JP2016115685A - 交流駆動方式のｌｅｄ照明装置およびその駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】順次駆動され、発光区間が各々異なる複数の発光グループを含むＬＥＤ照明装置であって、各発光グループに予め設定されたレベルの定電流がより安定に印加されるように各発光区間を２つの区間に区分して制御する交流駆動方式のＬＥＤ照明装置およびその駆動方法を提供すること。【解決手段】交流駆動方式のＬＥＤ照明装置は、交流電源から印加された交流電圧を全波整流して整流電圧を出力する整流部と、整流電圧の供給を対応する各発光区間の間に順次受ける複数の発光グループ、各発光グループに対応し、対応する発光グループに印加される電流を各々制御する複数の発光グループ駆動部と、整流電圧の電圧レベルに応じて発光グループの順次駆動を制御するＬＥＤドライブＩＣと、を含み、各発光区間は一定の電流レベルが維持される維持区間および維持区間の以前に電流レベルより高い電流が生成される変化区間を含む。【選択図】図４

Description

本発明の実施形態は発光ダイオード（ＬＥＤ）照明装置に関し、特に交流（ＡＣ）駆動方式のＬＥＤ照明装置およびその駆動方法に関する。

ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）、すなわち、発光ダイオードとはＧａ（ガリウム）、Ｐ（リン）、Ａｓ（ヒ素）、Ｉｎ（インジウム）、Ｎ（窒素）、Ａｌ（アルミニウム）などを材料にして製造された半導体であり、ダイオードの特性を有しており、電流を流すと赤色、緑色、青色の光を発する。

このような前記ＬＥＤは電球に比べて寿命が長く、応答速度（電流が流れて光を発するまでの時間）が速く、電力消費量が小さいという利点があるため、広く用いられている傾向にある。このため、前記ＬＥＤはバルブ（ｂｕｌｂ）、チューブ、ダウンライト、街灯、フラット照明など様々な種類の照明装置として用いられている。

しかし、ＬＥＤはダイオード特性によってＤＣ電源においてのみ駆動されるため、従来のＬＥＤを用いた照明装置はその使用が制限的であるだけでなく、現在、家庭で用いられる交流電源において用いるためにはＳＭＰＳ（Ｓｗｉｔｃｈｅｄ−Ｍｏｄｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ）のような別途の回路を含まなければならない。このため、照明装置の回路が複雑となり、その製作単価が高くなるという問題がある。

このような問題を解決するために、複数の発光セルを直列または並列に接続し、ＡＣ電源においても駆動できる発光素子に関する研究が活発に行われている。

特開２０１２−６９３０８号公報

本発明の実施形態は、順次駆動され、発光区間が各々異なる複数の発光グループを含むＬＥＤ照明装置であって、各発光グループに予め設定されたレベルの定電流がより安定に印加されるように各発光区間を２つの区間に区分して制御する交流駆動方式のＬＥＤ照明装置およびその駆動方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の実施形態による交流駆動方式のＬＥＤ照明装置は、交流電源から印加された交流電圧を全波整流して整流電圧を出力する整流部と、複数の発光区間に各々対応し、前記対応する各発光区間の間に前記整流電圧の供給を順次受ける複数の発光グループと、前記各発光グループに対応し、前記対応する発光グループに印加される電流を各々制御する複数の発光グループ駆動部と、前記整流電圧の電圧レベルに応じて前記発光グループの順次駆動を制御するＬＥＤドライブＩＣと、を含み、前記各発光区間は、一定の電流レベルが維持される維持区間および前記維持区間の以前に前記電流レベルより高い電流が生成される変化区間を含む。

また、前記各発光グループ駆動部は、前記対応する発光グループと前記整流部との間の閉ループを形成するように制御されるスイッチング部と、前記スイッチング部を介して前記対応する発光グループと電気的に接続され、前記発光グループに流れる電流を一定に維持するように制御する定電流制御部と、を含む。

なお、前記各発光グループは直列および／または並列に接続された複数のＬＥＤで構成され、前記発光グループに含まれたＬＥＤは前記ＬＥＤドライブＩＣの制御によって１つの単位で動作する。

また、前記変化区間は前記発光区間の開始時点を含み、前記変化区間の以後の区間である前記維持区間は前記変化区間に連続してつながる。

なお、前記定電流制御部は前記維持区間の間に動作し、前記スイッチング部は前記変化区間の間に動作する。

このとき、前記スイッチング部が動作する区間と前記定電流制御部が動作する区間とは互いに重ならない。

また、本発明の他の実施形態による交流駆動方式のＬＥＤ照明装置は、交流電源から印加された交流電圧を全波整流して整流電圧を出力する整流部と、前記整流電圧の電圧レベルに応じて発光区間が互いに異なる複数の発光グループを順次駆動させるＬＥＤドライブＩＣと、を含み、前記各発光グループに対応する各々の発光区間は、予め設定された電流レベルを超過する電流が流れる第１区間および前記第１区間の以後に前記予め設定された電流レベルに該当する電流が流れる第２区間を含む。

なお、前記各発光グループに対応し、前記対応する発光グループに印加される電流を各々制御する複数の発光グループ駆動部をさらに含み、前記各発光グループ駆動部は、前記対応する発光グループと前記整流部との間の閉ループを形成するように制御されるスイッチング部と、前記スイッチング部を介して前記対応する発光グループと電気的に接続され、前記発光グループに流れる電流を一定に維持するように制御する定電流制御部と、を含む。

また、前記第１区間は前記発光区間の開始時点を含み、前記第１区間の以後の区間である前記第２区間は前記第１区間に連続してつながる。

なお、前記スイッチング部が動作する区間は前記第１区間に対応し、前記定電流制御部が動作する区間は前記第２区間に対応する。

また、本発明の実施形態による交流駆動方式のＬＥＤ照明装置の駆動方法は、交流電源から印加された交流電圧を整流部を介して全波整流して整流電圧を出力し、前記整流電圧の電圧レベルに応じて発光区間が互いに異なる複数の発光グループが順次駆動されることを含み、前記各発光グループに対応する各々の発光区間は、予め設定された電流レベルを超過する電流が流れる第１区間および前記第１区間の以後に前記予め設定された電流レベルに該当する電流が流れる第２区間を含む。

なお、前記複数の発光グループが順次駆動されることは、第１発光区間の間に第１発光グループが駆動され、第２発光区間の間に第１および第２発光グループが駆動され、第３発光区間の間に第１、２、３発光グループが駆動され、および第４発光区間の間に第１、２、３、４発光グループが駆動されることを含む。

また、前記各発光グループが順次駆動されることは、前記整流電圧の電圧レベルが所定範囲に該当する場合、それに対応する少なくとも１つの発光グループと前記整流部との間の閉ループが形成され、前記閉ループが形成された後、前記対応する少なくとも１つの発光グループに定電流が流れるように制御されることを含む。

なお、前記閉ループが形成されることは前記第１区間に対応し、前記定電流が制御されることは前記第２区間に対応する。

このような本発明の実施形態によれば、順次駆動され、発光区間が各々異なる複数の発光グループに対し、各発光区間を高レベルの電流が印加される初期区間および予め設定されたレベルの定電流が印加される区間に区分して制御することにより、各発光グループに予め設定されたレベルの定電流がより安定に印加されることができ、それによってＬＥＤ照明装置が良好な光均一性を有することができるという効果が期待できる。

本発明の実施形態による交流駆動方式のＬＥＤ照明装置の構成ブロック図である。 図１に示した交流駆動方式のＬＥＤ照明装置の整流電圧とＬＥＤ駆動電流の波形を示す波形図である。 図１に示した定電流制御部の一実施形態を示す回路図である。 図２に示した発光区間Ａに印加されるＬＥＤ駆動電流の波形を示す拡大波形図である。

後述する本発明に関する詳細な説明は、本発明を実施できる特定の実施形態を例示として示す添付図面を参照する。これらの実施形態は当業者が本発明を実施するのに充分に詳細に説明される。本発明の様々な実施形態は互いに異なるものの、互いに排他的である必要はないということを理解しなければならない。例えば、ここに記載された特定の形状、構造および特性は一実施形態に関連して本発明の精神および範囲を逸脱することなく他の実施形態で実現されることができる。また、各々の開示された実施形態内の個別構成要素の位置または配置は本発明の精神および範囲を逸脱することなく変更できるということを理解しなければならない。したがって、後述する詳細な説明は限定的な意味として取るものではなく、本発明の範囲は、適切に説明されるのであれば、その請求項が主張するものと均等な全ての範囲と共に添付された請求項によってのみ限定される。図面において類似な参照符号は色々な側面にかけて同一または類似な機能を指し示す。

以下、本発明が属する技術分野で通常の知識を有した者が本発明を容易に実施できるようにするために、本発明の実施形態に関して添付図面を参照して詳細に説明する。

本発明の実施形態において、用語「発光グループ」とは複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）が直列／並列／直並列に接続されて照明装置内で発光するＬＥＤ（ＬＥＤパッケージ）の集合であって、制御部の制御に応じて１つの単位として動作が制御されるＬＥＤの集合を意味する。

また、用語「閾値電圧ＶＴＨ」とは１つの発光グループを駆動できる電圧レベルであって、「第１閾値電圧ＶＴＨ１」は第１発光グループを駆動できる電圧レベルを意味し、「第２閾値電圧ＶＴＨ２」は第１および第２発光グループを駆動できる電圧レベルを意味する。第１発光グループの閾値電圧と第２発光グループの閾値電圧が同一である場合、第２閾値電圧ＶＴＨ２は２ＶＴＨ１である。よって、以下において、「第ｎ閾値電圧ＶＴＨｎ」とは第１〜第ｎ発光グループを全て駆動できる電圧レベルを意味する。

なお、用語「順次駆動方式」とは、交流電圧を全波整流して生成された整流電圧の電圧レベルに応じて前述したような複数の発光グループが順次点灯され、消灯される駆動方式を意味する。

さらに、用語「ＬＥＤドライブＩＣ」とは、交流電圧を全波整流して生成された整流電圧の電圧レベルに応じて、または、印加される整流電圧の電圧レベルに応じて前述したような複数の発光グループの順次点灯および順次消灯を制御するように構成された集積回路を意味する。また、ＬＥＤ照明装置は、交流電圧が直接入力されることから、交流直接駆動方式ということもできる。

図１は本発明の実施形態による交流駆動方式のＬＥＤ照明装置の構成ブロック図であり、図２は図１に示された交流駆動方式のＬＥＤ照明装置の整流電圧とＬＥＤ駆動電流の波形を示す波形図である。

本発明の実施形態である交流駆動方式のＬＥＤ照明装置は整流された交流電圧の供給を受けて順次駆動される複数の発光グループが直列または並列に接続され、各発光グループは複数の発光ダイオードを含んで構成される。

図１に示した実施形態は発光グループが４個（Ｇ１〜Ｇ４）で構成されたものをその例として説明するが、本発明の実施形態がこれに限定されるものではない。

図１を参照すれば、交流駆動方式のＬＥＤ照明装置は、交流電源Ｖ_ACから交流電圧の印加を受け、それを全波整流して整流電圧Ｖ_RECを出力する整流部１０、整流電圧Ｖ_RECの供給を受けて順次駆動される第１発光グループ（Ｇ１、２０）、第２発光グループ（Ｇ２、２２）、第３発光グループ（Ｇ３、２４）および第４発光グループ（Ｇ４、２６）、整流電圧Ｖ_RECの電圧レベルに応じて第１発光グループＧ１、第２発光グループＧ２、第３発光グループＧ３および第４発光グループＧ４の順次駆動を制御するＬＥＤドライブＩＣ４０（ＬＥＤ ＤＲＩＶＥ ＩＣ）、スイッチング部ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４および定電流制御部３１，３３，３５，３７を各々備えた第１発光グループ駆動部３０、第２発光グループ駆動部３２、第３発光グループ駆動部３４および第４発光グループ駆動部３６を含んで構成される。

交流電源Ｖ_ACは一例として２２０Ｖ_AC商用交流電源であっても良く、整流部１０は前記交流電源Ｖ_ACを整流できるように複数のダイオードを含むハーフブリッジ（ｈａｌｆ ｂｒｉｄｇｅ）構造またはフルブリッジ（ｆｕｌｌ ｂｒｉｄｇｅ）構造からなっても良い。図１に示された整流部１０は交流電源を全波整流するフルブリッジ構造からなっているが、これは一実施形態に過ぎず、本発明の実施形態による整流部１０が必ずしもこれに限定されるものではない。

整流部１０から出力された出力電圧のうち発光グループＧ１〜Ｇ４と接続される部分が電位が高く、ＬＥＤドライバーＩＣ４０と接続される部分は電位が低い。図１においては低い電位をＶｓｓで表示しており、これは接地ＧＮＤと理解することができる。よって、電流は整流部１０から少なくとも１つの発光グループを経て基底電位Ｖｓｓに流れるようになる。

発光グループＧ１〜Ｇ４は各々直列および／または並列に接続された複数のＬＥＤで構成される。一例として、図１を参照すれば、第１発光グループＧ１に属するＬＥＤ（Ｇ１_LED1…Ｇ１_LEDn）、第２発光グループＧ２に属するＬＥＤ（Ｇ２_LED1…Ｇ２_LEDn）、第３発光グループＧ３に属するＬＥＤ（Ｇ３_LED1…Ｇ３_LEDn）および第４発光グループＧ４に属するＬＥＤ（Ｇ４_LED1…Ｇ４_LEDn）が順に直列に接続された構造で構成されることができる。

また、各発光グループに含まれたＬＥＤはＬＥＤドライブＩＣ４０の制御によって１つの単位で動作する。すなわち、第１発光グループ駆動部３０に備えられたスイッチング部ＳＷ１を介して整流部１０と第１発光グループ（Ｇ１、２０）に属したＬＥＤ（Ｇ１_LED1…Ｇ１_LEDn）との間に閉ループが形成され、第１発光グループ駆動部３０に備えられた定電流制御部３１を介して予め設定されたレベルの電流をＬＥＤ（Ｇ１_LED1…Ｇ１_LEDn）に一定に印加することができる。

より具体的には、第１発光グループ駆動部３０は、それと対応する第１発光グループＧ１と整流部１０との間の閉ループを形成するように制御される第１スイッチング部ＳＷ１、および第１スイッチング部ＳＷ１を介して第１発光グループＧ１と接続され、第１発光グループＧ１に流れる電流を一定に維持するように制御する第１定電流制御部３１を含むことができる。

それと同様に、第２発光グループ駆動部３２は、それと対応する第２発光グループＧ２と整流部１０との間の閉ループを形成するように制御される第２スイッチング部ＳＷ２、および第２スイッチング部ＳＷ２を介して第２発光グループＧ２と接続され、第２発光グループＧ２に流れる電流を一定に維持するように制御する第２定電流制御部３３を含む。

また、第３発光グループ駆動部３４は、それと対応する第３発光グループＧ３と整流部１０との間の閉ループを形成するように制御される第３スイッチング部ＳＷ３、および第３スイッチング部ＳＷ３を介して第３発光グループＧ３と接続され、第３発光グループＧ３に流れる電流を一定に維持するように制御する第３定電流制御部３５を含む。

なお、第４発光グループ駆動部３６は、それと対応する第４発光グループＧ４と前記整流部１０との間の閉ループを形成するように制御される第４スイッチング部ＳＷ４、および第４スイッチング部ＳＷ４を介して第４発光グループＧ４と接続され、第４発光グループＧ４に流れる電流を一定に維持するように制御する第４定電流制御部３７を含む。

図２を参照し、前述したような本発明の実施形態による交流駆動方式のＬＥＤ照明装置の駆動過程を説明すれば、ＬＥＤドライブＩＣ４０は整流部１０から印加される整流電圧Ｖ_RECの電圧レベルを判断し、判断された整流電圧Ｖ_RECの電圧レベルに応じて第１発光グループＧ１、第２発光グループＧ２、第３発光グループＧ３および第４発光グループＧ４を順次駆動することになる。

したがって、整流電圧Ｖ_RECの電圧レベルが第１閾値電圧ＶＴＨ１以上であり、第２閾値電圧ＶＴＨ２未満である第１発光区間（１ｓｔ ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｐｅｒｉｏｄ：整流電圧の一周期を基準にｔ１〜ｔ２、ｔ７〜ｔ８）において、ＬＥＤドライブＩＣ４０は、前記第１発光グループ駆動部３０に備えられた第１スイッチＳＷ１をターン−オン状態に維持し、残りの第２〜第４発光グループ駆動部３２，３４，３６に備えられた第２スイッチＳＷ２、第３スイッチＳＷ３、第４スイッチＳＷ４をターン−オフ状態に維持して、第１発光グループＧ１だけが駆動されるように制御する。また、整流電圧Ｖ_RECの電圧レベルが第２閾値電圧ＶＴＨ２以上であり、第３閾値電圧ＶＴＨ３未満である第２発光区間（２ｎｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｐｅｒｉｏｄ：整流電圧の一周期を基準にｔ２〜ｔ３、ｔ６〜ｔ７）において、ＬＥＤドライブＩＣ４０は、２発光グループ駆動部３２に備えられた第２スイッチＳＷ２をターン−オン状態に維持し、残りの第１、３、４発光グループ駆動部３０，３４，３６に備えられた第１スイッチＳＷ１、第３スイッチＳＷ３、第４スイッチＳＷ４をターン−オフ状態に維持して、第１発光グループＧ１と第２発光グループＧ２だけが駆動されるように制御する。

また、整流電圧Ｖ_RECの電圧レベルが第３閾値電圧ＶＴＨ３以上であり、第４閾値電圧ＶＴＨ４未満である第３発光区間（３ｒｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｐｅｒｉｏｄ：整流電圧の一周期を基準にｔ３〜ｔ４、ｔ５〜ｔ６）において、ＬＥＤドライブＩＣ４０は、第３発光グループ駆動部３４に備えられた第３スイッチＳＷ３をターン−オン状態に維持し、残りの第１、２、４発光グループ駆動部３０，３２，３６に備えられた第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、第４スイッチＳＷ４をターン−オフ状態に維持して、第１発光グループＧ１、第２発光グループＧ２、第３発光グループＧ３が駆動されるように制御する。

なお、整流電圧Ｖ_RECの電圧レベルが第４閾値電圧ＶＴＨ４以上である第４発光区間（４ｔｈ ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｐｅｒｉｏｄ：整流電圧の一周期を基準にｔ４〜ｔ５）において、ＬＥＤドライブＩＣ４０は、第４発光グループ駆動部３６に備えられた第４スイッチＳＷ４をターン−オン状態に維持し、残りの第１、２、３発光グループ駆動部３０，３２，３４に備えられた第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、第３スイッチＳＷ３をターン−オフ状態に維持して、第１発光グループＧ１、第２発光グループＧ２、第３発光グループＧ３、第４発光グループＧ４の全てが駆動されるように制御する。

すなわち、第１発光グループＧ１、第２発光グループＧ２、第３発光グループＧ３および第４発光グループＧ２は各々、第１発光区間（整流電圧の一周期を基準にｔ１〜ｔ２、ｔ７〜ｔ８）、第２発光区間（ｔ２〜ｔ３、ｔ６〜ｔ７）、第３発光区間（ｔ３〜ｔ４、ｔ５〜ｔ６）および第４発光区間（ｔ４〜ｔ５）に対応し、第１〜第４発光区間は互いに異なる。

また、図２に示すように、各発光区間は印加される電流のレベルが互いに異なる２つの区間に区分され、それについては図４を参照してより詳細に説明する。

但し、各発光グループはそれに対応する発光区間においてのみ発光するものではない。一例として、第１発光グループＧ１は整流電圧の一周期を基準にｔ１〜ｔ８区間の間に発光するため、第１〜第４発光区間の全てにおいて発光する。

また、第２発光グループＧ２はｔ２〜ｔ７区間の間、すなわち、第２〜第４発光区間において発光し、第３発光グループＧ３はｔ３〜ｔ６区間の間、すなわち、第３および第４発光区間において発光し、第４発光グループＧ４はｔ４〜ｔ５区間の間、すなわち、第４発光区間において発光する。したがって、各発光グループＧ１〜Ｇ４が実際に発光する区間も各発光グループ別に互いに異なる。

本発明の実施形態による場合、各発光グループはそれに対応する発光区間の間に同一明るさの光が発光されるべきであり、そのためには、図２に示すように各発光区間別に一定したレベルの定電流Ｉ_LEDが発光グループに備えられたＬＥＤに印加されなければならない。

したがって、各発光グループＧ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４の駆動を制御する発光グループ駆動部３０，３２，３４，３６には図１に示すように定電流制御部３１，３３，３５，３７が備えられる。

定電流制御部３１，３３，３５，３７は定電流駆動回路として、各発光区間に印加される電流を各発光区間別に予め設定された定格電流以下に一定に印加されるようにして発光グループを保護する役割を果たす。

図３は、図１に示した定電流制御部の一実施形態を示す回路図である。但し、これは一実施形態に過ぎず、本発明の実施形態による定電流制御部の構成がこれに限定されるものではない。また、説明の便宜のため、第１発光グループ駆動部３０に備えられた定電流制御部３１をその対象とする。

図３を参照すれば、定電流制御部３１は、第１および第２スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２、および各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に対応する第１および第２抵抗素子Ｒ１，Ｒ２を含んで構成されることができる。

第１スイッチング素子Ｑ１は、ゲート電極が第１ノードＮ１に接続され、ソースおよびドレイン電極は各々第１発光グループ駆動部３０に備えられたスイッチング部ＳＷ１および第２ノードＮ２と接続される。

また、第２スイッチング素子Ｑ２は、ゲート電極が第２ノードＮ２に接続され、ソースおよびドレイン電極は各々第１ノードＮ１および整流部（図１の１０）の基底電源Ｖｓｓと接続される。

このとき、第１および第２スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２はＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で実現されることをその例として説明する。

また、第１抵抗素子Ｒ１はスイッチング部ＳＷ１および第１ノードＮ１との間に位置し、第２抵抗素子Ｒ２は第２ノードＮ２および整流部（図１の１０）の基底電源Ｖｓｓとの間に位置する。

すなわち、第１スイッチング素子Ｑ１はスイッチング部ＳＷ１および第２抵抗素子Ｒ２の間を接続し、ゲート電極が第２スイッチング素子Ｑ２のドレイン電極に接続され、第２スイッチング素子Ｑ２は整流部１０の基底電源Ｖｓｓと第１抵抗素子Ｒ１との間に接続され、ゲート電極が前記第１スイッチング素子Ｑ１のドレイン電極に接続される。

上記の構成による定電流制御部３１の動作を簡略に説明すれば次の通りである。第１発光グループＧ１が動作する第１閾値電圧ＶＴＨ１以上が印加されれば、定電流制御部３１が動作される条件が満たされる。

その後、第１発光グループＧ１に電流が流れれば、第１抵抗素子Ｒ１はプルアップ抵抗の役割を行って第１スイッチング素子Ｑ１のゲート電極に基底電圧が発生し、その結果、第１スイッチング素子Ｑ１がターンオンし、それによって第１スイッチング素子Ｑ１のソースおよびドレイン電極は通電する。このとき、第１スイッチング素子Ｑ１のドレイン電極と接続された第２抵抗素子Ｒ２に流れる電流に比例した電圧が発生し、第２抵抗素子Ｒ２両端の電圧が第２スイッチング素子Ｑ２をターンオンできる程度に達すれば、第２スイッチング素子Ｑ２がターンオンして第２スイッチング素子Ｑ２のソースおよびドレイン電極が通電する。

このとき、第２スイッチング素子Ｑ２は第１抵抗素子Ｒ１の一端が接続された第１ノードＮ１と整流部１０の基底電源Ｖｓｓとの間に接続されているため、第２スイッチング素子Ｑ２のソースおよびドレイン電極が通電によって第１ノードＮ１の電圧値は落ちることになる。

それにより、第１抵抗素子Ｒ１のプルアップにより印加された第１ノードＮ１の電位が低くなるため、第１ノードＮ１にゲート電極が接続された第１スイッチング素子Ｑ１はターンオフする。

したがって、このような定電流制御部３１の動作を通じて、第１発光区間の間、第１発光グループＧ１に印加される電流は予め設定されたレベルで一定に維持されることができるのである。

但し、図３に示された定電流制御部３１の回路構成は一実施形態に過ぎず、その他にも様々な形態にも実現されることができる。一例として、第１および第２スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲート電極が互いに共通接続される電流ミラー回路で実現されることもできる。

この場合、定電流制御部３１が動作するために、第１発光グループ駆動部３０に備えられた第１スイッチング部ＳＷ１を介して整流部１０と第１発光グループ（Ｇ１、２０）に属したＬＥＤ（Ｇ１_LED1…Ｇ１_LEDn）との間に閉ループが先に形成される。

第１スイッチング部ＳＷ１はＬＥＤドライブＩＣ４０によって制御されるものであり、ＬＥＤドライブＩＣ４０は、整流電圧Ｖ_RECの電圧レベルが第１閾値電圧ＶＴＨ１以上であり、第２閾値電圧ＶＴＨ２未満である第１発光区間に該当する場合、第１スイッチング部ＳＷ１をターンオンさせる。

しかし、第１スイッチング部ＳＷ１がターンオンする時点、すなわち、第１発光区間の開始時点を含む初期区間の間には、オーバシュート発生などによって第１発光グループに印加される電流が予め設定されたレベルより高レベルで印加されることができる。

そこで、本発明の実施形態は、順次駆動され、発光区間が各々異なる複数の発光グループに対し、各発光区間を高レベルの電流が印加される初期の変化区間（第１区間）および予め設定されたレベルの定電流が印加される維持区間（第２区間）に区分して制御することを特徴とする。

また、それによって前記各発光グループに予め設定されたレベルの定電流がより安定に印加されることができ、その結果、ＬＥＤ照明装置が良好な光均一性を有することができる。

本発明の実施形態により、各発光区間が高レベルの電流が印加される初期の変化区間（第１区間）および予め設定されたレベルの定電流が印加される維持区間（第２区間）に区分して制御されることは図１〜図３および図４を通じてより詳細に説明する。

図４は、図２に示した特定発光区間Ａに印加されるＬＥＤ駆動電流の波形を示す拡大波形図である。図４に示した図２の特定発光区間Ａは第１発光区間のうちｔ１〜ｔ２をその対象とする。但し、これは説明の便宜のための選択であって、他の発光区間についても同様に適用される。

図４を参照すれば、第１発光区間は、一定の電流レベルが維持される維持区間Ｔ_bおよび維持区間Ｔ_bの以前に電流レベルより高い電流が生成される変化区間Ｔ_aを含む。

すなわち、維持区間Ｔ_bの間に前記第１発光グループＧ１に流れる電流は定電流制御部３１によって制御される予め設定された電流レベルの定電流であり、変化区間Ｔ_aの間には予め設定された電流レベルを超過する電流が第１発光グループＧ１に流れる。

また、図示したように、変化区間Ｔ_aは前記第１発光区間の開始時点を含み、変化区間Ｔ_a以後の区間である維持区間Ｔ_bは変化区間Ｔ_aに連続してつながる。また、維持区間Ｔ_bは変化区間Ｔ_a以外の全ての第１発光区間に該当する。

すなわち、図４ではｔ１〜ｔ２だけが示されているが、第１発光区間はｔ１〜ｔ２の他にｔ７〜ｔ８を含むことができ、この場合、維持区間Ｔ_bは図４に示された区間の他にｔ７〜ｔ８を含む。

第１発光区間の間に第１発光グループＧ１が発光するのは第１発光グループＧ１に対応する第１発光グループ駆動部３０の第１スイッチング部ＳＷ１および第１定電流制御部３１が動作されることにより、このとき、第１スイッチング部ＳＷ１が動作する区間は変化区間Ｔ_aに対応し、第１定電流制御部３１が動作する区間は維持区間Ｔ_bに対応する。

より具体的に説明すれば、整流部１０から出力される整流電圧Ｖ_RECの電圧レベルが第１閾値電圧ＶＴＨ１以上であり、第２閾値電圧ＶＴＨ２未満である場合、ＬＥＤドライブＩＣ４０は第１スイッチング部ＳＷ１をターンオンさせる。

但し、第１スイッチング部ＳＷ１がターンオンする時点、すなわち、第１発光区間の開始時点を含む変化区間Ｔ_aの間にはオーバシュート発生などによって第１発光グループに印加される電流が予め設定されたレベルより高いレベルで印加されることができる。

すなわち、第１スイッチング部ＳＷ１がターンオンして動作する区間は変化区間Ｔ_aに対応し、この区間の間には定電流でないこれより高い電流レベルの電流が流れるようになる。

このとき、変化区間Ｔ_aに第１定電流制御部３１が動作するようになれば、第１定電流制御部３１を構成する回路に大きい負荷がかかって発熱などの問題が発生し得るため、本発明の実施形態では第１スイッチング部ＳＷ１が動作する区間を変化区間Ｔ_aに対応するように調節する。

第１スイッチング部ＳＷ１の動作が完了して整流部１０と第１発光グループ（Ｇ１、２０）に属したＬＥＤ（Ｇ１_LED1…Ｇ１_LEDn）との間に閉ループが形成された後には第１定電流制御部３１が動作し、このとき、第１定電流制御部３１が動作する区間は維持区間Ｔ_bに対応する。

すなわち、第１定電流制御部３１が動作する区間が高い電流レベルが流れる変化区間Ｔ_aと重ならないようにすることにより、第１発光グループＧ１に予め設定されたレベルの定電流がより安定に印加されることができる。

以上、本発明を具体的な構成要素などのような特定事項と限定された実施形態および図面によって説明したが、これは本発明のより全般的な理解を助けるために提供されたものに過ぎず、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明が属する分野で通常的な知識を有した者であれば、このような記載から様々な修正および変形が可能である。

したがって、本発明の思想は説明された実施形態に限定して定められてはならず、後述する特許請求の範囲のみならず、該特許請求の範囲と均等または等価的な変形がある全てのものは本発明の思想の範疇に属すると言える。

Claims (22)

1. 交流電源から印加された交流電圧を全波整流して整流電圧を出力する整流部と、
   複数の発光区間に各々対応し、前記対応する各発光区間の間に前記整流電圧の供給を順次受ける複数の発光グループと、
   前記各発光グループに対応し、前記対応する発光グループに印加される電流を各々制御する複数の発光グループ駆動部と、
   前記整流電圧の電圧レベルに応じて前記発光グループの順次駆動を制御するＬＥＤドライブＩＣと、を含み、
   前記各発光区間のうち前記整流電圧が増加する区間においては一定の電流レベルが維持される維持区間および前記維持区間の以前に前記電流レベルより高い電流が生成される変化区間を含み、前記各発光区間のうち前記整流電圧が減少する区間においては当該維持区間が継続していることを特徴とする交流駆動方式のＬＥＤ照明装置。
2. 前記各発光グループ駆動部は、
   前記対応する発光グループと前記整流部との間の閉ループを形成するように制御されるスイッチング部と、
   前記スイッチング部を介して前記対応する発光グループと電気的に接続され、前記発光グループに流れる電流を一定に維持するように制御する定電流制御部と、を含むことを特徴とする、請求項１に記載の交流駆動方式のＬＥＤ照明装置。
3. 前記各発光グループは直列および／または並列に接続された複数のＬＥＤで構成され、前記発光グループに含まれたＬＥＤは前記ＬＥＤドライブＩＣの制御によって１つの単位で動作することを特徴とする、請求項１に記載の交流駆動方式のＬＥＤ照明装置。
4. 前記変化区間は前記発光区間の開始時点を含むことを特徴とする、請求項１に記載の交流駆動方式のＬＥＤ照明装置。
5. 前記変化区間の以後の区間である前記維持区間は前記変化区間に連続してつながることを特徴とする、請求項４に記載の交流駆動方式のＬＥＤ照明装置。
6. 前記定電流制御部は前記維持区間の間に動作することを特徴とする、請求項２に記載の交流駆動方式のＬＥＤ照明装置。
7. 前記スイッチング部は前記変化区間の間に動作することを特徴とする、請求項６に記載の交流駆動方式のＬＥＤ照明装置。
8. 前記スイッチング部が動作する区間と前記定電流制御部が動作する区間とは互いに重ならないことを特徴とする、請求項７に記載の交流駆動方式のＬＥＤ照明装置。
9. 交流電源から印加された交流電圧を全波整流して整流電圧を出力する整流部と、
   前記整流電圧の電圧レベルに応じて発光区間が互いに異なる複数の発光グループを順次駆動させるＬＥＤドライブＩＣと、を含み、
   前記各発光グループに対応する各々の発光区間のうち前記整流電圧が増加する区間においては予め設定された電流レベルを超過する電流が流れる第１区間および前記第１区間の以後に前記予め設定された電流レベルに該当する電流が流れる第２区間を含み、前記各々の発光区間のうち前記整流電圧が減少する区間においては当該第２区間が継続していることを特徴とする交流駆動方式のＬＥＤ照明装置。
10. 前記各発光グループに対応し、前記対応する発光グループに印加される電流を各々制御する複数の発光グループ駆動部をさらに含み、
    前記各発光グループ駆動部は、
    前記対応する発光グループと前記整流部との間の閉ループを形成するように制御される
    スイッチング部と、前記スイッチング部を介して前記対応する発光グループと電気的に接続され、前記発光グループに流れる電流を一定に維持するように制御する定電流制御部と、を含むことを特徴とする、請求項９に記載の交流駆動方式のＬＥＤ照明装置。
11. 前記各発光グループは直列および／または並列に接続された複数のＬＥＤで構成され、前記発光グループに含まれたＬＥＤは前記ＬＥＤドライブＩＣの制御によって１つの単位で動作することを特徴とする、請求項９に記載の交流駆動方式のＬＥＤ照明装置。
12. 前記第１区間は前記発光区間の開始時点を含むことを特徴とする、請求項９に記載の交流駆動方式のＬＥＤ照明装置。
13. 前記第１区間の以後の区間である前記第２区間は前記第１区間に連続してつながることを特徴とする、請求項１２に記載の交流駆動方式のＬＥＤ照明装置。
14. 前記スイッチング部は前記第１区間の間に動作することを特徴とする、請求項１０に記載の交流駆動方式のＬＥＤ照明装置。
15. 前記定電流制御部は前記第２区間の間に動作することを特徴とする、請求項１０に記載の交流駆動方式のＬＥＤ照明装置。
16. 交流電源から印加された交流電圧を整流部を介して全波整流して整流電圧を出力し、
    前記整流電圧の電圧レベルに応じて発光区間が互いに異なる複数の発光グループが順次駆動されることを含み、
    前記各発光グループに対応する各々の発光区間のうち前記整流電圧が増加する区間においては予め設定された電流レベルを超過する電流が流れる第１区間および前記第１区間の以後に前記予め設定された電流レベルに該当する電流が流れる第２区間を含み、前記各々の発光区間のうち前記整流電圧が減少する区間においては当該第２区間が継続していることを特徴とする交流駆動方式のＬＥＤ照明装置の駆動方法。
17. 前記第１区間は前記発光区間の開始時点を含むことを特徴とする、請求項１６に記載の交流駆動方式のＬＥＤ照明装置の駆動方法。
18. 前記第１区間の以後の区間である前記第２区間は前記第１区間に連続してつながることを特徴とする、請求項１７に記載の交流駆動方式のＬＥＤ照明装置の駆動方法。
19. 前記複数の発光グループが順次駆動されることは、
    第１発光区間の間に第１発光グループが駆動され、
    第２発光区間の間に第１および第２発光グループが駆動され、
    第３発光区間の間に第１、２、３発光グループが駆動され、
    第４発光区間の間に第１、２、３、４発光グループが駆動されることを含むことを特徴とする、請求項１６に記載の交流駆動方式のＬＥＤ照明装置の駆動方法。
20. 前記各発光グループが順次駆動されることは、
    前記整流電圧の電圧レベルが所定範囲に該当する場合、それに対応する少なくとも１つの発光グループと前記整流部との間の閉ループが形成され、
    前記閉ループが形成された後、前記対応する少なくとも１つの発光グループに定電流が流れるように制御されることを含むことを特徴とする、請求項１６に記載の交流駆動方式のＬＥＤ照明装置の駆動方法。
21. 前記閉ループが形成されることは前記第１区間に対応することを特徴とする、請求項２０に記載の交流駆動方式のＬＥＤ照明装置の駆動方法。
22. 前記定電流が制御されることは前記第２区間に対応することを特徴とする、請求項２０に記載の交流駆動方式のＬＥＤ照明装置の駆動方法。

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