JP2011258517A - Ｌｅｄ電源装置及びｌｅｄ照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】高効率な光色可変のＬＥＤ照明を低コストで得る。
【解決手段】出力定電流回路４０は、定電流を供給する。ＬＥＤアレイ１ａは、色温度が３０００Ｋの４つのＬＥＤからなる。ＬＥＤアレイ２ａは、色温度が５０００Ｋの４つのＬＥＤからなる。ＬＥＤアレイ１ａとＬＥＤアレイ２ａは、互いに並列に接続されている。ＦＥＴ１は、ＬＥＤアレイ１ａに直列に接続されている。ＦＥＴ２は、ＬＥＤアレイ２ａに直列に接続されている。制御回路６０は、外部から入力される色温度信号に基づき、ＦＥＴ１又は／及びＦＥＴ２のオン／オフを所定の周期で切り替えることで、ＬＥＤアレイ１ａ又は／及びＬＥＤアレイ２ａを当該周期で点滅させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ電源装置及びＬＥＤ照明器具に関するものである。

ＣＯ_２削減のため高効率なＬＥＤ照明が求められている。さらに、使用環境に合わせた光色可変のＬＥＤ照明が求められている。

従来のＬＥＤ照明では、光色の異なる複数のＬＥＤ群を１つの照明器具に搭載し、それぞれのＬＥＤ群に個別に接続された定電流回路を１つずつ制御してＬＥＤ群ごとに明るさを変更することで、光色を可変にしていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−３０２００８号公報

従来のＬＥＤ照明器具では、それぞれのＬＥＤ群に個別に定電流回路が接続されているので高価であり、また、ＬＥＤの電流が大きくなるとその定電流回路の損失が大きくなるという課題があった。

本発明は、例えば、高効率な光色可変のＬＥＤ照明を低コストで得ることを目的とする。

本発明の一の態様に係るＬＥＤ電源装置は、
定電流を供給する定電流電源回路と、
それぞれ少なくとも１つのＬＥＤからなり、前記定電流電源回路からの定電流により当該少なくとも１つのＬＥＤを点灯させて光を発する複数の発光部であって、互いに並列に接続された複数の発光部のいずれかに直列に接続され、オンで導通状態になり、オフで遮断状態となる少なくとも１つのスイッチ素子と、
前記少なくとも１つのスイッチ素子のオン／オフを所定の周期で切り替えることで、前記少なくとも１つのスイッチ素子に接続された発光部を前記周期で点滅させる制御回路とを備えることを特徴とする。

本発明の一の態様によれば、ＬＥＤ電源装置が、発光部ごとに定電流電源回路を個別に備える必要がないため、高効率な光色可変のＬＥＤ照明を低コストで得られる。

実施の形態１に係る照明装置の回路図である。 実施の形態１に係る照明装置が備えるＬＥＤモジュールの表面の外観と、ＬＥＤモジュール及び色温度制御回路間の接続を示す図である。 （ａ）ＰＷＭ信号の波形の例を示す図、（ｂ）調光信号のデューティ比と明るさの関係を示すグラフ、（ｃ）色温度信号のデューティ比と色温度の関係を示すグラフである。 実施の形態１に係る照明装置の動作例を示すタイミングチャートである。 （ａ）ＦＥＴのデューティ比と明るさ及び色温度の関係を示すグラフ、（ｂ）調光信号のデューティ比と明るさ及び色温度の関係を示すグラフである。 実施の形態２に係る照明装置の回路図である。 実施の形態３に係る照明装置の回路図である。 実施の形態４に係る照明装置の回路図である。 実施の形態４に係る照明装置の動作例を示すタイミングチャートである。 実施の形態５に係る照明装置の回路図である。 実施の形態５に係る照明装置の動作例を示すタイミングチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態に係る照明装置１０（ＬＥＤ照明器具）の回路図である。図２は、照明装置１０が備えるＬＥＤモジュール１１の表面の外観と、ＬＥＤモジュール１１及び色温度制御回路５０間の接続を示す図である。

照明装置１０は、商用交流電源ＡＣが供給される電源装置２０（ＬＥＤ電源装置）と、この電源装置２０が出力する直流電流を入力して点灯するＬＥＤモジュール１１とを備える。

ＬＥＤモジュール１１は、複数の発光部として、ＬＥＤアレイ１ａ（「ＬＥＤ１」ともいう）（第１発光部）と、ＬＥＤアレイ２ａ（「ＬＥＤ２」ともいう）（第２発光部）とを備える。また、ＬＥＤモジュール１１は、ＬＥＤアレイ１ａとＬＥＤアレイ２ａとを実装する基板１２（例えば、プリント基板）を備える。ＬＥＤアレイ１ａ及びＬＥＤアレイ２ａは、それぞれ少なくとも１つのＬＥＤからなり、後述する出力定電流回路４０（定電流電源回路）からの定電流により当該少なくとも１つのＬＥＤを点灯させて光を発する。具体的には、ＬＥＤアレイ１ａは、色温度が例えば３０００Ｋ（ケルビン）の複数の第１光色ＬＥＤからなり、全体としても色温度が３０００Ｋの光（第１色の光）を発する。ＬＥＤアレイ２ａは、色温度が例えば５０００Ｋの複数の第２光色ＬＥＤからなり、全体としても色温度が５０００Ｋの光（第１色と異なる第２色の光）を発する。ＬＥＤアレイ１ａとＬＥＤアレイ２ａとは互いに並列に接続され、ＬＥＤアレイ１ａとＬＥＤアレイ２ａをそれぞれ構成する第１光色ＬＥＤと第２光色ＬＥＤは、交互に並ぶように基板１２上に実装される。このように、ＬＥＤアレイ１ａを構成する第１光色ＬＥＤとＬＥＤアレイ２ａを構成する第２光色ＬＥＤを交互に配置することで、第１光色ＬＥＤの発光色と第２光色ＬＥＤの発光色とが混合しやすくなる。

電源装置２０は、整流平滑回路３０、出力定電流回路４０、色温度制御回路５０、制御回路６０（例えば、マイクロコンピュータ）を備える。整流平滑回路３０は、商用交流電源ＡＣをダイオードブリッジ３１により全波整流し、平滑コンデンサ３２により平滑して直流電圧を得る。出力定電流回路４０は、定電流を供給する。具体的には、出力定電流回路４０は、整流平滑回路３０の直流電圧を入力し、定電流の直流電流を出力する。色温度制御回路５０は、この出力定電流回路４０が出力する直流電流を入力し、接続されるＬＥＤモジュール１１に流れる電流を制御する。制御回路６０は、外部（調光器等）からの調光信号及び色温度信号を入力し、この入力した調光信号及び色温度信号に基づいて、出力定電流回路４０を制御する出力制御信号と色温度制御回路５０を制御する色温度制御信号を生成する。

電源装置２０（制御回路６０）に入力される調光信号は、ＰＷＭ（パルス幅変調）のデューティ比によって明るさの情報を示す信号（複数の発光部全体の調光度を指令する調光信号）である。電源装置２０（制御回路６０）に入力される色温度信号は、ＰＷＭのデューティ比によって色温度の情報を示す信号（複数の発光部全体の発光色を指令する調色信号）である。

出力定電流回路４０は、定電流制御用のＦＥＴ４１、抵抗４２、チョークコイル４３、トランジスタ４４、ダイオード４５、電流検出抵抗４６、定電流制御回路４７、電解コンデンサ４８を備える。定電流制御用のＦＥＴ４１は、ドレイン端子が整流平滑回路３０の高電位側に接続される。抵抗４２は、このＦＥＴ４１のドレイン端子とゲート端子に並列に接続される。チョークコイル４３は、一端がＦＥＴ４１のソース端子に接続される。トランジスタ４４は、コレクタ端子がＦＥＴ４１のゲート端子に接続され、エミッタ端子が整流平滑回路３０の低電位側に接続される。ダイオード４５は、カソード端子がＦＥＴのソース端子に接続され、アノード端子が整流平滑回路３０の低電位側に接続される。電流検出抵抗４６は、一端が整流平滑回路３０の低電位側に接続され、他端が後段の色温度制御回路５０に接続される。定電流制御回路４７は、電流検出抵抗４６の他端とトランジスタ４４のベース端子と制御回路６０に接続される。電解コンデンサ４８は、正極がチョークコイル４３を介してＦＥＴ４１のソース端子に接続され、負極が整流平滑回路３０の低電位側に接続される。なお、図１の出力定電流回路４０は、ＦＥＴ４１やチョークコイル４３を高電位（Ｈｉｇｈ）側に配置した例であるが、ＦＥＴ４１やチョークコイル４３を低電位（Ｌｏｗ）側に配置してもよい。

制御回路６０は、外部から入力された調光信号のデューティ比に応じて、出力定電流回路４０から出力される電流を制御するための出力制御信号を生成する。出力定電流回路４０の定電流制御回路４７は、制御回路６０からの出力制御信号を入力し、この入力した出力制御信号に基づいて、トランジスタ４４のスイッチングを制御し、このトランジスタ４４のスイッチングによりＦＥＴ４１をオン／オフさせて、所定の定電流を得る。この電流に応じて、ＬＥＤモジュール１１全体から発せられる光の明るさが変化する。

出力定電流回路４０とＬＥＤモジュール１１の基板１２との間の配線には直流電流のみが流れる。

色温度制御回路５０は、複数のスイッチ素子として、ＬＥＤアレイ１ａと直列接続されたスイッチ素子であるＦＥＴ１（第１スイッチ素子）と、ＬＥＤアレイ２ａと直列接続されたスイッチ素子であるＦＥＴ２（第２スイッチ素子）とを備える。また、色温度制御回路５０は、ＦＥＴ１とＦＥＴ２のオン／オフを制御するＦＥＴ駆動回路５１を備える。ＦＥＴ１及びＦＥＴ２は、それぞれオンで導通状態になり、オフで遮断状態となる。したがって、ＦＥＴ１がオンになるとＬＥＤアレイ１ａが点灯可能となり、ＦＥＴ２がオンになるとＬＥＤアレイ２ａが点灯可能になる。

制御回路６０は、ＦＥＴ駆動回路５１を制御してＦＥＴ１のオン／オフを所定の周期で切り替えることで、ＦＥＴ１に接続されたＬＥＤアレイ１ａをその周期で点滅させる。また、ＦＥＴ駆動回路５１は、ＦＥＴ駆動回路５１を制御してＦＥＴ２のオン／オフを所定の周期で切り替えることで、ＦＥＴ２に接続されたＬＥＤアレイ２ａをその周期で点滅させる。具体的には、制御回路６０は、外部から入力された色温度信号のデューティ比に応じて、色温度制御回路５０がＦＥＴ１とＦＥＴ２をオン／オフする周期を制御するための色温度制御信号を生成する。色温度制御回路５０のＦＥＴ駆動回路５１は、制御回路６０からの色温度制御信号を入力し、この入力した色温度制御信号に基づいて、ＦＥＴ１とＦＥＴ２のオン／オフを制御する。このオン／オフの周期に応じて、ＬＥＤモジュール１１全体から発せられる光の色温度が変化する。

次に、照明装置１０の動作（照明制御方法）の説明をする。

図３（ａ）は、ＰＷＭ信号の波形の例を示す図である。図３（ｂ）は、調光信号のデューティ比と明るさの関係を示すグラフであり、図３（ｃ）は、色温度信号のデューティ比と色温度の関係を示すグラフである。

図３（ａ）に示すように、デューティ比（Ｄｕｔｙ）は、ＰＷＭ信号の立ち上がりエッジから次の立ち上がりエッジまでの時間（１周期の時間）Ｔに対する、ＰＷＭ信号の立ち上がりエッジから立ち下がりエッジまでの時間ｔの比率である。前述したように、外部から入力される調光信号、色温度信号は、ともにＰＷＭ信号であり、そのデューティ比（即ち、オン時間の割合）で動作（調光制御処理、色温度制御処理）を制御回路６０に指示する信号である。

図３（ｂ）に示すように、制御回路６０は、入力された調光信号のデューティ比が０％であれば、光源の明るさ（調光度）を１００％に調節し、入力された調光信号のデューティ比が１００％であれば、光源の明るさを０％に調節する（消灯させる）。制御回路６０は、調光信号のオン時間が長くなると、ＬＥＤアレイ１ａ及びＬＥＤアレイ２ａが発する光の明るさを暗くする。つまり、制御回路６０は、入力された調光信号のデューティ比が大きいほど、光源が暗く点灯するように制御する。

図３（ｃ）に示すように、制御回路６０は、入力された色温度信号のデューティ比が０％であれば、光源の色温度を５０００Ｋに調節し、入力された色温度信号のデューティ比が１００％であれば、光源の色温度を３０００Ｋに調節する。制御回路６０は、色温度信号のオン時間が長くなると、色温度が３０００Ｋの光を発するＬＥＤアレイ１ａが点灯する時間を長くし、色温度が５０００Ｋの光を発するＬＥＤアレイ２ａが点灯する時間を短くする。したがって、色温度信号のオン時間が長くなると、ＬＥＤアレイ１ａとＬＥＤアレイ２ａから発せられ、混ざり合った光の色温度は相対的にＬＥＤアレイ１ａが発する色温度である３０００Ｋに近づく。つまり、制御回路６０は、入力された色温度信号のデューティ比が大きいほど、光源の色温度が低くなるように制御する。

図４（ａ）〜（ｃ）は、照明装置１０の動作例を示すタイミングチャートである。図５（ａ）は、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２のデューティ比と明るさ及び色温度の関係を示すグラフであり、図５（ｂ）は、調光信号のデューティ比と明るさ及び色温度の関係を示すグラフである。

前述したように、照明装置１０の電源装置２０には、信号としてＰＷＭのデューティ比によって明るさの情報を入力する調光信号と、ＰＷＭのデューティ比によって色温度の情報を入力する色温度信号が印加されている。この２つの信号は制御回路６０が受信する。

制御回路６０は、調光信号に基づき、出力定電流回路４０の定電流制御用のＦＥＴ４１のスイッチングを制御して、チョークコイル４３、電解コンデンサ４８、ダイオード４５からなるＤＣ／ＤＣコンバータでその出力電流の値を制御して明るさを調節する。このとき、制御回路６０は、調光信号のデューティ比によって示された調光度を得るための定電流の電流値を指示する出力制御信号を出力定電流回路４０に入力する。なお、制御回路６０は、調光信号をそのまま出力制御信号として出力定電流回路４０に入力してもよい。出力定電流回路４０は、電流検出抵抗４６で出力電流、即ち、ＬＥＤに流す電流を検出して、定電流制御回路４７で出力制御信号が指示する電流値に合わせた定電流をＬＥＤへ供給する。

制御回路６０は、色温度信号に基づき、色温度制御回路５０のＦＥＴ１及びＦＥＴ２のスイッチングを制御して、ＦＥＴ１がオンの期間はＬＥＤアレイ１ａを駆動して発光させ、ＦＥＴ２がオンの期間はＬＥＤアレイ２ａを駆動して発光させる。このとき、制御回路６０は、色温度信号のデューティ比によって示された色温度を得るためのスイッチング動作を指示する色温度制御信号を色温度制御回路５０に入力する。なお、制御回路６０は、色温度信号をそのまま色温度制御信号として色温度制御回路５０に入力してもよい。色温度制御回路５０は、ＦＥＴ駆動回路５１で色温度制御信号が指示するスイッチング動作を行う。

前述したように、例えばＬＥＤアレイ１ａが３０００Ｋの発光色、ＬＥＤアレイ２ａが５０００Ｋの発光色とすれば、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２がオンの期間は出力定電流回路４０はＬＥＤアレイ１ａ及びＬＥＤアレイ２ａに同じ電流を流す。例えば、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２のオンの期間がそれぞれ５０％であれば（１周期の５０％でＦＥＴ１がオンかつＦＥＴ２がオフとなり、１周期の残りの５０％でＦＥＴ１がオフかつＦＥＴ２がオンとなる）、ＬＥＤアレイ１ａ及びＬＥＤアレイ２ａの合成発光色は４５００Ｋとすることができる。ＦＥＴ１及びＦＥＴ２のオンの期間の割合を変更することでその合成色は３０００Ｋ〜５０００Ｋで可変となる。即ち、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２を所定の周期でオン／オフ制御することで３０００Ｋ〜５０００Ｋの間の光色を自由に作り出すことができる。このとき、ＬＥＤアレイ１ａ及びＬＥＤアレイ２ａが発する合成の光束は、ＬＥＤアレイ１ａ及びＬＥＤアレイ２ａがそれぞれ同じ電流が供給されると略同じ光束の光を発するものであれば、図５（ａ）に示すように、一定に維持される。なお、ＬＥＤアレイ１ａ及びＬＥＤアレイ２ａがそれぞれ同じ電流が供給されても異なる光束の光を発するものであれば、出力定電流回路４０の出力電流をＬＥＤアレイ１ａ及びＬＥＤアレイ２ａの光束比（同じ電流を流したときの光束の比率）に合わせて調節することで明るさを一定に制御可能である。

また、光色一定で合成の明るさだけを変更したい場合は、図５（ｂ）に示すように、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２のオン／オフ制御状態を一定にしたまま、出力定電流回路４０の出力を変更することで実現できる。ＦＥＴ１及びＦＥＴ２のオン／オフ周期は、人間の目がちらつきとして認識できない周波数以上（一般には２００Ｈｚ以上）であることが望ましい。

以下、図４（ａ）〜（ｃ）の例について詳細に説明する。ここでは、ＬＥＤアレイ１ａを構成する第１光色ＬＥＤ（色温度は３０００Ｋ）及びＬＥＤアレイ２ａを構成する第２光色ＬＥＤ（色温度は５０００Ｋ）は、例として、いずれも０．４Ａの電流が入力されると１００％の光出力で点灯し、光出力は電流値に比例するものとする。なお、第１光色ＬＥＤ及び第２光色ＬＥＤの特性は、これに限るものではない。

図４（ａ）の例において、電源装置２０の制御回路６０は、出力定電流回路４０を制御して、その出力電流を０．４Ａにする。また、制御回路６０は、色温度制御回路５０を制御して、ＦＥＴ１を１周期の２５％オンにし、ＦＥＴ２を１周期の７５％オンにする。このとき、制御回路６０は、ＦＥＴ１とＦＥＴ２とが交互にオンになるように（オン／オフが反転するように）制御する。ＦＥＴ１が１周期の２５％オンであるため、ＬＥＤアレイ１ａ（ＬＥＤ１）は１周期の２５％のみ１００％（照明装置１０全体の１００％）の光出力で点灯し、１周期の７５％は消灯する。一方、ＦＥＴ２が１周期の７５％オンであるため、ＬＥＤアレイ２ａ（ＬＥＤ２）は１周期の７５％のみ１００％（照明装置１０全体の１００％）の光出力で点灯し、１周期の２５％は消灯する。これにより、照明装置１００が発する光の（見た目の）明るさは１００％、（見た目の）色温度は４５００Ｋ（＝３０００×０．２５＋５０００×０．７５）となる。なお、この例では、調光信号として、デューティ比が０％のＰＷＭ信号（調光度１００％を指令する信号）が制御回路６０に入力されているものとする。また、色温度信号として、デューティ比が４３．７５％のＰＷＭ信号（色温度４５００Ｋを指令する信号）が制御回路６０に入力されているものとする。

図４（ｂ）の例において、電源装置２０の制御回路６０は、出力定電流回路４０を制御して、その出力電流を０．４Ａにする。また、制御回路６０は、色温度制御回路５０を制御して、ＦＥＴ１を１周期の５０％オンにし、ＦＥＴ２を１周期の５０％オンにする。このとき、制御回路６０は、ＦＥＴ１とＦＥＴ２とが交互にオンになるように（オン／オフが反転するように）制御する。ＦＥＴ１が１周期の５０％オンであるため、ＬＥＤアレイ１ａ（ＬＥＤ１）は１周期の５０％のみ１００％の光出力で点灯し、１周期の５０％は消灯する。同様に、ＦＥＴ２が１周期の５０％オンであるため、ＬＥＤアレイ２ａ（ＬＥＤ２）は１周期の５０％のみ１００％（照明装置１０全体の１００％）の光出力で点灯し、１周期の５０％は消灯する。これにより、照明装置１００が発する光の（見た目の）明るさは１００％、（見た目の）色温度は４０００Ｋ（＝３０００×０．５＋５０００×０．５）となる。なお、この例では、調光信号として、デューティ比が０％のＰＷＭ信号（調光度１００％を指令する信号）が制御回路６０に入力されているものとする。また、色温度信号として、デューティ比が５０％のＰＷＭ信号（色温度４０００Ｋを指令する信号）が制御回路６０に入力されているものとする。

図４（ｃ）の例において、電源装置２０の制御回路６０は、出力定電流回路４０を制御して、その出力電流を０．４Ａにする。また、制御回路６０は、色温度制御回路５０を制御して、ＦＥＴ１を１周期の７５％オンにし、ＦＥＴ２を１周期の２５％オンにする。このとき、制御回路６０は、ＦＥＴ１とＦＥＴ２とが交互にオンになるように（オン／オフが反転するように）制御する。ＦＥＴ１が１周期の７５％オンであるため、ＬＥＤアレイ１ａ（ＬＥＤ１）は１周期の７５％のみ１００％の光出力で点灯し、１周期の２５％は消灯する。一方、ＦＥＴ２が１周期の２５％オンであるため、ＬＥＤアレイ２ａ（ＬＥＤ２）は１周期の２５％のみ１００％（照明装置１０全体の１００％）の光出力で点灯し、１周期の７５％は消灯する。これにより、照明装置１００が発する光の（見た目の）明るさは１００％、（見た目の）色温度は３５００Ｋ（＝３０００×０．７５＋５０００×０．２５）となる。なお、この例では、調光信号として、デューティ比が０％のＰＷＭ信号（調光度１００％を指令する信号）が制御回路６０に入力されているものとする。また、色温度信号として、デューティ比が５６．２５％のＰＷＭ信号（色温度３５００Ｋを指令する信号）が制御回路６０に入力されているものとする。

図４（ａ）〜（ｃ）の例において、制御回路６０は、入力した調光信号に応じて出力定電流回路４０に供給させる定電流を制御することで、照明装置１００が発する光の明るさを容易に変更することができる。例えば、調光信号として、デューティ比が５０％のＰＷＭ信号（調光度５０％を指令する信号）が制御回路６０に入力されていれば、制御回路６０は、出力定電流回路４０に供給させる定電流を５０％に制御することで、照明装置１００が発する光の明るさを半減させることができる。

図４（ａ）〜（ｃ）の例では、制御回路６０が、ＦＥＴ１とＦＥＴ２とが交互にオンになるように制御しているが、ＦＥＴ１とＦＥＴ２とのいずれかがオンであるように（即ち、全てのスイッチ素子がオフにならないように）制御していればよく、例えば、ＦＥＴ１又はＦＥＴ２が常時にオンになるように制御してもよい。

上記のように、本実施の形態において、制御回路６０は、複数のスイッチ素子の少なくとも１つのオン／オフを所定の周期で切り替えることで、複数の発光部の少なくとも１つをその周期で点滅させる。このとき、制御回路６０は、入力した色温度信号に応じて、その周期を制御する。

以上のように、本実施の形態では、電源装置２０が備える出力定電流回路４０が１つであるため、電源装置２０を安価に構成できるだけでなく、ＬＥＤアレイ１ａ又はＬＥＤアレイ２ａに電流を流すスイッチ素子（ＦＥＴ１及びＦＥＴ２）の損失が非常に小さいため、照明装置１０全体で効率を高くすることができる。さらにスイッチ素子をオン／オフするだけの簡単な構成のため照明装置１０全体を安価にすることができる。

なお、ＬＥＤアレイ１ａ及びＬＥＤアレイ２ａの発光色は、それぞれ３０００Ｋ、５０００Ｋ以外でもよく、例えば４２００〜６５００Ｋの白色又は昼白色と２７００〜３０００Ｋの電球色とを組み合わせることで、実用的な色可変のＬＥＤ照明を得ることができる。また、ＬＥＤアレイ１ａ及びＬＥＤアレイ２ａは、全て同じ光色のＬＥＤで構成されている必要はなくＦＥＴ１及びＦＥＴ２をオフしたときの合成の光色（色温度）によって選択すればよい。例えば、ＬＥＤアレイ１ａは４個とも色温度が３０００ＫのＬＥＤで構成し、ＬＥＤアレイ２ａは５０００ＫのＬＥＤを２個と３０００ＫのＬＥＤを２個有するように構成すると、全てのＬＥＤが発光したときに得られる発光色の色温度を３５００Ｋとすることができる。また、本実施の形態では、ＬＥＤアレイ１ａ及びＬＥＤアレイ２ａは、それぞれ４個のＬＥＤで構成されているが、３個以下のＬＥＤあるいは５個以上のＬＥＤで構成されていてもよい。あるいは、ＬＥＤアレイ１ａ及びＬＥＤアレイ２ａを、それぞれ１つのＬＥＤに置き換えてもよい。また、ＬＥＤアレイ１ａ及びＬＥＤアレイ２ａは、互いに異なる数のＬＥＤで構成されていてもよい。

本実施の形態では、ＬＥＤモジュール１１が２つの発光部（ＬＥＤアレイ１ａ、ＬＥＤアレイ２ａ）で構成されているが、ＬＥＤモジュール１１は、３つ以上の発光部で構成されていてもよい。また、本実施の形態では、２つの発光部（ＬＥＤアレイ１ａ、ＬＥＤアレイ２ａ）のそれぞれに１つずつスイッチ素子（ＦＥＴ１、ＦＥＴ２）が直列に接続されているが、一部の発光部（ＬＥＤアレイ１ａ、あるいは、ＬＥＤアレイ２ａ）のみにスイッチ素子（ＦＥＴ１、あるいは、ＦＥＴ２）が直列に接続されていてもよい。発光部が３つ以上ある場合についても同様である。即ち、電源装置２０は、スイッチ素子を少なくとも１つ備えていればよい。

本実施の形態では、１つの基板１２にＬＥＤアレイ１ａとＬＥＤアレイ２ａを実装してＬＥＤモジュール１１を構成しているが、２つの基板にそれぞれＬＥＤアレイ１ａとＬＥＤアレイ２ａを分けて実装してＬＥＤモジュール１１を構成してもよい。また、本実施の形態では、ＬＥＤアレイ１ａとＬＥＤアレイ２ａを構成する第１光色ＬＥＤと第２光色ＬＥＤを交互に基板１２に実装しているが、交互に実装せずに基板１２の一方側に第１光色ＬＥＤを、他方側に第２光色ＬＥＤを纏めて実装してもよい。また、本実施の形態では、第１光色ＬＥＤと第２光色ＬＥＤとが基板１２上に一直線状に交互に並べられているが、他の並べ方を採用してもよい。例えば、第１光色ＬＥＤと第２光色ＬＥＤとが基板１２上に千鳥格子状に配置されてもよいし、リング状に交互に並べられてもよいし、第１光色ＬＥＤと第２光色ＬＥＤとが隣り合わないようにランダムに並べられてもよい。このように、同じ色温度のＬＥＤが２つ以上連続して並ばないようにすることで、発光色の混色性が向上する。また、本実施の形態では、ＬＥＤモジュール１１を構成する基板１２の形状が略長方形であるが、ＬＥＤモジュール１１を構成する基板１２の形状は、正方形、円形、馬蹄形等であってもよく、取り付けられる照明機器の形状に合わせて形成してもよい。

本実施の形態では、ＬＥＤモジュール１１と電源装置２０を同じ筐体に収納してもよいし、別々の筐体に収容してもよい。ＬＥＤモジュール１１と電源装置２０を別々の筐体に収容する場合、電源装置２０の色温度制御回路５０だけをＬＥＤモジュール１１と同じ筐体に収容してもよい。このとき、色温度制御回路５０のスイッチ素子であるＦＥＴ１及びＦＥＴ２と、ＦＥＴ駆動回路５１をＬＥＤアレイ１ａ及びＬＥＤアレイ２ａと同じ基板１２上に配置してもよい。この場合、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２がオン／オフすることでＦＥＴ１及びＦＥＴ２に流れるパルス状の電流がＬＥＤモジュール１１の基板１２内だけになり、出力定電流回路４０とＬＥＤモジュール１１との間の主電流は直流電流のみとなるためノイズ発生を抑制することができる。

本実施の形態では、電源装置２０の制御回路６０が、調光信号のデューティ比が大きいほど、光源が暗く点灯するように制御するが、調光信号のデューティ比が大きいほど、光源が明るく点灯するように制御してもよい。また、本実施の形態では、制御回路６０が、色温度信号のデューティ比が大きいほど、光源の色温度が低くなるように制御するが、色温度信号のデューティ比が大きいほど、光源の色温度が高くなるように制御してもよい。

実施の形態２．
本実施の形態について、主に実施の形態１との差異を説明する。

図６は、本実施の形態に係る照明装置１０の回路図である。

本実施の形態では、電源装置２０に、実施の形態１と同様のＬＥＤモジュール１１を複数接続しており、電源装置２０には、それぞれのＬＥＤモジュール１１に対応する色温度制御回路５０を１つずつ設けている。また、本実施の形態では、ＬＥＤモジュール１１及び対応する色温度制御回路５０の組み合わせを１つずつ個別に筐体１３ａ，１３ｂに収容し、さらに、少なくとも電源装置２０の出力定電流回路４０を別の筐体１４に収容している。

例えば、筐体１３ａに収容されたＬＥＤモジュール１１と筐体１３ｂに収容されたＬＥＤモジュール１１とは、互いに並列接続されている。筐体１３ａに収容された色温度制御回路５０と筐体１３ｂに収容された色温度制御回路５０とは、それぞれ出力定電流回路４０及び制御回路６０に接続されている。制御回路６０は、筐体１３ａに収容されたＬＥＤモジュール１１と筐体１３ｂに収容されたＬＥＤモジュール１１とに同一の色温度信号を出力するとともに、出力定電流回路４０から、筐体１３ａに収容されたＬＥＤモジュール１１のＬＥＤアレイ１ａ及びＬＥＤアレイ２ａ、筐体１３ｂに収容されたＬＥＤモジュール１１のＬＥＤアレイ１ａ及びＬＥＤアレイ２ａに電流を供給する。電源装置２０及びＬＥＤモジュール１１の動作の詳細は、実施の形態１と同様なので説明を省略する。

このように、本実施の形態では、ＬＥＤモジュール１１と同じ筐体１３に電源装置２０の色温度制御回路５０（ＦＥＴ駆動回路５１、ＦＥＴ１、ＦＥＴ２）が備えられる。即ち、ＬＥＤモジュール１１と色温度制御回路５０とが、同一の筐体１３に配置され、出力定電流回路４０が、この筐体１３とは別の筐体１４に配置されている。このため、筐体１３（ＬＥＤモジュール１１）と筐体１４（出力定電流回路４０）との距離が離れたときに、筐体１３と筐体１４とを接続する電線が延びるが、この電線による外部への漏れ電流を減らす、あるいは、この電線による浮動容量によるレスポンスの劣化等を防止することができる。なお、ＬＥＤモジュール１１と色温度制御回路５０とが、同一の基板に配置され、出力定電流回路４０が、この基板とは別の基板に配置されるようにしてもよく、この場合も上記と略同様の効果が得られる。

実施の形態３．
本実施の形態について、主に実施の形態１との差異を説明する。

図７は、本実施の形態に係る照明装置１０の回路図である。

本実施の形態では、色温度制御回路５０のスイッチ素子であるＦＥＴ１及びＦＥＴ２をＬＥＤアレイ１ａ及びＬＥＤアレイ２ａのアノード側に直列接続している。即ち、本実施の形態では、スイッチ素子が、ＬＥＤの高電位側に直列接続されている。動作は実施の形態１と同様であるが、本実施の形態では、ＬＥＤアレイ１ａ及びＬＥＤアレイ２ａのカソードが常に低電位に接続され、対地電位が低く安定していることから、誤動作が発生し難く、また、その漏洩電流も抑制できる。

実施の形態４．
本実施の形態について、主に実施の形態１との差異を説明する。

図８は、本実施の形態に係る照明装置１０（一部のみ）の回路図である。図９は、照明装置１０の動作例を示すタイミングチャートである。

本実施の形態では、実施の形態１と同様のＬＥＤアレイを３個並列接続し、また、各ＬＥＤアレイにスイッチ素子を１つずつ直列接続している。

電源装置２０（色温度制御回路５０）には、並列接続されたＬＥＤアレイ１ａ（第１発光部）とＬＥＤアレイ２ａ（第２発光部）とＬＥＤアレイ３ａ（第３発光部）が接続される。色温度制御回路５０は、ＬＥＤアレイ１ａとＬＥＤアレイ２ａとＬＥＤアレイ３ａのそれぞれに直列に接続される３つのスイッチ素子（ＦＥＴ１、ＦＥＴ２、ＦＥＴ３）を備える。

ＬＥＤアレイ１ａとＬＥＤアレイ２ａは、例えば同じ色温度のＬＥＤをそれぞれ４個ずつ備えている。ここでは、実施の形態１と同様に、ＬＥＤアレイ１ａが３０００Ｋの色温度で発光するＬＥＤを直列に接続したものであり、ＬＥＤアレイ２ａが５０００Ｋの色温度で発光するＬＥＤを直列に接続したものであるとする。ＬＥＤアレイ３ａは、例えば赤色のＬＥＤを２個備えている。

電源装置２０（色温度制御回路５０）は、ＦＥＴ１、ＦＥＴ２、ＦＥＴ３を個別にオン／オフ制御することにより、ＬＥＤアレイ１ａ、ＬＥＤアレイ２ａ、ＬＥＤアレイ３ａを点灯制御し、それぞれの発光色を混合して電球色を精度よく作り出す。例えば、ＦＥＴ３のオン時間の比を変更することでＬＥＤアレイ３ａの発光量を変化させ、ＬＥＤアレイ１ａ、ＬＥＤアレイ２ａ、ＬＥＤアレイ３ａの合成光が色度図上の電球色の範囲内の光となるようにする。

例えば、電源装置２０の制御回路６０は、図９に示すように、色温度制御回路５０を制御して、ＦＥＴ１を１周期の２５％オンにし、ＦＥＴ２を１周期の５０％オンにし、ＦＥＴ３を１周期の２５％オンにする。このとき、制御回路６０は、ＦＥＴ１とＦＥＴ２とＦＥＴ３とが順番にオンになり、１周期の中で常にいずれかのスイッチ素子が必ずオンになるように制御する。これにより、色度を調整して目標の光色を得ることができる。

このように、本実施の形態では、個別にオン／オフ制御されるＬＥＤアレイの数を増やすことで、実施の形態１と比べて、さらにきめ細かい色温度や明るさの制御が可能になる。

実施の形態５．
本実施の形態について、主に実施の形態１との差異を説明する。

図１０は、本実施の形態に係る照明装置１０の回路図である。

本実施の形態では、電源装置２０は、さらに、電圧検出回路７０、保護回路８０を備える。電圧検出回路７０は、出力定電流回路４０の出力電圧を電圧検出抵抗７１と電圧検出抵抗７２とで分圧して保護回路８０に印加する。保護回路８０は、この出力電圧をコンパレータ８１で基準電圧８２と比較する。そして、保護回路８０は、この出力電圧の上昇を検出することで、ＬＥＤアレイ１ａ及びＬＥＤアレイ２ａのいずれかにおけるＬＥＤのオープン故障を検出する。保護回路８０は、ＬＥＤアレイ１ａ及びＬＥＤアレイ２ａのいずれかにおけるＬＥＤのオープン故障を検出した場合、異常検出信号（所定の信号）を出力する。制御回路６０は、保護回路８０から異常検出信号が出力されている場合には、この異常検出信号を入力し、入力した異常検出信号に基づいて、保護回路８０がＬＥＤのオープン故障を検出したＬＥＤアレイに接続されたＦＥＴ（例えば、ＦＥＴ１）以外の少なくとも１つのＦＥＴ（例えば、ＦＥＴ２）をオンになるように制御する。

図４（ａ）の例において、ＦＥＴ２がオンの期間でＬＥＤアレイ２ａのいずれかのＬＥＤがオープン故障すると、ＬＥＤアレイ２ａには電流が流れなくなるため、ＬＥＤアレイ２ａは消灯する。ＦＥＴ１がオフの期間に入ると、ＬＥＤアレイ１ａも消灯する。

このとき、出力定電流回路４０はＬＥＤに定電流を流すためにその出力電圧を上昇させる。電圧検出回路７０は、この出力電圧を電圧検出抵抗７１と電圧検出抵抗７２とで分圧し、保護回路８０のコンパレータ８１に印加する。コンパレータ８１の基準電圧８２は予め直列接続されたＬＥＤの両端電圧より高く、出力定電流回路４０の無負荷時の出力電圧より低く設定されている。そのため、コンパレータ８１はその出力電圧を（ＬｏｗからＨｉに）反転させ、異常検出信号として制御回路６０に印加する。

制御回路６０は、ＦＥＴ２をオン制御している中で保護回路８０が保護動作をした（異常検出信号が出力された）ことからＬＥＤアレイ２ａでＬＥＤがオープン故障したと判断する。そして、制御回路６０は、ＦＥＴ２を常時オフとなるように制御するとともに、ＦＥＴ１を常時オンとなるように制御する。これによりＬＥＤアレイ１ａは点灯を継続することができる。

このように、制御回路６０は、ＦＥＴ２のみがオンの状態で、保護回路８０から異常検出信号が出力された場合、ＬＥＤアレイ２ａにてＬＥＤのオープン故障が発生したと判定する。そして、制御回路６０は、色温度制御回路５０を制御して、ＦＥＴ１を常時オンにし、ＦＥＴ２を常時オフにする。ＦＥＴ１が常時オンであり、ＦＥＴ２が常時オフであるため、ＬＥＤアレイ１ａは常時１００％の光出力で点灯する。これにより、照明装置１００が発する光の（見た目の）明るさは１００％、（見た目の）色温度は３０００Ｋとなる。

ここで、ＬＥＤアレイ２ａにてＬＥＤのオープン故障が発生したのではなく、ＬＥＤアレイ１ａにてＬＥＤのオープン故障が発生したとしても、保護回路８０は、上記と同様に動作して異常検出信号を出力する。上記のように、保護回路８０から異常検出信号が出力されたときにＦＥＴ２のみがオンの状態であれば、制御回路６０は、ＬＥＤアレイ２ａにてＬＥＤのオープン故障が発生したと判断してもよいが、一旦ＬＥＤアレイ２ａにてＬＥＤのオープン故障が発生したと推定して動作してもよい。即ち、制御回路６０は、保護回路８０から異常検出信号が出力された場合、一旦ＦＥＴ１を常時オンにし、ＦＥＴ２を常時オフにする制御をした後、保護回路８０からの異常検出信号の出力が継続して出力されているか否かを判定する。制御回路６０は、異常検出信号が継続して出力されていないと判定した場合、ＬＥＤアレイ２ａにてＬＥＤのオープン故障が発生したという推定が正しかったと判断する。一方、制御回路６０は、異常検出信号が継続して出力されていると判定した場合、ＬＥＤアレイ２ａにてＬＥＤのオープン故障が発生したのではなく、ＬＥＤアレイ１ａにてＬＥＤのオープン故障が発生したと判断する。そして、制御回路６０は、色温度制御回路５０を制御して、ＦＥＴ１を常時オフにし、ＦＥＴ２を常時オンにする。ＦＥＴ１が常時オフであり、ＦＥＴ２が常時オンであるため、ＬＥＤアレイ２ａは常時１００％の光出力で点灯する。これにより、照明装置１００が発する光の（見た目の）明るさは１００％、（見た目の）色温度は５０００Ｋとなる。

この例では、ＬＥＤアレイ１ａ及びＬＥＤアレイ２ａが上記のように発光色が異なる設定にしてあるため、ＬＥＤアレイ１ａ及びＬＥＤアレイ２ａのどちらが故障したかを目視で確認でき、その故障修理を短時間で実施することができる。

図４（ｂ）の例のように、制御回路６０がＦＥＴ１を１周期の５０％オンになるように制御し、ＦＥＴ２を１周期の５０％オンになるように制御している状態、あるいは、図４（ｃ）の例のように、制御回路６０がＦＥＴ１を１周期の７５％オンになるように制御し、ＦＥＴ２を１周期の２５％オンになるように制御している状態で、ＬＥＤアレイ２ａのいずれかのＬＥＤがオープン故障した場合、上記と同様に、制御回路６０は、ＦＥＴ１を常時オンとなるように制御するとともに、ＦＥＴ２を常時オフとなるように制御する。これによりＬＥＤアレイ１ａは点灯を継続することができる。一方、ＬＥＤアレイ１ａのいずれかのＬＥＤがオープン故障した場合、制御回路６０は、ＦＥＴ１を常時オフとなるように制御するとともに、ＦＥＴ２を常時オンとなるように制御する。これによりＬＥＤアレイ２ａは点灯を継続することができる。

なお、ここでは、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２の両方が交互にオンになるようにスイッチング動作している状態でＬＥＤにオープン故障が発生する例を示しているが、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２のいずれか一方がスイッチング動作し、他方が常時オンの状態等でＬＥＤにオープン故障が発生する場合でも、同様の動作で対応可能である。

以上のように、本実施の形態によれば、共通の出力定電流回路４０に接続されたＬＥＤの１つがオープン故障した場合に他のＬＥＤを保護することができる。また、そのような場合に他のＬＥＤを点灯させることにより一定の明るさを確保することができる。即ち、直列接続したＬＥＤがオープン故障した際に、全てのＬＥＤが消灯して、真っ暗になることを防止できる。また、その照明からの光が変化する（例えば、色温度が変化する）ため、どのＬＥＤ（発光部）が故障しているかを目視確認でき、その故障修理を短期間に実施することができる。

図１１は、照明装置１０の実際の動作例を示すタイミングチャートである。

出力定電流回路４０は、無負荷状態、即ち、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２の両方がオフの状態では、電流を流そうとその出力電圧を最大まで上昇させる。この状態は異常状態であるため、保護回路８０にて異常電圧が検出され、これを受けて制御回路６０が出力定電流回路４０の動作を停止させる。したがって、実際の動作としては、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２がそのオン時間を時間Ｔｄ（１周期の数％、あるいは、０％超１％以下の割合）だけ重複させた後に、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２の一方のみがオン動作するよう制御することが望ましい。これにより、正常な状態（ＬＥＤのオープン故障等がない状態）に保護回路８０が動作することを回避できる。また、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２のオン時間を重複させるとき、例えばＦＥＴ１を徐々にオフ、ＦＥＴ２を徐々にオンにしてもよく、この場合、ＬＥＤアレイ１ａとＬＥＤアレイ２ａのトータルの明るさを略一定とすることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、これらのうち、２つ以上の実施の形態を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、これらのうち、１つの実施の形態を部分的に実施しても構わない。あるいは、これらのうち、２つ以上の実施の形態を部分的に組み合わせて実施しても構わない。

１ ＦＥＴ、１ａ ＬＥＤアレイ、２ ＦＥＴ、２ａ ＬＥＤアレイ、３ ＦＥＴ、３ａ ＬＥＤアレイ、１０ 照明装置、１１ ＬＥＤモジュール、１２ 基板、１３ａ，１３ｂ，１４ 筐体、２０ 電源装置、３０ 整流平滑回路、３１ ダイオードブリッジ、３２ 平滑コンデンサ、４０ 出力定電流回路、４１ ＦＥＴ、４２ 抵抗、４３ チョークコイル、４４ トランジスタ、４５ ダイオード、４６ 電流検出抵抗、４７ 定電流制御回路、４８ 電解コンデンサ、５０ 色温度制御回路、５１ ＦＥＴ駆動回路、６０ 制御回路、７０ 電圧検出回路、７１ 電圧検出抵抗、７２ 電圧検出抵抗、８０ 保護回路、８１ コンパレータ、８２ 基準電圧、ＡＣ 商用交流電源。

Claims (6)

1. 定電流を供給する定電流電源回路と、
   それぞれ少なくとも１つのＬＥＤからなり、前記定電流電源回路からの定電流により当該少なくとも１つのＬＥＤを点灯させて光を発する複数の発光部であって、互いに並列に接続された複数の発光部のいずれかに直列に接続され、オンで導通状態になり、オフで遮断状態となる少なくとも１つのスイッチ素子と、
   前記少なくとも１つのスイッチ素子のオン／オフを所定の周期で切り替えることで、前記少なくとも１つのスイッチ素子に接続された発光部を前記周期で点滅させる制御回路とを備えることを特徴とするＬＥＤ電源装置。
2. 前記少なくとも１つのスイッチ素子は、前記複数の発光部のそれぞれに１つずつ直列に接続された複数のスイッチ素子であり、
   前記制御回路は、前記複数のスイッチ素子の少なくとも１つのオン／オフを前記周期で切り替えることで、前記複数の発光部の少なくとも１つを前記周期で点滅させることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ電源装置。
3. 前記複数の発光部は、互いに異なる色の光を発し、
   前記制御回路は、前記複数の発光部全体の発光色を指令する調色信号を入力し、入力した調色信号に応じて前記周期を制御することを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ電源装置。
4. 前記制御回路は、前記複数の発光部全体の調光度を指令する調光信号を入力し、入力した調光信号に応じて前記定電流電源回路に供給させる定電流を制御することを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載のＬＥＤ電源装置。
5. 定電流を供給する定電流電源回路と、
   それぞれ少なくとも１つのＬＥＤからなり、前記定電流電源回路からの定電流により当該少なくとも１つのＬＥＤを点灯させて光を発する複数の発光部であって、互いに並列に接続された複数の発光部と、
   前記複数の発光部のいずれかに直列に接続され、オンで導通状態になり、オフで遮断状態となる少なくとも１つのスイッチ素子と、
   前記少なくとも１つのスイッチ素子のオン／オフを所定の周期で切り替えることで、前記少なくとも１つのスイッチ素子に接続された発光部を前記周期で点滅させる制御回路とを備えることを特徴とするＬＥＤ照明器具。
6. 前記複数の発光部と前記少なくとも１つのスイッチ素子とは、同一の基板又は筐体に配置され、前記定電流電源回路は、当該基板とは別の基板又は当該筐体とは別の筐体に配置されることを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤ照明器具。

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