）のＬＥＤ３１・・・とを備えている。基板３０は、例えばプリント基板、樹脂基板等であり、円状に形成されている。複数のＬＥＤ３１・・・は、上記基板３０上に直列に接続して設けられている。上記ＬＥＤユニット３は、図１に示すように、ＬＥＤ駆動装置４と電気的に接続し、上記ＬＥＤ駆動装置４から供給される駆動電圧Ｖ２及び駆動電流Ｉ２に基づいて白色の光を放射する照明負荷である。なお、ＬＥＤ３１の数は、用途に応じて適宜設定することができる。

ＬＥＤ駆動装置４は、直流電源４０と、駆動部５と、ＬＥＤユニット３と並列に接続している抵抗４１，４２と、ＬＥＤユニット３と直列に接続している抵抗４３とを順に備えている。なお、上記ＬＥＤ駆動装置４は、図２に示すような上面ＣＢに設けられているものに限定されず、用途に応じて上面ＣＢ以外の場所に設けられているものでもよい。

直流電源４０は、図１に示すように、例えば商用電源等の交流電源（図示せず）の交流電圧及び交流電流を直流電圧Ｖ１及び直流電流Ｉ１に変換し、上記直流電圧Ｖ１及び直流電流Ｉ１を駆動部５に出力している。

駆動部５は、上記直流電源４０から入力される直流電圧Ｖ１及び直流電流Ｉ１を、ＬＥＤユニット３を駆動させるための駆動電圧Ｖ２及び駆動電流Ｉ２に変換し、上記駆動電圧Ｖ２及び駆動電流Ｉ２をＬＥＤユニット３に供給するものであり、直流電源４０とともに電源手段を構成している。また、駆動部５は、抵抗４２の電圧Ｖ３、及び抵抗４３の電圧Ｖ４を検出し、上記２つの電圧Ｖ３，Ｖ４に基づいて駆動電圧Ｖ２を検出するものであり、抵抗４１，４２，４３とともに電圧検出手段を構成している。同時に、駆動部５は、上記抵抗４３の電圧Ｖ４及び抵抗値に基づいて抵抗４３に流れる電流、すなわち駆動電流Ｉ２を検出するものであり、抵抗４３とともに電流検出手段を構成している。

上記駆動部５は、検出される駆動電圧Ｖ２と駆動電流Ｉ２とが図３に示すような特性になるように定電力制御を行う制御手段でもある。図３において、実線ＲはＬＥＤユニット３（図１参照）の電圧と電流との特性を示している。実線Ｐと実線Ｒとの交点が動作点となる。例えば、実線Ｒのような特性を示すＬＥＤユニット３の消費電力は、電圧Ｖ２ｂと電流Ｉ２ｂとの積である。経路Ａは、直流電源４０（図１参照）をオンにしたときのスタートモードであり、駆動電圧Ｖ２が上昇するにつれて、駆動電流Ｉ２が増加していく。経路ＡはＬＥＤユニット３の特性によるものであり、駆動部５（図１参照）は、ＬＥＤユニット３に対して電力を急激に供給しないで、徐々に供給するような制御を行っている。電圧Ｖ２ｂ、電流Ｉ２ｂは、それぞれ一般的なＬＥＤユニット３の定常時の駆動電圧Ｖ２、駆動電流Ｉ２である。

経路Ｂは定常時モードであり、駆動部５（図１参照）は、駆動電圧Ｖ２が電圧Ｖ２ａ〜Ｖ２ｃの範囲にあるとき、上記駆動電圧Ｖ２と、検出される駆動電流Ｉ２との積からなる消費電力が一定になる制御を行っている。電圧Ｖ２ｃは駆動電圧Ｖ２の上限値であり、電流Ｉ２ｃは駆動電流Ｉ２の上限値である。

経路Ｃは過電圧制御モードであり、駆動部５（図１参照）は、上記駆動電圧Ｖ２を予め決められた電圧Ｖ２ｃ以上になることを防止する過電圧保護制御を行っている。具体的には、駆動部５は、駆動電圧Ｖ２を電圧Ｖ２ｃまで上昇すると、駆動電圧Ｖ２及び駆動電流Ｉ２の供給を停止する。これにより、各ＬＥＤ３１（図１参照）へのストレス、各ＬＥＤ３１の温度上昇、又は各ＬＥＤ３１が接続されずに開放状態になっていることを防止することができる。なお、定電力制御では、定電流制御より駆動電圧Ｖ２の上限値である電圧Ｖ２ｃを高くすることができる。

一方、経路Ｄは過電流制御モードであり、駆動部５（図１参照）は、上記駆動電流Ｉ２を予め決められた電流Ｉ２ｃ以上になることを防止する過電流保護制御を行っている。具体的には、駆動部５は、駆動電圧Ｖ２が電圧Ｖ２ａ以下に低下すると、駆動電流Ｉ２を電流Ｉ２ｃで一定になる制御を行っている。上記のような制御が発生する場合として、複数のＬＥＤ３１・・・（図１参照）のうち少なくとも一つが短絡するという不良が発生した場合、二次短絡になる異常状態の場合、各ＬＥＤ３１の動作電圧が周囲温度等の上昇により低下した場合等がある。これにより、各ＬＥＤ３１へのストレスを防止することができる。

次に、基本形態の照明装置２の動作について説明する。先ず、スタートモード（経路Ａ参照）において、駆動電圧Ｖ２の上昇に従い、駆動電流Ｉ２が徐々に増加していく。定常時の動作点（経路Ａと経路Ｂの交点）から定常時モード（経路Ｂ参照）に移行する。駆動電圧Ｖ２が電圧Ｖ２ｃまで上昇すると、定常時モードから過電圧制御モード（経路Ｃ参照）に切り替わる。これに対して、駆動電圧Ｖ２が電圧Ｖ２ａまで低下すると、定常時モードから過電流制御モード（経路Ｄ参照）に切り替わる。

以上、基本形態によれば、ＬＥＤユニット３の消費電力を一定にすることができるので、各ＬＥＤ３１に対するストレスを低減することができ、光を安定に照射することができるとともに、寿命を長くすることができる。また、ＬＥＤユニット３に対して、過大な駆動電圧Ｖ２又は過大な駆動電流Ｉ２を供給することを防止することができる。さらに、ＬＥＤユニット３のばらつきを抑えるために各ＬＥＤ３１を選別するような工程を必要としないので、各ＬＥＤ３１のコストを低減することができる。

なお、基本形態の変形例として、図４に示すように、定電力制御（経路Ｂ参照）と定電流制御（経路Ｅ参照）とを用途又は時間に応じて切り替えたり、いずれか一方を重視した制御を行ったりしてもよい。つまり、図４の経路Ｂの傾きが異なるような制御を行ってもよい。

（実施形態１）
実施形態１の照明装置２は、基本形態の照明装置２（図１参照）と同様に、ＬＥＤユニット３と、ＬＥＤ駆動装置４とを備えているが、基本形態の照明装置２にはない以下に記載の特徴部分がある。

実施形態１のＬＥＤ駆動装置４（図１参照）において、駆動部５（図１参照）は、図５に示すように、ＬＥＤユニット３（図１参照）に対して、基本形態の定電力制御と、駆動電流Ｉ２が略一定の電流値となるように制御する定電流制御とを、駆動電圧Ｖ２に基づいて切り替えて行っている。具体的には、駆動部５は、駆動電圧Ｖ２が電圧Ｖ２ｅ〜Ｖ２ｄの範囲では定電流制御を行い（経路Ｂ１参照）、駆動電圧Ｖ２が電圧Ｖ２ｄ〜Ｖ２ｃの範囲では定電力制御を行っている（経路Ｂ２参照）。

また、上記駆動部５（図１参照）は、駆動電圧Ｖ２が電圧Ｖ２ｅ以下になる場合、駆動電圧Ｖ２が低くなるにつれて駆動電流Ｉ２が小さくなり、駆動電圧Ｖ２が高くなるにつれて駆動電流Ｉ２が大きくなるように制御している（経路Ｃ参照）。これにより、過電流になることを保護することができる。

なお、実施形態１の駆動部５は、上記以外の点において、基本形態の駆動部５（図１参照）と同様である。

以上、実施形態１によれば、基本形態と同様の効果を得ることができるとともに、定電流制御を行いながら、ＬＥＤユニット３に対して過大な消費電力にならないように制御することができるので、さらに、光を安定に照射することができるとともに、寿命を長くすることができる。

（実施形態２）
実施形態２のＬＥＤ駆動装置４は、図６に示すように、直流電源４０と、抵抗４１，４２，４３とを基本形態のＬＥＤ駆動装置４（図１参照）と同様に備えているが、基本形態のＬＥＤ駆動装置４にはない以下に記載の特徴部分がある。

実施形態２の駆動部５ａは、駆動回路部５０と、制御部５１とを備えている。駆動回路部５０は、トランス５００を備えている昇降圧回路部である。上記トランス５００は、例えばフライバックトランス等であり、直流電源４０と電気的に接続している一次巻線５００ａと、ＬＥＤユニット３と電気的に接続している二次巻線５００ｂとを備えている。上記駆動回路部５０は、一次巻線５００ａと直列に接続しているスイッチ素子５０１と、二次巻線５００ｂと直列に接続しているダイオード５０２と、ＬＥＤユニット３と並列にしてダイオード５０２と接続しているコンデンサ５０３とを備えている。

スイッチ素子５０１は、例えばＦＥＴ、トランジスタ等のパワー素子であり、高周波でオン及びオフを行っている。ダイオード５０２は、二次巻線５００ｂに発生する電圧を整流している。コンデンサ５０３は、例えば電解コンデンサ等であり、大きな容量を有し、ダイオード５０２を介して二次巻線５００ｂから出力される直流電圧を充電している。上記コンデンサ５０３に充電されている電圧が駆動電圧Ｖ２になり、ＬＥＤユニット３に駆動電圧Ｖ２及び駆動電流Ｉ２が供給される。

制御部５１は、制御電源５１０と、増幅回路部５１１と、基準値生成回路部５１２と、ＰＷＭ制御部５１３と、ドライバ回路部５１４とを備えている。制御電源５１０は、制御部５１を動作するための電源であり、直流電源４０から直流電圧Ｖ１が供給される。増幅回路部５１１は、アンプ５１１ａ，５１１ｂを備え、電圧Ｖ３，Ｖ４をアンプ５１１ａ，５１１ｂで増幅し、基準値生成回路部５１２及びＰＷＭ制御部５１３に出力する。基準値生成回路部５１２は、タイマー部（図示せず）を備え、増幅回路部５１１から入力される電圧Ｖ３，Ｖ４に基づいてモードの切り替えを行うとともに、上記タイマー部で基準値を生成し、上記基準値をＰＷＭ制御部５１３に出力する。

ＰＷＭ制御部５１３は、基準値生成回路部５１２で切り替えられたモードに応じて、スイッチ素子５０１のオンデューティを設定するためのパルス幅変調信号を生成し、上記パルス幅変調信号をドライバ回路部５１４に出力する。ドライバ回路部５１４は、ＰＷＭ制御部５１３からパルス幅変調信号を入力し、オン信号の場合に、駆動信号をスイッチ素子５０１に出力する。

次に、実施形態２の駆動部５ａの動作について説明する。先ず、ドライバ回路部５１４からの駆動信号により、スイッチ素子５０１がオンになると、直流電源４０−一次巻線５００ａ−スイッチ素子５０１−直流電源４０の閉回路で直流電流Ｉ１が流れ、トランス５００はエネルギーを蓄積する。次に、ドライバ回路部５１４からの駆動信号により、スイッチ素子５０１がオフになると、上記エネルギーが、二次巻線５００ｂ−ダイオード５０２−コンデンサ５０３−二次巻線５００ｂの閉回路で放出され、コンデンサ５０３が充電され、電圧が高くなる。上記スイッチ素子５０１のオン及びオフを高周波で切り替えることにより、安定な直流電圧をコンデンサ５０３に出力している。上記コンデンサ５０３の電圧により、ＬＥＤユニット３に駆動電圧Ｖ２及び駆動電流Ｉ２を供給している。上記より、駆動部５ａは、駆動電圧Ｖ２を直流電圧Ｖ１以上の大きさ又は直流電圧Ｖ１以下の大きさにしてＬＥＤユニット３に供給することができる。

なお、実施形態２の駆動部５ａは、上記以外の点において、基本形態の駆動部５（図１参照）と同様である。

以上、実施形態２によれば、基本形態と同様の効果を得ることができるとともに、直流電源４０から供給される直流電圧Ｖ１に関係なく、ＬＥＤ３１の個数を適宜設定することができるとともに、駆動電圧Ｖ２が低いときであってもＬＥＤ３１を駆動させることができる。また、トランス５００により、ＬＥＤユニット３と直流電源４０とが分離しているので、ＬＥＤユニット３を直流電源４０側で発生するノイズから防御することができる。

（実施形態３）
実施形態３の駆動部５ａは、実施形態２の駆動部５ａ（図６参照）と同様に、駆動回路部５０を備えているが、実施形態２の駆動部５ａにはない以下に記載の特徴部分がある。

実施形態３の制御部５１ａは、図７に示すように、マイクロコンピュータ（マイコン）５１５と、上記マイクロコンピュータ５１５に接続している回路部５１６とから構成されている。基準値生成回路部５１２ａ、ＰＷＭ制御部５１３ａ、ドライバ信号生成部５１７及び誤算演算部５１８は、マイクロコンピュータ５１５で動作している。一方、上記回路部５１６は、制御電源５１０と、増幅回路部５１１と、ドライバ回路部５１４とを備えている。なお、図７の制御電源５１０、ドライバ回路部５１４、アンプ５１１ｂ及びアンプ５１１ａは、図６のＦ１、Ｆ２、Ｆ３及びＦ４と接続している。

実施形態３の制御部５１ａは、上記以外の点において、実施形態２の制御部５１（図６参照）と同様である。

以上、実施形態３によれば、実施形態２と同様の効果を得ることができるとともに、基準値生成回路部５１２ａ、ＰＷＭ制御部５１３ａ、ドライバ信号生成部５１７及び誤算演算部５１８をソフトウェアで設定することができるので、より細かな制御を行うことができる。

（実施形態４）
実施形態４の駆動部５ａは、実施形態２の駆動部５ａ（図６参照）と同様に、制御部５１を備えているが、実施形態２の駆動部５ａにはない以下に記載の特徴部分がある。

実施形態４の駆動回路部５０ａは、実施形態２の駆動回路部５０（図６参照）に代わって設けられているものであり、図８に示すように、直流電源４０（図６参照）側から順に、インダクタ５０４と、スイッチ素子５０１と、ダイオード５０２ａと、コンデンサ５０３ａとを備えている昇圧チョッパ部である。なお、図８は、図６のＧ１、Ｇ２、Ｇ３及びＧ４と接続している。

インダクタ５０４は、直流電源４０（図６参照）から直流電圧Ｖ１（図６参照）が供給される。ダイオード５０２ａは、インダクタ５０４に発生する電圧を整流している。コンデンサ５０３ａは、例えば電解コンデンサ等であり、大きな容量を有し、ダイオード５０２ａを介してインダクタ５０４から出力される直流電圧を充電している。上記コンデンサ５０３ａに充電されている電圧が駆動電圧Ｖ２（図６参照）になり、ＬＥＤユニット３（図６参照）に駆動電圧Ｖ２及び駆動電流Ｉ２（図６参照）が供給される。なお、実施形態４のスイッチ素子５０１は、実施形態２のスイッチ素子５０１（図６参照）と同様である。

次に、実施形態４の駆動部５ａの動作について説明する。先ず、ドライバ回路部５１４（図６参照）からの駆動信号により、スイッチ素子５０１がオンになると、直流電源４０（図６参照）−インダクタ５０４−スイッチ素子５０１−直流電源４０の閉回路で直流電流Ｉ１（図６参照）が流れ、インダクタ５０４はエネルギーを蓄積する。次に、ドライバ回路部５１４からの駆動信号により、スイッチ素子５０１がオフになると、上記エネルギーが、インダクタ５０４からコンデンサ５０３ａに放出され、コンデンサ５０３ａが充電され、電圧が高くなる。上記スイッチ素子５０１のオン及びオフを高周波で切り替えることにより、直流電圧Ｖ１（図６参照）より高い直流電圧をコンデンサ５０３ａに出力している。上記コンデンサ５０３ａの電圧により、ＬＥＤユニット３（図６参照）に駆動電圧Ｖ２（図６参照）及び駆動電流Ｉ２（図６参照）を供給している。上記より、駆動部５ａは、駆動電圧Ｖ２を直流電圧Ｖ１以上にしてＬＥＤユニット３に供給することができる。

なお、実施形態４の駆動回路部５０ａは、上記以外の点において、実施形態２の駆動回路部５０（図６参照）と同様である。

以上、実施形態４によれば、複数のＬＥＤ３１・・・を接続することにより、直流電源４０から供給される直流電圧Ｖ１以上の駆動電圧Ｖ２が必要になった場合であっても、十分な駆動電圧Ｖ２を供給することができる。

なお、実施形態４の変形例として、実施形態３の制御部と同様に、マイクロコンピュータを用いている制御部であってもよい。このような構成にしても、実施形態４と同様の効果を得ることができる。

（実施形態５）
実施形態５の駆動部５ａは、実施形態２の駆動部５ａ（図６参照）と同様に、制御部５１を備えているが、実施形態２の駆動部５ａにはない以下に記載の特徴部分がある。

実施形態５の駆動回路部５０ｂは、実施形態２の駆動回路部５０（図６参照）に代わって設けられているものであり、図９に示すように、直流電源４０（図６参照）側から順に、スイッチ素子５０１と、インダクタ５０４と、ダイオード５０２ａと、コンデンサ５０３ａとを備えている昇降圧回路部である。上記駆動回路部５０ｂは、直流電源４０側の接地電位（グランド）の位置とＬＥＤユニット３側の接地電位の位置が異なっている。上記より、ＬＥＤユニット３は、コンデンサ５０３ａの極性に対応して接続している。なお、図９は、図６のＧ１及びＧ２と接続している。

インダクタ５０４は、直流電源４０（図６参照）からスイッチ素子５０１を介して直流電圧Ｖ１（図６参照）が供給される。ダイオード５０２ａは、インダクタ５０４に発生する電圧を整流している。コンデンサ５０３ａは、例えば電解コンデンサ等であり、大きな容量を有し、ダイオード５０２ａを介してインダクタ５０４から出力される直流電圧を充電している。上記コンデンサ５０３ａに充電されている電圧が駆動電圧Ｖ２になり、ＬＥＤユニット３に駆動電圧Ｖ２及び駆動電流Ｉ２が供給される。なお、実施形態５のスイッチ素子５０１は、実施形態２のスイッチ素子５０１（図６参照）と同様である。

次に、実施形態５の駆動部５ａの動作について説明する。先ず、ドライバ回路部５１４（図６参照）からの駆動信号により、スイッチ素子５０１がオンになると、直流電源４０（図６参照）−スイッチ素子５０１−インダクタ５０４−直流電源４０の閉回路で直流電流Ｉ１（図６参照）が流れ、インダクタ５０４はエネルギーを蓄積する。次に、ドライバ回路部５１４からの駆動信号により、スイッチ素子５０１がオフになると、上記エネルギーが、インダクタ５０４−ダイオード５０２ａ−コンデンサ５０３ａ−インダクタ５０４の閉回路で放出され、コンデンサ５０３ａは、図９に示すような極性に電圧が充電される。上記スイッチ素子５０１のオン及びオフを高周波で切り替えることにより、安定な直流電圧をコンデンサ５０３ａに出力している。上記コンデンサ５０３ａの電圧により、ＬＥＤユニット３に駆動電圧Ｖ２及び駆動電流Ｉ２を供給している。上記より、駆動部５ａは、駆動電圧Ｖ２を直流電圧Ｖ１以上の大きさ又は直流電圧Ｖ１以下の大きさにしてＬＥＤユニット３に供給することができる。

なお、実施形態５の駆動回路部５０ａは、上記以外の点において、実施形態２の駆動回路部５０（図６参照）と同様である。

以上、実施形態５によれば、複数のＬＥＤ３１・・・を接続することにより、直流電源４０から供給される直流電圧Ｖ１以上の駆動電圧Ｖ２又は直流電圧Ｖ１以下の駆動電圧Ｖ２が必要になった場合であっても、十分な駆動電圧Ｖ２を供給することができる。

（実施形態６）
実施形態６の駆動部５ａは、実施形態２の駆動部５ａ（図６参照）と同様に、制御部５１を備えているが、実施形態２の駆動部５ａにはない以下に記載の特徴部分がある。

実施形態６の駆動回路部５０ｃは、実施形態２の駆動回路部５０（図６参照）に代わって設けられているものであり、図１０に示すように、トランス５０５が、一次巻線５０５ａと、二次巻線５０５ｂとを備えているとともに、ダイオード５０６及びコンデンサ５０７と直列に接続して電気的に接続する三次巻線５０５ｃを備えている。なお、実施形態６のトランス５０５は、上記以外の点において、実施形態２のトランス５００（図６参照）と同様である。また、図１０は、図６のＧ１、Ｇ２、Ｈ１及びＨ２と接続するとともに、制御電源５１０、ドライバ回路部５１４及びアンプ５１１ａ，５１１ｂと接続している。

ダイオード５０６は、三次巻線５０５ｃに発生する電圧を整流している。コンデンサ５０７は、例えば電解コンデンサ等であり、三次巻線５０５ｃに発生する電圧よりダイオード５０６を介して充電されている。制御部５１（図６参照）は、上記コンデンサ５０７の電圧Ｖ５を検出し、上記検出された電圧Ｖ５より駆動電圧Ｖ２を検出している。

また、駆動回路部５０ｃは、スイッチ素子５０１を介して一次巻線５０５と直列に接続する抵抗５０８を備えている。制御部５１（図６参照）は、抵抗５０８の電圧Ｖ６を検出し、上記検出された電圧Ｖ６及び抵抗５０８の抵抗値より抵抗５０８に流れる電流、すなわち一次巻線５０５ａに流れる電流を求め、上記電流より駆動電流Ｉ２を検出している。

次に、実施形態６の駆動部５ａの動作について説明する。先ず、ドライバ回路部５１４（図６参照）からの駆動信号により、スイッチ素子５０１がオンになると、直流電源４０（図６参照）−一次巻線５０５ａ−スイッチ素子５０１−抵抗５０８−直流電源４０の閉回路で直流電流Ｉ１（図６参照）が流れ、トランス５０５はエネルギーを蓄積する。次に、ドライバ回路部５１４からの駆動信号により、スイッチ素子５０１がオフになると、上記エネルギーが、二次巻線５０５ｂ−ダイオード５０２−コンデンサ５０３−二次巻線５０５ｂの閉回路、及び三次巻線５０５ｃ−ダイオード５０６−コンデンサ５０７−三次巻線５０５ｃの閉回路で放出され、コンデンサ５０３，５０７が充電され、ともに電圧Ｖ２，Ｖ５が高くなる。上記スイッチ素子５０１のオン及びオフを高周波で切り替えることにより、安定な直流電圧をコンデンサ５０３，５０７に出力している。上記コンデンサ５０３の電圧Ｖ２により、ＬＥＤユニット３に駆動電圧Ｖ２及び駆動電流Ｉ２を供給している。また、コンデンサ５０７の電圧Ｖ５により駆動電圧Ｖ２を検出している。

なお、実施形態６の駆動回路部５０ｃは、上記以外の点において、実施形態２の駆動回路部５０（図６参照）と同様である。

以上、実施形態６によれば、実施形態２と同様の効果を得ることができるとともに、複数のＬＥＤ３１・・・を接続することにより駆動電圧Ｖ２が高くなった場合であっても、直流電源４０をオフにしたときの交換、作業及びメンテナンスをより安全に行うことができる。

なお、基本形態及び実施形態１〜６のいずれかの変形例として、図１１に示すようなＬＥＤユニット３ａを備えてもよい。上記ＬＥＤユニット３ａは、一対のＬＥＤ３１，３１を並列に接続し、上記ＬＥＤ３１，３１を複数対、直列に接続している。このような構成にしても、ＬＥＤユニット３の駆動電圧Ｖ２（図１，６参照）を検出することにより、基本形態及び実施形態１〜６のいずれかと同様の効果を得ることができる。なお、図１１は、図１，６のＨ１及びＨ２と接続している。

基本形態の照明装置の回路図である。 同上の照明器具の断面図である。 同上の照明装置において、駆動電圧と駆動電流との関係を示す図である。 同上の他の照明装置において、駆動電圧と駆動電流との関係を示す図である。 本発明による実施形態１の照明装置において、駆動電圧と駆動電流との関係を示す図である。 本発明による実施形態２の照明装置の回路図である。 本発明による実施形態３の照明装置の部分回路図である。 本発明による実施形態４の照明装置の部分回路図である。 本発明による実施形態５の照明装置の部分回路図である。 本発明による実施形態６の照明装置の部分回路図である。 本発明による基本形態及び実施形態１〜６の他の照明装置における部分回路図である。 従来の照明装置の部分回路図である。 同上の照明装置において、駆動電圧と駆動電流との関係を示す図である。

符号の説明

３ ＬＥＤユニット
３１ ＬＥＤ
４０ 直流電源
４１，４２，４３ 抵抗
５ 駆動部
Ｖ１ 直流電圧
Ｉ１ 直流電流
Ｖ２ 駆動電圧
Ｉ２ 駆動電流
Ｖ３，Ｖ４ 電圧

Claims (10)

1. ＬＥＤに駆動電圧及び駆動電流を供給する電源手段と、
   前記駆動電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記駆動電流を検出する電流検出手段と、
   前記電圧検出手段により検出される駆動電圧と、前記電流検出手段により検出される駆動電流との積からなる消費電力が一定となるように前記電源手段を制御する定電力制御と、前記駆動電流が一定となるように前記電源手段を制御する定電流制御との２つの制御を、前記駆動電圧に基づいて切り替えて行う制御手段と
   を備えることを特徴とするＬＥＤ駆動装置。
2. 前記制御手段が、前記駆動電圧を予め決められた電圧以上になることを防止する過電圧保護制御、及び前記駆動電流を予め決められた電流以上になることを防止する過電流保護制御のうち、少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ駆動装置。
3. 前記電源手段が、
   直流電源と、
   前記直流電源の電圧以上の大きさを有する駆動電圧を前記ＬＥＤに供給する昇圧チョッパ部と
   を備えることを特徴とする請求項１又は２記載のＬＥＤ駆動装置。
4. 前記電源手段が、
   直流電源と、
   前記直流電源の電圧以上の大きさ又は前記直流電源の電圧以下の大きさを有する駆動電圧を前記ＬＥＤに供給する昇降圧回路部と
   を備えることを特徴とする請求項１又は２記載のＬＥＤ駆動装置。
5. 前記昇降圧回路部が、前記直流電源と電気的に接続する一次巻線、及び前記ＬＥＤと電気的に接続する二次巻線を設けるトランスを備えることを特徴とする請求項４記載のＬＥＤ駆動装置。
6. 前記トランスが、前記電圧検出手段と電気的に接続する三次巻線を設け、
   前記電圧検出手段が、前記三次巻線に発生する電圧に基づいて前記駆動電圧を検出し、
   前記電流検出手段が、前記一次巻線に流れる電流に基づいて前記駆動電流を検出する
   ことを特徴とする請求項５記載のＬＥＤ駆動装置。
7. 前記電源手段が、オン及びオフを行うスイッチ素子を備え、
   前記制御手段が、前記駆動電圧に基づいて基準値を生成し、前記基準値及び前記駆動電流に基づいて、前記スイッチ素子のオン及びオフを制御して前記駆動電圧を設定する
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか記載のＬＥＤ駆動装置。
8. 前記制御手段が、マイクロコンピュータと、前記マイクロコンピュータと接続する回路部とであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか記載のＬＥＤ駆動装置。
9. 請求項１〜８のいずれか記載のＬＥＤ駆動装置と、
   前記ＬＥＤ駆動装置により駆動されるＬＥＤと
   を備えることを特徴とする照明装置。
10. 請求項９記載の照明装置を備えることを特徴とする照明器具。

Images