JP6145919B2 - 点灯装置及びそれを用いた照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、点灯装置及びそれを用いた照明器具に関する。

従来から、光源としてのＬＥＤを冷却する冷却手段の駆動回路を備えたＬＥＤ点灯装置が知られており、例えば特許文献１に開示されている。この特許文献１に記載のＬＥＤ点灯装置は、直流電源と、直流電源の出力端子間に接続され、複数のＬＥＤが接続された直列回路と、ＬＥＤが発生する熱を冷却する冷却手段駆動部とを具備する。そして、冷却手段駆動部は、上記直列回路から分岐されて少なくとも１つ以上のＬＥＤ間に接続されている。これにより、上記直列回路から分岐したＬＥＤの両端に発生する直流電圧を冷却手段駆動部に供給している。

また、冷却手段駆動部には、サーミスタ等の温度検出素子からなる温度検出手段が接続されている。この温度検出手段は、ＬＥＤの温度を検出し、その検出信号を冷却手段駆動部に出力する。冷却手段駆動部は、この検出信号を受けてファンモータを駆動制御するようになっている。

特開２０１１−１５０９３６号公報

しかしながら、上記従来例では１つの温度検出手段を用いているが、例えば高出力のＬＥＤを光源とする場合、光源が大型になると光源全体の温度を検知することができないという問題があった。この場合、検知した温度に基づいて光源を冷却したとしても、光源内で温度差が生じてしまい、結果として光出力が不安定になる虞がある。更に、この場合には、光源の温度が局所的に許容動作温度を超え、急激な光速の劣化や寿命の劣化、場合によっては光源の不点灯が生じる虞があった。

本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、光源内の温度差を小さくして光出力の安定化を図ることのできる点灯装置及びそれを用いた照明器具を提供することを目的とする。

本発明の点灯装置は、通電により点灯する光源に電力を供給する電源と、前記光源を冷却する複数の冷却器と、前記各冷却器を制御する冷却制御回路とを備え、前記冷却制御回路は、前記各冷却器を駆動するための駆動電圧をそれぞれ出力する複数の出力回路と、周囲の温度を検知する複数の温度検知回路と、前記各温度検知回路で検知した温度に基づく駆動電圧を出力するように前記各出力回路を制御する出力制御回路とを備え、前記各温度検知回路を、前記光源を複数の領域に分割したときに前記各領域の温度をそれぞれ検知するように配置し、前記各冷却器を、前記光源の前記各領域をそれぞれ冷却するように配置し、前記出力制御回路は、前記各温度検知回路で検知した温度の差が小さくなるように前記各出力回路を制御することを特徴とする。

この点灯装置において、前記出力制御回路は、前記各温度検知回路のうち検知した温度が高い方に対応する前記出力回路を制御することが好ましい。

この点灯装置において、前記冷却制御回路は、前記電源の出力電圧を受けて前記各出力回路に供給する電源電圧を生成する電源回路を備え、前記出力制御回路は、何れかの前記温度検知回路で検知した温度が第１温度を超えるまでは、互いに同じ駆動電圧を出力するように前記各出力回路を制御し、何れかの前記温度検知回路で検知した温度が第１温度を超えると、互いに異なる駆動電圧を出力するように前記各出力回路を制御することが好ましい。

この点灯装置において、前記冷却制御回路は、前記電源の出力電圧を受けて前記各出力回路に供給する電源電圧を生成する電源回路を備え、前記出力制御回路は、前記各出力回路を一つずつ順番に駆動するように前記各出力回路を制御することが好ましい。

この点灯装置において、前記電源の出力を可変して前記光源を調光する調光回路を備え、前記調光回路は、何れかの前記温度検知回路で検知した温度が第２温度を超えると、前記電源の出力を低下させることが好ましい。

この点灯装置において、前記各温度検知回路は、温度変化に伴い特性値が変化する感温素子を備えることが好ましい。

この点灯装置において、前記感温素子は、ＮＴＣサーミスタ又はＰＴＣサーミスタ又はＣＴＲサーミスタであることが好ましい。

本発明の照明器具は、上記何れかの点灯装置と、前記光源を保持する器具本体とを備えることを特徴とする。

本発明は、光源の各領域の温度を各温度検知回路で検知し、出力制御回路が、光源の各領域の温度に基づいて、各冷却器の出力を制御している。このため、本発明では、光源の各領域の温度がそれぞれ最適な温度となるように冷却することができるので、結果として光源内での温度差を小さくすることができる。また、本発明では、従来例のように冷却手段用電源を確保するためのＬＥＤを必要としないことから、順方向電流の増加に対応したＬＥＤを用意する必要がなく、コストを低減することができる。

本発明に係る点灯装置の実施形態１を示す回路概略図である。 同上の点灯装置における具体的な回路図である。 同上の点灯装置における各出力回路の動作の説明図で、（ａ）は第１出力回路の動作波形図で、（ｂ）は第２出力回路の動作波形図である。 同上の点灯装置において各温度検知回路を基板に実装した場合を示す図である。 本発明に係る点灯装置の実施形態２を示す回路概略図である。 同上の点灯装置における具体的な回路図である。 同上の点灯装置における各出力回路の動作の説明図で、（ａ）は第１出力回路の動作波形図で、（ｂ）は第２出力回路の動作波形図である。 （ａ）は出力制御回路のデータテーブルの一例を示す図で、（ｂ）は出力制御回路のデータテーブルの他の一例を示す図で、（ｃ）は（ｂ）のデータテーブルを用いた場合の各出力回路の動作波形図である。 （ａ）は出力制御回路のデータテーブルの一例を示す図で、（ｂ）は出力制御回路のデータテーブルの他の一例を示す図で、（ｃ）は（ｂ）のデータテーブルを用いた場合の各出力回路の動作波形図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明に係る照明器具の実施形態を示す概略図である。

（実施形態１）
以下、本発明に係る点灯装置の実施形態１について図面を用いて説明する。本実施形態は、図１，２に示すように、直流電源１と、冷却制御回路２とを備える。直流電源１は、商用交流電源ＡＣ１からの交流電力を直流電力に変換して出力するように構成され、整流器１０と、電圧変換回路１１と、電流検出回路１２とを備える。なお、直流電源１は、バッテリで構成してもよい。

整流器１０は、例えばダイオードブリッジ回路から成り、商用交流電源ＡＣ１からの交流電流を全波整流して脈流電圧を出力するように構成される。

電圧変換回路１１は、図２に示すように、昇圧チョッパ回路１１０と、降圧チョッパ回路１１１とから成る。昇圧チョッパ回路１１０は、インダクタＬ１と、スイッチング素子Ｑ１と、ダイオードＤ１と、平滑用コンデンサＣ１と、抵抗Ｒ１とから成り、力率を改善する目的で用いる。抵抗Ｒ１は、スイッチング素子Ｑ１に直列に接続され、スイッチング素子Ｑ１を流れる電流を検出するために用いる。昇圧チョッパ回路１１０は、この抵抗Ｒ１で検出した電流に基づいてスイッチング素子Ｑ１のオン／オフを制御することにより、出力電圧を一定電圧に制御する。なお、昇圧チョッパ回路１１０の代わりに、平滑用コンデンサＣ１のみを用いてもよい。

降圧チョッパ回路１１１は、インダクタＬ２と、スイッチング素子Ｑ２と、ダイオードＤ２と、平滑用コンデンサＣ２とから成り、昇圧チョッパ回路１１０の出力電圧を降圧して出力するように構成される。電流検出回路１２は、抵抗Ｒ２から成り、後述する光源３を流れる負荷電流を検知するように構成される。降圧チョッパ回路１１１は、電流検出回路１２で検知した負荷電流に基づいてスイッチング素子Ｑ２のオン／オフを制御することにより、出力電流若しくは出力電力が一定となるように制御する。なお、降圧チョッパ回路１１１の代わりに、例えばフライバックコンバータのような絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータを用いてもよい。

直流電源１は、その出力電圧を光源３に供給する。すなわち、直流電源１は、通電により点灯する光源に電力を供給する電源である。光源３は、図２に示すように、固体発光素子である複数のＬＥＤ３０を直列又は並列、若しくは直並列に接続して成る。勿論、光源３を構成する固体発光素子の数は１つであってもよい。光源３は、直流電源１の出力端に接続している。光源３は、直流電源１の出力電圧を印加して各ＬＥＤ３０に電流を流すことにより点灯する。光源３を調光する場合には、直流電源１の出力電流を変化させて各ＬＥＤ３０を流れる電流を変化させればよい。

なお、直流電源１と光源３との間に調光回路を設け、調光回路を用いて直流電源１の出力電圧をＰＷＭ制御することにより、直流電源１の出力電圧を光源３に間欠的に供給する構成でもよい。調光回路は、直流電源１の出力を可変して光源３を調光できるものであればよく、このような調光回路は従来周知であるので、ここでは説明を省略する。

光源３は、金属材料をベースにした放熱性能の高い基板４に実装している。なお、基板４は、金属材料をベースとしたものに限定されず、放熱性能が良好で耐久性に優れたセラミックス材料や合成樹脂材料をベースとしたものでもよい。

本実施形態では、光源３のＬＥＤ３０のベアチップを、基板４に直接実装するチップオンボード方式により実装している。なお、本実施形態では、シリコーン樹脂系の接着剤を用いてＬＥＤ３０のベアチップを基板４に接着することで実装している。ＬＥＤ３０のベアチップは、例えば透光性を有するサファイア基板に発光層を積層して形成する。発光層は、ｎ型窒化物半導体層とＩｎＧａＮ層とｐ型窒化物半導体層とを積層して成る。ｐ型窒化物半導体層には、ｐ型電極パッドから成るプラス電極を形成している。また、ｎ型窒化物半導体層には、ｎ型電極パッドから成るマイナス電極を形成している。各電極は、金等の金属材料から成るボンディングワイヤにより基板４上の電極に電気的に接続される。本実施形態では、ＬＥＤ３０は、ＩｎＧａｎＮ系の青色ＬＥＤと黄色蛍光体とを組み合わせることで、白色光を発する。

ここで、ＬＥＤ３０を基板４に実装する方法はチップオンボード方式に限定されるものではない。例えば、ＬＥＤ３０のベアチップをパッケージに封入し、パッケージを基板４に表面実装してもよい。

冷却制御回路２は、図２に示すように、第１温度検知回路２０及び第２温度検知回路２１と、第１出力回路２２及び第２出力回路２３と、出力制御回路２４とを備える。

各温度検知回路２０，２１は、それぞれ周囲の温度を検知するものである。本実施形態では、図２に示すように、光源３を挟んだ両側に各温度検知回路２０，２１を配置している。すなわち、光源３を図２に示す左側の領域と右側の領域とに分割したときに、光源３の左側の領域の温度を検知するように第１温度検知回路２０を配置し、光源３の右側の領域の温度を検知するように第２温度検知回路２１を配置している。なお、本実施形態では光源３を２つの領域に分割しているが、更に複数の領域に分割し、各領域の温度をそれぞれ検知するように温度検知回路を配置してもよい。

第１温度検知回路２０は、感温素子ＲＸ１及び抵抗Ｒ３の直列回路から成る。第１温度検知回路２０は、後述する第１出力回路２２から供給される電源電圧を分圧し、分圧した電圧を第１検知電圧として後述する出力制御回路２４に出力する。第２温度検知回路２１は、感温素子ＲＸ２及び抵抗Ｒ４の直列回路から成る。第２温度検知回路２１は、後述する第１出力回路２２から供給される電源電圧を分圧し、分圧した第２検知電圧として後述する出力制御回路２４に出力する。

本実施形態では、各感温素子ＲＸ１，ＲＸ２として、温度上昇に伴って抵抗値が減少するＮＴＣサーミスタを用いている。したがって、各検知電圧は、周囲の温度の変化に伴って増減する。なお、感温素子ＲＸ１，ＲＸ２としては、温度上昇に伴って抵抗値が増大するＰＴＣサーミスタや、一定温度を超えると急激に抵抗値が減少するＣＴＲサーミスタ等を用いてもよい。

第１出力回路２２は、直流電源１の出力電圧を受けて、光源３を冷却する冷却器である第１ファン５Ａの第１ファンモータ５０Ａに駆動電圧を供給する。第１ファン５Ａの風量は、第１出力回路２２の出力する駆動電圧の大小に基づいて増減する。第２出力回路２３は、直流電源１の出力電圧を受けて、光源３を冷却する冷却器である第２ファン５Ｂの第２ファンモータ５０Ｂに駆動電圧を供給する。第２ファン５Ｂの風量は、第２出力回路２４の出力する駆動電圧の大小に基づいて増減する。

本実施形態では、光源３の左側の領域を冷却するように第１ファン５Ａを配置し、光源３の右側の領域を冷却するように第２ファン５Ｂを配置している。勿論、光源３を更に複数の領域に分割する場合には、各領域をそれぞれ冷却するようにファン（冷却器）を配置すればよい。

第１出力回路２２は、図２に示すように、半導体素子ＩＣ１と、ダイオードＤ３と、インダクタＬ３と、コンデンサＣ３，Ｃ４と、フォトダイオードＰＤ１と、フォトトランジスタＰＴ１と、ツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２とを備える。また、第１出力回路２２は、ｎｐｎ型トランジスタであるスイッチング素子Ｑ３を更に備え、フォトダイオードＰＤ１及びツェナーダイオードＺＤ１の直列回路に直列に接続している。また、第１出力回路２２は、３端子レギュレータから成る半導体素子ＩＣ２と、コンデンサＣ５とを更に備える。

半導体素子ＩＣ１は、例えばPOWER INTEGRATIONS社製のLNK302から成り、図示しないスイッチング素子とその制御回路などから構成される。また、フォトダイオードＰＤ１及びフォトトランジスタＰＴ１は、フォトカプラを構成している。

ここで、第１出力回路２２は、第１ファンモータ５０Ａに駆動電圧を出力する機能の他に、直流電源１の出力電圧を受けて各温度検知回路２０，２１、出力制御回路２４に供給する電源電圧を生成する電源回路としての機能を有する。以下、第１出力回路２２の電源回路としての動作について説明する。

半導体素子ＩＣ１内のスイッチング素子がオンの状態では、半導体素子ＩＣ１、インダクタＬ３に電流が流れ、コンデンサＣ４が充電される。ここで、スイッチング素子Ｑ３がオンの状態では、コンデンサＣ４の両端電圧がツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧を上回ると、ツェナーダイオードＺＤ１、フォトダイオードＰＤ１に電流が流れ、フォトトランジスタＰＴ１がオンに切り替わる。これにより、半導体素子ＩＣ１内のスイッチング素子がオフに切り替わり、半導体素子ＩＣ１、インダクタＬ３への電流の供給が停止する。その後、コンデンサＣ４が放電し、コンデンサＣ４の両端電圧がツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧を下回ると、フォトダイオードＰＤ１に電流が流れなくなる。これにより、フォトトランジスタＰＴ１がオフに切り替わり、半導体素子ＩＣ１内のスイッチング素子がオンに切り替わる。

上記の動作を繰り返すことにより、コンデンサＣ４の両端電圧が一定の直流電圧に保たれる。このコンデンサＣ４の両端電圧は、半導体素子ＩＣ２及びコンデンサＣ５により、電圧値の異なる一定の直流電圧に変換される。そして、コンデンサＣ５の両端電圧を、電源電圧として各温度検知回路２０，２１、及び後述する出力制御回路２４に供給する。

第２出力回路２３は、半導体素子ＩＣ３と、ダイオードＤ４と、インダクタＬ４と、コンデンサＣ６，Ｃ７と、フォトダイオードＰＤ２と、フォトトランジスタＰＴ２と、ツェナーダイオードＺＤ３，ＺＤ４とを備える。また、第２出力回路２３は、ｎｐｎ型トランジスタであるスイッチング素子Ｑ４を更に備え、フォトダイオードＰＤ２及びツェナーダイオードＺＤ３の直列回路に直列に接続している。

半導体素子ＩＣ３は、例えばPOWER INTEGRATIONS社製のLNK302から成り、図示しないスイッチング素子とその制御回路などから構成される。また、フォトダイオードＰＤ２及びフォトトランジスタＰＴ２は、フォトカプラを構成している。

第２出力回路２３は、図２に示すように、半導体素子ＩＣ２及びコンデンサＣ５を別にすれば第１出力回路２２と同じ構成である。したがって、第２出力回路２３では、スイッチング素子Ｑ４がオンの状態であれば、コンデンサＣ７の両端電圧が一定の直流電圧に保たれる。

なお、本実施形態ではスイッチング素子とその制御回路が一体となった半導体素子ＩＣ１，ＩＣ３を用いて各出力回路２２，２３を構成しているが、他の構成であってもよい。例えば、第１出力回路２２は、昇圧チョッパ回路１１０のインダクタＬ１に補助巻線を設け、補助巻線に誘起される電圧を用いて電源電圧を生成する構成でもよい。また、各出力回路２２，２３は、半導体素子ＩＣ１，ＩＣ３を用いる代わりに、スイッチング素子とその制御回路とを個別に設ける構成でもよい。

出力制御回路２４は、例えば８ビットマイコンから成り、各温度検知回路２０，２１で検知した温度に基づく駆動電圧を出力するように各出力回路２２，２３を制御する。出力制御回路２４は、Ａ／Ｄポート２４Ａ，２４Ｂと、ＣＰＵ２４Ｃと、メモリ２４Ｄとを備える。各Ａ／Ｄポート２４Ａ，２４Ｂは、各温度検知回路２０，２１から入力される各検知電圧をディジタル値に変換し、ＣＰＵ２４Ｃに出力する。

ＣＰＵ２４Ｃは、Ａ／Ｄポート２４Ａから入力されるディジタル値の一定期間における平均値を演算し、この平均値を第１検知電圧のディジタル値として用いる。同様に、ＣＰＵ２４Ｃでは、Ａ／Ｄポート２４Ｂから入力されるディジタル値の一定期間における平均値を演算し、この平均値を第２検知電圧のディジタル値として用いる。

メモリ２４Ｄには、図２のデータテーブルに示す各検知電圧のディジタル値と、これらに対応する各制御データとを格納したデータテーブルを記憶している。なお、各検知電圧のディジタル値は、各検知電圧に対応する値を示すものであり、必ずしも実際の各検知電圧の値を示すものではない。例えば、データテーブルの第１検知電圧の「５」というデータは、「５Ｖ」を示すわけではない。

ＣＰＵ２４Ｃは、各検知電圧のディジタル値に対応する第１制御データ（「Ａ０」，「Ａ１」，…，「Ａ２５５」）及び第２制御データ（「Ｂ０」，「Ｂ１」，…，「Ｂ２５５」）をメモリ２４Ｄから読み出す。そして、ＣＰＵ２４Ｃは、各制御データに基づくＰＷＭ信号を各出力回路２２，２３のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４にそれぞれ出力する。すなわち、出力制御回路２４は、第１温度検知回路２０で検知した温度に基づく第１ＰＷＭ信号を第１出力回路２２に出力し、第２温度検知回路２１で検知した温度に基づく第２ＰＷＭ信号を第２出力回路２３に出力する。

上述のように、出力制御回路２４は、各温度検知回路２０，２１で検知した温度の一定期間における平均値に基づいて各出力回路２２，２３を制御する。これにより、検知した温度（検知電圧）に含まれるノイズを低減することができ、誤動作を防止することができる。なお、更にノイズを低減したい場合には、各ディジタル値の一定期間における全データのうち、最大値と最小値を除いたデータの平均値を各検知電圧のディジタル値として用いるのが望ましい。

以下、各出力回路２２，２３における駆動電圧の出力動作について説明する。先ず、第１出力回路２２の動作について図３（ａ）を用いて説明する。第１出力回路２２のスイッチング素子Ｑ３のベース端子には、第１ＰＷＭ信号が入力される。したがって、スイッチング素子Ｑ３は、当該信号のオンデューティに基づいてオン／オフを切り替える。

スイッチング素子Ｑ３がオンからオフに切り替わると、フォトダイオードＰＤ１、ツェナーダイオードＺＤ１に電流が流れないため、フォトトランジスタＰＴ１がオフに切り替わり、半導体素子ＩＣ１内のスイッチング素子がオンに切り替わる。すると、半導体素子ＩＣ１、インダクタＬ３に電流が流れるので、コンデンサＣ４が充電される。したがって、コンデンサＣ４の両端電圧は、ツェナーダイオードＺＤ２のツェナー電圧を上限として上昇する。

次に、スイッチング素子Ｑ３がオンに切り替わると、フォトダイオードＰＤ１、ツェナーダイオードＺＤ１に電流が流れるため、フォトトランジスタＰＴ１がオンに切り替わる。すると、半導体素子ＩＣ１内のスイッチング素子がオフに切り替わり、半導体素子ＩＣ１、インダクタＬ３への電流の供給が停止する。したがって、コンデンサＣ４が放電し、コンデンサＣ４の両端電圧が下がる。

上記の動作を繰り返すことにより、コンデンサＣ４の両端電圧ＶＣ４（すなわち、第１ファンモータ５０Ａの駆動電圧）が一定の直流電圧Ｖ１に保たれる。第１ＰＷＭ信号は、第１制御データの値によってそのオンデューティが変化する。第１ＰＷＭ信号のオンデューティは、第１制御データが「Ａ０」の場合に最も大きく、「Ａ２５５」の場合に最も小さい。したがって、第１温度検知回路２０で検知した温度が増大すれば、第１ＰＷＭ信号のオンデューティが小さくなり、第１出力回路２２は駆動電圧を増大して出力する。これにより、第１ファン５Ａの風量が大きくなる。また、第１温度検知回路２０で検知した温度が減少すれば、第１ＰＷＭ信号のオンデューティが大きくなり、第１出力回路２２は駆動電圧を減少して出力する。これにより、第１ファン５Ａの風量が小さくなる。

次に、第２出力回路２３の動作について図３（ｂ）を用いて説明する。第２出力回路２３のスイッチング素子Ｑ４のベース端子には、第２ＰＷＭ信号が入力される。したがって、スイッチング素子Ｑ４は、当該信号のオンデューティに基づいてオン／オフを切り替える。

スイッチング素子Ｑ４がオンからオフに切り替わると、フォトダイオードＰＤ２、ツェナーダイオードＺＤ３に電流が流れないため、フォトトランジスタＰＴ２がオフに切り替わり、半導体素子ＩＣ３内のスイッチング素子がオンに切り替わる。すると、半導体素子ＩＣ３、インダクタＬ４に電流が流れるので、コンデンサＣ７が充電される。したがって、コンデンサＣ７の両端電圧は、ツェナーダイオードＺＤ４のツェナー電圧を上限として上昇する。

次に、スイッチング素子Ｑ４がオンに切り替わると、フォトダイオードＰＤ２、ツェナーダイオードＺＤ３に電流が流れるため、フォトトランジスタＰＴ２がオンに切り替わる。すると、半導体素子ＩＣ３内のスイッチング素子がオフに切り替わり、半導体素子ＩＣ３、インダクタＬ４への電流の供給が停止する。したがって、コンデンサＣ７が放電し、コンデンサＣ７の両端電圧が下がる。

上記の動作を繰り返すことにより、コンデンサＣ７の両端電圧ＶＣ７（すなわち、第２ファンモータ５０Ｂの駆動電圧）が一定の直流電圧Ｖ２に保たれる。第２ＰＷＭ信号は、第２制御データの値によってそのオンデューティが変化する。第２ＰＷＭ信号のオンデューティは、第２制御データが「Ｂ０」の場合に最も大きく、「Ｂ２５５」の場合に最も小さい。したがって、第２温度検知回路２１で検知した温度が増大すれば、第２ＰＷＭ信号のオンデューティが小さくなり、第２出力回路２３は駆動電圧を増大して出力する。これにより、第２ファン５Ｂの風量が大きくなる。また、第２温度検知回路２１で検知した温度が減少すれば、第２ＰＷＭ信号のオンデューティが大きくなり、第２出力回路２３は駆動電圧を減少して出力する。これにより、第２ファン５Ｂの風量が小さくなる。なお、各スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４のオン／オフの周期は、必ずしも同期している必要はない。

上述のように、本実施形態では、光源３の各領域の温度を各温度検知回路２０，２１で検知し、出力制御回路２４が、光源３の各領域の温度に基づいて、各ファン５Ａ，５Ｂの出力を制御している。このため、本発明では、光源３の各領域の温度がそれぞれ最適な温度となるように冷却することができるので、結果として光源３内での温度差を小さくすることができる。したがって、本実施形態では、光源３内の温度差を低減して光源３の光出力の安定化を図ることができ、光出力が不安定になるのを防止することができる。また、本実施形態では、光源３の温度が局所的に許容動作温度を超え、急激な光速の劣化や寿命の劣化、場合によっては光源の不点灯が生じるのを防止することができる。更に、本実施形態では、従来例のように冷却手段用電源を確保するためのＬＥＤを必要としないことから、順方向電流の増加に対応したＬＥＤを用意する必要がなく、コストを低減することができる。

なお、出力制御回路２４は、各温度検知回路２０，２１で検知した温度の差分が小さくなるように各出力回路２２，２３を制御するのが望ましい。例えば、出力制御回路２４は、各温度検知回路２０，２１で検知した温度を比較し、温度の高い方に対応する出力回路２２（２３）を制御するように構成してもよい。

ここで、図４に示すように、光源３を実装する基板４に各温度検知回路２０，２１を実装してもよい。この構成では、基板４のスペースを有効に活用することで、装置の小型化を図ることができる。また、各温度検知回路２０，２１がそれぞれ光源３のより近傍に配置されることから、光源３の温度を精度良く検知することができる。したがって、この構成では、図１，２に示す構成と比較して、光源３の温度をより最適化し易く、高温に起因するＬＥＤ３０の光出力の低下や寿命の劣化をより抑制することができる。なお、各温度検知回路２０，２１の構成部品の全てを基板４に実装せずに、各感温素子ＲＸ１，ＲＸ２のみを基板４に実装してもよい。

（実施形態２）
以下、本発明に係る点灯装置の実施形態２について図面を用いて説明する。なお、本実施形態の基本的な構成は実施形態１と共通であるので、共通する部位には同一の番号を付して説明を省略する。本実施形態は、図５に示すように、実施形態１の各出力回路２２，２３の代わりに、第１出力回路２２０と、第２出力回路２３０と、電源回路２５とを備える。

電源回路２５は、直流電源１の出力電圧を受けて各温度検知回路２０，２１、各出力回路２２０，２３０、出力制御回路２４のそれぞれに供給する電源電圧を生成する。電源回路２５は、図６に示すように、実施形態１の第１出力回路２２からスイッチング素子Ｑ３及びツェナーダイオードＺＤ２を除いた構成である。

以下、電源回路２５の動作について説明する。半導体素子ＩＣ１内のスイッチング素子がオンの状態では、半導体素子ＩＣ１、インダクタＬ３に電流が流れ、コンデンサＣ４が充電される。コンデンサＣ４の両端電圧がツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧を上回ると、ツェナーダイオードＺＤ１、フォトダイオードＰＤ１に電流が流れ、フォトトランジスタＰＴ１がオンに切り替わる。これにより、半導体素子ＩＣ１内のスイッチング素子がオフに切り替わり、半導体素子ＩＣ１、インダクタＬ３への電流の供給が停止する。その後、コンデンサＣ４が放電し、コンデンサＣ４の両端電圧がツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧を下回ると、フォトダイオードＰＤ１に電流が流れなくなる。これにより、フォトトランジスタＰＴ１がオフに切り替わり、半導体素子ＩＣ１内のスイッチング素子がオンに切り替わる。

上記の動作を繰り返すことにより、コンデンサＣ４の両端電圧が一定の直流電圧に保たれる。このコンデンサＣ４の両端電圧を、各出力回路２２０，２３０に電源電圧として供給する。また、コンデンサＣ４の両端電圧は、半導体素子ＩＣ２及びコンデンサＣ５により、電圧値の異なる一定の直流電圧に変換される。そして、コンデンサＣ５の両端電圧を、電源電圧として各温度検知回路２０，２１、出力制御回路２５に供給する。

第１出力回路２２０は、電源回路２５の出力電圧を受けて第１ファンモータ５０Ａに駆動電圧を供給する。第１出力回路２２０は、図６に示すように、抵抗Ｒ５，Ｒ６と、ダイオードＤ５と、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６と、フォトダイオードＰＤ３と、フォトトランジスタＰＴ３と、ツェナーダイオードＺＤ５と、コンデンサＣ８とから成る。スイッチング素子Ｑ５はｎ型ＭＯＳＦＥＴであり、スイッチング素子Ｑ６はｎｐｎ型トランジスタである。また、フォトダイオードＰＤ３及びフォトトランジスタＰＴ３は、フォトカプラを構成している。

第２出力回路２３０は、電源回路２５の出力電圧を受けて第２ファンモータ５０Ｂに駆動電圧を供給する。第２出力回路２３０は、図６に示すように、抵抗Ｒ７，Ｒ８と、ダイオードＤ６と、スイッチング素子Ｑ７，Ｑ８と、フォトダイオードＰＤ４と、フォトトランジスタＰＴ４と、ツェナーダイオードＺＤ６と、コンデンサＣ９とから成る。スイッチング素子Ｑ７はｎ型ＭＯＳＦＥＴであり、スイッチング素子Ｑ８はｎｐｎ型トランジスタである。また、フォトダイオードＰＤ４及びフォトトランジスタＰＴ４は、フォトカプラを構成している。

以下、各出力回路２２０，２３０の動作について図面を用いて説明する。先ず、第１出力回路２２０の動作について図７（ａ）を用いて説明する。第１出力回路２２０において、スイッチング素子Ｑ７のゲート端子には、電源回路２５から供給される電源電圧を抵抗Ｒ５，Ｒ６で分圧した電圧が入力される。このため、スイッチング素子Ｑ５は、通常ではオンの状態にある。ここで、スイッチング素子Ｑ６のベース端子には、第１ＰＷＭ信号が入力される。したがって、スイッチング素子Ｑ６は、当該信号のオンデューティに基づいてオン／オフを切り替える。

スイッチング素子Ｑ６がオフの場合、ダイオードＤ５、スイッチング素子Ｑ５に電流が流れ、コンデンサＣ８が充電される。スイッチング素子Ｑ６がオンに切り替わり、コンデンサＣ８の両端電圧ＶＣ８がツェナーダイオードＺＤ５のツェナー電圧を上回ると、フォトダイオードＰＤ３に電流が流れ、フォトトランジスタＰＴ３がオンに切り替わる。すると、スイッチング素子Ｑ５がオフに切り替わるため、コンデンサＣ８への電流の供給が停止し、コンデンサＣ８が放電する。再びスイッチング素子Ｑ６がオフに切り替わると、フォトダイオードＰＤ３に電流が流れなくなることにより、フォトトランジスタＰＴ３がオフに切り替わる。すると、スイッチング素子Ｑ５がオンに切り替わるため、ダイオードＤ５、スイッチング素子Ｑ５に電流が流れ、コンデンサＣ８が再び充電される。

上記の動作を繰り返すことにより、コンデンサＣ８の両端電圧ＶＣ８（すなわち、第１ファンモータ５０Ａの駆動電圧）が一定の直流電圧Ｖ１に保たれる。この直流電圧Ｖ１は、実施形態１と同様に、第１ＰＷＭ信号のオンデューティが大きくなると小さくなり、オンデューティが小さくなると大きくなる。したがって、第１温度検知回路２０で検知した温度が増大すれば、第１ＰＷＭ信号のオンデューティが小さくなり、第１出力回路２２０は駆動電圧を増大して出力する。これにより、第１ファン５Ａの風量が大きくなる。また、第１温度検知回路２０で検知した温度が減少すれば、第１ＰＷＭ信号のオンデューティが大きくなり、第１出力回路２２０は駆動電圧を減少して出力する。これにより、第１ファン５Ａの風量が小さくなる。

次に、第２出力回路２３０の動作について図７（ｂ）を用いて説明する。第２出力回路２３０において、スイッチング素子Ｑ７のゲート端子には、電源回路２５から供給される電源電圧を抵抗Ｒ７，Ｒ８で分圧した電圧が入力される。このため、スイッチング素子Ｑ７は、通常ではオンの状態にある。ここで、スイッチング素子Ｑ８のベース端子には、第２ＰＷＭ信号が入力される。したがって、スイッチング素子Ｑ８は、当該信号のオンデューティに基づいてオン／オフを切り替える。

スイッチング素子Ｑ８がオフの場合、ダイオードＤ６、スイッチング素子Ｑ７に電流が流れ、コンデンサＣ９が充電される。スイッチング素子Ｑ８がオンに切り替わり、コンデンサＣ９の両端電圧ＶＣ９がツェナーダイオードＺＤ６のツェナー電圧を上回ると、フォトダイオードＰＤ４に電流が流れ、フォトトランジスタＰＴ４がオンに切り替わる。すると、スイッチング素子Ｑ７がオフに切り替わるため、コンデンサＣ９への電流の供給が停止し、コンデンサＣ９が放電する。再びスイッチング素子Ｑ８がオフに切り替わると、フォトダイオードＰＤ４に電流が流れなくなることにより、フォトトランジスタＰＴ４がオフに切り替わる。すると、スイッチング素子Ｑ７がオンに切り替わるため、ダイオードＤ６、スイッチング素子Ｑ７に電流が流れ、コンデンサＣ９が再び充電される。

上記の動作を繰り返すことにより、コンデンサＣ９の両端電圧ＶＣ９（すなわち、第２ファンモータ５０Ｂの駆動電圧）が一定の直流電圧Ｖ２に保たれる。この直流電圧Ｖ２は、実施形態１と同様に、第２ＰＷＭ信号のオンデューティが大きくなると小さくなり、オンデューティが小さくなると大きくなる。したがって、第２温度検知回路２１で検知した温度が増大すれば、第２ＰＷＭ信号のオンデューティが小さくなり、第２出力回路２３０は駆動電圧を増大して出力する。これにより、第２ファン５Ｂの風量が大きくなる。また、第２温度検知回路２１で検知した温度が減少すれば、第２ＰＷＭ信号のオンデューティが大きくなり、第２出力回路２３０は駆動電圧を減少して出力する。これにより、第２ファン５Ｂの風量が小さくなる。なお、各スイッチング素子Ｑ４，Ｑ６のオン／オフの周期は、必ずしも同期している必要はない。

上述のように、本実施形態では、実施形態１と同様に、光源３の各領域の温度を各温度検知回路２０，２１で検知し、出力制御回路２４が、光源３の各領域の温度に基づいて、各ファン５Ａ，５Ｂの出力を制御している。したがって、本実施形態では、実施形態１と同様の効果を奏することができる。

また、本実施形態では、各出力回路２２０，２３０は、単一の電源回路２５からの出力電圧を受けて、各温度検知回路２０，２１で検知した温度に基づく駆動電圧をそれぞれ出力する。このため、本実施形態では、照明器具毎に電源回路を設計する必要がない。更に、本実施形態では、照明器具の構造や放熱構造に応じて電源回路２５の設計を変更する必要がないことから、装置の設計に要する時間を短縮したり部品を共通化したりすることでコストを低減することができる。すなわち、本実施形態では、コストを低減することができ、且つ照明器具の構造や放熱構造に応じて電源回路を設計する必要がない。

ここで、上記各実施形態の出力制御回路２４は、図６に示すデータテーブルの代わりに、図８（ａ）に示すデータテーブルを用いて各出力回路２２０，２３０を制御してもよい。このデータテーブルでは、各検知電圧のディジタル値が第１閾値（第１温度に対応。ここでは、「１００」）を超えるまでは、各制御データはディジタル値の大小に依らず同じ「Ａ０」である。すなわち、出力制御回路２４は、何れかの温度検知回路２０，２１で検知した温度が第１温度を超えるまでは、互いに同じ駆動電圧を出力するように各出力回路２２０，２３０を制御する。これにより、制御を簡素化することができ、また、データテーブルのデータを共用することでデータ容量を低減してコストを削減することができる。更に、低減したデータ容量に他の機能を実現するためのデータを割り当てることで、高機能化を図ることもできる。

そして、第１制御データは、第１検知電圧のディジタル値が第１閾値を超えると、第１検知電圧のディジタル値の増加に伴って「Ａ１」，…，「Ａ１５５」と対応する値が変化する。また、第２制御データは、第２検知電圧のディジタル値が第１閾値を超えると、第２検知電圧のディジタル値の増加に伴って「Ｂ１」，…，「Ｂ１５５」と対応する値が変化する。すなわち、出力制御回路２４は、何れかの温度検知回路２０，２１で検知した温度が第１温度を超えると、互いに異なる駆動電圧を出力するように各出力回路２２０，２３０を制御する。

この構成では、高温となった光源３の温度を低下させることで、高温に起因するＬＥＤ３０の不具合を解消し、且つ光源３の長寿命化を図ることができる。

また、上記各実施形態の出力制御回路２４は、図６に示すデータテーブルの代わりに、図８（ｂ）に示すデータテーブルを用いて各出力回路２２０，２３０を制御してもよい。このデータテーブルには、第１検知電圧のディジタル値に対応する第１制御データ（「ＴＡ０」，…，「ＴＡ２５５」）と、第２検知電圧のディジタル値に対応する第２制御データ（「ＴＢ０」，…，「ＴＢ２５５」）とを格納している。

ここで、第１制御データは、スイッチング素子Ｑ６のオン時間、オフ時間を規定するものであり、第２制御データは、スイッチング素子Ｑ８のオン時間、オフ時間を規定するものである。そして、各制御データは、図８（ｃ）に示すように、各スイッチング素子Ｑ６，Ｑ８がオフとなるタイミングが重ならないように設定する。例えば、第１制御データの「Ａ０」で規定されるスイッチング素子Ｑ６のオフ時間は、何れの第２制御データで規定されるスイッチング素子Ｑ８のオフ時間とも重ならない。

このため、スイッチング素子Ｑ６がオフであればスイッチング素子Ｑ８はオンであり、電源回路２５の出力電圧は第１出力回路２２０にのみ供給される。また、スイッチング素子Ｑ６がオンであればスイッチング素子Ｑ８はオフであり、電源回路２５の出力電圧は第２出力回路２３０にのみ供給される。すなわち、出力制御回路２４は、電源回路２５の出力電圧が各出力回路２２０，２３０に交互に供給されるように各出力回路２２０，２３０を制御する。

この構成では、各出力回路２２０，２３０に同時に出力電圧を供給する場合と比較して電源回路２５の性能を極力発揮させることができ、電源回路２５の小型化を図ることができる。

更に、直流電源１の出力を可変して光源３を調光する調光回路を設け、何れかの温度検知回路２０，２１で検知した温度が第２温度（＞第１温度）を超えると、直流電源１の出力を低下させるように調光回路を構成してもよい。第２温度は、例えばＬＥＤ３０の許容動作温度に設定するのが望ましい。以下では、出力制御回路２４が調光回路として機能する場合について説明する。

何れかの検知電圧のディジタル値が第２閾値（第２温度に対応。ここでは、「２００」）を超えると、出力制御回路２４のＣＰＵ２４Ｃは、調光制御データをメモリ２４Ｄから読み出す。そして、ＣＰＵ２４Ｃは、調光制御データに基づいて直流電源１の出力電圧を低下させるように直流電源１を制御する。例えば、ＣＰＵ２４Ｃは、降圧チョッパ回路１１１のスイッチング素子Ｑ２に調光制御信号を与えることで、降圧チョッパ回路１１１の出力電圧（すなわち、直流電源１の出力電圧）を低下させる。

この構成では、光源３の何れかの領域の温度が過剰に高くなった場合に、光源３の光出力を低下させるように調光できる。したがって、光源３の光出力の変化により光源３に異常が発生したことを利用者に視認させることができる。

なお、調光制御データは、各検知電圧のディジタル値の増加に伴ってより深い調光を行うように設定してもよいし、一定の調光レベルとなるように設定してもよい。また、何れかの検知電圧のディジタル値が一定時間よりも長く第２閾値を超える場合には、出力制御回路２４が直流電源１の出力電圧を更に低下させる、若しくは直流電源１の動作を停止させるように制御する構成でもよい。

ここで、上記各実施形態における感温素子ＲＸ１，ＲＸ２の基板４への実装例について図面を用いて説明する。例えば、図９（ａ）に示すように、基板４における光源３を挟んだ両側に感温素子ＲＸ１，ＲＸ２をそれぞれ実装する他、図９（ｂ）に示すように、基板４の対角線上に感温素子ＲＸ１，ＲＸ２をそれぞれ実装してもよい。

また、図９（ｃ）に示すように、３つの感温素子ＲＸ１〜ＲＸ３を基板４における光源３の周囲に実装してもよい。この場合は、図示しないが、感温素子ＲＸ３に対応する温度検知回路、出力回路、ファンモータ、ファンを新たに設ける必要がある。更に、図９（ｄ）に示すように、４つの感温素子ＲＸ１〜ＲＸ４を基板４における光源３の周囲に実装してもよい。この場合は、図示しないが、感温素子ＲＸ３，ＲＸ４それぞれに対応する温度検知回路、出力回路、ファンモータ、ファンを新たに設ける必要がある。勿論、更に多くの感温素子を基板４における光源３の周囲に実装してもよい。

なお、上記各実施形態では、光源３に用いる固体発光素子としてＬＥＤ３０を用いているが、例えば半導体レーザや有機ＥＬ素子などの他の固体発光素子を用いて光源３を構成してもよい。また、上記各実施形態は、１つの光源３を対象としているが、対象となる光源の数は１つに限定されるものではなく、複数であってもよい。光源が複数の場合は、各光源に対してそれぞれ複数の温度検知回路を設けるのが望ましい。更に、光源３は必ずしも固体発光素子を含む必要はなく、通電により点灯するものであればよい。

ここで、冷却器としては、例えば電磁コイルと膜とを器体の内部に有し、膜を振動させることで生じる空気の気流をノズルから噴射する、モータを用いないファンを採用してもよい。また、冷却器はファンに限定されるものではなく、例えばペルティエ素子等の熱電素子を用いてもよい。例えば冷却器としてペルティエ素子を用いる場合、各出力回路２２（２２０），２３（２３０）を、それぞれペルティエ素子の駆動回路に電流を供給する構成とすればよい。

上記何れかの実施形態の点灯装置は、例えば図１０（ａ）〜（ｃ）に示すような照明器具に採用することができる。図１０（ａ）〜（ｃ）に示す照明器具は、上記何れかの実施形態の点灯装置６と、光源３を保持する器具本体７とを備えている。ここで、点灯装置６のうち各ファン（冷却器）及び感温素子は、光源３の近傍に配置するのが望ましいため、器具本体７に保持される。なお、図１０（ａ）に示す照明器具はダウンライトであり、図１０（ｂ），（ｃ）に示す照明器具はスポットライトである。また、図１０（ａ），（ｃ）に示す照明器具では、点灯装置６と光源３とを配線８を介して接続している。

本実施形態では、上記何れかの実施形態の点灯装置６を用いることで、上記何れかの実施形態と同様の効果を奏することができる。なお、これらの照明器具は単独で用いるのみならず、複数を組み合わせて照明システムを構築してもよい。

１ 直流電源
２ 冷却制御回路
２０ 第１温度検知回路
２１ 第２温度検知回路
２２ 第１出力回路
２３ 第２出力回路
２４ 出力制御回路
３ 光源
３０ ＬＥＤ
５Ａ，５Ｂ ファン（冷却器）

Claims (8)

1. 通電により点灯する光源に電力を供給する電源と、前記光源を冷却する複数の冷却器と、前記各冷却器を制御する冷却制御回路とを備え、
   前記冷却制御回路は、前記各冷却器を駆動するための駆動電圧をそれぞれ出力する複数の出力回路と、周囲の温度を検知する複数の温度検知回路と、前記各温度検知回路で検知した温度に基づく駆動電圧を出力するように前記各出力回路を制御する出力制御回路とを備え、
   前記各温度検知回路を、前記光源を複数の領域に分割したときに前記各領域の温度をそれぞれ検知するように配置し、
   前記各冷却器を、前記光源の前記各領域をそれぞれ冷却するように配置し、
   前記出力制御回路は、前記各温度検知回路で検知した温度の差が小さくなるように前記各出力回路を制御することを特徴とする点灯装置。
2. 前記出力制御回路は、前記各温度検知回路のうち検知した温度が高い方に対応する前記出力回路を制御することを特徴とする請求項１記載の点灯装置。
3. 前記冷却制御回路は、前記電源の出力電圧を受けて前記各出力回路に供給する電源電圧を生成する電源回路を備え、
   前記出力制御回路は、何れかの前記温度検知回路で検知した温度が第１温度を超えるまでは、互いに同じ駆動電圧を出力するように前記各出力回路を制御し、何れかの前記温度検知回路で検知した温度が第１温度を超えると、互いに異なる駆動電圧を出力するように前記各出力回路を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の点灯装置。
4. 前記冷却制御回路は、前記電源の出力電圧を受けて前記各出力回路に供給する電源電圧を生成する電源回路を備え、
   前記出力制御回路は、前記各出力回路を一つずつ順番に駆動するように前記各出力回路を制御することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の点灯装置。
5. 前記電源の出力を可変して前記光源を調光する調光回路を備え、
   前記調光回路は、何れかの前記温度検知回路で検知した温度が第２温度を超えると、前記電源の出力を低下させることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の点灯装置。
6. 前記各温度検知回路は、温度変化に伴い特性値が変化する感温素子を備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の点灯装置。
7. 前記感温素子は、ＮＴＣサーミスタ又はＰＴＣサーミスタ又はＣＴＲサーミスタであることを特徴とする請求項６記載の点灯装置。
8. 請求項１乃至７の何れか１項に記載の点灯装置と、前記光源を保持する器具本体とを備えることを特徴とする照明器具。

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