特許 6384258 ＬＥＤモジュール及びＬＥＤ照明装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6384258

(24)【登録日】2018年8月17日

(45)【発行日】2018年9月5日

(54)【発明の名称】ＬＥＤモジュール及びＬＥＤ照明装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/00 20100101AFI20180827BHJP

   F21V 23/00 20150101ALI20180827BHJP

   H05B 37/02 20060101ALI20180827BHJP

   H05B 37/03 20060101ALI20180827BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/00 J

   F21V23/00 117

   H05B37/02 J

   H05B37/02 K

   H05B37/03 B

【請求項の数】8

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-211287(P2014-211287)

(22)【出願日】2014年10月16日

(65)【公開番号】特開2016-82044(P2016-82044A)

(43)【公開日】2016年5月16日

【審査請求日】2017年9月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000192

【氏名又は名称】岩崎電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100160967

【弁理士】

【氏名又は名称】▲濱▼口 岳久

(72)【発明者】

【氏名】山口 良明

(72)【発明者】

【氏名】永瀬 徹

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 信一

(72)【発明者】

【氏名】山下 将武

【審査官】 小濱 健太

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１３３９７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１８６６６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３３／００−３３／６４

Ｈ０５Ｂ ３７／００−３９／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流電流を出力するＡＣ／ＤＣコンバータ又はＤＣ／ＤＣコンバータを含む点灯装置から別置され、該点灯装置から２本の配線のみを介して前記直流電流が供給される第１及び第２の端子を有するＬＥＤモジュールであって、
前記第１の端子にアノード端が接続されたＬＥＤと、
前記ＬＥＤのカソード端と前記第２の端子の間に接続されたスイッチ素子と、
前記ＬＥＤモジュールの温度を検出する温度検出回路と、
前記温度検出回路によって検出される検出温度が閾値未満である場合に前記スイッチ素子を導通させ、前記検出温度が前記閾値以上となる場合に前記スイッチ素子を開放するように構成された制御回路と
を備え、前記ＬＥＤ、前記スイッチ素子、前記温度検出回路及び前記制御回路が同一基板上に実装された、ＬＥＤモジュール。

【請求項2】

請求項１に記載のＬＥＤモジュールにおいて、前記制御回路がサイリスタを含み、
前記サイリスタのアノード端子が前記スイッチ素子の制御端子に接続されるとともに抵抗を介して前記第１の端子に接続され、前記サイリスタのカソード端子が前記第２の端子に接続され、前記検出温度が前記閾値以上となると前記第２の端子に対する電圧が上昇する回路によって前記サイリスタが導通するように構成されたＬＥＤモジュール。

【請求項3】

請求項１に記載のＬＥＤモジュールにおいて、前記制御回路がトランジスタを含み、
前記トランジスタのコレクタ端子が前記スイッチ素子の制御端子に接続されるとともに抵抗を介して前記第１の端子に接続され、前記トランジスタのエミッタ端子が前記第２の端子に接続され、前記検出温度が前記閾値以上となると前記第２の端子に対する電圧が上昇する回路によって前記トランジスタがオンするように構成されたＬＥＤモジュール。

【請求項4】

請求項１に記載のＬＥＤモジュールにおいて、前記制御回路が第１及び第２のトランジスタを含み、
前記第１のトランジスタのコレクタ端子が前記スイッチ素子の制御端子に接続されるとともに第１の抵抗を介して前記第１の端子に接続され、前記第１のトランジスタのエミッタ端子が第２の抵抗を介して前記第２の端子に接続され、前記第１のトランジスタのベース端子が前記第２のトランジスタのコレクタ端子に接続されるとともに第３の抵抗を介して前記第１の端子に接続され、前記第２のトランジスタのエミッタ端子が前記第１のトランジスタのエミッタ端子に接続され、前記検出温度が前記閾値以上となると前記第２の端子に対する電圧が低下する回路によって前記第２のトランジスタがオンするように構成されたＬＥＤモジュール。

【請求項5】

直流電流を出力するＡＣ／ＤＣコンバータ又はＤＣ／ＤＣコンバータを含む点灯装置から別置され、第１の端子を有するＬＥＤモジュール及び第２の端子を有するスイッチモジュールを備え、前記点灯装置から２本の配線のみを介して前記直流電流が前記第１及び第２の端子に供給されるＬＥＤ照明装置であって、
前記ＬＥＤモジュールが第１の基板を含み、前記スイッチモジュールが第２の基板を含み、
前記第１の基板に実装され、前記第１の端子にアノード端が接続されたＬＥＤと、
前記第２の基板に実装され、前記ＬＥＤのカソード端と前記第２の端子の間に接続されたスイッチ素子と、
温度検出素子を有し、前記ＬＥＤモジュールの温度を検出するように構成され、少なくとも前記温度検出素子が前記第１の基板に実装され、残余の部分が前記第２の基板に実装された温度検出回路と、
前記温度検出回路によって検出される検出温度が閾値未満である場合に前記スイッチ素子を導通させ、前記検出温度が前記閾値以上となる場合に前記スイッチ素子を開放するように構成され、全部又は一部が前記第２の基板に実装され、残余の部分が前記第１の基板に実装された制御回路と
を備えたＬＥＤ照明装置。

【請求項6】

請求項５に記載のＬＥＤ照明装置において、前記制御回路がサイリスタを含み、
前記サイリスタのアノード端子が前記スイッチ素子の制御端子に接続されるとともに抵抗を介して前記第１の端子に接続され、前記サイリスタのカソード端子が前記第２の端子に接続され、前記検出温度が前記閾値以上となると前記第２の端子に対する電圧が上昇する回路によって前記サイリスタが導通するように構成されたＬＥＤ照明装置。

【請求項7】

請求項５に記載のＬＥＤ照明装置において、前記制御回路がトランジスタを含み、
前記トランジスタのコレクタ端子が前記スイッチ素子の制御端子に接続されるとともに抵抗を介して前記第１の端子に接続され、前記トランジスタのエミッタ端子が前記第２の端子に接続され、前記検出温度が前記閾値以上となると前記第２の端子に対する電圧が上昇する回路によって前記トランジスタがオンするように構成されたＬＥＤ照明装置。

【請求項8】

請求項５に記載のＬＥＤ照明装置において、前記制御回路が第１及び第２のトランジスタを含み、
前記第１のトランジスタのコレクタ端子が前記スイッチ素子の制御端子に接続されるとともに第１の抵抗を介して前記第１の端子に接続され、前記第１のトランジスタのエミッタ端子が第２の抵抗を介して前記第２の端子に接続され、前記第１のトランジスタのベース端子が前記第２のトランジスタのコレクタ端子に接続されるとともに第３の抵抗を介して前記第１の端子に接続され、前記第２のトランジスタのエミッタ端子が前記第１のトランジスタのエミッタ端子に接続され、前記検出温度が前記閾値以上となると前記第２の端子に対する電圧が低下する回路によって前記第２のトランジスタがオンするように構成されたＬＥＤ照明装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＬＥＤモジュール及びＬＥＤ照明装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、自動点滅回路を備えるＬＥＤ照明装置を開示する。このＬＥＤ照明装置は、整流回路の出力側に接続されるＬＥＤ集合体と、ＬＥＤ集合体への通電を制御するＬＥＤ駆動手段と、検出されるＬＥＤ照度及び入力電圧に基づいてＬＥＤ駆動手段に通電する電流値を制限する入力制御手段とを備える。更に、ＬＥＤ照明装置には、ＬＥＤ照明装置内部の温度異常を検出することによってＬＥＤ集合体の点灯を停止するように構成された保護素子及び保護スイッチング素子からなる保護回路が設けられる。保護素子には、高温になると電気抵抗が上昇するＰＴＣサーミスタ等が利用される。ＬＥＤ照明装置内の温度が異常に上昇した際に、保護素子の抵抗値が上昇すると、保護スイッチング素子がＯＦＦからＯＮに切り替わり、これにより、ＬＥＤ駆動手段によるＬＥＤ部の点灯がＯＦＦされるように構成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−１３９９７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、特許文献１の構成によると、ＬＥＤ部を構成するＬＥＤ回路と、ＬＥＤ駆動手段を構成する点灯回路と、これらを保護するための保護回路とが一体的に形成されている。そのため、ＬＥＤモジュールと点灯装置（電源装置）とが別置されるような構成に上記の保護回路を適用しようとすると、ＬＥＤモジュールと点灯装置との間に多数の複雑な配線が必要となり、現実的な実施とはならない。また更に、既存の点灯装置に後から接続されるＬＥＤモジュールに上記の保護回路を適用することはできない。

【0005】

そこで、本発明は、点灯装置から独立して構成されたＬＥＤモジュール及びＬＥＤ照明装置において、点灯装置との間に別途の配線を要することなくＬＥＤモジュール又は点灯装置の異常保護を可能とする構成を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第１の形態による、第１及び第２の端子を有するＬＥＤモジュールは、第１の端子にアノード端が接続されたＬＥＤと、ＬＥＤのカソード端と第２の端子の間に接続されたスイッチ素子と、ＬＥＤモジュールの温度を検出する温度検出回路と、温度検出回路によって検出される検出温度が閾値未満である場合にスイッチ素子を導通させ、検出温度が閾値以上となる場合にスイッチ素子を開放するように構成された制御回路とを備える。

【0007】

上記ＬＥＤモジュールには、ＬＥＤに直列接続されたスイッチ素子と、ＬＥＤモジュールの温度を検出する温度検出回路と、検出温度が所定値未満である場合にスイッチ素子を導通させ、検出温度が所定値以上である場合にスイッチ素子を開放するように構成された制御回路が設けられる。これにより、点灯装置から独立して構成されたＬＥＤモジュールにおいて、点灯装置との間に別途の配線を要することなくＬＥＤモジュール又はＬＥＤモジュールに接続される点灯装置の異常保護が可能となる。

【0008】

本発明の第２の形態による、第１の端子を有するＬＥＤモジュール及び第２の端子を有するスイッチモジュールを備えるＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤモジュールに含まれ、第１の端子にアノード端が接続されたＬＥＤと、スイッチモジュールに含まれ、ＬＥＤのカソード端と第２の端子の間に接続されたスイッチ素子と、温度検出素子を有し、ＬＥＤモジュールの温度を検出するように構成され、少なくとも温度検出素子がＬＥＤモジュールに含まれ、残余の部分がスイッチモジュールに含まれた温度検出回路と、温度検出回路によって検出される検出温度が閾値未満である場合にスイッチ素子を導通させ、検出温度が閾値以上となる場合にスイッチ素子を開放するように構成され、全部又は一部がスイッチモジュールに含まれ、残余の部分がＬＥＤモジュールに含まれた制御回路とを備える。

【0009】

上記ＬＥＤモジュールによると、ＬＥＤ及び温度検出素子が含まれるＬＥＤモジュールと、ＬＥＤに接続されたスイッチ素子が含まれるスイッチモジュールが設けられる。そして、温度検出素子による検出温度が所定値未満である場合にスイッチ素子を導通させるとともに検出温度が所定値以上である場合にスイッチ素子を開放するように構成された制御回路が、ＬＥＤモジュールとスイッチモジュールに適宜分配されて実装される。これにより、点灯装置から独立して構成されたＬＥＤモジュールを含むＬＥＤ照明装置において、点灯装置との間に別途の配線を要することなくＬＥＤモジュール又はＬＥＤモジュールに接続される点灯装置の異常保護が可能となる。また、ＬＥＤだけが実装された既存のＬＥＤモジュールに対しても、簡素な付加構成によって上記の効果が得られる。

【0010】

上記第１の形態のＬＥＤモジュール又は第２の形態のＬＥＤ照明装置において、制御回路がサイリスタを含み、サイリスタのアノード端子がスイッチ素子の制御端子に接続されるとともに抵抗を介して第１の端子に接続され、サイリスタのカソード端子が第２の端子に接続され、検出温度が閾値以上となると第２の端子に対する電圧が上昇する回路によってサイリスタが導通するように構成することが好ましい。この構成によると、検出温度の異常上昇時にサイリスタに保持電流が流れ、その導通状態が保持される。したがって、スイッチ素子の非導通状態、すなわちＬＥＤの消灯による保護状態が維持され、異常又は故障の進展を確実に防止することができる。

【0011】

また、制御回路がトランジスタを含み、トランジスタのコレクタ端子がスイッチ素子の制御端子に接続されるとともに抵抗を介して第１の端子に接続され、トランジスタのエミッタ端子が第２の端子に接続され、検出温度が閾値以上となると第２の端子に対する電圧が上昇する回路によってトランジスタがオンするように構成してもよい。この構成によると、異常発生後に異常が解消された場合に、スイッチ素子の導通、すなわちＬＥＤの点灯を復帰させることができる。

【0012】

また、制御回路が第１及び第２のトランジスタを含み、第１のトランジスタのコレクタ端子がスイッチ素子の制御端子に接続されるとともに第１の抵抗を介して第１の端子に接続され、第１のトランジスタのエミッタ端子が第２の抵抗を介して第２の端子に接続され、第１のトランジスタのベース端子が第２のトランジスタのコレクタ端子に接続されるとともに第３の抵抗を介して第１の端子に接続され、第２のトランジスタのエミッタ端子が第１のトランジスタのエミッタ端子に接続され、検出温度が閾値以上となると第２の端子に対する電圧が低下する回路によって第２のトランジスタがオンするように構成してもよい。この構成によると、ＬＥＤの消灯動作から点灯復帰動作までの復帰特性を適宜設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の第１の実施形態によるＬＥＤモジュールを示すブロック図である。

【図2】第１の実施形態におけるＬＥＤモジュールの回路構成を示す図である。

【図3】本発明の第２の実施形態によるＬＥＤ照明装置を示すブロック図である。

【図4A】第２の実施形態におけるＬＥＤ照明装置の回路構成例を示す図である。

【図4B】第２の実施形態におけるＬＥＤ照明装置の回路構成例を示す図である。

【図5】第２の実施形態におけるＬＥＤ照明装置の代替の回路構成例を示す図である。

【図6】本発明の変形例によるＬＥＤモジュールの回路構成を示す図である。

【図7】本発明の変形例によるＬＥＤモジュールの回路構成を示す図である。

【図8】本発明の変形例によるＬＥＤモジュールの回路構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

＜第１の実施形態＞
図１に、本発明の第１の実施形態によるＬＥＤモジュール１のブロック図を示す。ＬＥＤモジュール１は点灯装置（電源装置又は安定器）５と別置される。ＬＥＤモジュール１は高電位側の端子Ｔ１及び低電位側の端子Ｔ２を有し、端子Ｔ１及びＴ２はそれぞれ点灯装置５の高電位出力端子Ｔ３及び低電位出力端子Ｔ４に配線Ｗ１及びＷ２を介して接続される。点灯装置５は、商用電源等の交流電源が入力されて所望の直流電流（ＬＥＤ電流）を出力するＡＣ／ＤＣコンバータであってもよいし、バッテリ等の直流電源が入力されて所望の直流電流（ＬＥＤ電流）を出力するＤＣ／ＤＣコンバータであってもよい。すなわち、点灯装置５からの直流電流がＬＥＤモジュール１に供給される。

【0015】

ＬＥＤモジュール１は、端子Ｔ１−Ｔ２間に、ＬＥＤ１０、スイッチ素子２０、温度検出回路３０及び制御回路４０を備える。これらの回路要素は、例えば同一の基板に実装される。なお、各回路素子がどの回路に属するかについての分類は説明の便宜上のものであり、本発明を拘束するものではない。

【0016】

図２に、ＬＥＤモジュール１の回路構成を示す。以降において、端子Ｔ１と略同電位の回路配線をラインＬ１といい、端子Ｔ２と略同電位の回路配線をラインＬ２というものとする。また、端子Ｔ１及びＴ２は、配線Ｗ１及びＷ２がＬＥＤモジュール１に接続されるノードを意味し、コネクタ、ソケット等で構成されていてもよいし、基板上に配置されたノードであってもよい。

【0017】

ＬＥＤ１０は、複数のＬＥＤ素子１１が直列接続されたＬＥＤアレイからなり、ＬＥＤ１０のアノード端は端子Ｔ１、すなわちラインＬ１に接続される。なお、上記のＬＥＤアレイは、複数のＬＥＤ素子１１が直並列接続されたものであってもよい。

【0018】

スイッチ素子２０はＬＥＤ１０に直列接続され、本実施形態ではＮＰＮ型のＭＯＳＦＥＴからなる。具体的には、スイッチ素子２０のドレイン端子（入力端子）はＬＥＤ１０のカソード端に接続され、ソース端子（出力端子）は端子Ｔ２、すなわちラインＬ２に接続され、ゲート端子（制御端子）は後述する制御回路４０に接続される。なお、スイッチ素子２０は、ＩＧＢＴ等であってもよく、この場合は、入力端子がコレクタ端子であり、出力端子がエミッタ端子となる。以降において、スイッチ素子２０を、必要に応じてＦＥＴ２０ともいう。また、本明細書において、ＦＥＴ、トランジスタ、サイリスタ、ダイアック等の半導体スイッチ素子について、「導通」及び「オン」は実質的に同義であるものとし、「非導通」、「オフ」及び「開放」も実質的に同義であるものとする。

【0019】

温度検出回路３０は、抵抗３１及び温度検出素子であるＰＴＣ（正特性）サーミスタ３２の直列回路からなる。抵抗３１がラインＬ１に接続され、ＰＴＣサーミスタ３２がラインＬ２に接続され、ラインＬ１−Ｌ２間の電圧が抵抗３１とＰＴＣサーミスタ３２によって分圧される。周囲温度（本体温度）が上昇するとＰＴＣサーミスタ３２の抵抗値及び両端電圧が上昇し、これによりＬＥＤモジュール１の温度上昇が検出される。なお、ＬＥＤモジュール１の温度は、回路基板の温度であってもよいし、ＬＥＤ１０の近傍の雰囲気温度であってもよい。また、ＬＥＤモジュール１が筐体に含まれる場合には、ＬＥＤモジュール１の温度は、その筐体内部又は外面のいずれかの箇所の温度であればよい。

【0020】

制御回路４０は、サイリスタ４１、抵抗４２、４５及び４７、ダイアック４３、ツェナーダイオード４４並びにコンデンサ４６を有する。サイリスタ４１のアノード端子はＦＥＴ２０のゲート端子に接続されるとともに、抵抗４２を介してラインＬ１に接続され、カソード端子はラインＬ２に接続される。サイリスタ４１の制御端子はダイアック４３の一端に接続され、ダイアック４３の他端は抵抗３１とＰＴＣサーミスタ３２の接続点に接続される。ＰＴＣサーミスタ３２の電圧がラインＬ２に対して上昇してダイアック４３がオンすると、サイリスタ４１が導通する。ツェナーダイオード４４及び抵抗４５がＦＥＴ２０のゲート−ソースに並列接続され、サイリスタ４１の非導通時におけるゲート−ソース間電圧を適正化する。コンデンサ４６及び抵抗４７は、温度検出回路３０の出力部からサイリスタ４１の制御端子への入力電圧及び電流並びにダイアック４３の動作条件を適正化する。なお、ダイアック４３の代わりにツェナーダイオード等他のスイッチ素子を用いることも可能である。

【0021】

以下に、ＬＥＤモジュール１の動作を説明する。概略として、制御回路４０は、温度検出回路３０によって検出される検出温度が異常閾値未満である場合（正常点灯時）にはスイッチ素子２０を導通させ、検出温度が異常閾値以上となる場合（異常発生時）にはスイッチ素子２０を開放させる。すなわち、ＬＥＤモジュール１は、正常点灯時にはＬＥＤ１０を点灯させ、異常時にはＬＥＤ１０への電流経路を遮断してＬＥＤ１０を消灯する。

【0022】

ＬＥＤモジュール１（特に、ＬＥＤ１０）において検出温度が異常閾値以上となる原因として、主に以下が想定される。
第１に、点灯装置５の出力電流制御（例えば、定電流制御）に異常が発生し、ＬＥＤ１０の定格電流を超える出力電流がＬＥＤ１０に投入されている場合に、ＬＥＤモジュール１において異常な温度上昇が発生し得る。
第２に、ＬＥＤモジュール１が夜間のみに点灯される設定であるにもかかわらず、点灯装置５に別途接続される自動点滅器の故障により日中にＬＥＤ１０が点灯されてしまった場合に、ＬＥＤモジュール１において異常な温度上昇が発生し得る。
第３に、ＬＥＤモジュール１の端子Ｔ１又はＴ２（あるいは、配線Ｗ１又はＷ２）が点灯装置５の出力端子に正しく接続されない場合（例えば、点灯装置５の入力端子に接続された場合等）に、ＬＥＤ１０の定格を超える電流又は電圧がＬＥＤ１０に投入され、ＬＥＤモジュール１において異常な温度上昇が発生し得る。
第４に、ＬＥＤモジュール１が、それに適合しない点灯装置（ＨＩＤ用安定器、銅鉄安定器、定格電流、定格電圧又は定格電力の過大なＬＥＤ電源装置等）に接続された場合に、ＬＥＤ１０の定格を超える電流、電圧又は電力がＬＥＤ１０に投入され、ＬＥＤモジュール１において異常な温度上昇が発生し得る。
なお、上記第１乃至第４のような異常が発生した状態においては、ＬＥＤモジュール１若しくは点灯装置５又はその両方が故障する可能性がある。

【0023】

正常点灯時、すなわち、検出温度が異常閾値未満の場合においては、ＰＴＣサーミスタ３２の抵抗値及びその両端電圧は相対的に低い。この場合、ダイアック４３にかかる電圧はダイアック４３の降伏電圧以下であり、ダイアック４３はオフ状態に維持される。これにより、サイリスタ４１の制御端子に電流は流れず、サイリスタ４１は非導通状態に維持される。したがって、ラインＬ１−Ｌ２間の電圧を抵抗４２及び４５で分圧した電圧のうちの抵抗４５の両端電圧（ツェナーダイオード４４によってクランプされる場合にはそのクランプ電圧、以下同じ）がＦＥＴ２０のゲート−ソース端子間に印加される。これにより、ＦＥＴ２０は導通状態に維持される。

【0024】

一方、異常時において、検出温度が異常閾値以上となると、ＰＴＣサーミスタ３２の抵抗値及びその両端電圧（すなわち、ラインＬ２に対する電圧）が上昇する。そして、ダイアック４３にかかる電圧がダイアック４３の降伏電圧を超え、ダイアック４３がオン状態となる。これにより、サイリスタ４１の制御端子に電流が流れ、サイリスタ４１が導通状態となる。したがって、ＦＥＴ２０のゲート−ソース間電圧が実質的にゼロとなり、ＦＥＴ２０はオフされる。そして、抵抗４２からサイリスタ４１を介してラインＬ２に流れる電流がサイリスタ４１の保持電流となり、サイリスタ４１の導通状態及びＦＥＴ２０の非導通状態が維持される。このＦＥＴ２０の非導通状態は、点灯装置５からＬＥＤモジュール１への給電が停止してから再開されるまで継続される。この構成によると、異常時にサイリスタ４１の導通状態がラッチされ、スイッチ素子２０の非導通状態、すなわちＬＥＤ１０の消灯による保護状態が維持され、異常又は故障の進展を確実に防止することができる。

【0025】

以上のように、本実施形態によると、ＬＥＤ１０に直列接続されたスイッチ素子２０と、ＬＥＤモジュール１の温度を検出する温度検出回路３０と、検出温度が所定値未満である場合にスイッチ素子２０を導通させ、検出温度が所定値以上となる場合にスイッチ素子２０を開放するように構成された制御回路４０がＬＥＤモジュール１に設けられる。これにより、点灯装置５から独立して構成されたＬＥＤモジュール１において、点灯装置５との間に別途の配線を要することなくＬＥＤモジュール１又は点灯装置５の異常保護が可能な構成が提供される。

【0026】

＜第２の実施形態＞
上記第１の実施形態ではＬＥＤモジュール内にＬＥＤ１０、スイッチ素子２０、温度検出回路３０及び制御回路４０が含まれる構成を示したが、本実施形態では、上記構成要素がＬＥＤモジュール及びスイッチモジュールに分散されて配置される構成を示す。図３に、本実施形態によるＬＥＤモジュール２及びスイッチモジュール３を含むＬＥＤ照明装置４のブロック図を示す。なお、本実施形態において、第１の実施形態と実質的に同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0027】

ＬＥＤモジュール２は高電位側の端子Ｔ１を有し、端子Ｔ１は点灯装置５の高電位出力端子Ｔ３に配線Ｗ１を介して接続される。スイッチモジュール３は低電位側の端子Ｔ２を有し、端子Ｔ２は点灯装置５の低電位出力端子Ｔ４に配線Ｗ２を介して接続される。このように、ＬＥＤ照明装置４は点灯装置５から別置される。本実施形態では、ＬＥＤモジュール２とスイッチモジュール３とは、後述する各配線によって相互に接続される。あるいは、ＬＥＤモジュール２とスイッチモジュール３とがコネクタ等によって接続され、一体形成されるようにしてもよい。

【0028】

ＬＥＤモジュール２は、ＬＥＤ１０、及び温度検出回路３０の少なくともＰＴＣサーミスタ３２を含む部分（以下、「温度検出回路３０´」という）を含む。ＬＥＤモジュール２の基板Ｂ１には、ＬＥＤ１０及び温度検出回路３０´が実装される。スイッチモジュール３は、スイッチ素子２０、（ある場合には）温度検出回路３０の温度検出回路３０´以外の部分、及び制御回路４０の全部又は一部（以下、「制御回路４０´」という）を含む。スイッチモジュール３の基板Ｂ２には、スイッチ素子２０及び制御回路４０´が実装される。なお、制御回路４０のうちの制御回路４０´に含まれない残余の部分がある場合には、その部分は基板Ｂ１に実装される。言い換えると、温度検出回路３０の主たる部分は温度検出回路３０´としてＬＥＤモジュール２に含まれ、制御回路４０の主たる部分は制御回路４０´としてスイッチモジュール３に含まれる。なお、ＰＴＣサーミスタ３２は基板Ｂ１に対して半田付けされて固定されていてもよいし、半田付けされずに固定されていてもよい。

【0029】

図４Ａ及び図４Ｂに、ＬＥＤ照明装置４の回路構成の例を示す。図４Ａ又は図４Ｂに示すように、基板Ｂ１には、ＬＥＤ１０及びＰＴＣサーミスタ３２（温度検出回路３０´）が実装され、基板Ｂ２には、スイッチ素子２０、抵抗３１及び制御回路４０が実装される。基板Ｂ１において、ＰＴＣサーミスタ３２は、いずれの回路とも電気的には接続されていないが、部品本体が基板Ｂ１上に実装又は配置される。そして、ＬＥＤモジュール２に含まれるＰＴＣサーミスタ３２及びスイッチモジュール３に含まれる抵抗３１によって検出されるＬＥＤモジュール２の温度が制御回路４０に入力される。

【0030】

図４Ａに示す例では、ＬＥＤモジュール２は配線Ｗ３〜Ｗ６によってスイッチモジュール３に接続される。ＬＥＤ１０のカソード端が端子Ｔ３１−配線Ｗ３−端子Ｔ３２を介してＦＥＴ２０のドレイン端子に接続され、ラインＬ１が端子Ｔ４１−配線Ｗ４−端子Ｔ４２を介して抵抗３１及び４２に接続される。そして、ＰＴＣサーミスタ３２の高電位側端子が端子Ｔ５１−配線Ｗ５−端子Ｔ５２を介してダイアック４３と抵抗３１の接続点に接続され、ＰＴＣサーミスタ３２の低電位側端子が端子Ｔ６１−配線Ｗ６−端子Ｔ６２を介してラインＬ２に接続される。

【0031】

図４Ｂに示す例でも、ＬＥＤモジュール２は配線Ｗ３〜Ｗ６によってスイッチモジュール３に接続されるが、配線Ｗ４の構成が図４Ａの例と異なる。図４Ｂの例においては、配線Ｗ４は、端子Ｔ１と端子Ｔ４２の間に、例えばＬＥＤモジュール２の外部に（すなわち、内部を通らずに）直接接続される。この場合、端子Ｔ４１が不要となる。

【0032】

このような部品の分配により、ＬＥＤ１０及びＰＴＣサーミスタ３２を含むＬＥＤモジュール２と、スイッチ素子２０、抵抗３１及び制御回路４０を含むスイッチモジュール３とが比較的少ない配線及び端子で接続される。また、ＬＥＤ１０が実装されただけの既存のＬＥＤモジュールに対しても、簡素な構成を付加するだけでＬＥＤモジュール２乃至はＬＥＤ照明装置４を構成することができる。特に、ＰＴＣサーミスタ３２が基板Ｂ１に半田付けされず、かつ配線Ｗ４が端子Ｔ１に直接接続される構成の場合（図４Ｂ）には、ＬＥＤ１０のみが実装された既存のＬＥＤモジュールの基板において配線パターンを変更する必要がなく、基板のコスト管理上好ましい。

【0033】

また、代替例として、図５に示すように、ＬＥＤモジュール２（基板Ｂ１）に、ＬＥＤ１０、温度検出回路３０及び抵抗４２が実装され、スイッチモジュール３（基板Ｂ２）に、スイッチ素子２０、及び制御回路４０の抵抗４２以外の部分（制御回路４０´）が実装されるようにしてもよい。

【0034】

この場合、ＬＥＤモジュール２は配線Ｗ３及びＷ６〜Ｗ８によってスイッチモジュール３に接続される。図４Ａ及び図４Ｂに示す例と同様に、ＬＥＤ１０のカソード端が端子Ｔ３１−配線Ｗ３−端子Ｔ３２を介してＦＥＴ２０のドレイン端子に接続され、ＰＴＣサーミスタ３２の低電位側端子が端子Ｔ６１−配線Ｗ６−端子Ｔ６２を介してラインＬ２に接続される。そして、図５に示すように、抵抗４２が、端子Ｔ７１−配線Ｗ７−端子Ｔ７２を介してサイリスタ４１のアノード側の回路配線に接続され、ＰＴＣサーミスタ３２の高電位側端子が端子Ｔ８１−配線Ｗ８−端子Ｔ８２を介してダイアック４３に接続される。

【0035】

この分配においては、ＬＥＤモジュール２（基板Ｂ１）とスイッチモジュール３（基板Ｂ２）の間で、高電位側のラインＬ１の電位が印加され得る配線が配線Ｗ３のみとなり（スイッチ素子２０の非導通時）、基板Ｂ２上では、全体として低電圧回路が構成される。これにより、スイッチモジュール３における絶縁設計が比較的容易となる。

【0036】

なお、上記の端子Ｔ３１〜Ｔ８２の各々は、関連する配線が各モジュールに接続されるノードを意味し、コネクタ、ソケット等で構成されていてもよいし、各モジュールに設けられた挿通孔であってもよいし、各基板上に設けられたノードであってもよい。

【0037】

ＬＥＤ照明装置４の動作について、ＬＥＤ照明装置４の回路構成は第１の実施形態のＬＥＤモジュール１（図２）の回路構成と同一であるから、その動作も第１の実施形態において説明したＬＥＤモジュール１の動作と同様である。

【0038】

以上のように、本実施形態によるＬＥＤ照明装置４は、ＬＥＤ１０及び温度検出回路３０の少なくとも温度検出素子３１が含まれるＬＥＤモジュール２と、ＬＥＤ１０に接続されたスイッチ素子２０が含まれるスイッチモジュール３を備える。そして、検出温度が所定値未満である場合にスイッチ素子２０を導通させるとともに検出温度が所定値以上となる場合にスイッチ素子２０を開放するように構成された制御回路４０が、ＬＥＤモジュール２とスイッチモジュール３に適宜分配されて実装される。これにより、点灯装置５から独立して構成されたＬＥＤモジュール２を含むＬＥＤ照明装置４において、点灯装置５との間に別途の配線を要することなくＬＥＤモジュール２又は点灯装置５の異常保護が可能な構成が提供される。また、ＬＥＤだけが実装された既存のＬＥＤモジュールに対しても、簡素な付加構成によって上記の効果が得られる。

【0039】

＜変形例＞
以上に本発明の好適な実施形態を示したが、本発明は、例えば以下に示すように種々の態様に変形可能である。以下の変形例１及び２は制御回路４０に関するものであり、変形例３及び４は温度検出回路３０に関するものである。これらの変形例１又は２と変形例３又は４とは、特に断りがない限り、相互に組合せることが可能である。

【0040】

（１）変形例１（制御回路４０の変形）
上記各実施形態においては、制御回路４０における制御用のスイッチ素子としてサイリスタ４１を用いたが、サイリスタ４１の代わりにトランジスタを用いてもよい。これにより、検出温度が異常閾値以上となった後に異常閾値未満に戻ると、ＬＥＤ１０の点灯が復帰するように構成することができる。図６に、本変形例による制御回路４０を有するＬＥＤモジュール１を示す。本変形例において、第１の実施形態と実質的に同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0041】

図６に示すように、制御回路４０はトランジスタ４８を有し、トランジスタ４８のコレクタ端子がＦＥＴ２０のゲート端子に接続され、エミッタ端子がラインＬ２に接続され、ベース端子がダイアック４３に接続される。なお、トランジスタ４８にはゲート抵抗が適宜付加されてもよいし、トランジスタ４８を抵抗内蔵型のトランジスタとしてもよい。

【0042】

正常点灯時、すなわち、検出温度が異常閾値未満の場合においては、ＰＴＣサーミスタ３２の抵抗値及びその両端電圧は相対的に低く、ダイアック４３はオフ状態に維持される。したがって、トランジスタ４８のベース端子に電流は流れず、トランジスタ４８はオフ状態に維持される。これにより、ラインＬ１−Ｌ２間の電圧を抵抗４２及び４５で分圧した電圧のうちの抵抗４５の両端電圧がＦＥＴ２０のゲート−ソース間に印加され、ＦＥＴ２０は導通状態に維持される。

【0043】

一方、異常が発生して検出温度が異常閾値以上となると、ＰＴＣサーミスタ３２の抵抗値及びその両端電圧（ラインＬ２に対する電圧）が上昇し、ダイアック４３がオン状態となる。したがって、トランジスタ４８のベース端子に電流が流れ、トランジスタ４８がオン状態となる。これにより、ＦＥＴ２０のゲート−ソース電圧が実質的にゼロとなり、ＦＥＴ２０はオフされる。その後、検出温度が異常閾値未満に戻り、ＰＴＣサーミスタ３２の抵抗値及びその両端電圧が低下すると、再び上記の正常点灯時の動作状態が得られる。

【0044】

このように、本変形例の構成によると、異常発生後に異常が解消された場合にスイッチ素子２０の導通状態、すなわちＬＥＤ１０の点灯を復帰させることができる。なお、本変形例を第１の実施形態のＬＥＤモジュール１の変形として説明したが、本変形例の構成は第２の実施形態のＬＥＤ照明装置４にも適用可能である。この場合、図４又は図５に示す回路配置において、サイリスタ４１をトランジスタ４８に置き換えるだけでよい。

【0045】

（２）変形例２（制御回路４０の変形）
上記各実施形態においては、制御回路４０における制御用のスイッチ素子としてサイリスタ４１を用いたが、サイリスタ４１の代わりにトランジスタを用いたシュミットトリガ回路を用いてもよい。これにより、温度検出回路３０による検出温度変化に対するＬＥＤ１０の点灯復帰動作にヒステリシスをもたせることができる。図７に、本変形例による制御回路４０を有するＬＥＤモジュール１を示す。本変形例において、第１の実施形態と実質的に同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0046】

図７に示すように、温度検出回路３０はＰＴＣサーミスタ３３及び抵抗３４の直列回路からなり、ＰＴＣサーミスタ３３がラインＬ１に接続され、抵抗３４がラインＬ２に接続される。周囲温度が上昇するとＰＴＣサーミスタ３３の抵抗値及び両端電圧が増加するとともに抵抗３４の両端電圧が減少し、これによりＬＥＤモジュール１の温度上昇が検出される。

【0047】

制御回路４０は、サイリスタ４１の代わりにトランジスタ４９及び５０並びに抵抗５１及び５２を含む。トランジスタ４９のコレクタ端子は、ＦＥＴ２０のゲート端子に接続されるとともに抵抗４２を介してラインＬ１に接続される。トランジスタ４９のエミッタ端子は、抵抗５１を介してラインＬ２に接続される。トランジスタ４９のベース端子は、トランジスタ５０のコレクタ端子に接続されるとともに抵抗５２を介してラインＬ１に接続される。トランジスタ５０のエミッタ端子はトランジスタ４９のエミッタ端子に接続され、ベース端子はダイアック４３に接続される。

【0048】

正常点灯時、すなわち、検出温度が異常閾値未満の場合においては、ＰＴＣサーミスタ３３の抵抗値及び両端電圧は相対的に低いために抵抗３４に発生する電圧は相対的に高く、ダイアック４３はオン状態に維持される。したがって、トランジスタ５０のベース端子に電流が流れ、トランジスタ５０はオン状態に維持される。これにより、トランジスタ４９のベース端子に電流は流れず、トランジスタ４９はオフ状態に維持される。したがって、ラインＬ１−Ｌ２間の電圧を抵抗４２と抵抗４５で分圧した電圧のうちの抵抗４５の両端電圧がＦＥＴ２０のゲート−ソース端子間に印加される。これにより、ＦＥＴ２０は導通状態に維持される。

【0049】

一方、異常が発生して検出温度が異常閾値以上となると、ＰＴＣサーミスタ３３の抵抗値及び両端電圧が上昇するために抵抗３４に発生する電圧（ラインＬ２に対する電圧）が低下し、ダイアック４３はオフ状態となる。したがって、トランジスタ５０のベース端子に電流は流れず、トランジスタ５０はオフ状態となる。これにより、トランジスタ４９のベース端子に電流が流れ、トランジスタ４９はオン状態となる。したがって、ラインＬ１−Ｌ２間の電圧を抵抗４２と抵抗４５及び５１の並列回路で分圧した電圧のうちの抵抗４５及び５１の両端電圧がＦＥＴ２０のゲート−ソース端子間に印加される。なお、このときの抵抗４５及び５１の両端電圧がＦＥＴ２０のオン閾値よりも低くなるように各抵抗値が設定されるものとする。これにより、ＦＥＴ２０がオフされる。

【0050】

ここで、トランジスタ４９がオフ状態からオン状態（ＦＥＴ２０が導通から非導通）に移行するのに必要なダイアック４３の出力よりも、トランジスタ４９がオン状態からオフ状態（ＦＥＴ２０が非導通から導通）に移行するのに必要なダイアック４３の出力の方が大きい。したがって、検出温度が異常閾値を超えてＬＥＤ１０が消灯されてから、検出温度が所定量以上低下した後にＬＥＤ１０の点灯が復帰する。この所定量（ヒステリシスの量）は、抵抗４２、５１及び５２の値を適宜設定することにより決定される。

【0051】

このように、本変形例の構成によると、ＬＥＤ１０の消灯動作から点灯復帰動作までの間隔を所望の長さに設定することができる。なお、本変形例を第１の実施形態のＬＥＤモジュール１の変形として説明したが、本変形例の構成は第２の実施形態のＬＥＤ照明装置４にも適用可能である。この場合、図７における破線Ａより上側の回路（ＬＥＤ１０及びＰＴＣサーミスタ３３）がＬＥＤモジュール２（基板Ｂ１）に含まれ、破線Ａより下側の回路（スイッチ素子２０、抵抗３４及び制御回路４０）がスイッチモジュール３（基板Ｂ２）に含まれる。図７に示すように、破線Ａによって分断される回路配線は３か所だけであるので、より少ない配線でＬＥＤモジュール２とスイッチモジュール３とを接続することができる。

【0052】

（３）変形例３（温度検出素子の変形）
上記各実施形態においては、温度検出回路３０の温度検出素子としてＰＴＣサーミスタを用いたが、周囲温度（本体温度）が上昇すると抵抗値が減少するＮＴＣ（負特性）サーミスタを用いてもよい。この場合、例えば、図８に示すように、ラインＬ１にＮＴＣサーミスタ３５が接続され、ＮＴＣサーミスタ３５とラインＬ２の間に抵抗３６が接続され、ＮＴＣサーミスタ３５と抵抗３６の接続点がダイアック４３に接続される。本変形例の回路動作は、第１の実施形態で説明した回路動作と実質的に同じである。

【0053】

なお、本変形例を第１の実施形態のＬＥＤモジュール１の変形として説明したが、本変形例の構成は第２の実施形態のＬＥＤ照明装置４にも適用可能である。この場合、図８に示すように、破線Ｂより上側の回路（ＬＥＤ１０及びＮＴＣサーミスタ３５）がＬＥＤモジュール２（基板Ｂ１）に含まれ、破線Ｂより下側の回路（スイッチ素子２０、抵抗３６及び制御回路４０）がスイッチモジュール３（基板Ｂ２）に含まれる。あるいは、図８に示すように、破線Ｃより上側の回路（ＬＥＤ１０、ＮＴＣサーミスタ３５及び抵抗４２）がＬＥＤモジュール２（基板Ｂ１）に含まれ、破線Ｃより下側の回路（スイッチ素子２０、抵抗３６、及び制御回路４０の残余の部分）がスイッチモジュール３（基板Ｂ２）に含まれるようにしてもよい。いずれの場合も、図８に示すように、破線Ｂ又はＣによって分断される回路配線は３か所だけであるので、より少ない配線でＬＥＤモジュール２とスイッチモジュール３とを接続することができる。

【0054】

（４）変形例４（温度検出素子の変形）
上記各実施形態では、温度検出回路３０の温度検出素子として復帰型の素子（ＰＴＣサーミスタ）を用いた。一方、点灯装置５のみの保護を目的として、すなわち、一度異常が検出されたＬＥＤモジュール１又は２を再使用しない前提であれば、温度検出素子として温度ヒューズ等の非復帰型を用いてもよい。温度ヒューズを用いる場合、温度ヒューズの動作温度が異常閾値に設定される。各実施形態において、ＰＴＣサーミスタ３２の代わりに温度ヒューズが用いられる場合、ＬＥＤモジュール１又は２の温度が上記動作温度に達すると温度ヒューズが溶断し、その結果サイリスタ４１が導通し、スイッチ素子２０がオフされる。その後は、点灯装置５からＬＥＤモジュール１又は２への給電状態にかかわらず、スイッチ素子２０は非導通状態となり、ＬＥＤ１０の消灯が継続される。なお、本変形例は、非復帰型の保護動作を前提とするものであるので、制御回路４０における制御用のスイッチ素子としてサイリスタ４１（各実施形態）を用いる構成又はトランジスタ４８（変形例１）を用いる構成を採用することが望ましい。

【符号の説明】

【0055】

１、２ ＬＥＤモジュール
３ スイッチモジュール
４ ＬＥＤ照明装置
１０ ＬＥＤ
２０ スイッチ素子
３０ 温度検出回路
３１、３４、３６ 抵抗
３２、３３ ＰＴＣサーミスタ（温度検出素子）
３５ ＮＴＣサーミスタ（温度検出素子）
４０ 制御回路
４１ サイリスタ
４２、４５、４７、５１、５２ 抵抗
４３ ダイアック
４８、４９、５０ トランジスタ
Ｔ１、Ｔ２ 端子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】