JP2015060684A - Ｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】常夜灯のように暗く赤みがかった発光色で発光する低照度発光モードと通常照明のように明るく白い発光色で発光する光照度発光モードを備えながら、回路構成や制御が簡単なＬＥＤ照明装置を提供する。
【解決手段】第１のＬＥＤ列１０８のみが発光する低照度発光モードと、第１のＬＥＤ列１０８と第２のＬＥＤ列１０９がともに発光する高照度発光モードがあり、低照度発光モードと高照度発光モードでは発光色が異なる。このときＬＥＤ列１０８とＬＥＤ列１０９に電力を供給する定電流ドライバー１０１は共通である。さらに定電流ドライバー１０１の出力端子１０５の出力電圧Ｖにより低照度発光モードと高照度発光モードを切り替える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤを光源とし、低照度で発光するモードと高照度で発光するモードを有するＬＥＤ照明装置に関する。

常夜灯と通常照明が切り替えられる照明装置は古くから知られている。常夜灯は暗く赤みがかって発光し、通常照明は明るい白色で発光する。この照明装置は、低照度と高照度で発光色が異なるので、調光と調色が連動する照明装置と一般化できる。例えば特許文献１には、発光色の異なる複数の光源を備え、各光源の発光光量の比率を調整し、色温度の下降に伴って全発光光量を減少させることができる色温度可変照明装置が示されている。

最近では、ＬＥＤを光源とする照明装置の普及にともないＬＥＤを光源として常夜灯と通常照明を切り替えられる照明装置が求められるようになってきた。単純に常夜灯用のＬＥＤ光源及び駆動回路、並びに通常照明用のＬＥＤ光源及び駆動回路を準備し、一の照明装置にまとめれば所望のＬＥＤ照明装置を得られるが、前述のように調光と調色が連動すれば便利である。

例えば特許文献２の図１（ａ）には、赤色系の発光ダイオード３Ｒ、緑色系の発光ダイオード３Ｇ、青色系の発光ダイオード３Ｂを一の照明光源３に搭載し、各赤色系、緑色系及び青色系の発光ダイオード３Ｒ，３Ｇ，３Ｂを独立して発光制御する電源ユニット２を備えた照明装置が示されている。電源ユニット２は特許文献２の図１（ｂ）に示すように、制御信号入力部２０と、交流／直流変換部２１と、赤，緑，青色系の発光ダイオード３Ｒ，３Ｇ，３Ｂをそれぞれ駆動する赤色系ＬＥＤ駆動部２２Ｒ、緑色系ＬＥＤ駆動部２２Ｇ、青色系ＬＥＤ駆動部２２Ｂと、駆動信号変換部２３を備えている。このとき制御信号入力部２０は駆動信号変換部２３に制御信号を受け渡す。交流／直流変換部２１は、電力を商用電源から取り出し、その電力を赤，緑，青色系ＬＥＤ駆動部２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂと、駆動信号変換部２３に供給する。

この照明装置はコントローラ１から得た調光に関する制御信号により、赤，緑，青色系の発光ダイオード３Ｒ，３Ｇ，３Ｂを独立に発光制御する。なお調光に係る制御信号に対し、赤，緑，青色系の発光ダイオード３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの駆動条件はあらかじめ設定されている。この結果、この照明装置は調光に連動して調色が可能となる。ちなみにこの照明装置は、白熱電球の光量−色温度特性と近似しており、低照度では色温度が低く（赤みがかる）、光照度では色温度が高くなる（白みがかる）。

特開平４−２９６４９１号公報（段落０００５） 特開２０１３−１６８３８３号公報 （図１）

特許文献２に示されたようなＬＥＤ照明装置は複数の光源（赤，緑，青色系の発光ダイオード３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ）をそれぞれ別々の電源（赤、緑、青色系ＬＥＤ駆動部２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ）により駆動していた。またこのようなＬＥＤ照明装置は、調光（全体の光量）データに応じて各光源の駆動条件をあらかじめ設定しておき、制御部（駆動信号変換部２３）等に格納しておく必要がある。そして駆動時にはこの条件を読み出して各光源
の駆動信号を発生しなければならない。すなわちこのようなＬＥＤ照明装置は回路構成や制御システムが複雑になるという課題がある。

そこで本発明は、以上の課題に鑑みて為されたものであり、常夜灯のように暗く第１発光色で発光する低照度発光モードと通常照明のように明るく第２発光色で発光する光照度発光モードを備えながら、回路構成や制御が簡単なＬＥＤ照明装置を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するため本発明のＬＥＤ照明装置は、低い照度で発光するときと高い照度で発光するときで発光色の異なるＬＥＤ照明装置において、複数のＬＥＤが直列接続した第１ＬＥＤ列及び第２ＬＥＤ列と、前記第１ＬＥＤ列と前記第２ＬＥＤ列に電圧を印加する一の出力端子を有する電源回路を備え、前記複数のＬＥＤには少なくとも第１発光色で発光する第１ＬＥＤと第２発光色で発光する第２ＬＥＤを含み、前記電源回路が前記出力端子から出力する電圧が低いときに前記第１ＬＥＤ列だけが点灯し、前記第１ＬＥＤ列だけが点灯するときの発光色と前記第１ＬＥＤ列及び前記第２ＬＥＤ列がともに発光するときの発光色とが異なり、前記第１ＬＥＤ列に含まれる前記ＬＥＤの数が前記第２ＬＥＤ列に含まれる前記ＬＥＤの数より少ないことを特徴とする。

本発明のＬＥＤ照明装置は、第１ＬＥＤ列のみが発光する低照度発光モードと、第１ＬＥＤ列及び第２ＬＥＤ列がともに発光する高照度発光モードがあり、低照度発光モードと高照度発光モードでは発光色が異なる。このとき第１ＬＥＤ列及び第２ＬＥＤ列に電力を供給する電源回路は共通であり、さらに共通の出力端子から第１ＬＥＤ列及び第２ＬＥＤ列に電力を供給する。また低照度発光モードと高照度発光モードの切り替えは電源回路の前記出力端子の電圧で制御している。すなわち本発明のＬＥＤ照明装置は、一の電源回路が有する一の出力端子の出力電圧により低照度発光モードと高照度発光モードを切り替えているので、回路構成や制御が簡単になる。

前記複数のＬＥＤが一のモジュール基板に実装されていても良い。

前記第１ＬＥＤはＬＥＤダイ上面を第１蛍光部材で被覆したものであり、前記第２ＬＥＤはＬＥＤダイ上面を第２蛍光部材で被覆したものであっても良い。

前記第１ＬＥＤ同士の間で前記第１蛍光部材が連結し、前記第２ＬＥＤ同士の間で前記第２蛍光部材が連結していても良い。

前記第１ＬＥＤが前記モジュール基板の中央部に配置され、前記第２ＬＥＤが前記第１ＬＥＤを取り囲んでいても良い。

前記第１ＬＥＤの発光色の色温度が前記第２ＬＥＤの発光色の色温度より低く、前記第１ＬＥＤ列に含まれる前記第１ＬＥＤの割合が前記第２ＬＥＤ列に含まれる第１ＬＥＤの割合より大きくても良い。

前記電源回路が出力電流を変化させられる定電流ドライバーであり、前記第１ＬＥＤ列と前記第２ＬＥＤ列が前記電源回路に対して並列接続し、前記第１ＬＥＤ列に電流制限回路が直列接続していても良い。

前記電源回路が出力電圧を変化させられる可変電圧源であり、前記第１ＬＥＤ列と前記第２ＬＥＤ列が前記電流回路に対して直列接続し、前記第１ＬＥＤ列と前記第２ＬＥＤ列の接続部にバイパス回路を備え、前記バイパス回路は前記２ＬＥＤ列に流れる電流に応じ
てカットオフしても良い。

以上のように本発明のＬＥＤ照明装置は、一の電源回路が有する一の出力端子の出力電圧により低照度発光モードと高照度発光モードを切り替えているので、回路構成や制御が簡単になる。

本発明の第１実施形態として示すＬＥＤ照明装置。 図１の回路図において発光部をブロック化した回路図。 図１の発光部の断面図。 本発明の第２実施形態として示すＬＥＤ照明装置。 図４の回路図において発光部をブロック化した回路図。 図４の発光部の断面図。

以下、添付図１〜６を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また特許請求の範囲に記載した発明特定事項との関係をカッコ内に記載している。

（第１実施形態）
図１〜３により本発明の第１実施形態として示すＬＥＤ照明装置１００について説明する。

先ず図１によりＬＥＤ照明装置１００の回路構成について説明する。図１はＬＥＤ照明装置１００の回路図である。図１においてＬＥＤ照明装置１００に含まれる定電流ドライバー１０１（電源回路）には、出力する電流値を設定するための制御信号１０２ａが入力する制御信号入力端子１０２と、電力線１０３ａが接続する電力入力端子１０３と、制御信号１０２ａと電力線１０３ａのグランドレベル１０４ａとなるグランド端子１０４と、負荷に電流を出力する出力端子１０５と、負荷から電流が戻ってくる電流帰還端子１０６がある。

複数のＬＥＤ１０８ａ（第１ＬＥＤ）は直列接続し第１ＬＥＤ列１０８を構成し、同様に複数のＬＥＤ１０９ａ（第２ＬＥＤ）は第２ＬＥＤ列１０９を構成する。第１ＬＥＤ列１０８のアノードと第２ＬＥＤ列１０９のアノードはともに定電流ドライバー１０１の出力端子１０５に接続している。なお第１ＬＥＤ列１０８に含まれるＬＥＤ１０８ａの個数は、第２ＬＥＤ列１０９に含まれるＬＥＤ１０９ａの個数より少ない。また第１ＬＥＤ列１０８のカソードはデプレッション型ＦＥＴ１１１（以下ＦＥＴと呼ぶ）と抵抗１１２からなる電流制限回路１１０を介して定電流ドライバー１０１の電流帰還端子１０６と接続し、第２ＬＥＤ列１０９のカソードは直接的に定電流ドライバー１０１の電流帰還端子１０６と接続している。電流制限回路１１０においてＦＥＴ１１１のドレインは第１ＬＥＤ列１０８のカソードと接続し、ソースは抵抗１１２の右端子と接続し、ゲートは抵抗１１２の左端子及び定電流ドライバー１０１の電流帰還端子１０６と接続している。

続いて図１に示したＬＥＤ照明装置１００に含まれる発光及び回路ブロックについて説明する。ＬＥＤ１０８ａは色温度（第１発光色）が２７００Ｋで発光し、ＬＥＤ１０９ａは色温度（第２発光色）が５４００Ｋで発光する。つまり常夜灯のように低照度発光モードで動作するとき第１ＬＥＤ列１０８のみが点灯し、その発光色は赤みがかった第１発光色となる。一方、通常照明のように高照度発光モードで動作するとき第１ＬＥＤ列１０８
と第２ＬＥＤ列１０９がともに発光し、その発光色は青みがかった白色となる。なお高照度発光モードの発光色は第１ＬＥＤ列１０８の発光と第２ＬＥＤ列１０９の発光が混合したものなので５４００Ｋより低い。

前述のようにＬＥＤ１０８ａの個数は、ＬＥＤ１０９ａの個数より少ない。このためＬＥＤ１０８ａが直列接続して構成された第１ＬＥＤ列１０８の閾値Ｖｔｈ１は、ＬＥＤ１０９ａが直列接続して構成された第２ＬＥＤ列１０９の閾値Ｖｔｈ２よりも小さい。なお第１ＬＥＤ列１０８の閾値とはＬＥＤ１０８ａの順方向電圧ドロップとその直列段数の積であり、同様に第２ＬＥＤ列１０９の閾値とはＬＥＤ１０９ａの順方向電圧ドロップとその直列段数の積である。

電流制限回路１１０は、ＦＥＴ１１１のゲート−ドレイン間の電圧ＶｇｓがＦＥＴ１１１の閾値より高ければソース−ドレイン間に電流Ｉｄｓが流れる。電流制限回路１１０は、電圧Ｖｇｓと電流Ｉｄｓの関係及び、電流Ｉｄｓによる抵抗１１２の電圧降下から、電流制限回路１１０に流せる最大の電流Ｉｍａｘが決まる。なお電流制限回路１１０は、定電流ダイオードなど他の電流制限回路に置き換えることもできる。

最後に図１に示したＬＥＤ照明装置１００の全体的な動作について説明する。低照度発光モードにおいて定電流ドライバー１０１は、出力端子１０５から電流制限回路１１０の最大電流Ｉｍａｘよりも小さい電流Ｉを出力する。このとき電流Ｉは全て第１ＬＥＤ列１０８に流れ、出力端子１０５の電圧Ｖは第１ＬＥＤ列１０８の閾値電圧Ｖｔｈ１よりわずかに大きな値になる。

これに対し高照度発光モードにおいて定電流ドライバー１０１は、出力端子１０５から電流制限回路１１０の最大電流Ｉｍａｘよりも大きな電流Ｉを出力する。このとき電流Ｉの一部は第１ＬＥＤ列１０８に流れる、残りの一部は第２ＬＥＤ列１０９を流れる。第１ＬＥＤ列１０８に流れる電流の値は電流Ｉｍａｘであり、出力端子１０５の電圧Ｖは第２ＬＥＤ列１０９の閾値Ｖｔｈ２よりわずかに大きな値となる。なおＬＥＤ照明装置１００は高照度発光モードにおいて電流Ｉの設定を調整することにより調光しても良い。

以上のようにＬＥＤ照明装置１００は、第１ＬＥＤ列１０８のみが発光する低照度発光モードと、第１ＬＥＤ列１０８及び第２ＬＥＤ列１０９がともに発光する高照度発光モードがあり、低照度発光モードと高照度発光モードでは発光色が異なる。このとき第１ＬＥＤ列１０８及び第２ＬＥＤ列１０９に電流（電力）を供給する定電流ドライバー１０１（電源回路）は出力端子１０５から第１ＬＥＤ列１０８列及び第２ＬＥＤ列１０９に電流を供給する。また定電流ドライバー１０１は低照度発光モードと高照度発光モードを電流Ｉで切り替えているが、低照度発光モードと高照度発光モードに対しそれぞれ出力電圧Ｖを調整して出力電流を一定にしているので、それぞれの発光モードを出力電圧Ｖで制御しているとも言い換えられる。

以上のようにＬＥＤ照明装置１００は、定電流ドライバー１０１が有する一の出力端子１０５の出力電圧Ｖだけにより低照度発光モードと高照度発光モードを切り替えているので、回路構成や制御が簡単になっている。

次に図２により、図１に示したＬＥＤ照明装置１００の発光部について説明する。図２はＬＥＤ照明装置１００の発光部と電流制限回路１１０をブロックにして表した回路図であり、発光部とは図１において第１及び第２のＬＥＤ列１０８，１０９からなる回路である。図２において定電流ドライバー１０１の出力端子１０５は発光部であるＬＥＤモジュール１１３の電極１１４に接続しており、ＬＥＤモジュール１１３の他の電極１１５は電流制限回路１１０の右端子に接続するとともに、ＬＥＤモジュール１１３のさらに別の電
極１１６は電流制限回路１１０の左端子と定電流ドライバー１０１の電流帰還端子１０６に接続している。電極１１４は第１ＬＥＤ列１０８（図１参照）と第２ＬＥＤ列１０９（図１参照）のアノードと接続し、電極１１５，１１６はそれぞれ第１ＬＥＤ列１０８及び第２ＬＥＤ列１０９のカソードと接続している。

次に図２を参照しながら図３によりＬＥＤモジュール１１３の構造を説明する。図２においてＬＥＤモジュール１１３は実際の形状（平面視）を模しており、図３はＬＥＤモジュール１１３の断面図である。図３においてＬＥＤモジュール１１３は、モジュール基板１１７の上面において、図示していない電極１１４，１１５，１１６（図２参照）や配線電極が形成されているとともに、２重で円形のダム材１１８，１１９があり、ダム材１１９の内側の領域に第１蛍光部材１２１が充填され、ダム材１１９の外側であってダム材１１８の内側の領域に第２蛍光部材１２０が充填されている。図３において、第１ＬＥＤ列１０８（図１参照）に含まれるＬＥＤ１０８ａ（図１参照）はＬＥＤダイ１０８ｂを第１蛍光部材１２１で被覆したものであり、第２ＬＥＤ列１０９（図１参照）に含まれるＬＥＤ１０９ａ（図１参照）はＬＥＤダイ１０９ｂを第２蛍光部材１２０で被覆したものである。このＬＥＤダイ１０８ｂ，１０９ｂはモジュール基板１１７上にダイボンディングされ、ワイヤ１２２により図示していない配線電極と電気的に接続している。

モジュール基板１１７は、セラミックスや表面を絶縁処理した金属基板など表面反射率が高く熱伝導性の良好な板材を使用する。ＬＥＤダイ１０８ｂ、１０９ｂはとも青色発光ダイオードである。第１蛍光部材１２１はシリコーン樹脂に緑から黄色で発光する蛍光体と赤で発光する蛍光体を含有し、ＬＥＤダイ１０８ｂが発光したときＬＥＤ１０８ａは赤みがかって発光する（２７００Ｋ）。第２蛍光部材１２０はシリコーン樹脂に黄色で発光する蛍光体を含有し、ＬＥＤダイ１０９ｂが発光したときＬＥＤ１０９ａは色温度の高い白色（５４００Ｋ）で発光する。

ＬＥＤ照明装置１００のＬＥＤモジュール１１３には複数のＬＥＤ１０８ａ（第１ＬＥＤ）とＬＥＤ１０９ａ（第２ＬＥＤ）が一のモジュール基板１１７に実装されていた。しかしながら本発明のＬＥＤ照明装置は、この構造に限定されず、第１ＬＥＤと第２ＬＥＤを別々の基板に実装しても良い。なおＬＥＤ照明装置１００のように一の基板に第１及び第２のＬＥＤを実装してしまえば取扱が容易になる上、レンズ等の追加的な光学部材を小型化できる。

またＬＥＤ照明装置１００ではＬＥＤ１０８ａ（第１ＬＥＤ）がＬＥＤダイ１０８ｂの上面を第１蛍光部材１２１で被覆したものであり、ＬＥＤ１０９ａ（第２ＬＥＤ）がＬＥＤダイ１０９ｂの上面を第２蛍光部材１２０で被覆したものであった。さらにＬＥＤ１０８ａ同士の間で第１蛍光部材１２１が連結し、ＬＥＤ１０９ａ同士の間で第２蛍光部材１２０が連結し、ＬＥＤ１０８ａが配置されている領域の外側にＬＥＤ１０９ａが配置されていた。しかしながら本発明のＬＥＤ照明装置おいて各ＬＥＤはこのような形状や配置に限定されず、例えば一個ずつ別々になっているディスクリート部品であっても良い。さらにそのＬＥＤは蛍光部材を備えていなくても良く、例えば第１ＬＥＤとしてＬＥＤダイが赤色発光するものを蛍光部材なしに使用しても良い。また表面実装型のような小型のディスクリートＬＥＤを採用することにより、第１及び第２のＬＥＤを所望の配置にして高照度発光モードにおける混色性を改善できる。これに対し第１及び第２のＬＥＤをＬＥＤ照明装置１００のような構成にすると小型高密度化が促進されるので、前述のように取扱やレンズ等の追加的な光学部材に対し有効になる。

またＬＥＤ照明装置１００ではＬＥＤ１０８ａ（第１ＬＥＤ）の発光色の色温度がＬＥＤ１０９ａ（第２ＬＥＤ）の発光色の色温度より低く、第１ＬＥＤ列１０８にはＬＥＤ１０８ａのみが含まれ、第２ＬＥＤ列１０９にはＬＥＤ１０９ａのみが含まれていた。しか
しながら本発明のＬＥＤ照明装置では、第１ＬＥＤ列に部分的に第２ＬＥＤが含まれていても良いし、反対に第２ＬＥＤ列に第１ＬＥＤが含まれていても良い。このとき第１ＬＥＤ列に含まれる第１ＬＥＤの割合が第２ＬＥＤ列に含まれる第１ＬＥＤの割合より大きければ、第１ＬＥＤ列のみが点灯する低照度発光モードが、第１及び第２ＬＥＤ列が同時に発光する高照度発光モードより色温度が低くなり、常夜灯や誘導灯などに使用しやすくなる。なお低照度発光モードを常夜灯以外の用途に使う場合、低照度発光モードより高照度発光モードの色温度が低くなっても良い。

（第２実施形態）
図１から図３で示したＬＥＤ照明装置１００は電源回路が出力電流を変化させられる定電流ドライバー１０１であり、第１ＬＥＤ列１０８と第２ＬＥＤ列１０９が定電流ドライバー１０１（電源回路）に対して並列接続し、第１ＬＥＤ列１０８に電流制限回路１１０が直列接続していた。この定電流ドライバー１０１はリモートコントローラやセンサなどから送られてくる制御信号１０２ａに基づいて出力する電流値を設定するものである。定電流ドライバー１０１は、この設定された電流を出力するため負荷である第１及び第２のＬＥＤ列１０８，１０９に印加する電圧を調整していた。すなわちＬＥＤ照明装置１００は、出力電流を監視することを通して間接的に負荷を電圧で制御し、低照度発光モードと高照度発光モードを切り替えていた。これに対し電源回路の出力電圧を直接的に設定し負荷である第１ＬＥＤ列及び第２ＬＥＤ列を制御しても良い。そこで図４から図６により第２実施形態として、電源回路として直接的に出力電圧を変化させられる可変電圧源２０１を備えたＬＥＤ照明装置２００を説明する。

先ず図４によりＬＥＤ照明装置２００の回路構成について説明する。図４はＬＥＤ照明装置２００の回路図である。図４においてＬＥＤ照明装置２００に含まれる可変電圧源２０１（電源回路）には、出力する電圧値を設定するための制御信号２０２ａが入力する制御信号入力端子２０２と、電力線２０３ａが接続する電力入力端子２０３と、制御信号２０２ａと電力線２０３ａのグランドレベル２０４ａとなるグランド端子２０４と、負荷に電圧を印加する出力端子２０５と、負荷から電流が戻ってくる電流帰還端子２０６がある。

複数のＬＥＤ２０７ａ（第１ＬＥＤ）は直列接続し第１ＬＥＤ列２０７を構成し、同様に複数のＬＥＤ２０８ａ（第２ＬＥＤ）は第３ＬＥＤ列２０８を構成し、複数のＬＥＤ２０９ａ（第２ＬＥＤ）は第４ＬＥＤ列２０９を構成する。第１、第３及び第４のＬＥＤ列２０７，２０８，２０９は直列接続し、第１ＬＥＤ列２０７のアノードは可変電圧源２０１の出力端子２０５に接続している。なお第３ＬＥＤ列２０８と第４ＬＥＤ列２０９は、高照度発光モードにおいて第１ＬＥＤ列２０７とともに発光する第２ＬＥＤ列を構成する。また第１ＬＥＤ列２０７と第３ＬＥＤ列２０８の接続部にはデプレッション型ＦＥＴ２１０ａ（以下デプレッション型ＦＥＴをＦＥＴと呼ぶ）と抵抗２１０ｂからなるバイパス回路２１０が接続している。同様に第３ＬＥＤ列２０８と第４ＬＥＤ列２０９の接続部にはＦＥＴ２１１ａと抵抗２１１ｂからなるバイパス回路２１１が接続し、さらに第４ＬＥＤ列２０９のカソードにはＦＥＴ２１２ａと抵抗２１２ｂからなる電流制限回路２１２が接続している。なお抵抗２１０ｂ，２１１ｂ，２１２ｂは電流検出用の抵抗である。

続いて図４に示したＬＥＤ照明装置２００に含まれる発光ブロックについて説明する。なおＬＥＤ照明装置２００において発光ブロックとは、第１、第３及び第４のＬＥＤ列２０７，２０８，２０９並びにバイパス回路２１０，２１１及び電流制限回路２１２からなる回路である。ＬＥＤ２０７ａは色温度（第１発光色）が２７００Ｋで発光し、ＬＥＤ２０８ａ及びＬＥＤ２０９ａは色温度（第２発光色）が５４００Ｋで発光する。つまり常夜灯のように低照度発光モードでは第１ＬＥＤ列２０７のみが点灯し、その発光色は赤みがかった第１発光色となる。いっぽう通常照明のように高照度発光モードでは第１ＬＥＤ列
２０７並びに第３及び第４のＬＥＤ列２０８，２０９がともに発光し、その発光色は青みがかった白色となる。高照度発光モードの発光色は第１ＬＥＤ列２０７の発光と第３及び第４のＬＥＤ列２０８，２０９（第２ＬＥＤ列）の発光が混合したものなので５４００Ｋより低い。

ここでＬＥＤ２０７ａの個数は、ＬＥＤ２０８ａ，２０９ａの個数より少ない。このためＬＥＤ２０７ａが直列接続して構成された第１ＬＥＤ列２０７の閾値Ｖｔｈ１は、ＬＥＤ２０８ａ，２０９ａが直列接続して構成された第３及び第４のＬＥＤ列２０８，２０９の閾値Ｖｔｈ３、ＶＴｈ４よりも小さい。なお第１ＬＥＤ列２０７の閾値とはＬＥＤ２０７ａの順方向電圧ドロップとその直列段数の積であり、同様に第３及び第４のＬＥＤ列２０８，２０９の閾値Ｖｔｈ３，Ｖｔｈ４とはそれぞれＬＥＤ２０８ａ，２０９ａの順方向電圧ドロップとその直列段数の積である。

バイパス回路２１０等に含まれるＦＥＴ２１０ａ，２１１ａ，２１２ａは、ゲート−ドレイン間の電圧ＶｇｓがＦＥＴ固有の閾値より高ければソース−ドレイン間に電流Ｉｄｓが流れる一方、電流検出用の抵抗２１０ｂ、２１１ｂ、２１２ｂからネガティブフィードバックを受ける。この結果、バイパス回路２１０は、可変電圧源２０１の出力電圧Ｖが第１ＬＥＤ列２０７の閾値Ｖｔｈ１より充分に高く、第１ＬＥＤ列２０７の閾値Ｖｔｈ１と第３ＬＥＤ列２０８の閾値Ｖｔｈ２の和よりも低い場合、定電流動作する。このとき第１ＬＥＤ列２０７のみに電流が流れ、第１ＬＥＤ列２０７のみが点灯する。この状態が低照度発光モードである。なお可変電圧源２０１の出力電圧Ｖが第１ＬＥＤ列２０７の閾値Ｖｔｈ１と第３ＬＥＤ列２０８の閾値Ｖｔｈ３の和より充分に高く、第３ＬＥＤ列２０８にも電流が流れるようになると、バイパス回路２１０に含まれるＦＥＴ２１０ａはカットオフする。

同様に可変電圧源２０１の出力電圧Ｖが第１ＬＥＤ列２０７の閾値Ｖｔｈ１と第３ＬＥＤ列２０８の閾値Ｖｔｈ３の和よりも充分に高く、第１ＬＥＤ列２０７の閾値Ｖｔｈ１と第３ＬＥＤ列２０８の閾値Ｖｔｈ３と第４ＬＥＤ列２０９の閾値Ｖｔｈ４の和よりも低い場合、バイパス回路２１１は定電流動作する。このとき第１ＬＥＤ列２０７と第３ＬＥＤ列２０８に電流が流れ、第１ＬＥＤ列２０７と第３ＬＥＤ列２０８が点灯する。この状態は中間的な照度の発光モードである。なお可変電圧源２０１の出力電圧Ｖが第１ＬＥＤ列２０７の閾値Ｖｔｈ１と第３ＬＥＤ列２０８の閾値Ｖｔｈ３と第４ＬＥＤ列２０９の閾値Ｖｔｈ４の和より充分に高く、第４ＬＥＤ列２０９にも電流が流れるようになると、バイパス回路２１１はカットオフする。

可変電圧源２０１の出力電圧Ｖが第１ＬＥＤ列２０７の閾値Ｖｔｈ１と第３ＬＥＤ列２０８の閾値Ｖｔｈ３と第４ＬＥＤ列２０９の閾値Ｖｔｈ４の和よりも充分に高くなると、電流制限回路２１２は定電流動作する。このとき第１ＬＥＤ列２０７と第３ＬＥＤ列２０８と第４ＬＥＤ列２０９に電流が流れ、第１ＬＥＤ列２０７と第３ＬＥＤ列２０８と第４ＬＥＤ列２０９が点灯する。この状態が高照度発光モードである。なお高照度発光モードで発光する第２ＬＥＤ列は、第３ＬＥＤ列２０８と第４ＬＥＤ列２０９からなる。

以上のようにＬＥＤ装置２００は可変電圧源２０１の出力電圧Ｖにより、低照度発光モード、中間的な照度の発光モード、高照度発光モードを切り替えている。またＬＥＤ照明装置２００は３段階の調光を行っている。さらに細かな調光を行う場合は、直列接続する部分的なＬＥＤ列の数を増やし、可変電圧源の出力電圧を細かく制御すれば良い。またＬＥＤ照明装置２００では電流検出用の抵抗２０１ｂ、２１１ｂ、２１２ｂをバイパス回路２１０，２１１及び電流制限回路２１２毎に分散的に設けていたが、電流検出抵抗を一か所にまとめても良い。この場合、電流検出抵抗の分圧電圧をバイパス回路等に含まれるＦＥＴのゲートに印加すればＬＥＤ照明装置２００と同等の動作を実現できる。またＦＥＴ
２１０ａ，２１１ａ，２１２ａをエンハンスメント型ＦＥＴなど他の素子に置き換えても良い。この場合、フィードバック及びカットオフを行うための回路を追加する必要がある。

次に図５により、図４に示したＬＥＤ照明装置２００の発光部について説明する。図５はＬＥＤ照明装置２００の発光部をブロックにして表した回路図である。ここで発光部とは図４において第１、第３及び第４のＬＥＤ列２０７，２０８，２０９と、バイパス回路２１０，２１１及び電流制限回路２１２からなる回路である。図５において可変電圧源２０１の出力端子２０５は、発光部であるＬＥＤモジュール２１４の電極２１５に接続しており、ＬＥＤモジュール２１４の他の電極２１６は可変電圧源２０１の電流帰還端子２０６と接続している。電極２１５は第１ＬＥＤ列２０７（図４参照）のアノードと接続し、電極２１６はバイパス回路２１１（図４参照）の電流検出用の抵抗２１０ｂ（図４参照）と接続している。

次に図５を参照しながら図６によりＬＥＤモジュール２１４の構造を説明する。図５においてＬＥＤモジュール２１４は実際の形状（平面視）を模しており、図６はＬＥＤモジュール２１４の断面図である。図６においてＬＥＤモジュール２１４は、モジュール基板２１７の上面において、図示していない電極２１５，２１６（図２参照）や配線電極に加え、矩形のダム材２１８と２重で円形のダム材２１９，２２０があり、ダム材２２０の内側の領域に第１蛍光部材２２３が充填され、ダム材２２０の外側であってダム材２１９の内側の領域に第２蛍光部材２２２が充填され、さらにダム材２１９の外側であってダム材２１８の内側の領域に遮光性の被覆部材２２１が充填されている。図６において、第１ＬＥＤ列２０７（図４参照）に含まれるＬＥＤ２０７ａはＬＥＤダイ２０７ｂを第１蛍光部材２２３で被覆したものであり、第３及び第４のＬＥＤ列２０８，２０９（図４参照）に含まれるＬＥＤ２０８ａ，２０９ａはＬＥＤダイ２０８ｂ，２０９ｂを第２蛍光部材２２２で被覆したものである。またバイパス回路２１０，２１１及び電流制限回路２１２に含まれるＦＥＴ２１０ａ，２１２ａ等の部品は被覆部材２２１により被覆されている。ＬＥＤダイ２０７ｂ，２０８ｂ，２０９ｂ及びＦＥＴ２１０ａ，２１２ａ等の部品はモジュール基板２１７上にダイボンディングされ、ワイヤ２２４により図示していない配線電極と電気的に接続している。

モジュール基板２１７は、セラミックスや表面を絶縁処理した金属基板など表面反射率が高く熱伝導性の良好な板材を使用する。ＬＥＤダイ２０７ｂ，２０８ｂ，２０９ｂはともに青色発光ダイオードである。第１蛍光部材２２３はシリコーン樹脂に緑〜黄色で発光する蛍光体と赤で発光する蛍光体を含有し、ＬＥＤダイ２０８ｂが発光したときＬＥＤ２０８ａは赤みがかって発光する（２７００Ｋ）。第２蛍光部材２２２はシリコーン樹脂に黄色で発光する蛍光体を含有し、ＬＥＤダイ２０８ｂ，２０９ｂが発光したときＬＥＤ２０８ａ，２０９ａは色温度の高い白色（５４００Ｋ）で発光する。

１００，２００…ＬＥＤ照明装置、
１０１…定電流ドライバー（電源回路）、
１０２，２０２…制御信号入力端子、
１０２ａ，２０２ａ…制御信号、
１０３，２０３…電力入力端子、
１０３ａ，２０３ａ…電力線、
１０４，２０４…グランド端子、
１０４ａ，２０４ａ…グランドレベル、
１０５，２０５…出力端子、
１０６，２０６…電流帰還端子、
１０８，２０７…第１ＬＥＤ列、
１０８ａ，２０７ａ…ＬＥＤ（第１ＬＥＤ）、
１０８ｂ，１０９ｂ，２０７ｂ，２０８ｂ，２０９ｂ…ＬＥＤダイ、
１０９…第２ＬＥＤ列、
１０９ａ，２０８ａ，２０９ａ…ＬＥＤ（第２ＬＥＤ）、
１１０，２１２…電流制限回路、
１１１，２１０ａ，２１１ａ，２１２ａ…デプレッション型ＦＥＴ、
１１２，２１０ｂ，２１１ｂ，２１２ｂ…抵抗、
１１３，２１４…ＬＥＤモジュール（発光部）、
１１４，１１５，１１６，２１５，２１６…電極、
１１７，２１７…モジュール基板、
１１８，１１９，２１８，２１９，２２０…ダム材、
１２０，２２２…第２蛍光部材、
１２１，２２３…第１蛍光部材、
１２２，２２４…ワイヤ、
２０８…第３ＬＥＤ列、
２０９…第４ＬＥＤ列、
２１０，２１１…バイパス回路、
２２１…被覆部材。

Claims (8)

1. 低い照度で発光するときと高い照度で発光するときで発光色の異なるＬＥＤ照明装置において、
   複数のＬＥＤが直列接続した第１ＬＥＤ列及び第２ＬＥＤ列と、
   前記第１ＬＥＤ列と前記第２ＬＥＤ列に電圧を印加する一の出力端子を有する電源回路を備え、
   前記複数のＬＥＤには少なくとも第１発光色で発光する第１ＬＥＤと第２発光色で発光する第２ＬＥＤを含み、
   前記電源回路が前記出力端子から出力する電圧が低いときに前記第１ＬＥＤ列だけが点灯し、前記第１ＬＥＤ列だけが点灯するときの発光色と前記第１ＬＥＤ列及び前記第２ＬＥＤ列がともに発光するときの発光色とが異なり、
   前記第１ＬＥＤ列に含まれる前記ＬＥＤの数が前記第２ＬＥＤ列に含まれる前記ＬＥＤの数より少ない
   ことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
2. 前記複数のＬＥＤが一のモジュール基板に実装されていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
3. 前記第１ＬＥＤはＬＥＤダイ上面を第１蛍光部材で被覆したものであり、前記第２ＬＥＤはＬＥＤダイ上面を第２蛍光部材で被覆したるものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤ照明装置。
4. 前記第１ＬＥＤ同士の間で前記第１蛍光部材が連結し、前記第２ＬＥＤ同士の間で前記第２蛍光部材が連結していることを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤ照明装置。
5. 前記第１ＬＥＤが前記モジュール基板の中央部に配置され、前記第２ＬＥＤが前記第１ＬＥＤを取り囲んでいることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のＬＥＤ照明装置。
6. 前記第１ＬＥＤの発光色の色温度が前記第２ＬＥＤの発光色の色温度より低く、前記第１ＬＥＤ列に含まれる前記第１ＬＥＤの割合が前記第２ＬＥＤ列に含まれる第１ＬＥＤの割合より大きいことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のＬＥＤ照明装置。
7. 前記電源回路が出力電流を変化させられる定電流ドライバーであり、前記第１ＬＥＤ列と前記第２ＬＥＤ列が前記電源回路に対して並列接続し、前記第１ＬＥＤ列に電流制限回路が直列接続していることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のＬＥＤ照明装置。
8. 前記電源回路が出力電圧を変化させられる可変電圧源であり、前記第１ＬＥＤ列と前記第２ＬＥＤ列が前記電流回路に対して直列接続し、前記第１ＬＥＤ列と前記第２ＬＥＤ列の接続部にバイパス回路を備え、前記バイパス回路は前記２ＬＥＤ列に流れる電流に応じてカットオフすることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のＬＥＤ照明装置。

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