(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024121725
(43)【公開日】2024-09-06
(54)【発明の名称】定電力回路
(51)【国際特許分類】
H05B 45/14 20200101AFI20240830BHJP
H05B 45/34 20200101ALI20240830BHJP
H05B 45/345 20200101ALI20240830BHJP
H05B 47/105 20200101ALI20240830BHJP
H05B 47/14 20200101ALI20240830BHJP
【ＦＩ】
H05B45/14
H05B45/34
H05B45/345
H05B47/105
H05B47/14
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023028979
(22)【出願日】2023-02-27
(71)【出願人】
【識別番号】390025737
【氏名又は名称】株式会社新陽社
(71)【出願人】
【識別番号】516131843
【氏名又は名称】ＡＮＰ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100075410
【弁理士】
【氏名又は名称】藤沢 則昭
(74)【代理人】
【識別番号】100135541
【弁理士】
【氏名又は名称】藤沢 昭太郎
(72)【発明者】
【氏名】池ヶ谷 直哉
(72)【発明者】
【氏名】諸橋 直史
(72)【発明者】
【氏名】羽田 正二
【テーマコード（参考）】
3K273
【Ｆターム（参考）】
3K273AA09
3K273BA02
3K273BA21
3K273BA24
3K273CA02
3K273CA12
3K273DA08
3K273EA07
3K273EA25
3K273EA35
3K273FA03
3K273FA06
3K273FA07
3K273FA08
3K273FA14
3K273GA03
3K273GA06
3K273GA07
3K273GA18
3K273GA22
(57)【要約】
【課題】幅広い電源電圧の範囲に対応可能であると共に、照明装置全体として明るさを一定に保つことができる照明装置用の定電力回路を提供する。
【解決手段】照明装置用の定電力回路であって、電源に、電流路２１乃至電流路２４の一端が接続され、電流路２１では、Ｔｒ４１が設けられ、電流路２２では、ＦＥＴ５１が設けられ、電流路２２は、複数分岐し、分岐した電流路２２の各他端は、ＦＥＴ５２～５４の各ゲートに接続され、電流路２３では、ＬＥＤ６１～６３、ＬＥＤ６４～６６が設けられ、ＬＥＤ６４～６６に対応して、ＦＥＴ５２～５４が並列に設けられ、電流路２４では、ＺＤ７１が設けられ、電流路２３に、電流路２６が接続され、電流路２６では、Ｔｒ４３が設けられ、電流路２４に、電流路２９が接続され、電流路２３に、電流路２７が接続されている構成とした。
【選択図】図１
【解決手段】照明装置用の定電力回路であって、電源に、電流路２１乃至電流路２４の一端が接続され、電流路２１では、Ｔｒ４１が設けられ、電流路２２では、ＦＥＴ５１が設けられ、電流路２２は、複数分岐し、分岐した電流路２２の各他端は、ＦＥＴ５２～５４の各ゲートに接続され、電流路２３では、ＬＥＤ６１～６３、ＬＥＤ６４～６６が設けられ、ＬＥＤ６４～６６に対応して、ＦＥＴ５２～５４が並列に設けられ、電流路２４では、ＺＤ７１が設けられ、電流路２３に、電流路２６が接続され、電流路２６では、Ｔｒ４３が設けられ、電流路２４に、電流路２９が接続され、電流路２３に、電流路２７が接続されている構成とした。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
定電力回路であって、
電源に、第１電流路、第３電流路及び第４電流路の一端が接続され、
前記第１電流路では、第１バイポーラトランジスタが設けられ、
前記第３電流路では、電位が高い順に、第１ＬＥＤ、第２ＬＥＤが設けられ、
前記第２ＬＥＤに対応して、前記第２ＦＥＴが並列に設けられ、
前記第２ＦＥＴのゲートは、前記第１バイポーラトランジスタより電位が高い位置で、前記第１電流路に接続され、
前記第４電流路では、第１定電圧ダイオードが設けられ、
前記第３電流路の前記第２ＬＥＤより電位が低い位置に、第６電流路の一端が接続され、前記第６電流路では、第３バイポーラトランジスタが設けられ、
前記第４電流路の前記第１定電圧ダイオードより電位が低い位置に、第９電流路の一端が接続され、
前記第３バイポーラトランジスタのベースは、前記第９電流路に接続され、
前記第３電流路の前記第６電流路の接続点より電位が低い位置で、第７電流路の一端が接続され、
前記第７電流路の他端は、前記第１バイポーラトランジスタのベースに接続されていることを特徴とする、定電力回路。
電源に、第１電流路、第３電流路及び第４電流路の一端が接続され、
前記第１電流路では、第１バイポーラトランジスタが設けられ、
前記第３電流路では、電位が高い順に、第１ＬＥＤ、第２ＬＥＤが設けられ、
前記第２ＬＥＤに対応して、前記第２ＦＥＴが並列に設けられ、
前記第２ＦＥＴのゲートは、前記第１バイポーラトランジスタより電位が高い位置で、前記第１電流路に接続され、
前記第４電流路では、第１定電圧ダイオードが設けられ、
前記第３電流路の前記第２ＬＥＤより電位が低い位置に、第６電流路の一端が接続され、前記第６電流路では、第３バイポーラトランジスタが設けられ、
前記第４電流路の前記第１定電圧ダイオードより電位が低い位置に、第９電流路の一端が接続され、
前記第３バイポーラトランジスタのベースは、前記第９電流路に接続され、
前記第３電流路の前記第６電流路の接続点より電位が低い位置で、第７電流路の一端が接続され、
前記第７電流路の他端は、前記第１バイポーラトランジスタのベースに接続されていることを特徴とする、定電力回路。
【請求項2】
定電力回路であって、
電源に、第１電流路乃至第４電流路の一端が接続され、
前記第１電流路では、第１バイポーラトランジスタが設けられ、
前記第２電流路では、第１ＦＥＴが設けられ、
前記第１ＦＥＴのゲートは、前記第１バイポーラトランジスタより電位が高い位置で、前記第１電流路に接続され、
前記第２電流路は、前記第１ＦＥＴより電位が低い位置で、複数分岐し、分岐した前記第２電流路の各他端は、第２ＦＥＴのゲートに接続され、
前記第３電流路では、電位が高い順に、第１ＬＥＤ、第２ＬＥＤが設けられ、
前記第２ＬＥＤに対応して、前記第２ＦＥＴが並列に設けられ、
前記第４電流路では、第１定電圧ダイオードが設けられ、
前記第３電流路の前記第２ＬＥＤより電位が低い位置に、第６電流路の一端が接続され、前記第６電流路では、第３バイポーラトランジスタが設けられ、
前記第４電流路の前記第１定電圧ダイオードより電位が低い位置に、第９電流路の一端が接続され、
前記第３バイポーラトランジスタのベースは、前記第９電流路に接続され、
前記第３電流路の前記第６電流路の接続点より電位が低い位置で、第７電流路の一端が接続され、
前記第７電流路の他端は、前記第１バイポーラトランジスタのベースに接続されていることを特徴とする、定電力回路。
電源に、第１電流路乃至第４電流路の一端が接続され、
前記第１電流路では、第１バイポーラトランジスタが設けられ、
前記第２電流路では、第１ＦＥＴが設けられ、
前記第１ＦＥＴのゲートは、前記第１バイポーラトランジスタより電位が高い位置で、前記第１電流路に接続され、
前記第２電流路は、前記第１ＦＥＴより電位が低い位置で、複数分岐し、分岐した前記第２電流路の各他端は、第２ＦＥＴのゲートに接続され、
前記第３電流路では、電位が高い順に、第１ＬＥＤ、第２ＬＥＤが設けられ、
前記第２ＬＥＤに対応して、前記第２ＦＥＴが並列に設けられ、
前記第４電流路では、第１定電圧ダイオードが設けられ、
前記第３電流路の前記第２ＬＥＤより電位が低い位置に、第６電流路の一端が接続され、前記第６電流路では、第３バイポーラトランジスタが設けられ、
前記第４電流路の前記第１定電圧ダイオードより電位が低い位置に、第９電流路の一端が接続され、
前記第３バイポーラトランジスタのベースは、前記第９電流路に接続され、
前記第３電流路の前記第６電流路の接続点より電位が低い位置で、第７電流路の一端が接続され、
前記第７電流路の他端は、前記第１バイポーラトランジスタのベースに接続されていることを特徴とする、定電力回路。
【請求項3】
前記第９電流路では、第２定電圧ダイオードが設けられていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の定電力回路。
【請求項4】
前記第６電流路は、第１７電流路及び第１８電流路の２つに分岐し、
前記第１７電流路では、第２バイポーラトランジスタが設けられ、
前記第１８電流路では、前記第３バイポーラトランジスタが設けられ、
前記第２バイポーラトランジスタのベースは、前記第３バイポーラトランジスタのコレクタに接続されていることを特徴とする、請求項３に記載の定電力回路。
前記第１７電流路では、第２バイポーラトランジスタが設けられ、
前記第１８電流路では、前記第３バイポーラトランジスタが設けられ、
前記第２バイポーラトランジスタのベースは、前記第３バイポーラトランジスタのコレクタに接続されていることを特徴とする、請求項３に記載の定電力回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、電源に直流電圧を用いる、直流を配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、定電力回路に関するものである。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【0004】
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。
【0005】
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。
【0006】
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。
【0007】
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。
【0008】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開２０１３－１７９２７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
しかしながら、これらの特許文献１に係る照明装置用の制御回路では、ＬＥＤに流れる電流を一定に保つことはできるが、ＬＥＤ照明装置全体として、明るさを一定に保つことができなかった。
【0011】
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、照明装置全体として明るさを一定に保つことができる定電力回路を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【0012】
請求項１の発明は、
定電力回路であって、
電源に、第１電流路、第３電流路及び第４電流路の一端が接続され、
前記第１電流路では、第１バイポーラトランジスタが設けられ、
前記第３電流路では、電位が高い順に、第１ＬＥＤ、第２ＬＥＤが設けられ、
前記第２ＬＥＤに対応して、前記第２ＦＥＴが並列に設けられ、
前記第２ＦＥＴのゲートは、前記第１バイポーラトランジスタより電位が高い位置で、前記第１電流路に接続され、
前記第４電流路では、第１定電圧ダイオードが設けられ、
前記第３電流路の前記第２ＬＥＤより電位が低い位置に、第６電流路の一端が接続され、前記第６電流路では、第３バイポーラトランジスタが設けられ、
前記第４電流路の前記第１定電圧ダイオードより電位が低い位置に、第９電流路の一端が接続され、
前記第３バイポーラトランジスタのベースは、前記第９電流路に接続され、
前記第３電流路の前記第６電流路の接続点より電位が低い位置で、第７電流路の一端が接続され、
前記第７電流路の他端は、前記第１バイポーラトランジスタのベースに接続されている、定電力回路とした。
定電力回路であって、
電源に、第１電流路、第３電流路及び第４電流路の一端が接続され、
前記第１電流路では、第１バイポーラトランジスタが設けられ、
前記第３電流路では、電位が高い順に、第１ＬＥＤ、第２ＬＥＤが設けられ、
前記第２ＬＥＤに対応して、前記第２ＦＥＴが並列に設けられ、
前記第２ＦＥＴのゲートは、前記第１バイポーラトランジスタより電位が高い位置で、前記第１電流路に接続され、
前記第４電流路では、第１定電圧ダイオードが設けられ、
前記第３電流路の前記第２ＬＥＤより電位が低い位置に、第６電流路の一端が接続され、前記第６電流路では、第３バイポーラトランジスタが設けられ、
前記第４電流路の前記第１定電圧ダイオードより電位が低い位置に、第９電流路の一端が接続され、
前記第３バイポーラトランジスタのベースは、前記第９電流路に接続され、
前記第３電流路の前記第６電流路の接続点より電位が低い位置で、第７電流路の一端が接続され、
前記第７電流路の他端は、前記第１バイポーラトランジスタのベースに接続されている、定電力回路とした。
【0013】
また、請求項２の発明は、
定電力回路であって、
電源に、第１電流路乃至第４電流路の一端が接続され、
前記第１電流路では、第１バイポーラトランジスタが設けられ、
前記第２電流路では、第１ＦＥＴが設けられ、
前記第１ＦＥＴのゲートは、前記第１バイポーラトランジスタより電位が高い位置で、前記第１電流路に接続され、
前記第２電流路は、前記第１ＦＥＴより電位が低い位置で、複数分岐し、分岐した前記第２電流路の各他端は、第２ＦＥＴのゲートに接続され、
前記第３電流路では、電位が高い順に、第１ＬＥＤ、第２ＬＥＤが設けられ、
前記第２ＬＥＤに対応して、前記第２ＦＥＴが並列に設けられ、
前記第４電流路では、第１定電圧ダイオードが設けられ、
前記第３電流路の前記第２ＬＥＤより電位が低い位置に、第６電流路の一端が接続され、前記第６電流路では、第３バイポーラトランジスタが設けられ、
前記第４電流路の前記第１定電圧ダイオードより電位が低い位置に、第９電流路の一端が接続され、
前記第３バイポーラトランジスタのベースは、前記第９電流路に接続され、
前記第３電流路の前記第６電流路の接続点より電位が低い位置で、第７電流路の一端が接続され、
前記第７電流路の他端は、前記第１バイポーラトランジスタのベースに接続されている、定電力回路とした。
定電力回路であって、
電源に、第１電流路乃至第４電流路の一端が接続され、
前記第１電流路では、第１バイポーラトランジスタが設けられ、
前記第２電流路では、第１ＦＥＴが設けられ、
前記第１ＦＥＴのゲートは、前記第１バイポーラトランジスタより電位が高い位置で、前記第１電流路に接続され、
前記第２電流路は、前記第１ＦＥＴより電位が低い位置で、複数分岐し、分岐した前記第２電流路の各他端は、第２ＦＥＴのゲートに接続され、
前記第３電流路では、電位が高い順に、第１ＬＥＤ、第２ＬＥＤが設けられ、
前記第２ＬＥＤに対応して、前記第２ＦＥＴが並列に設けられ、
前記第４電流路では、第１定電圧ダイオードが設けられ、
前記第３電流路の前記第２ＬＥＤより電位が低い位置に、第６電流路の一端が接続され、前記第６電流路では、第３バイポーラトランジスタが設けられ、
前記第４電流路の前記第１定電圧ダイオードより電位が低い位置に、第９電流路の一端が接続され、
前記第３バイポーラトランジスタのベースは、前記第９電流路に接続され、
前記第３電流路の前記第６電流路の接続点より電位が低い位置で、第７電流路の一端が接続され、
前記第７電流路の他端は、前記第１バイポーラトランジスタのベースに接続されている、定電力回路とした。
【0014】
また、請求項３の発明は、
前記第９電流路では、第２定電圧ダイオードが設けられている、請求項１又は２に記載の定電力回路とした。
前記第９電流路では、第２定電圧ダイオードが設けられている、請求項１又は２に記載の定電力回路とした。
【0015】
また、請求項４の発明は、
前記第６電流路は、第１７電流路及び第１８電流路の２つに分岐し、
前記第１７電流路では、第２バイポーラトランジスタが設けられ、
前記第１８電流路では、前記第３バイポーラトランジスタが設けられ、
前記第２バイポーラトランジスタのベースは、前記第３バイポーラトランジスタのコレクタに接続されている、請求項３に記載の定電力回路とした。
前記第６電流路は、第１７電流路及び第１８電流路の２つに分岐し、
前記第１７電流路では、第２バイポーラトランジスタが設けられ、
前記第１８電流路では、前記第３バイポーラトランジスタが設けられ、
前記第２バイポーラトランジスタのベースは、前記第３バイポーラトランジスタのコレクタに接続されている、請求項３に記載の定電力回路とした。
【発明の効果】
【0016】
本発明では、配電電圧が高くなると、第２ＬＥＤの点灯数は増加し、定電力回路の消費電流は減少する。一方、配電電圧が低くなると、第２ＬＥＤの点灯数は減少し、定電力回路の消費電流は増加する。即ち、本発明の実施の形態例１の定電力回路では、第１ＬＥＤ及び第２ＬＥＤに対し定電流制御を行い、また、定電力回路は、定電力で制御される。その結果、定電力回路は、明るさが一定の照明を提供することができる。特に、電源が、例えば、太陽電池、蓄電池、商用電源、及びそれらの要素の組み合わせといった直流電力を配電する直流配電システムの場合、配電する要素の切り替わりによって、配電電圧が変動する。そのため、配電電圧が変動しても、照明の明るさを一定に保つが必要となる。そのような場合、定電力回路は、便宜である。
【0017】
また特に、請求項４の発明では、第６電流路が、第１７電流路及び第１８電流路の２つに分岐し、第１７電流路では、第２バイポーラトランジスタが設けられ、第１８電流路では、前記第３バイポーラトランジスタが設けられている。即ち、第２バイポーラトランジスタが設けられていることによって、ｈｆｅ（エミッタ接地の電流増幅率）を高め、第３バイポーラトランジスタを高感度にしている。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明の実施の形態例１に係る定電力回路の構成図である。
【図2】本発明の実施の形態例１に係る定電力回路の動作を説明する説明図である。
【図3】本発明の実施の形態例１に係る定電力回路の動作を説明する説明図である。
【図4】本発明の実施の形態例１に係る定電力回路の動作を説明する説明図である。
【図5】本発明の実施の形態例１に係る定電力回路の動作を説明する説明図である。
【図6】本発明の実施の形態例１に係る定電力回路の動作を説明する説明図である。
【図7】本発明の実施の形態例１に係る定電力回路の動作を説明する説明図である。
【図8】本発明の別の実施の形態例に係る定電力回路の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
（実施の形態例１）
まず、本発明の実施の形態例１の照明装置用の定電力回路Ａの構成を、図１に基づいて説明する。
まず、本発明の実施の形態例１の照明装置用の定電力回路Ａの構成を、図１に基づいて説明する。
【0020】
＜照明装置用の定電力回路Ａの構成＞
図１に示すように、電源の正極１１に、電流路２１～電流路２４の一端がそれぞれ接続されている。電源は、直流電力を配電する、例えば、太陽電池、蓄電池、商用電源、及びそれらの組み合わせである。
図１に示すように、電源の正極１１に、電流路２１～電流路２４の一端がそれぞれ接続されている。電源は、直流電力を配電する、例えば、太陽電池、蓄電池、商用電源、及びそれらの組み合わせである。
【0021】
電流路２１（第１電流路の一例）では、電位が高い順に、抵抗Ｒ３１、抵抗Ｒ３２が設けられている。また、抵抗Ｒ３２により電位が低い位置に、半導体制御素子Ｔｒ４１が設けられている。詳しくは、半導体制御素子Ｔｒ４１（第１バイポーラトランジスタの一例）は、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタであって、電流路２１上の電位が高い方にコレクタ（図１では「Ｃ」と表示）が接続され、電位が低い方にエミッタ（図１では「Ｅ」と表示）が接続されている。
【0022】
電流路２２（第２電流路の一例）では、半導体制御素子ＦＥＴ５１が接続されている。半導体制御素子ＦＥＴ５１（第１ＦＥＴの一例）は、電界効果トランジスタであって、電流路２２上の電位が高い方にドレイン（図１では「Ｄ」と表示）が接続され、電位が低い方にソース（図１では「Ｓ」と表示）が接続されている。そして、電流路２２は、半導体制御素子ＦＥＴ５１より電位が低い位置で、電流路２２１（第１１電流路の一例）、２２２（第１２電流路の一例）及び２２３（第１３電流路の一例）の３つに分岐している。
【0023】
上記のように、本発明の実施の形態例１では、電流路２２１～２２３を通じて半導体制御素子ＦＥＴ５２～５４のゲートが接続されている。そのため、これらの半導体制御素子ＦＥＴ５２～５４は、並列に接続された複数の抵抗となる。その場合にこれらの複数の抵抗を１つの抵抗とみなした合成抵抗は小さくなり、配電電圧が低い場合、電流量が少なくなる。半導体制御素子ＦＥＴ５２～５４を動作させるために、十分な電流を流せなくなる。そこで、半導体制御素子ＦＥＴ５１を設けることによって、十分な電流を流せるようにした。
【0024】
電流路２２１には、半導体素子Ｄ８１が、電流路２２２には、半導体素子Ｄ８２が、電流路２２３には、半導体素子Ｄ８３が設けられている。詳しくは、半導体素子Ｄ８１～８３は、整流ダイオードであって、半導体制御素子ＦＥＴ５１のソース側にアノード（図１では、「Ａ」と表示）が接続されている。これら半導体素子Ｄ８１～８３は、半導体制御素子ＦＥＴ５２～５４からの電流の逆流を防ぐ役割を果たす。また、電流路２２１の一端は、ＦＥＴ５２（第２ＦＥＴの一例）のゲート（図１では「Ｇ」と表示）に接続されている。電流路２２２の一端は、ＦＥＴ５３（第２ＦＥＴの一例）のゲート（図１では「Ｇ」と表示）に接続されている。電流路２２３の一端は、ＦＥＴ５４（第２ＦＥＴの一例）のゲート（図１では「Ｇ」と表示）に接続されている。
【0025】
電流路２２１上の半導体素子Ｄ８１と半導体制御素子ＦＥＴ５２の間の位置に、電流路９１（第１９電流路の一例）の一端が接続されている。電流路９１の他端は、半導体制御素子ＦＥＴ５２のソースに接続されている。電流路９１では、抵抗Ｒ９６が設けられている。また、電流路２２２上の半導体素子Ｄ８２と半導体制御素子ＦＥＴ５３の間の位置に、電流路９２（第２０電流路の一例）の一端が接続されている。電流路９２の他端は、半導体制御素子ＦＥＴ５３のソースに接続されている。電流路９２では、抵抗Ｒ９７が設けられている。更に、電流路２２３上の半導体素子Ｄ８３と半導体制御素子ＦＥＴ５４の間の位置に、電流路９３（第２１電流路の一例）の一端が接続されている。電流路９３の他端は、半導体制御素子ＦＥＴ５４のソースに接続されている。電流路９３では、抵抗Ｒ９８が設けられている。なお、抵抗Ｒ９６～９８は半導体制御素子ＦＥＴ５２～５４のゲートに帯電等で高電圧がかからない様にするためのクランプ用抵抗である。また、半導体制御素子ＦＥＴ５２～５４のゲート・ソース間の電荷の消費を促す。電荷を消費させておけば、半導体制御素子ＦＥＴ５２～５４が誤って「ＯＮ」し、ドレイン・ソース間が導通してしまうことを防止できる。
【0026】
電流路２１上の抵抗Ｒ３１と抵抗Ｒ３２の間の位置に、電流路２０（第１０電流路の一例）の一端が接続されている。また、電流路２０の他端は、電流路２２の半導体制御素子ＦＥＴ５１のゲート（図１では「Ｇ」と表示）に接続されている。
【0027】
電流路２０上の一端と他端の間の位置に、電流路９４（第２２電流路の一例）の一端が接続されている。電流路９４の他端は、半導体制御素子ＦＥＴ５１と電流路２２１～２２３の分岐点の間の位置で、電流路２２に接続されている。電流路９４には、半導体定電圧素子ＺＤ７４が設けられている。詳しくは、半導体定電圧素子ＺＤ７４（第４の定電圧ダイオードの一例）は、定電圧（ツェナー）ダイオードであって、電流路２０の方にカソード（図１では「Ｋ」と表示）が接続され、電流路２２の方にアソード（図１では「Ａ」と表示）が接続されている。半導体定電圧素子ＺＤ７４は、半導体制御素子ＦＥＴ５１のゲート・ソース間を保護する役割を果たす。即ち、ソースに所定の値以上の電圧が印加されないようにする。また、ゲートの電圧は下がり過ぎると、半導体制御素子ＦＥＴ５１の故障の原因になるため、下がり過ぎないようにする。
【0028】
電流路２３（第３電流路の一例）では、ＬＥＤ（発光ダイオード）から成る半導体発光素子ＬＥＤ６１～６６が同一極性方向に直列に接続されて設けられている。また、半導体発光素子ＬＥＤ６４～６６は夫々、半導体制御素子ＦＥＴ５２～５４が夫々対応するように、並列に設けられている。詳しくは、半導体発光素子ＬＥＤ６４の一端に電流路２３１（第１４電流路の一例）の一端が接続され、半導体発光素子ＬＥＤ６４の他端に電流路２３１の他端が接続されている。また、半導体発光素子ＬＥＤ６５の一端に電流路２３２（第１５電流路の一例）の一端が接続され、半導体発光素子ＬＥＤ６５の他端に電流路２３２の他端が接続されている。更に、半導体発光素子ＬＥＤ６６の一端に電流路２３３（第１６電流路の一例）の一端が接続され、半導体発光素子ＬＥＤ６６の他端に電流路２３３の他端が接続されている。そして、電流路２３１上に半導体制御素子ＦＥＴ５２が設けられ、電流路２３２上に半導体制御素子ＦＥＴ５３が設けられ、電流路２３３上に半導体制御素子ＦＥＴ５４が設けられている。また、半導体制御素子ＦＥＴ５２～５４は、電位が高い方にドレイン（図１では「Ｄ」と表示）が接続され、電位が低い方にソース（図１では「Ｓ」と表示）が接続されている。また、電流路２３では、半導体発光素子ＬＥＤ６６より電位が低い位置に抵抗Ｒ３３が設けられている。抵抗Ｒ３３は、電流路２３に流れる電流値を測定するため等、シャント抵抗の役割を果たす。また、半導体発光素子ＬＥＤ６１～６３（第１ＬＥＤの一例）は、電源から配電を受けると、常時点灯する。一方、半導体発光素子ＬＥＤ６４～６６（第２ＬＥＤの一例）は、配電電圧の高低によって、点灯、あるいは消灯する（後述）。
【0029】
電流路２３上の半導体発光素子ＬＥＤ６６と抵抗Ｒ３３の間の位置に、電流路２６（第６電流路の一例）の一端が接続されている。詳しくは、電流路２３上の、電流路２３３の他端の接続点と抵抗Ｒ３３の間の位置に、電流路２６の一端が接続されている。電流路２６には、抵抗Ｒ３６が設けられている。電流路２６は、抵抗Ｒ３６が設けられている位置より電位が低い位置で、電流路２６１と２６２の２つに分岐している。
【0030】
電流路２６１（第１７電流路の一例）には、半導体制御素子Ｔｒ４２が設けられている。詳しくは、半導体制御素子Ｔｒ４２（第２バイポーラトランジスタの一例）は、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタであって、電流路２６１上の電位が高い方にコレクタ（図１では「Ｃ」と表示）が接続され、電位が低い方にエミッタ（図１では「Ｅ」と表示）が接続されている。また、電流路２６１の一端は、電流路２５に接続されている。エミッタ接地の半導体制御素子Ｔｒ４２は、ｈｆｅ（電流増幅率）が高められ、後述する半導体制御素子Ｔｒ４３を高感度にする。
【0031】
電流路２６２（第１８電流路の一例）には、電位が高い順に、半導体制御素子Ｔｒ４３、抵抗Ｒ３７が設けられている。詳しくは、半導体制御素子Ｔｒ４３（第３バイポーラトランジスタの一例）は、ＰＮＰ型のバイポーラトランジスタであって、電流路２６２上の電位が高い方にエミッタ（図１では「Ｅ」と表示）が接続され、電位が低い方にコレクタ（図１では「Ｃ」と表示）が接続されている。また、電流路２６２の一端は、電流路２５に接続されている。そして、半導体制御素子Ｔｒ４２のベース（図１では「Ｂ」と表示）は、半導体制御素子Ｔｒ４３のコレクタに接続されている。
【0032】
電流路２３上の電流路２６の接続点と抵抗Ｒ３３の間の位置に、電流路２７（第７電流路の一例）の一端が接続されている。電流路２７には、電流路２３に近い順に、半導体定電圧素子ＺＤ７３、抵抗Ｒ３９が設けられている。詳しくは、半導体定電圧素子ＺＤ７３（第３定電圧ダイオードの一例）は、定電圧（ツェナー）ダイオードであって、電流路２３に近い方にカソード（図１では「Ｋ」と表示）が接続され、遠い方にアソード（図１では「Ａ」と表示）が接続されている。半導体定電圧素子ＺＤ７３は、半導体制御素子Ｔｒ４１の温度特性に影響されないようにする役割を果たす。また、抵抗Ｒ３９は、半導体制御素子Ｔｒ４１のベースに流れる電流を所定の値以下に制限する役割を果たす。
【0033】
電流路２７上の半導体定電圧素子ＺＤ７３と抵抗３９の間の位置に、電流路２８（第８電流路の一例）の一端が接続されている。電流路２８には、抵抗Ｒ３０が設けられている。
【0034】
電流路２４（第４電流路の一例）では、電位が高い順に、半導体定電圧素子ＺＤ７１、抵抗Ｒ３４及び抵抗Ｒ３５が設けられている。詳しくは、半導体定電圧素子ＺＤ７１（第１定電圧ダイオードの一例）は、所定の電圧降下を生じさせ、任意の定電圧を出力する定電圧（ツェナー）ダイオードであって、電流路２４上の電位が高い方にカソード（図１では「Ｋ」と表示）が接続され、電位が低い方にアノード（図１では「Ａ」と表示）が接続されている。
【0035】
電流路２４上の抵抗Ｒ３４と抵抗Ｒ３５の間の位置に、電流路２９（第９電流路の一例）の一端が接続されている。電流路２９には、電位が高い順に、半導体定電圧素子ＺＤ７２、抵抗Ｒ３８が設けられている。詳しくは、半導体定電圧素子ＺＤ７２（第２定電圧ダイオードの一例）は、定電圧（ツェナー）ダイオードであって、電流路２９上の電位が高い方にカソード（図１では「Ｋ」と表示）が接続され、電位が低い方にアノード（図１では「Ａ」と表示）が接続されている。更に、半導体制御素子Ｔｒ４３のベース（図１では「Ｂ」と表示）は、半導体定電圧素子ＺＤ７２と抵抗Ｒ３８の間の位置で、電流路２９と接続されている。
【0036】
電流路２１、２３、２４、２６１、２６２、２８及び２９の他端は、電流路２５（第５電流路の一例）に接続されている。電流路２５は、一端が電源の負極１２に接続されている。
【0037】
＜印加される電圧が低い場合の定電力回路Ａの動作の流れ＞
次に、定電力回路Ａの動作について、印加される電圧が低い場合について説明する。
次に、定電力回路Ａの動作について、印加される電圧が低い場合について説明する。
【0038】
［半導体発光素子ＬＥＤ６１～６６に対する定電流制御］
印加される電圧が低い場合、電流路２３上の半導体発光素子ＬＥＤ６１～６６に流れる電流は少ない。そのため、電流路２３上の抵抗Ｒ３３の両端電圧は、所定の値（例えば、０．６Ｖ）に達しない。同様に、電流路２７を通じて、電流路２３と接続されている半導体制御素子Ｔｒ４１のベース電圧も、Ｔｒ４１のコレクタ・エミッタ間が導通する所定の値（例えば、０．６Ｖ）に達することなく、図２に示すように、半導体制御素子Ｔｒ４１は「ＯＮ」しない。その結果、半導体制御素子ＦＥＴ５１のゲートは、ソースより電位が高くなり、半導体制御素子ＦＥＴ５１のドレイン・ソース間は導通し、半導体制御素子ＦＥＴ５１のソース電位は上昇する。
印加される電圧が低い場合、電流路２３上の半導体発光素子ＬＥＤ６１～６６に流れる電流は少ない。そのため、電流路２３上の抵抗Ｒ３３の両端電圧は、所定の値（例えば、０．６Ｖ）に達しない。同様に、電流路２７を通じて、電流路２３と接続されている半導体制御素子Ｔｒ４１のベース電圧も、Ｔｒ４１のコレクタ・エミッタ間が導通する所定の値（例えば、０．６Ｖ）に達することなく、図２に示すように、半導体制御素子Ｔｒ４１は「ＯＮ」しない。その結果、半導体制御素子ＦＥＴ５１のゲートは、ソースより電位が高くなり、半導体制御素子ＦＥＴ５１のドレイン・ソース間は導通し、半導体制御素子ＦＥＴ５１のソース電位は上昇する。
【0039】
半導体制御素子ＦＥＴ５１が「ＯＮ」している場合、電流路２２に電流が流れ、分岐している電流路２２１の一端に接続されている半導体制御素子ＦＥＴ５２のゲート、分岐している電流路２２２の一端に接続されている半導体制御素子ＦＥＴ５３のゲート及び分岐している電流路２２３の一端に接続されている半導体制御素子ＦＥＴ５４のゲートに電圧が順次印加される。各ゲートに電圧が印加されている場合、ゲートの電位は、対応するソースの電位より高くなるため、半導体制御素子ＦＥＴ５２～５４は、ドレイン・ソース間が導通し、「ＯＮ」する。そのため、半導体制御素子ＦＥＴ５２～５４に並列して設けられている半導体発光素子ＬＥＤ６４～６６は消灯した状態となる。これらより所定の値まで電流が回復することになる。
【0040】
［定電力制御］
また、電流路２３に流れる電流量は、概ね、抵抗Ｒ３３に流れる電流量と電流路２６上の抵抗Ｒ３６に流れる電流量の合算である。印加される電圧が低い場合、図３に示すように、電流路２３の電位は、電流路２６２上の半導体制御素子Ｔｒ４３のエミッタの電位に比べて高く、その電位差が大きいため、電流路２６上の抵抗Ｒ３６に電流が流れる（例えば、１０ｍＡ）。一方、電流路２３上の抵抗Ｒ３３に流れる電流量は、一定である（例えば、１０ｍＡ）。なお、この場合、点灯している半導体発光素子ＬＥＤ６１～６３に電流が多く供給されるため、半導体発光素子ＬＥＤが強く光り、定電力回路Ａ全体の明るさは変わらない。
また、電流路２３に流れる電流量は、概ね、抵抗Ｒ３３に流れる電流量と電流路２６上の抵抗Ｒ３６に流れる電流量の合算である。印加される電圧が低い場合、図３に示すように、電流路２３の電位は、電流路２６２上の半導体制御素子Ｔｒ４３のエミッタの電位に比べて高く、その電位差が大きいため、電流路２６上の抵抗Ｒ３６に電流が流れる（例えば、１０ｍＡ）。一方、電流路２３上の抵抗Ｒ３３に流れる電流量は、一定である（例えば、１０ｍＡ）。なお、この場合、点灯している半導体発光素子ＬＥＤ６１～６３に電流が多く供給されるため、半導体発光素子ＬＥＤが強く光り、定電力回路Ａ全体の明るさは変わらない。
【0041】
＜印加される電圧が高い場合の定電力回路Ａの動作の流れ＞
次に、定電力回路Ａの動作について、印加される電圧が高い場合について説明する。
次に、定電力回路Ａの動作について、印加される電圧が高い場合について説明する。
【0042】
［半導体発光素子ＬＥＤ６１～６６に対する定電流制御］
印加される電圧が高い場合、電流路２３上の半導体発光素子ＬＥＤ６１～６６に流れる電流は増加する。そのため、電流路２３上の抵抗Ｒ３３の両端電圧は、所定の値（例えば、０．６Ｖ）に達する。同様に、電流路２７を通じて、電流路２３と接続されている半導体制御素子Ｔｒ４１のベース電圧も、Ｔｒ４１のコレクタ・エミッタ間が導通する所定の値（例えば、０．６Ｖ）に達し、図４に示すように、半導体制御素子Ｔｒ４１は「ＯＮ」し始める。その結果、半導体制御素子ＦＥＴ５１のゲートの電位は下がり始め、半導体制御素子ＦＥＴ５１のソース電位も下がり始める。
印加される電圧が高い場合、電流路２３上の半導体発光素子ＬＥＤ６１～６６に流れる電流は増加する。そのため、電流路２３上の抵抗Ｒ３３の両端電圧は、所定の値（例えば、０．６Ｖ）に達する。同様に、電流路２７を通じて、電流路２３と接続されている半導体制御素子Ｔｒ４１のベース電圧も、Ｔｒ４１のコレクタ・エミッタ間が導通する所定の値（例えば、０．６Ｖ）に達し、図４に示すように、半導体制御素子Ｔｒ４１は「ＯＮ」し始める。その結果、半導体制御素子ＦＥＴ５１のゲートの電位は下がり始め、半導体制御素子ＦＥＴ５１のソース電位も下がり始める。
【0043】
半導体制御素子ＦＥＴ５１のソース電位が下がり始めた場合、電流路２２に流れる電流量は少なくなり、分岐している電流路２２１の一端に接続されている半導体制御素子ＦＥＴ５２のゲートに印加される電圧も下がる。ゲートに印加される電圧が低い場合、ドレイン・ソース間が導通しづらくなり、半導体制御素子ＦＥＴ５２は、「ＯＦＦ」になり始める。そのため、半導体制御素子ＦＥＴ５２に並列して設けられている半導体発光素子ＬＥＤ６４は点灯し始める。
【0044】
［定電力制御］
また、印加される電圧が高い場合、電流路２３の電位と、電流路２６２上の半導体制御素子Ｔｒ４３のエミッタの電位の差は、小さくなる。以下、詳しく説明する。
また、印加される電圧が高い場合、電流路２３の電位と、電流路２６２上の半導体制御素子Ｔｒ４３のエミッタの電位の差は、小さくなる。以下、詳しく説明する。
【0045】
電流路２４上の半導体定電圧素子ＺＤ７１は、所定の電圧降下を生じさせ、任意の定電圧を出力する定電圧（ツェナー）ダイオードである。そのため、半導体定電圧素子ＺＤ７１が生じさせる電圧降下の所定の値が、例えば、２００Ｖの場合、電流路２３に印加される電圧が２００Ｖの際には、半導体定電圧素子ＺＤ７１から出力される電圧は、「２００Ｖ－２００Ｖ＝０Ｖ」になる。一方、電流路２３に印加される電圧が増加し、３００Ｖの際には、半導体定電圧素子ＺＤ７１から出力される電圧は、「３００Ｖ－２００Ｖ＝１００Ｖ」になる。電流路２４に印加される電圧が高い場合、電流路２４に接続されている電流路２９を通じて、半導体制御素子Ｔｒ４３のベースの電位も高くなる。ベースの電位が高くなると、追従して半導体制御素子Ｔｒ４３のエミッタの電位も高くなる（エミッタフォロア）。なお通常、トランジスタのエミッタは、ベースよりも電位が、例えば０．６Ｖ程度高い。このように、電流路２６２の半導体制御素子Ｔｒ４３のエミッタの電位が高いと、電流路２３の電位との差は、小さくなる。
【0046】
そのため、図５に示すように、電流路２６上の抵抗Ｒ３６に電流が流れにくくなる（例えば、５ｍＡ）。一方、電流路２３上の抵抗Ｒ３３に流れる電流量は、一定である（例えば、１０ｍＡ）。
【0047】
［半導体発光素子ＬＥＤ６１～６６に対する定電流制御］
印加される電圧が更に高くなった場合、電流路２３上の半導体発光素子ＬＥＤ６１～６６に流れる電流は更に増加する。そのため、電流路２３上の抵抗Ｒ３３の両端電圧は、所定の値（例えば、０．６Ｖ）を超える。同様に、電流路２７を通じて、電流路２３と接続されている半導体制御素子Ｔｒ４１のベース電圧も、Ｔｒ４１のコレクタ・エミッタ間が導通する所定の値（例えば、０．６Ｖ）を超え、図６に示すように、半導体制御素子Ｔｒ４１は「ＯＮ」になる。その結果、半導体制御素子ＦＥＴ５１のゲートの電位は下がり始め、半導体制御素子ＦＥＴ５１のソース電位も下がり始める。
印加される電圧が更に高くなった場合、電流路２３上の半導体発光素子ＬＥＤ６１～６６に流れる電流は更に増加する。そのため、電流路２３上の抵抗Ｒ３３の両端電圧は、所定の値（例えば、０．６Ｖ）を超える。同様に、電流路２７を通じて、電流路２３と接続されている半導体制御素子Ｔｒ４１のベース電圧も、Ｔｒ４１のコレクタ・エミッタ間が導通する所定の値（例えば、０．６Ｖ）を超え、図６に示すように、半導体制御素子Ｔｒ４１は「ＯＮ」になる。その結果、半導体制御素子ＦＥＴ５１のゲートの電位は下がり始め、半導体制御素子ＦＥＴ５１のソース電位も下がり始める。
【0048】
半導体制御素子ＦＥＴ５１のソース電位が下がり始めた場合、分岐している電流路２２２の一端に接続されている半導体制御素子ＦＥＴ５３のゲートに印加される電圧も下がる。ゲートに印加される電圧が低い場合、ドレイン・ソース間が導通しづらくなり、半導体制御素子ＦＥＴ５３は、「ＯＦＦ」になり始める。そのため、半導体制御素子ＦＥＴ５３に並列して設けられている半導体発光素子ＬＥＤ６５は点灯し始める。
【0049】
そして、印加される電圧が更に更に高くなった場合、図７に示すように、半導体制御素子ＦＥＴ５１は「ＯＦＦ」になる。すると、分岐している電流路２２３の一端に接続されている半導体制御素子ＦＥＴ５４のゲートに印加される電圧も下がる。ゲートに印加される電圧が低い場合、ドレイン・ソース間が導通しづらくなり、半導体制御素子ＦＥＴ５４は、「ＯＦＦ」になり始める。そのため、半導体制御素子ＦＥＴ５４に並列して設けられている半導体発光素子ＬＥＤ６６は点灯し始める。
【0050】
このように、本発明の実施の形態例１の照明装置用の定電力回路Ａでは、配電電圧が高くなると、半導体発光素子ＬＥＤの点灯数は増加し、定電力回路Ａの消費電流は減少する。一方、配電電圧が低くなると、半導体発光素子ＬＥＤの点灯数は減少し、定電力回路Ａの消費電流は増加する。即ち、本発明の実施の形態例１の照明装置用の定電力回路Ａでは、半導体発光素子ＬＥＤ６１～６６に対し定電流制御を行い、また、照明装置用の定電力回路Ａは、定電力で制御される。その結果、照明装置用の定電力回路Ａは、明るさが一定の照明を提供することができる。特に、電源が、例えば、太陽電池、蓄電池、商用電源、及びそれらの要素の組み合わせといった直流電力を配電する直流配電システムの場合、配電する要素の切り替わりによって、配電電圧が変動する。そのため、配電電圧が変動しても、照明の明るさを一定に保つが必要となる。そのような場合、照明装置用の定電力回路Ａは、便宜である。
【0051】
＜変形例＞
上述した本実施の形態例１では、配電される電圧が低い場合に、半導体制御素子ＦＥＴ５２～５４に十分な電流を流すべく、半導体制御素子ＦＥＴ５１を設ける定電力回路Ａの構成を示したが、この構成に限定されるわけではない。例えば、図８に示すように、電流路２２を設けず、電流路２２１～２２３の各他端は、半導体制御素子Ｔｒ４１より電位が高い位置で、電流路２１に夫々接続されている定電力回路Ｂの構成としても良い。なお、定電力回路Ｂの他の構成は、定電力回路Ａと同様であるため、説明を省略する。
上述した本実施の形態例１では、配電される電圧が低い場合に、半導体制御素子ＦＥＴ５２～５４に十分な電流を流すべく、半導体制御素子ＦＥＴ５１を設ける定電力回路Ａの構成を示したが、この構成に限定されるわけではない。例えば、図８に示すように、電流路２２を設けず、電流路２２１～２２３の各他端は、半導体制御素子Ｔｒ４１より電位が高い位置で、電流路２１に夫々接続されている定電力回路Ｂの構成としても良い。なお、定電力回路Ｂの他の構成は、定電力回路Ａと同様であるため、説明を省略する。
【0052】
本発明の実施の形態例１の照明装置用の定電力回路Ｂにおいても、定電力回路Ａと同様に、半導体発光素子ＬＥＤ６１～６６に対し定電流制御を行い、また、定電力で制御される。その結果、照明装置用の定電力回路Ｂは、明るさが一定の照明を提供することができる。
【0053】
以上、本発明の好ましい実施の形態例について述べたが、本発明に係る照明装置用の定電力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、本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。
【符号の説明】
【0054】
Ａ：照明装置用の定電力回路、Ｂ：照明装置用の定電力回路、
１１：正極、１２：負極、
２０～２９：電流路、２２１～２２３：電流路、２３１～２３３：電流路、２６１及び２６２：電流路、
３０～３９：抵抗、
４１～４３：Ｔｒ（＝バイポーラトランジスタ）、
５１～５４：ＦＥＴ（＝電界効果トランジスタ）、
６１～６６：ＬＥＤ（＝発光ダイオード）、
７１～７４：ＺＤ（＝定電圧ダイオード）、
８１～８３：Ｄ（＝整流ダイオード）、
９１～９４：電流路、
９６～９８：抵抗
１１：正極、１２：負極、
２０～２９：電流路、２２１～２２３：電流路、２３１～２３３：電流路、２６１及び２６２：電流路、
３０～３９：抵抗、
４１～４３：Ｔｒ（＝バイポーラトランジスタ）、
５１～５４：ＦＥＴ（＝電界効果トランジスタ）、
６１～６６：ＬＥＤ（＝発光ダイオード）、
７１～７４：ＺＤ（＝定電圧ダイオード）、
８１～８３：Ｄ（＝整流ダイオード）、
９１～９４：電流路、
９６～９８：抵抗
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】