JP2007194071A - 照明用ｌｅｄ駆動回路、ｌｅｄ照明モジュール及びｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価であって且つ回路の交流電源配線への直接接続を可能とする照明用ＬＥＤ駆動回路、並びにそれを含むＬＥＤ照明モジュール及びＬＥＤ照明装置を提供することを目的とする。
【解決手段】複数のＬＥＤを直列接続した２つのＬＥＤ群１１及び１２を順方向が逆になるように並列接続して構成した照明用のＬＥＤユニット２を、ソリッドステートリレー２１を用い、交流電圧にて駆動する。そして例えば、ソリッドステートリレー２１を非ゼロクロス型として位相制御を用いた輝度調整を可能にする。また更に、ＬＥＤ群１１と１２の発光色を異ならせた上で位相制御を行うことで色彩調整をも可能にする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いた照明用のＬＥＤユニットを駆動する照明用ＬＥＤ駆動回路、並びに、これを含むＬＥＤ照明モジュール及びＬＥＤ照明装置に関する。

照明用ＬＥＤを駆動する際、照明用ＬＥＤを直流電源にて駆動する方式が一般的に採用される。

図８に従来のＬＥＤ照明装置の回路構成図を示す。図８のＬＥＤ照明装置においては、商用交流電源からの交流電圧がＡＣ／ＤＣコンバータ回路１０１を用いて直流の電源電圧に変換される。そして、その電源電圧を安定化させるための降圧定電流回路を用いて、複数のＬＥＤが直列接続された１つの照明用のＬＥＤ群１０３に定電流を流すことにより、ＬＥＤ群１０３を発光させる。また、ドライバ回路１０２を用いて、ＬＥＤ照明装置の照明のオン／オフの制御や、調光制御を行っている。

尚、ＬＥＤを用いた照明装置に関する技術が、下記特許文献１及び２等に開示されている。

特開２００５−１９７３９９号公報 特開２００５−３０２７１２号公報

図８に示すような回路構成を採用すると、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０１等が必要になるなど、部品点数が多くなってコストが高くなってしまう。照明用ＬＥＤを一般家庭等に普及させるためには、照明用ＬＥＤ駆動回路並びにそれを含むモジュール及び装置を、安価な回路で構成するとともに、それらを既に設置されている交流電源配線に直接接続可能に構成して従来の蛍光灯との置き換えを容易としておくことが肝要である。

本発明は、上記の点に鑑み、安価であって且つ回路の交流電源配線への直接接続を可能とする照明用ＬＥＤ駆動回路、並びにそれを含むＬＥＤ照明モジュール及びＬＥＤ照明装置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に係る照明用ＬＥＤ駆動回路は、複数のＬＥＤを直列接続した２つのＬＥＤ群を順方向が逆になるように並列接続して構成した照明用のＬＥＤユニットを、ソリッドステートリレーを用い、交流電圧にて駆動することを特徴とする。

これにより、部品点数が少なく安価な構成で、照明用ＬＥＤ駆動回路並びにそれを含むＬＥＤ照明モジュール及びＬＥＤ照明装置を構成することが可能となる。また、ＬＥＤユニットを交流電圧にて駆動するため、上記照明用ＬＥＤ駆動回路を含む装置を一般家庭等にある交流電源配線に直接接続することが可能であり、従来の蛍光灯からの置き換えも容易である。

具体的には例えば、前記ソリッドステートリレーは、光によって導通が制御される、非ゼロクロス型のソリッドステートリレーであって、当該照明用ＬＥＤ駆動回路は、前記ソリッドステートリレーに対する前記交流電圧に同期した位相制御を利用して、前記ＬＥＤユニットの発光のオン／オフ制御を行う。

非ゼロクロス型のソリッドステートリレーを採用して位相制御を利用することにより、部品点数を増やすことなく、ＬＥＤユニットにおける消費電力量の調整、即ち、ＬＥＤユニットの輝度の調整を行うことが可能となる。

例えば、前記ソリッドステートリレーの一次側に前記位相制御のための制御信号を与えることによって、前記ＬＥＤユニットの発光のオン／オフ制御を行うドライバ回路を備えるようにするとよい。

また例えば、前記位相制御は、前記交流電圧の位相との関係における前記ソリッドステートリレーの一次側の発光素子の発光タイミングを制御することによって行われる。

また、具体的には例えば、前記ソリッドステートリレーは、光によって導通が制御される、ゼロクロス型のソリッドステートリレーであって、当該照明用ＬＥＤ駆動回路は、前記ソリッドステートリレーを用いて前記ＬＥＤユニットの発光のオン／オフ制御を行う。

ゼロクロス型のソリッドステートリレーを採用することにより、誤動作発生の抑制効果を期待できる。

例えば、前記ソリッドステートリレーの一次側に制御信号を与えて前記ＬＥＤユニットの発光のオン／オフ制御を行うドライバ回路を備えるようにするとよい。

また例えば、非ゼロクロス型のソリッドステートリレーを利用した場合において、前記２つのＬＥＤ群の発光色を互いに異ならせ、前記位相制御によって前記ＬＥＤユニット全体の発光色の色彩調整を可能に構成するとよい。

これにより、色のバリエーションを増やすことが可能となり、例えば電球色のような色彩を得ることも可能となる。

また例えば、前記ドライバ回路は、外部から与えられる光信号を電気信号に変換する受光回路と、該電気信号に基づいて前記制御信号を作成する制御信号作成回路と、を備えて構成される。

また例えば、前記ドライバ回路は、電池を駆動源として動作する。

そして例えば、上記の何れかに記載の照明用ＬＥＤ駆動回路と、前記ＬＥＤユニットと、を備えたＬＥＤ照明モジュールを構成するとよい。

また例えば、前記ＬＥＤ照明モジュールにおいて、前記ソリッドステートリレーの二次側は、前記ＬＥＤユニットに直列接続され、前記ＬＥＤユニットと前記ソリッドステートリレーとの直列接続回路に前記交流電圧が印加される。

そして、１つの前記ＬＥＤ照明モジュールにて１つのＬＥＤ照明装置を構成することも可能であるが、ＬＥＤ照明装置に前記ＬＥＤ照明モジュールを複数設けるようにしてもよい。

また例えば、上記目的を達成するために本発明に係るＬＥＤ照明装置は、複数のＬＥＤを直列接続した２つのＬＥＤ群を順方向が逆になるように並列接続して構成した照明用のＬＥＤユニットと、二次側が前記ＬＥＤユニットに直列接続されたソリッドステートリレーと、前記ソリッドステートリレーの一次側に制御信号を与えることによって前記ソリッドステートリレーの導通のオン／オフを制御するドライバ回路と、外部からの交流電圧を受ける一対の電圧入力端子と、を備え、前記ＬＥＤユニットと前記ソリッドステートリレーとの直列接続回路に前記交流電圧が印加されることを特徴とする。

これにより、部品点数が少なく安価な構成で、ＬＥＤ照明装置を構成することが可能となる。また、ＬＥＤユニットを交流電圧にて駆動するため、ＬＥＤ照明装置を一般家庭等にある交流電源配線に直接接続することが可能であり、従来の蛍光灯からの置き換えも容易である。

そして例えば、前記ＬＥＤ照明装置において、前記２つのＬＥＤ群の発光色は互いに異なっており、前記ソリッドステートリレーは非ゼロクロス型であり、前記ドライバ回路は、前記ソリッドステートリレーに対する前記交流電圧に同期した位相制御を利用して、前記ＬＥＤユニットの発光のオン／オフ制御を行い、前記位相制御により、前記ＬＥＤユニット全体の発光色の色彩調整を可能とする。

非ゼロクロス型のソリッドステートリレーを採用して位相制御を利用することにより、部品点数を増やすことなく、ＬＥＤユニットにおける消費電力量の調整、即ち、ＬＥＤユニットの輝度の調整を行うことが可能となる。また、色彩調整によって、色のバリエーションを増やすことが可能となり、例えば電球色のような色彩を得ることも可能となる。

上述した通り、本発明によれば、照明用ＬＥＤ駆動回路並びにそれを含むＬＥＤ照明モジュール及びＬＥＤ照明装置を安価に構成することができるとともに、回路の交流電源配線への直接接続が可能となる。

＜＜第１実施形態＞＞
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。まず、本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ照明モジュールについて説明する。図１は、第１実施形態に係るＬＥＤ照明モジュール１（以下、「照明モジュール１」と略記する）の回路構成図である。照明モジュール１をＬＥＤ照明装置そのものと捉えることもできる。

図１の照明モジュール１は、負荷としての照明用のＬＥＤユニット２と、ＬＥＤユニット２を駆動するための照明用ＬＥＤ駆動回路３（以下、「ＬＥＤ駆動回路３」と略記する）と、スナバ回路４と、一対の電圧入力端子５及び６と、制限抵抗Ｒ１と、を備えて構成される。

照明モジュール１は、例えば、一般家庭や事務所等の屋内に設置される。リモートコントローラ（以下、「リモコン」という）４１は、照明モジュール１（または後述する１ａ）の動作を制御するために照明モジュール１（または後述する１ａ）と組み合わせて使用する。

ＬＥＤユニット２は、各々が２以上のＬＥＤ（Light Emitting Diode）を直列接続して構成される２つのＬＥＤ群１１及び１２を備えている。ＬＥＤ群１１は、ＬＥＤ１３と１４を含み、ＬＥＤ群１１を構成する各ＬＥＤは、ＬＥＤ１３からＬＥＤ１４に向かって電流が流れる方向に、直列接続されている。ＬＥＤ群１２は、ＬＥＤ１５と１６を含み、ＬＥＤ群１２を構成する各ＬＥＤは、ＬＥＤ１６からＬＥＤ１５に向かって電流が流れる方向に、直列接続されている。

そして、ＬＥＤ１３のアノードとＬＥＤ１５のカソードは共通接続されていると共に、ＬＥＤ１４のカソードとＬＥＤ１６のアノードは共通接続されている。このように、２つのＬＥＤ群１１及び１２は、順方向が逆になるように並列接続されている。また、共通接続されたＬＥＤ１３のアノードとＬＥＤ１５のカソードは電圧入力端子５に接続され、共通接続されたＬＥＤ１４のカソードとＬＥＤ１６のアノードは端子Ｔ_T1に接続されている。

ＬＥＤ群１１と１２の発光色は、同じであっても良いし、異なっていても良い（後述する第２実施形態においても共通）。それらの発光色を異ならせることにより、全体の発光色のバリエーションを増やすことが可能である。本実施形態では、それらの発光色が同じである場合を想定する。

ＬＥＤ駆動回路３は、ソリッドステートリレー（以下、「ＳＳＲ」という）２１と、ドライバ回路２２と、電池２３と、を備えて構成される。照明モジュール１が照明器具内に容易に設置できるように、ドライバ回路２２は、電池２３を駆動源として動作する。尚、スナバ回路４もＬＥＤ駆動回路３に含まれていると考えても構わない。

ＳＳＲ２１は、双方向型のサイリスタである光点弧用トライアック（光点弧用双方向型フォトサイリスタ）３２、および、発光によって光点弧用トライアック３２を導通させるための一次側ＬＥＤ（発光素子）３３とから成るフォトトライアックカプラ（光点弧用ＳＳＲ）３１と、フォトトライアックカプラ３１の導通電流によって自身の導通がオン／オフ制御される、双方向型のサイリスタであるメイントライアック３４と、を備えて構成される。

ＳＳＲ２１は、電気的に絶縁された一次側からのＬＥＤ光による入力信号によってトリガされ、一般的に交流電圧をスイッチングするために用いられるスイッチング素子である。

ＳＳＲ２１において、一次側には一次側ＬＥＤ３３が配置されると共に、二次側には光点弧用トライアック３２とメイントライアック３４が配置され、一次側と二次側は電気的に絶縁されている。そして、ＳＳＲ２１の一次側には一対の端子（入力端子）Ｔ_A及びＴ_Kが設けられ、ＳＳＲ２１の二次側には一対の端子（出力端子）Ｔ_T1及びＴ_T2が設けられる（端子Ｔ_T1及びＴ_T1は、ＳＳＲ２１全体の端子Ｔ₁及びＴ₂に相当する）。

端子Ｔ_T1は、上述の如くＬＥＤユニット２を介して電圧入力端子５に接続され、端子Ｔ_T2は、ＬＥＤユニット２に流れる電流の量を制限するための制限抵抗Ｒ１を介して電圧入力端子６に接続される。そして、電圧入力端子５と６との間には、ＡＣプラグ（不図示）等を介して、商用交流電源７からの交流電圧（以下、交流電圧Ｖ_ACという）が印加される。

また、商用交流電源７からの急激な過電圧を吸収するための保護回路として、抵抗Ｒ２とコンデンサＣ１との直列回路から成るスナバ回路４を、端子Ｔ_T1−Ｔ_T2に設けている。

このように、ＬＥＤユニット２とＳＳＲ２１の二次側が直列接続されており、ＬＥＤユニット２とＳＳＲ２１（より具体的には、ＳＳＲ２１内のメイントライアック３４）との直列接続回路に、制限抵抗Ｒ１を介して、交流電圧Ｖ_ACが印加される。尚、交流電圧Ｖ_ACの電圧波形は正弦波によって表されるが、その電圧の一周期の半分に相当する電気角：０〜πの期間またはπ〜２π（単位はラジアン）の期間を、以下、「交流電圧Ｖ_ACの半サイクル」、または単に「半サイクル」と呼ぶ。

メイントライアック３４は２つの導通端子とゲート端子を備え、光点弧用トライアック３２は２つの導通端子を備えている。メイントライアック３４の一方の導通端子（メイントライアック３４自体の端子Ｔ₁に相当）と光点弧用トライアック３２の一方の導通端子（光点弧用トライアック３２自体の端子Ｔ₁に相当）は、ＳＳＲ２１の二次側における端子Ｔ_T1に接続され、メイントライアック３４の他方の導通端子（メイントライアック３４自体の端子Ｔ₂に相当）は、ＳＳＲ２１の二次側における端子Ｔ_T2に接続される。そして、光点弧用トライアック３２の他方の導通端子（光点弧用トライアック３２自体の端子Ｔ₂に相当）は、メイントライアック３４のゲート端子に接続される。

一次側ＬＥＤ３３において、アノードは端子Ｔ_Aに接続され、カソードは端子Ｔ_Kに接続される。ドライバ回路２２は、端子Ｔ_A及びＴ_Kに接続され、端子Ｔ_A及びＴ_Kを介して一次側ＬＥＤ３３に電流を供給する。

具体的には、ドライバ回路２２は、ＳＳＲ２１の導通のオン／オフを制御するための制御信号として、端子Ｔ_Kを基準として端子Ｔ_Aに、比較的高電位を有する発光オン電圧または比較的低電位を有する発光オフ電圧を印加する。以下の説明において、特に断らなくても、発光オン電圧及び発光オフ電圧は、端子Ｔ_Kを基準として端子Ｔ_Aに印加されるものとする。

端子Ｔ_Aに発光オン電圧が印加されるタイミングでは一次側ＬＥＤ３３に電流が流れて一次側ＬＥＤ３３が発光し、端子Ｔ_Aに発光オフ電圧が印加されるタイミングでは一次側ＬＥＤ３３に電流は流れず一次側ＬＥＤ３３は発光しない。一次側ＬＥＤ３３が発光した光は、光点弧用トライアック３２によって受光される。尚、一次側ＬＥＤ３３に流れる電流の量を制限するための制限抵抗（不図示）が一次側ＬＥＤ３３を含む電流ループ内に設けられている。

ＳＳＲ２１に固有のオン電圧（例えば、約１．５Ｖ（ボルト））よりも大きな電圧が端子Ｔ_T1−Ｔ_T2間に印加されている状態で、発光オン電圧の供給による一次側ＬＥＤ３３からの光が光点弧用トライアック３２に供給されると、光点弧用トライアック３２はＰＮＰＮ接合の正帰還により交流電圧Ｖ_ACの半サイクルだけオンする（即ち、光点弧用トライアック３２における２つの導通端子間が導通する）。

これによって、端子Ｔ_T1とメイントライアック３４のゲート端子間に電流が流れると、メイントライアック３４がオンとなり（即ち、メイントライアック３４における２つの導通端子間が導通し）、ＬＥＤ群１１または１２とＳＳＲ２１と制限抵抗Ｒ１とを介して、交流の負荷電流が流れ、ＬＥＤ群１１または１２が発光する。

一次側ＬＥＤ３３からの光が継続的に照射されている場合は、次の半サイクルもメイントライアック３４はオンする。一方、次の半サイクルに至る前に一次側ＬＥＤ３３の発光が停止した場合は、光点弧用トライアック３２及びメイントライアック３４に流れる電流が固有の保持電流値以下となることにより、次の半サイクルにおいてメイントライアック３４はオフとなる（即ち、メイントライアック３４における２つの導通端子間の導通が遮断される）。このように、ドライバ回路２２は、光によってＳＳＲ２１の導通を制御し、これによってＬＥＤユニット２の発光のオン／オフ制御を行う。

図２に、ドライバ回路２２の内部ブロック図を示す。図２において、図１と同一の部分には同一の符号を付してある。ドライバ回路２２は、受光回路４２と、信号処理回路４３と、パルス発生器４４とを備えて構成される。

ユーザが、リモコン４１に対して行った操作は赤外線等の光信号に変換されてリモコン４１から放射される。受光回路４２は、該光信号を受信して電気信号を変換する。信号処理回路４３は、受信回路４２からの電気信号に基づいて、リモコン４１に対して行われたユーザによる上記操作の内容を解析し、その解析結果に基づいてパルス発生器４４を制御する。パルス発生器４４は、信号処理回路４３による制御の下、端子Ｔ_A−Ｔ_K間に上記発光オン電圧または発光オフ電圧を供給する。

信号処理回路４３及びパルス発生器４４は、リモコン４１に対するユーザの操作内容を表す受信回路４２からの電気信号に基づいて、発光オン電圧と発光オフ電圧とによって表される制御信号を作成する制御信号作成回路として機能する。

ところで、光によって導通が制御される光点弧型のＳＳＲの種類は、印加される交流電圧の大きさに関係なく二次側に光が供給されればオンとなる（導通する）非ゼロクロス型と、二次側に光が供給されていても印加される交流電圧がゼロボルト付近でないとオンとならないゼロクロス型と、に大別される。

本実施形態におけるフォトトライアックカプラ（光点弧用ＳＳＲ）３１には、所謂ゼロクロス回路が備えられていない。つまり、ＳＳＲ２１及びフォトトライアックカプラ（光点弧用ＳＳＲ）３１は、非ゼロクロス型となっている。

このため、ＳＳＲ２１に対して交流電圧Ｖ_ACに同期した位相制御を行うことにより（換言すれば、ＬＥＤユニット２に流れる負荷電流の位相を制御することにより）、ＬＥＤユニット２における消費電力量の調整、即ち、ＬＥＤユニット２の輝度調整（発光量調整）が可能となる。尚、ドライバ回路２２は、上記位相制御が可能となるように、例えばゲートトリガ素子等を用いて構成される。

図３（ａ）及び（ｂ）を用いて、上記位相制御の例を説明する。図３（ａ）は、ＬＥＤユニット２における消費電力量を比較的大きくする場合（以下、「ケース１」という）、図３（ｂ）は、ＬＥＤユニット２における消費電力量を比較的小さくする場合（以下、「ケース２」という）を例示している。

図３（ａ）及び（ｂ）において、横軸は時間であり、６１は交流電圧Ｖ_ACの電圧波形である。図３（ａ）の６２ａ及び図３（ｂ）の６２ｂは、ドライバ回路２２が一次側ＬＥＤ３３に供給するパルス状の電圧（以下、「一次側入力パルス」という）の波形である。図３（ａ）の６３ａは、一次側入力パルス６２ａの供給によってＬＥＤユニット２に流れる負荷電流の波形を表し、図３（ｂ）の６３ｂは、一次側入力パルス６２ｂの供給によってＬＥＤユニット２に流れる負荷電流の波形を表している。

一次側入力パルス６２ａ及び６２ｂは、夫々、発光オフ電圧と発光オン電圧にて構成される。交流電圧Ｖ_ACの半サイクルの夫々において、交流電圧Ｖ_ACの大きさがゼロを横切る半サイクルの開始タイミング（交流電圧Ｖ_ACの位相が０又はπのタイミング）から所定の発光待機期間が経過した時点で、端子Ｔ_Aの印加電圧が発光オフ電圧から発光オン電圧に切り換えられる。そして、その切り換えの時点から更に所定のオン電圧維持期間が経過した時点で端子Ｔ_Aの印加電圧が発光オン電圧から発光オフ電圧に切り換えられる。

各半サイクルにおいて、端子Ｔ_Aの印加電圧が発光オフ電圧から発光オン電圧に切り換えられると、一次側ＬＥＤ３３の発光を介してメイントライアック３４がオンとなり、ＬＥＤ群１１または１２に交流電圧Ｖ_ACに応じた負荷電流が流れてＬＥＤユニット２が発光する。その後、上記オン電圧維持期間が経過し、更に、交流電圧Ｖ_ACの大きさがゼロ付近になるとメイントライアック３４がオフとなり、ＬＥＤユニット２の発光が停止する。

上記発光待機期間の長さ（換言すれば、半サイクルにおける一次側ＬＥＤ３３の発光タイミング）は、通常、半サイクル間で同じとされる。

図３（ａ）に示されるケース１では、上記発光待機期間が比較的短く設定され、各半サイクルにおいて負荷電流が流れる時間が比較的長くなってＬＥＤユニット２の輝度が比較的大きくなる。一方、図３（ｂ）に示されるケース２では、上記発光待機期間が比較的長く設定され、各半サイクルにおいて負荷電流が流れる時間が比較的短くなってＬＥＤユニット２の輝度が比較的小さくなる。

ドライバ回路２２は、一次側入力パルスをＳＳＲ２１の一次側に供給してＬＥＤユニット２の発光のオン／オフ制御を行うが、この際、上記のように、ＳＳＲ２１に対して交流電圧Ｖ_ACに同期した位相制御を行うようにするにより、ＬＥＤユニット２の輝度の調整を行うことが可能である。

上記発光待機期間及び上記発光待機期間に依存するＬＥＤユニット２の輝度は、ユーザによるリモコン４１への操作によって任意に変更可能である。また、上記のような位相制御を行う場合において、上記発光待機期間とオン電圧維持期間の長さの和は、交流電圧Ｖ_ACの半サイクルの長さよりも小さく設定される。

尚、具体的には、交流電圧Ｖ_ACとしてＡＣ１００ＶとＡＣ２００Ｖを想定し、照明モジュール１内の各素子の内、該交流電圧Ｖ_ACが加わる素子の耐圧を、例えば６００Ｖ定格とする。また、ＬＥＤユニット２の負荷電流の大きさにあわせて、メイントライアック３４の電流定格と制限抵抗Ｒ１の抵抗値は任意に選択される。

＜＜第２実施形態＞＞
次に、本発明の第２実施形態に係るＬＥＤ照明モジュールについて説明する。図４は、第２実施形態に係るＬＥＤ照明モジュール１ａ（以下、「照明モジュール１ａ」と略記する）の回路構成図である。照明モジュール１ａをＬＥＤ照明装置そのものと捉えることもできる。図４において、図１と同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分の重複する説明を省略する。

図４の照明モジュール１ａは、負荷としての照明用のＬＥＤユニット２と、ＬＥＤユニット２を駆動するためのＬＥＤ駆動回路３ａ（以下、「ＬＥＤ駆動回路３ａ」と略記する）と、一対の電圧入力端子５及び６と、制限抵抗Ｒ１と、を備えて構成される。

ＬＥＤ駆動回路３ａは、ＳＳＲ２１ａと、ドライバ回路２２と、電池２３と、を備えて構成される。ＳＳＲ２１ａは、フォトトライアックカプラ（光点弧用ＳＳＲ）３１ａと、メイントライアック３４にて構成され、フォトトライアックカプラ３１ａは、光点弧用トライアック３２及び一次側ＬＥＤ（発光素子）３３に加えて、２つのゼロクロス回路３５及び３６を備えている。

つまり、図４の照明モジュール１ａは、ゼロクロス回路３５及び３６が新たに備えられている点と、スナバ回路４が省略されている点において、図１の照明モジュール１と異なっており、他の点（各素子の接続関係や動作をも含む）おいて図１の照明モジュール１と一致している。このため、ゼロクロス回路３５及び３６の付与による相違点にのみ着目して以下の説明を行い、一致点の説明を（原則として）省略する。

ゼロクロス回路３５及び３６は、光点弧用トライアック３２に接続して設けられ、端子Ｔ_T1−Ｔ_T2間に加わる電圧の大きさが所定の電圧（例えば２０Ｖ）以下である場合にのみ、光点弧用トライアック３２のオンを許容するように作用する。従って、ドライバ回路２２の発光オン電圧の印加によって一次側ＬＥＤ３３が発光していても端子Ｔ_T1−Ｔ_T2間に加わる電圧の大きさが上記所定の電圧（例えば２０Ｖ）以下でないと、光点弧用トライアック３２及びメイントライアック３４はオンとならない。ゼロクロス回路３５及び３６は、公知または周知のゼロクロス回路であるため、それらの詳細な回路構成等の説明を割愛する。

上記の如く、本実施形態におけるＳＳＲ２１ａ及びフォトトライアックカプラ（光点弧用ＳＳＲ）３１ａは、ゼロクロス型となっている。ゼロクロス型のＳＳＲを用いると、第１実施形態のような位相制御による輝度調整はできなくなるが、商用交流電源７からＡＣ電圧供給ラインに過電圧が重畳された際に起こりうる誤動作を有効に防ぐことが可能となる。

図５に、本実施形態にて適用される、交流電圧Ｖ_ACと一次側入力パルスと負荷電流との関係を示す。図５において、横軸は時間であり、６１は交流電圧Ｖ_ACの電圧波形である。６４は、ドライバ回路２２が一次側ＬＥＤ３３に供給するパルス状の電圧（一次側入力パルス）の波形である。６５は、一次側入力パルス６４の供給によってＬＥＤユニット２に流れる負荷電流の波形である。

例えばリモコン４１からの光信号に応じ、図５に示すごとく、或るタイミングで端子Ｔ_Aの印加電圧が発光オフ電圧から発光オン電圧に切り換えられると、その後に訪れる交流電圧Ｖ_ACのゼロクロスのタイミング近辺でメイントライアック３４がオンとなって負荷電流が流れ始め、ＬＥＤユニット２の発光が開始する。

その後、端子Ｔ_Aの印加電圧が発光オン電圧から発光オフ電圧に切り換えられると、その後に訪れる交流電圧Ｖ_ACのゼロクロスのタイミング近辺でメイントライアック３４がオフとなって負荷電流の流れが遮断され、ＬＥＤユニット２の発光が停止する。

＜＜第３実施形態＞＞
次に、本発明の第３実施形態に係るＬＥＤ照明モジュールについて説明する。第３実施形態に係るＬＥＤ照明モジュールの回路構成等は、図１に示す第１実施形態のそれと同じであるため、その回路構成の図示等を省略する。

第３実施形態では、ＬＥＤ群１１と１２の発光色が、互いに異なっている。具体的には、ＬＥＤ群１１を白色にて発光するＬＥＤで構成し、ＬＥＤ群１２を橙色にて発光するＬＥＤで構成する。勿論、白や橙以外の色で発光するＬＥＤ群を採用しても構わない。

図６に、本実施形態にて適用される、交流電圧Ｖ_ACと一次側入力パルスと負荷電流との関係を示す。図６において、横軸は時間であり、６１は交流電圧Ｖ_ACの電圧波形である。６６は、ドライバ回路２２が一次側ＬＥＤ３３に供給するパルス状の電圧（一次側入力パルス）の波形である。６７は、一次側入力パルス６６の供給によってＬＥＤユニット２に流れる負荷電流の波形である。

第１実施形態と同様、交流電圧Ｖ_ACの半サイクルの夫々において、交流電圧Ｖ_ACの大きさがゼロを横切る半サイクルの開始タイミング（交流電圧Ｖ_ACの位相が０又はπのタイミング）から所定の発光待機期間が経過した時点で、端子Ｔ_Aの印加電圧が発光オフ電圧から発光オン電圧に切り換えられる。そして、その切り換えの時点から更に所定のオン電圧維持期間が経過した時点で端子Ｔ_Aの印加電圧が発光オン電圧から発光オフ電圧に切り換えられる。

但し、電圧入力端子６側を基準とした電圧入力端子５の交流電圧Ｖ_ACの極性が正となる半サイクルと負となる半サイクルとで、上記発光待機期間の長さ（換言すれば、半サイクルにおける一次側ＬＥＤ３３の発光タイミング）を異ならせることが可能である。図６は、上記極性が正の半サイクルにおける発光待機期間が負の半サイクルにおけるそれよりも短い場合の例を示している。この場合、白色で発光するＬＥＤ群１１の通電期間が橙色で発光するＬＥＤ群１２の通電期間よりも長くなって、白色が強調され、且つ橙色が抑制される。

正の半サイクルにおける発光待機期間の長さと負の半サイクルにおけるそれとの相違量を変えることによって、ＬＥＤユニット２全体の発光色の色彩を白色から橙色の間で任意に調整することが可能となる。尚、ＬＥＤユニット２全体の発光色の色彩を特定する上記相違量は、ユーザによるリモコン４１への操作によって任意に変更可能となっている。

第１〜第３実施形態の何れかに示した照明モジュールの１つを用いて、ＬＥＤ照明装置を構成することも可能であるが、複数の照明モジュールを用いて１つのＬＥＤ照明装置を構成することも可能である。

図７に、図１に示す照明モジュール１を２つ備えたＬＥＤ照明装置の構成を示す。図７のＬＥＤ照明装置において、２つの照明モジュール１は商用交流電源７に対して並列に接続される。つまり、２つの照明モジュール１における電圧入力端子５−６間の双方に交流電圧Ｖ_ACが印加されるように、２つの照明モジュール１は商用交流電源７に接続される。勿論、図７において、照明モジュール１を照明モジュール１ａに置換することも可能である。

上記の如く、ＳＳＲを用いてＬＥＤユニットを交流駆動することにより、部品点数が少なく、簡易且つ安価なＬＥＤ駆動回路及び照明モジュールを構成することができる。そして、それらを含んで構成されるＬＥＤ照明装置を、一般家庭等にある交流電源配線に直接接続することが可能である。

また、光点弧型ＳＳＲを採用し、制御信号が供給される一次側と、交流電圧が供給される二次側とを電気的に絶縁した回路構成を採用することにより、回路が誤動作しにくくなっている。

また、非ゼロクロス型のＳＳＲを用いれば、リモコン等を用いたＬＥＤ照明装置としての照明のオン／オフ（点灯／消灯）制御に加えて、部品点数を増やすことなく輝度調整（調光制御）も容易に可能となる。ゼロクロス型のＳＳＲを用いた場合は、非ゼロクロス型を用いた場合のような輝度調整はできなくなるが、誤動作を防ぐ保護機能が備わる。

また、非ゼロクロス型のＳＳＲを用いた場合に、２つのＬＥＤ群として発光色の異なるものを選択するようにすれば、色彩調整が任意に可能となる。例えば、一方のＬＥＤ群の発光色を白色、他方のＬＥＤ群の発光色を橙色とすれば、白色と橙色との間の混合色を得ることができ、位相制御による色彩調整を適切に行うことによって、暖かみのある電球色のような色の照明を得ることが可能である。

本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ照明モジュールの回路図である。 図１のドライバ回路の内部構成図である。 第１実施形態に係る、交流電圧と一次側入力パルスと負荷電流との関係を表す波形図である。 本発明の第２実施形態に係るＬＥＤ照明モジュールの回路図である。 第２実施形態に係る、交流電圧と一次側入力パルスと負荷電流との関係を表す波形図である。 第３実施形態に係る、交流電圧と一次側入力パルスと負荷電流との関係を表す波形図である。 図１の照明モジュールを複数設けたＬＥＤ照明装置の構成図である。 従来のＬＥＤ照明装置の回路構成図である。

符号の説明

１、１ａ ＬＥＤ照明モジュール
２ ＬＥＤユニット
３、３ａ ＬＥＤ駆動回路（照明用ＬＥＤ駆動回路）
４ スナバ回路
５、６ 電圧入力端子
７ 商用交流電源
１１、１２ ＬＥＤ群
１３〜１６ ＬＥＤ
２１、２１ａ ＳＳＲ
２２ ドライバ回路
２３ 電池
３１、３１ａ フォトトライアックカプラ（光点弧用ＳＳＲ）
３２ 光点弧用トライアック
３３ 一次側ＬＥＤ
３４ メイントライアック
３５、３６ ゼロクロス回路
４１ リモコン
４２ 受光回路
４３ 信号処理回路
４４ パルス発生器

Claims (14)

1. 複数のＬＥＤを直列接続した２つのＬＥＤ群を順方向が逆になるように並列接続して構成した照明用のＬＥＤユニットを、ソリッドステートリレーを用い、交流電圧にて駆動する
   ことを特徴とする照明用ＬＥＤ駆動回路。
2. 前記ソリッドステートリレーは、光によって導通が制御される、非ゼロクロス型のソリッドステートリレーであって、
   当該照明用ＬＥＤ駆動回路は、前記ソリッドステートリレーに対する前記交流電圧に同期した位相制御を利用して、前記ＬＥＤユニットの発光のオン／オフ制御を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の照明用ＬＥＤ駆動回路。
3. 前記ソリッドステートリレーの一次側に前記位相制御のための制御信号を与えることによって、前記ＬＥＤユニットの発光のオン／オフ制御を行うドライバ回路を備えている
   ことを特徴とする請求項２に記載の照明用ＬＥＤ駆動回路。
4. 前記位相制御は、前記交流電圧の位相との関係における前記ソリッドステートリレーの一次側の発光素子の発光タイミングを制御することによって行われる
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の照明用ＬＥＤ駆動回路。
5. 前記ソリッドステートリレーは、光によって導通が制御される、ゼロクロス型のソリッドステートリレーであって、
   当該照明用ＬＥＤ駆動回路は、前記ソリッドステートリレーを用いて前記ＬＥＤユニットの発光のオン／オフ制御を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の照明用ＬＥＤ駆動回路。
6. 前記ソリッドステートリレーの一次側に制御信号を与えて前記ＬＥＤユニットの発光のオン／オフ制御を行うドライバ回路を備えている
   ことを特徴とする請求項５に記載の照明用ＬＥＤ駆動回路。
7. 前記２つのＬＥＤ群の発光色は互いに異なっており、
   前記位相制御によって前記ＬＥＤユニット全体の発光色の色彩調整が可能に構成された
   ことを特徴とする請求項２〜請求項４の何れかに記載の照明用ＬＥＤ駆動回路。
8. 前記ドライバ回路は、外部から与えられる光信号を電気信号に変換する受光回路と、該電気信号に基づいて前記制御信号を作成する制御信号作成回路と、を備えて構成される
   ことを特徴とする請求項３または請求項６に記載の照明用ＬＥＤ駆動回路。
9. 前記ドライバ回路は、電池を駆動源として動作する
   ことを特徴とする請求項３、請求項６または請求項８に記載の照明用ＬＥＤ駆動回路。
10. 請求項１〜請求項９の何れかに記載の照明用ＬＥＤ駆動回路と、
    前記ＬＥＤユニットと、を備えた
    ことを特徴とするＬＥＤ照明モジュール。
11. 前記ソリッドステートリレーの二次側は、前記ＬＥＤユニットに直列接続され、
    前記ＬＥＤユニットと前記ソリッドステートリレーとの直列接続回路に前記交流電圧が印加される
    ことを特徴とする請求項１０に記載のＬＥＤ照明モジュール。
12. 請求項１０または請求項１１に記載のＬＥＤ照明モジュールを複数備えた
    ことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
13. 複数のＬＥＤを直列接続した２つのＬＥＤ群を順方向が逆になるように並列接続して構成した照明用のＬＥＤユニットと、
    二次側が前記ＬＥＤユニットに直列接続されたソリッドステートリレーと、
    前記ソリッドステートリレーの一次側に制御信号を与えることによって前記ソリッドステートリレーの導通のオン／オフを制御するドライバ回路と、
    外部からの交流電圧を受ける一対の電圧入力端子と、を備え、
    前記ＬＥＤユニットと前記ソリッドステートリレーとの直列接続回路に前記交流電圧が印加される
    ことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
14. 前記２つのＬＥＤ群の発光色は互いに異なっており、
    前記ソリッドステートリレーは非ゼロクロス型であり、
    前記ドライバ回路は、前記ソリッドステートリレーに対する前記交流電圧に同期した位相制御を利用して、前記ＬＥＤユニットの発光のオン／オフ制御を行い、前記位相制御により、前記ＬＥＤユニット全体の発光色の色彩調整を可能とする
    ことを特徴とする請求項１３に記載のＬＥＤ照明装置。

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