JP2011159902A - Ｌｅｄ駆動回路 - Google Patents

Abstract

【課題】電源電圧と各ＬＥＤブロックに含まれるＬＥＤに固有なＶｆに応じて、適切に各ＬＥＤブロックの切り換えが行われるＬＥＤ駆動回路を提供することを目的とする。
【解決手段】整流器（１２）と、第１ＬＥＤ群（１２）を流れる電流を検出する第１電流検出部（２２）及び第１電流検出部で検出された電流に応じて第１ＬＥＤ群からマイナス電源出力に流れる電流を制御する第１電流制御部（２３）を有する第１回路（２０）と、第２ＬＥＤ群（４１）を流れる電流を検出する第２電流検出部（４２）及び第２電流検出部で検出された電流に応じてプラス電源出力から第２ＬＥＤ群に流れる電流を制御する第２電流制御部（４３）を有する第２回路（４０）を有し、整流器に対して前記第１ＬＥＤ群と前記第２ＬＥＤ群が並列に接続される電流経路と、整流器に対して前記第１ＬＥＤ群と前記第２ＬＥＤ群が直列に接続される電流経路とが形成されるＬＥＤ駆動回路（４）。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ駆動回路に関し、特に、交流電源を利用した効率の良いＬＥＤ発光を行うためのＬＥＤ駆動回路に関する。

商用電源から供給される交流電源を全波整流するブリッジダイオードから出力される整流電圧を複数のＬＥＤブロックに印加するに際し、電源電圧に応じて、複数のＬＥＤブロックの接続形態を並列接続と直列接続との間で切替える方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

ＬＥＤでは、順方向降下電圧以上の電圧がＬＥＤに印加された場合に、急に電流が流れ始める非線形特性を持つ。電流制限抵抗を入れるか、又は他の能動素子で定電流回路を構成する方法によって、所定の順方向電流（Ｉｆ）を流して、所定の光度の発光がなされる。このとき、順方向降下電圧が順電圧（Ｖｆ）である。したがって、複数のＬＥＤを直列にｎ個接続した場合には、ｎ×Ｖｆ以上の電圧が複数のＬＥＤに印加された場合に、複数のＬＥＤが発光する。また、商用電源から供給される交流電流を全波整流するブリッジダイオードから出力される整流電圧は、商用電源周波数の２倍の周期で、０（ｖ）から最大出力電圧までの変化を繰り返す。したがって、整流電圧が、ｎ×Ｖｆ（ｖ）以上となった場合のみ、複数のＬＥＤが発光するが、ｎ×Ｖｆ（ｖ）未満では、複数のＬＥＤは発光しない。

そこで、例えば、ｎ個のＬＥＤを含むＬＥＤブロックを２つ用意し、電源電圧が２×ｎ×Ｖｆ（ｖ）以上となった場合には、２つのＬＥＤブロックを直列に接続して、両方のＬＥＤブロックに含まれるＬＥＤを発光させ、電源電圧が２×ｎ×Ｖｆ（ｖ）未満の場合には、２つのＬＥＤブロックを並列に接続し、両方のＬＥＤブロックに含まれるＬＥＤを発光させる。このように、電源電圧に応じて、複数のＬＥＤブロックを並列接続と直列接続との間で切替えることによって、商用電源電圧の変化に対してＬＥＤの発光期間を長くすることが可能となる。

しかしながら、複数のＬＥＤブロックの接続方法を切替えるためのスイッチ回路が必要となり、ＬＥＤ駆動回路全体のスペース及びコストがアップすると共に、スイッチ回路を駆動するため分の消費電力が増加してしまうという不具合があった。特に、ＬＥＤの発光期間をより長くするためには、ＬＥＤブロックを数多く設ける必要があるが、ＬＥＤブロックを多く設定すれば、それだけ多くのスイッチ回路が必要となる。

また、スイッチ回路の切り換えタイミングは、予想されるｎ×Ｖｆ（ｖ）に基づいて設定されるが、ＬＥＤ毎にＶｆが一定ではないため、各ＬＥＤブロックの実際のｎ×Ｖｆ（ｖ）と予め設定されるｎ×Ｖｆ（ｖ）との間に差が生じてしまう。このため、電源電圧に応じてスイッチ回路が動作しても、両方のＬＥＤブロックに含まれるＬＥＤが発光しなかったり、逆にもっと早く切替えても発光する可能性があったりと、ＬＥＤの発光効率及び消費電力を最適化することが難しいという不具合があった。

特開２００９−２８３７７５（図１）

そこで、本発明は、上記の問題点を解決することを目的としたＬＥＤ駆動回路を提供することを目的とする。

また、本発明は、デジタル的に制御するスイッチ回路を設けずに電流経路を切替えることによって、適切に各ＬＥＤブロックの切り換えが行われるＬＥＤ駆動回路を提供することを目的とする。

本発明に係るＬＥＤ駆動回路は、プラス電源出力及びマイナス電源出力を有する整流器と、整流器に接続され、第１ＬＥＤ群、第１ＬＥＤ群を流れる電流を検出する第１電流検出部及び第１電流検出部で検出された電流に応じて第１ＬＥＤ群からマイナス電源出力に流れる電流を制御する第１電流制御部を有する第１回路と、整流器に接続され、第２ＬＥＤ群、第２ＬＥＤ群を流れる電流を検出する第２電流検出部及び第２電流検出部で検出された電流に応じてプラス電源出力から第２ＬＥＤ群に流れる電流を制御する第２電流制御部を有する第２回路を有し、整流器の出力電圧に応じて、整流器に対して前記第１ＬＥＤ群と前記第２ＬＥＤ群が並列に接続される電流経路と、整流器に対して前記第１ＬＥＤ群と前記第２ＬＥＤ群が直列に接続される電流経路とが形成されることを特徴とする。

本発明に係るＬＥＤ駆動回路では、全波整流回路１２の出力電圧に応じて、電流経路が切り替わるように構成されているため、多数のスイッチ回路を設ける必要がない。
また、本発明に係るＬＥＤ駆動回路では、電流経路の切り換えは、全波整流回路１２の出力電圧と、各ＬＥＤブロックに含まれる全てのＬＥＤの実際のＶｆの合計に応じて、自動的に定まるので、予めＬＥＤブロックに含まれるＬＥＤの個数から、各ＬＥＤブロックを切替えるタイミングを予測して制御する必要が無く、最も効率的なタイミングで、各ＬＥＤブロック間の直列及び並列間の切り換えを行うことが可能となった。

本発明に係るＬＥＤ駆動回路の概略構成図である。 図１に示すＬＥＤ駆動回路の回路例１００を示す図である。 全波整流回路１２の出力電圧波形例を示す図である。 回路例１００のＬＥＤブロックの切り換えシーケンス例を示す図である。 図４に示す動作を説明するための図である。 本発明に係る他のＬＥＤ駆動回路の概略構成図である。 本発明に係る更に他のＬＥＤ駆動回路の概略構成図である。 全波整流回路１２の出力電圧波形例を示す図である。 ＬＥＤ駆動回路３のＬＥＤブロックの切り換えシーケンス例を示す図（１）である。 ＬＥＤ駆動回路３のＬＥＤブロックの切り換えシーケンス例を示す図（２）である。 本発明の発展形態を説明するための図である。 本発明に係る更に他のＬＥＤ駆動回路の概略構成図である。

以下図面を参照して、本発明に係るＬＥＤ駆動回路について説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。

図１は、本発明に係るＬＥＤ駆動回路の概略説明図である。

ＬＥＤ駆動回路１は、商用交流電源（交流１００Ｖ）１０と接続する接続端子１１、全波整流回路１２、始端回路２０、中間回路３０、及び終端回路４０、逆電流防止用ダイオード１５及び１６、定電流ダイオード１７等から構成される。始端回路２０、中間回路３０、及び終端回路４０は、全波整流回路１２のプラス電源出力１３及びマイナス電源出力１４間に並列に接続されている。また、始端回路２０及び中間回路３０はダイオード１５を介して接続されており、中間回路３０及び終端回路４０はダイオード１６及び定電流ダイオード１７を介して接続されている。

始端回路２０は、複数のＬＥＤを含む第１ＬＥＤブロック２１、第１ＬＥＤブロック２１を流れる電流を検出するための第１電流モニタ２２、第１電流制御部２３等を含んでいる。第１電流モニタ２２は、第１ＬＥＤブロック２１を流れる電流に応じて第１電流制御部２３を流れる電流を制限するように動作する。

中間回路３０は、複数のＬＥＤを含む第２ＬＥＤブロック３１、第２ＬＥＤブロック３１を流れる電流を検出するための第２−１電流モニタ３２及び第２−２電流モニタ３４、第２−１電流制御部３３、及び第２−２電流制御部３５等を含んでいる。第２−１電流モニタ３２は、第２ＬＥＤブロック３１を流れる電流に応じて第２−１電流制御部３３を流れる電流を調整するように制御し、第２−２電流モニタ３４は、第２ＬＥＤブロック３１を流れる電流に応じて第２−２電流制御部３５を流れる電流を制限するように動作する。

終端回路４０は、複数のＬＥＤを含む第３ＬＥＤブロック４１、第３ＬＥＤブロック４１を流れる電流を検出するための第３電流モニタ４２、第３電流制御部４３等を含んでいる。第３電流モニタ４２は、第３ＬＥＤブロック４１を流れる電流に応じて第３電流制御部４３を流れる電流を制限するように動作する。

図２は、図１に示すＬＥＤ駆動回路１の具体的な回路例１００を示す図である。なお、回路例１００において、図１と同じ構成は同じ番号を付し、図１の各構成に対応する部分を点線で示している。

回路例１００の接続端子１１は、商用交流電源１０と接続するためのものであって、ＬＥＤ駆動回路１がＬＥＤ電球に使用される場合には、ＬＥＤ電球の口金として形成される。

全波整流回路１２は、４つの整流素子Ｄ１〜Ｄ４から構成されるダイオードブリッジ式であって、プラス電源出力１３及びマイナス電源出力１４を有する。なお、全波整流回路１２は、トランスによる変圧回路を含んだ全波整流回路であって良く、またセンタータップ付きのトランスを用いた二相全波整流回路であっても良い。

始端回路２０の第１ＬＥＤブロック２１は、直列に接続された１０個のＬＥＤを含んで構成されている。第１電流モニタ２２は２つの抵抗Ｒ１及びＲ２と、トランジスタＱ１を含んで構成され、第１電流制御部２３は、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴであるＭ１を含んで構成されている。第１ＬＥＤブロック２１を流れる電流によって抵抗Ｒ１で生じる電圧降下を利用してトランジスタＱ１のベース電圧を変化させる。トランジスタＱ１のベース電圧が変化することによって、抵抗Ｒ２を流れるトランジスタＱ１のエミッタ−コレクタ間電流に変化が起こり、それによってＭＯＳＦＥＴ Ｍ１のゲート電圧を調整して、ＭＯＳＦＥＴ Ｍ１のソース−ドレイン間の電流を制限する構成となっている。

中間回路３０の第２ＬＥＤブロック３１は、直列に接続された１２個のＬＥＤを含んで構成されている。第２−１電流モニタ３２は２つの抵抗Ｒ３及びＲ４と、トランジスタＱ２を含んで構成され、第２−１電流制御部３３は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴであるＭ２を含んで構成されている。第２ＬＥＤブロック３１を流れる電流によって抵抗Ｒ３で生じる電圧降下を利用してトランジスタＱ２のベース電圧を変化させる。トランジスタＱ２のベース電圧が変化することによって、抵抗Ｒ４を流れるトランジスタＱ２のコレクタ−エミッタ間電流に変化が起こり、それによってＭＯＳＦＥＴ Ｍ２のゲート電圧を調整して、ＭＯＳＦＥＴ Ｍ２のソース−ドレイン間の電流を制限する構成となっている。第２−２電流モニタ３４は２つの抵抗Ｒ５及びＲ６と、トランジスタＱ３を含んで構成され、第２−２電流制御部３５は、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴであるＭ３を含んで構成されている。第２−２電流モニタ３４及び第２−２電流制御部３５の動作は、第１電流モニタ２２及び第１電流制御部２３と同様である。

終端回路４０の第３ＬＥＤブロック４１は、直列に接続された１４個のＬＥＤを含んで構成されている。第３電流モニタ４２は２つの抵抗Ｒ７及びＲ８と、トランジスタＱ４を含んで構成され、第３電流制御部４３は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴであるＭ４を含んで構成されている。第３電流モニタ４２及び第３電流制御部４３の動作は、第２−１電流モニタ３２及び第２−１電流制御部３３と同様である。

回路例１００では、第１ＬＥＤブロック２１は１０個のＬＥＤが直列に接続されているので、第１の順電圧Ｖ１（１０×Ｖｆ＝１０×３．２＝３２．０（ｖ））程度の電圧が第１ＬＥＤブロック２１に印加されると、第１ＬＥＤブロック２１に含まれるＬＥＤが点灯する。また、第２ＬＥＤブロック３１は１２個のＬＥＤが直列に接続されているので、第２の順電圧Ｖ２（１２×Ｖｆ＝１２×３．２＝３８．４（ｖ））程度の電圧が第２ＬＥＤブロック３１に印加されると、第２ＬＥＤブロック３１に含まれるＬＥＤが点灯する。さらに、第３ＬＥＤブロック４１は１４個のＬＥＤが直列に接続されているので、第３の順電圧Ｖ３（１４×Ｖｆ＝１４×３．２＝４４．８（ｖ））程度の電圧が第３ＬＥＤブロック４１に印加されると、第３ＬＥＤブロック４１に含まれるＬＥＤが点灯する。

同様に、第４の順電圧Ｖ４（（１０＋１２）×３．２＝７０．４（ｖ））程度の電圧が第１ＬＥＤブロック２１及び第２ＬＥＤブロック３１が直列に接続されたものに印加されると、第１ＬＥＤブロック２１及び第２ＬＥＤブロック３１に含まれるＬＥＤが点灯する。また、第５の順電圧Ｖ６（（１０＋１２＋１４）×３．２＝１１５．２（ｖ））程度の電圧が第１ＬＥＤブロック２１、第２ＬＥＤブロック３１及び第３ＬＥＤブロック４１が直列に接続されたものに印加されると、第１ＬＥＤブロック２１、第２ＬＥＤブロック３１及び第３ＬＥＤブロック４１に含まれるＬＥＤが点灯する。

商用電源電圧を１００（Ｖ）で利用すると、最大電圧は約１４１（Ｖ）となる。この電圧の安定性は、±１０％程度の変動を考慮すべきである。全波整流回路１２の整流素子Ｄ１〜Ｄ４の順電圧は１．０（Ｖ）であり、回路例１００では、商用電源電圧が１００（Ｖ）のときにはブリッジ全波整流回路１２の最大出力電圧は約１３９（Ｖ）となる。第１ＬＥＤブロック２１、第２ＬＥＤブロック３１及び第３ＬＥＤブロック４１に含まれる全てのＬＥＤが直列に接続された場合の総個数（ｎ）×Ｖｆが、全波整流回路１２の最大出力電圧を超えないように、総個数を３６個とした（３６×３．２＝１１５．２）。なお、前述した様に、全てのＬＥＤの順電圧Ｖｆは３．２（ｖ）であるが、個体差があり、実際の値は多少バラツキがある。

なお、図２に示す回路例１００の回路構成は一例であって、これに限定するものではなく、第１ＬＥＤブロック２１、第２ＬＥＤブロック３１及び第３ＬＥＤブロック４１に含まれるＬＥＤの個数を含めて、様々な変更等が可能である点に留意されたい。

以下、回路例１００の動作について図３〜５を用いて説明する。図３は全波整流回路１２の出力電圧波形例５０を示す図であり、図４は回路例１００のＬＥＤブロックの切り換えシーケンス例を示す図であり、図５は図１の一部抜粋であって、電流の流れを示した図である。

時刻Ｔ０（図３参照）において、全波整流回路１２の出力電圧が０（ｖ）の場合、第１ＬＥＤブロック２１、第２ＬＥＤブロック３１及び第３ＬＥＤブロック４１の何れのＬＥＤブロックを点灯させるための電圧に達していないので、全てのＬＥＤブロックに含まれるＬＥＤは点灯していない。

時刻Ｔ１（図３参照）において、全波整流回路１２の出力電圧が第１の順電圧Ｖ１となり、第１ＬＥＤブロック２１を点灯させるのに充分な電圧となると、第１ＬＥＤブロック２１を通る電流経路が形成され、第１ＬＥＤブロック２１に含まれるＬＥＤが点灯する（図４（ａ）参照）。なお、前述したように、第１ＬＥＤブロック２１に含まれる各ＬＥＤのＶｆに固体差があるため、実際に点灯を開始するのが、第１の順電圧Ｖ１（３２．０（ｖ））となるか否かは実際の回路に依存する。しかしながら、第１ＬＥＤブロックに含まれる１０個のＬＥＤのＶｆを合算した電圧が印加された時点で、第１ＬＥＤブロックに含まれる１０個のＬＥＤが点灯を開始する。そして、全波整流回路１２の出力電圧がさらに上がっても、第１ＬＥＤブロック２１は定電流で駆動されるので、第１ＬＥＤブロック２１の順電圧は、ＬＥＤのＶｆを合算した値（即ちＶ１）のままである。なお、第２の順電圧Ｖ２〜第５の順電圧Ｖ５についても同様である。

時刻Ｔ２（図３参照）において、全波整流回路１２の出力電圧が第２の順電圧Ｖ２となり、第２ＬＥＤブロック３１を点灯させるのに充分な電圧となると、第１ＬＥＤブロック２１と第２ＬＥＤブロック３１とが、全波整流回路１２の出力に対して並列に接続される電流経路が形成され、第１ＬＥＤブロック２１及び第２ＬＥＤブロック３１に含まれるＬＥＤが点灯する（図４（ｂ）参照）。

次に、図４（ａ）から図４（ｂ）への移行を説明する。
第１ＬＥＤブロック２１、第２ＬＥＤブロック３１及び第３ＬＥＤブロック４１は、全波整流回路１２に対して、それぞれ並列に接続されており、且つ第１ＬＥＤブロック２１、第２ＬＥＤブロック３１及び第３ＬＥＤブロック４１の相互間でも逆電流防止用ダイオード１５及び１６を介して接続されている。

時刻Ｔ１（図３参照）では、全波整流回路１２の出力電圧は第１の順電圧Ｖ１であって、第１ＬＥＤブロック２１に含まれるＬＥＤを点灯させるための電圧は印加されているが、第２ＬＥＤブロック３１及び第３ＬＥＤブロック４１を点灯させるための順電圧Ｖ２及びＶ３が印加されることはない。したがって、電流Ｉ１は、電流Ｉ２として全波整流回路１２のプラス電源出力から第１ＬＥＤブロック２１に流れ、電流Ｉ２として全波整流回路１２のマイナス電源出力に流れ込む。しかし、電流Ｉ４及び電流Ｉ８は流れていない。また、この場合、ダイオード１５には逆方向バイアスがかかっているため、電流Ｉ３は流れていない。

ここで、第１電流モニタ２２は、第１ＬＥＤブロック２１を流れる電流Ｉ１を検出して、第１電流制御部２３を制御してＩ２が所定の電流になるように制御を行っている。ここで、第１電流モニタ２２で設定されている電流Ｉ２の設定電流をＳ２とする。電源電流が供給されていると、第１電流モニタ２２のバイアス抵抗Ｒ２により、ＭＯＳＦＥＴ Ｍ１のゲートに電圧が印加されて、ＭＯＳＦＥＴ Ｍ１がＯＮ状態となる。第１電流モニタ２２のモニタ抵抗Ｒ１にも同じ電流Ｉ１が流れる。

このとき、モニタ抵抗Ｒ１に流れる電流Ｉ１が所定の電流より増えると、トランジスタＱ１のベース電圧がスレッショルド電圧を超えて、トランジスタＱ１がＯＮ状態となる。すると、電流制御部２３のＭＯＳＦＥＴ Ｍ１のゲート電圧が高電位に引っ張られ、ＭＯＳＦＥＴ Ｍ１のインピーダンスが高くなり、第１ＬＥＤブロック２１に流れる電流を減らすように動作する。

逆に、第１ＬＥＤブロック２１に流れる電流Ｉ１が減ると、ＭＯＳＦＥＴ Ｍ１のインピーダンスは低くなり、第１ＬＥＤブロック２１に流れる電流Ｉ１を増やすように動作する。これを繰り返すことにより第１ＬＥＤブロック２１に流れる電流Ｉ１が定電流となるように制御している。即ち、第１電流モニタ２２は、第１電流制御部２３のインピーダンスを調整して、第１ＬＥＤブロック２１に流れる電流が所定値以上とならないように電流調整を行っている。この状態では、Ｉ１＝Ｉ２である。

時刻Ｔ１から時刻Ｔ２（図３参照）となると、全波整流回路１２の出力電圧は第２の順電圧Ｖ２となり、第１ＬＥＤブロック２１及び第２ＬＥＤブロック３１に含まれるＬＥＤを点灯させるための電圧が印加され、第３ＬＥＤブロック４１を点灯させるための電圧には満たない。したがって、電流Ｉ１は第１ＬＥＤブロック２１に、電流Ｉ４は第２ＬＥＤブロック３１に流れるが、電流Ｉ８は流れていない。また、ダイオード１５及び１６には逆方向バイアスがかかっているため、電流Ｉ２及び電流Ｉ７は流れない。

ここで、第２−１電流モニタ３２は第２ＬＥＤブロック３１を流れる電流を検出して第２−１電流制御部３３を制御して電流Ｉ４が所定の電流になるように制御をしている。第２−２電流モニタ３４は第２ＬＥＤブロック３１を流れる電流を検出して第２−２電流制御部３５を制御して電流Ｉ６が所定の電流になるように制御できる回路構成となっている。この状態では、Ｉ４＝Ｉ５＝Ｉ６である。

このようにして、図４（ａ）の状態から図４（ｂ）の状態に移行する。なお、時刻Ｔ３（図３参照）において、全波整流回路１２の出力電圧が第３の順電圧Ｖ３となった場合（時刻Ｔ３）に、図４（ｂ）の状態から図４（ｃ）の状態に移行が、その場合も上記と同様である。

次に、図４（ｃ）から図４（ｄ）への移行を説明する。
時刻Ｔ４（図３参照）において、全波整流回路１２の出力電圧が第４の順電圧Ｖ４となり、第１ＬＥＤブロック２１と第２ＬＥＤブロック３１を直列に接続した場合でも、それらに含まれる全てのＬＥＤを点灯させるのに充分な電圧となると、第１ＬＥＤブロック２１と第２ＬＥＤブロック３１とが、全波整流回路１２に対して直列に接続されるように、電流経路が切り換えられる（図４（ｄ）参照）。

図４（ｃ）の状態では、Ｉ１＝Ｉ２、Ｉ４＝Ｉ５＝Ｉ６、Ｉ８＝Ｉ９であって、ダイオード１５及び１６には逆電圧が印加されているので、Ｉ３及びＩ７の電流は流れていない。ここで、第２−１電流モニタ３２で設定されている電流Ｉ４の設定電流をＳ４、第２−２電流モニタ３４で設定されている電流Ｉ６の設定電流をＳ６とすると、Ｓ４＜Ｓ６と設定してある。そのため、流れる電流を制御しているのは第２−１電流制御部３３であり、第２−２電流制御部３５のインピーダンスは、極めて低い状態となっている。

全波整流回路１２の出力電圧が第３の順電圧Ｖ３から第４の順電圧Ｖ４へ上昇すると、第１電流モニタ２２は、第１電流制御部２３において電流Ｉ３を制限するように制御している。このとき、全波整流回路１２の出力電圧が上がると、第１ＬＥＤブロック２１の順電圧は一定のＶ１のままであり、第１電流制御部２３での電圧降下が増える、即ち、第１の電流制御部２３のインピーダンスが高い状態になるように制御されている。

このように、図４（ｃ）から図４（ｄ）への移行状態では、第１電流制御部２３の電圧降下と、第２−１電流制御部３３の電圧降下が大きい状態となっている。ここで、ダイオード１５には、それまで逆方向バイアスがかかっていたが、順方向バイアスがかかるようになり、電流Ｉ３が流れ始める。そして、第１電流制御部２３のインピーダンスを高くして、電流Ｉ２が減るように動作する。

また、第２−１電流モニタ３２は、それまでモニタしていた電流Ｉ４に電流Ｉ３分が加算されるため、第２−１電流制御部３３において電流Ｉ４減らす方向に、即ち、第２−１電流制御部３３のインピーダンスを高くするように制限する。したがって、徐々に電流Ｉ２及びＩ４が少なくなり、最後には電流Ｉ２及びＩ４がほぼゼロとなって、Ｉ１＝Ｉ３＝Ｉ５＝Ｉ６の状態（図４（ｄ）の状態）となる。このとき、第１電流制御部２３及び第２−１電流制御部３３は高インピーダンスとなっている。そして、第２−２電流モニタ３４は、第２−２電流制御部３５のインピーダンスを制御して、電流Ｉ６の設定電流Ｓ６で電流を流している。

次に、図４（ｄ）から図４（ｅ）への移行について説明する。
時刻Ｔ５（図３参照）において、全波整流回路１２の出力電圧が第５の順電圧Ｖ５となり、第１ＬＥＤブロック２１、第２ＬＥＤブロック３１及び第３ＬＥＤブロック４１を直列に接続した場合でも、それらに含まれる全てのＬＥＤを点灯させるのに充分な電圧となると、第１ＬＥＤブロック２１、第２ＬＥＤブロック３１及び第３ＬＥＤブロック４１とが、全波整流回路１２に対して直列に接続されるように、電流経路が切り換えられる（図４（ｅ）参照）。

また、第３電流モニタ４２は、第３電流制御部４３のインピーダンスを制御している。そして、第３電流制御部４３の電圧降下も徐々に増えている。そして、ダイオード１６には、それまで逆方向バイアスがかかっていたが、順方向バイアスがかかるようになり、電流Ｉ７が終端回路４０に流れ始める。

全波整流回路１２の出力電圧が第４の順電圧Ｖ４から第５の順電圧Ｖ５へ上昇すると、第２−２電流モニタ３４は、第２−２電流制御部３５のインピーダンスを調整して、電流Ｉ６を制限するように制御している。このとき、第２−２電流制御部３５の電圧降下は徐々に増えている。第３電流モニタ４２は、これまでモニタしていた電流Ｉ８に電流Ｉ７分が加算されるため、第３電流制御部４３のインピーダンスを高くして、電流Ｉ８を減らように制御する。また、第２−２電流モニタ３４は、第２−２電流制御部３５のインピーダンスを高くして、電流Ｉ６を減らすように制御する。したがって、徐々に電流Ｉ６及びＩ８が少なくなり、最後には電流Ｉ６及びＩ８がほぼゼロとなって、Ｉ１＝Ｉ３＝Ｉ５＝Ｉ７＝Ｉ９の状態（図４（ｅ）の状態）となる。

図４（ｅ）の状態では、Ｉ１＝Ｉ３＝Ｉ５＝Ｉ７＝Ｉ９であって、定電流ダイオード１７の設定電流をＳ７とすると、この状態での電流はＳ７である。また、この状態で、Ｉ２、Ｉ４、Ｉ６及びＩ８の電流はほぼ流れていない。このように、ほぼ電流を流さないようにするためには、定電流ダイオード１７の設定電流Ｓ７を、他の設定電流Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６及びＳ８よりも大きくなるように予め設定しておく。

次に、図４（ｅ）から図４（ｆ）への移行について説明する。
時刻Ｔ６（図３参照）において、全波整流回路１２の出力電圧が第５の順電圧Ｖ５未満に低下すると、第２−２電流モニタ３４は、第２−２電流制御部３５において電流Ｉ６の制限を緩めるように制御する。すると、徐々に、電流Ｉ６が流れ始め、電流Ｉ７が低下する。電流Ｉ７が低下すると電流Ｉ９が低下するので、第３電流モニタ４２は、第３電流制御部４３において電流Ｉ８の制限を緩めるように制御する。すると、徐々に電流Ｉ８が流れ始め、図４（ｅ）の状態から、図４（ｆ）の状態に移行することとなる。ここで、前述したように、Ｓ６＜Ｓ２の関係となるように予め設定されていることから、第１ＬＥＤブロック２１と第２ＬＥＤブロック３１との直列関係より、第２ＬＥＤブロック３１と第３ＬＥＤブロック４１との直列関係の方が先に切断されることとなる。

次に、図４（ｆ）から図４（ｇ）への移行について説明する。
時刻Ｔ７（図３参照）において、全波整流回路１２の出力電圧が第４の順電圧Ｖ４未満となると、第１ＬＥＤブロック２１と第２ＬＥＤブロック３１を直列に接続した場合に、それらに含まれる全てのＬＥＤを点灯させるのに充分な電圧未満となるため、更に電流Ｉ２及びＩ４が流れ始め、図４（ｇ）の状態に移行する。

次に、図４（ｇ）から図４（ｈ）への移行について説明する。
時刻Ｔ８（図３参照）において、全波整流回路１２の出力電圧が第３の順電圧Ｖ３以下となると、第３ＬＥＤブロック４１に含まれる全てのＬＥＤを点灯させるのに充分な電圧以下となるため、電流Ｉ７、Ｉ８及びＩ９が流れなくなり、図４（ｈ）の状態に移行する。

次に、図４（ｈ）から図４（ｉ）への移行について説明する。
時刻Ｔ９（図３参照）において、全波整流回路１２の出力電圧が第２の順電圧Ｖ２未満となると、第２ＬＥＤブロック３１に含まれる全てのＬＥＤを点灯させるのに充分な電圧未満となるため、更に電流Ｉ３〜Ｉ９が流れなくなり、図４（ｉ）の状態に移行する。

時刻Ｔ１０（図３参照）において、全波整流回路１２の出力電圧が第１の順電圧Ｖ１未満となると、第１ＬＥＤブロック２１に含まれる全てのＬＥＤを点灯させるのに充分な電圧未満となるため、全ての電流Ｉ１〜Ｉ９が流れなくなる。以後、時刻Ｔ０〜時刻Ｔ１１（次にサイクルの時刻Ｔ０に相当）の状態を繰り返しながら、第１ＬＥＤブロック２１、第２ＬＥＤブロック３１及び第３ＬＥＤブロック４１の各ＬＥＤの点灯を行う。

逆電流防止用ダイオード１５は、中間回路３０から始端回路２０側へ誤って電流が流れ、それによって第１ＬＥＤブロック２１に含まれるＬＥＤが破損するのを防止している。また、逆電流防止用ダイオード１４は、終端回路４０から中間回路３０側へ誤って電流が流れ、それによって第２ＬＥＤブロック３１に含まれるＬＥＤが破損するのを防止している。なお、始端回路２０、中間回路３０、及び終端回路４０に含まれる電流制御部では、それぞれインピーダンスを調整し、電流制御を行っている。このとき、電流制御部の電圧降下も変化する。そして、逆電流防止用ダイオード１５及び１６に順方向バイアスがかかると、電流が徐々に流れ始め、電流経路が上述したように切り替わることとなる。

定電流ダイオード１７は、特に、図４（ｅ）の状況で、第１ＬＥＤブロック２１、第２ＬＥＤブロック３１及び第３ＬＥＤブロック４１に過電流が流れるのを防止している。図４（ａ）〜図４（ｉ）を見ると理解できるように、図４（ｅ）の状態以外では、何れかの電流制御部が電流経路中に存在するため、各ＬＥＤブロックに過電流が流れるのを防止することができる。しかしながら、図４（ｅ）の状態では、電流経路に電流制御部が存在しないこととなるため、定電流ダイオード１７を挿入している。なお、定電流ダイオード１７の挿入箇所は、始端回路２０と中間回路３０との間に限定されるものではなく、図４（ｅ）の状態における電流経路中であれば、他の箇所でも良い。また、図４（ｅ）の状態における電流経路中の複数個所に定電流ダイオードを配置しても良い。なお、図４（ｅ）の状況で、第１ＬＥＤブロック２１、第２ＬＥＤブロック３１及び第３ＬＥＤブロック４１に過電流が流れるのを防止できるのであれば、定電流回路又は高抵抗等の電流調整回路又は素子を、定電流ダイオード１７の代わりに用いても良い。

上述したように、回路例１００では、全波整流回路１２の出力電圧に応じて、電流経路が切り替わるように構成されているため、多数のスイッチ回路を設ける必要がない。また、電流経路の切り換えは、全波整流回路１２の出力電圧と、各ＬＥＤブロックに含まれる全てのＬＥＤの実際のＶｆの合計に応じて、自動的に定まるので、予めＬＥＤブロックに含まれるＬＥＤの個数から、各ＬＥＤブロックを切替えるタイミングを予測して制御する必要が無く、最も効率的なタイミングで、各ＬＥＤブロック間の直列及び並列間の切り換えを行うことが可能となった。

図６は、本発明に係る他のＬＥＤ駆動回路の概略説明図である。

図６に示すＬＥＤ駆動回路２と、図１に示すＬＥＤ駆動回路１との差異は、ＬＥＤ駆動回路２が、全波整流回路１２の出力端子間に電解コンデンサ６０を有している点のみである。

電解コンデンサ６０によって、全波整流回路１２の出力電圧波形が平滑化される（図３の電圧波形５１参照）。図１に示すＬＥＤ駆動回路１の出力電圧波形５０では、時刻Ｔ０〜時刻Ｔ１及び時刻Ｔ１０〜時刻Ｔ１１間は、第１の順電圧Ｖ１未満であるため、いずれのＬＥＤも点灯していない。したがって、図１に示すＬＥＤ駆動回路１では、ＬＥＤが点灯しない期間とＬＥＤが点灯する期間が交互に繰り返す、即ち、商用周波数が５０Ｈｚでは１００Ｈｚ、商用周波数が６０Ｈｚでは１２０ＨｚでＬＥＤが点滅することとなる。

これに対して、図６に示すＬＥＤ駆動回路２では、全波整流回路１２の出力電圧波形が平滑化されているため、常に、全波整流回路１２の出力電圧が、第３の順電圧Ｖ３以上となり、全てのＬＥＤブロックが点灯することとなる（図３の点線５１参照）。なお、全波整流回路１２の出力電圧が、常に、第１の順電圧Ｖ１以上となるようにしても良い。このように、図６に示すＬＥＤ駆動回路２ではＬＥＤの点滅を防止することが可能となる。

なお、図６の例では、電解コンデンサ６０を追加したが、電解コンデンサ６０の代わりに、全波整流回路１２の出力電圧波形を平滑化させるためのセラミックコンデンサ、他の素子又は回路を利用しても良い。さらに、高調波電流を抑制して力率を改善するために、コイルを全波整流回路１２のダイオードブリッジより前のＡＣ入力側やダイオードブリッジより後の整流出力側に置いても良い。

図７は、本発明に係る更に他のＬＥＤ駆動回路の概略構成図である。

図７に示すＬＥＤ駆動回路３において、図１に示すＬＥＤ駆動回路１と同じ構成には同じ番号を付して説明を省略する。図７に示すＬＥＤ駆動回路３と図１に示すＬＥＤ駆動回路１との差異は、中間回路３０（以下、「第１の中間回路３０」と言う）と終端回路４０の間に第２の中間回路５０が挿入された点、逆電流防止用ダーオード１８及び定電流ダイオード１９が、第１の中間回路３０と第２の中間回路５０との間に配置されている点のみである。

第２の中間回路５０は、複数のＬＥＤを含む第４ＬＥＤブロック５１、第４ＬＥＤブロック５１を流れる電流を検出するための第４−１電流モニタ５２及び第４−２電流モニタ５４、第４−１電流制御部５３、及び第２−２電流制御部５５等を含んでいる。第４−１電流モニタ５２は、第４ＬＥＤブロック５１を流れる電流に応じて第４−１電流制御部５３を流れる電流を制限するように動作し、第４−２電流モニタ５４は、第４ＬＥＤブロック５１を流れる電流に応じて第５−２電流制御部３５を流れる電流を制限するように動作する。なお、第２の中間回路５０を構成する具体的な回路構成は、図２に示す第１の中間回路３０と同様な回路構成とすることが可能である。

ＬＥＤ駆動回路３においても、第１ＬＥＤブロック２１〜第４ＬＥＤブロック５１に含まれる全てのＬＥＤが直列に接続された場合の総個数（ｎ）×Ｖｆが瞬間最大電圧の８０％よりも高くなるように、直列に接続したＬＥＤの総個数を３９個とした（３９×３．２＝１２４．８）。また、以下では、第１ＬＥＤブロック２１に含まれるＬＥＤの個数を８個、第２ＬＥＤブロック３１に含まれるＬＥＤの個数を９個、第３ＬＥＤブロック４１に含まれるＬＥＤの個数を１２個、第４ＬＥＤブロック５１に含まれるＬＥＤの個数を１０個とした場合の回路例に基づいて、ＬＥＤ駆動回路３の動作を説明する。

この場合、第１ＬＥＤブロック２１は８個のＬＥＤが直列に接続されているので、第１の順電圧Ｖ１（８×３．２＝２５．６（ｖ））程度の電圧が第１ＬＥＤブロック２１に印加されると、第１ＬＥＤブロック２１に含まれるＬＥＤが点灯する。また、第２ＬＥＤブロック２１は９個のＬＥＤが直列に接続されているので、第２の順電圧Ｖ２（９×３．２＝２８．８（ｖ））程度の電圧が第２ＬＥＤブロック３１に印加されると、第２ＬＥＤブロック３１に含まれるＬＥＤが点灯する。さらに、第４ＬＥＤブロック５１は１０個のＬＥＤが直列に接続されているので、第３の順電圧Ｖ３（１０×３．２＝３２．０（ｖ））程度の電圧が第４ＬＥＤブロック５１に印加されると、第４ＬＥＤブロック５１に含まれるＬＥＤが点灯する。さらに、第３ＬＥＤブロック４１は１２個のＬＥＤが直列に接続されているので、第４の順電圧Ｖ４（１２×３．２＝３８．４（ｖ））程度の電圧が第３ＬＥＤブロック４１に印加されると、第３ＬＥＤブロック４１に含まれるＬＥＤが点灯する。

同様に、第５の順電圧Ｖ５（（８＋９）×３．２＝５４．４（ｖ））程度の電圧が第１ＬＥＤブロック２１及び第２ＬＥＤブロック３１が直列に接続されたものに印加されると、第１ＬＥＤブロック２１及び第２ＬＥＤブロック３１に含まれるＬＥＤが点灯する。また、第６の順電圧Ｖ６（（１０＋１２）×３．２＝７０．４（ｖ））程度の電圧が第３ＬＥＤブロック４１及び第４ＬＥＤブロック５１が直列に接続されたものに印加されると、第３ＬＥＤブロック４１及び第４ＬＥＤブロック５１に含まれるＬＥＤが点灯する。さらに、第７の順電圧Ｖ７（（８＋９＋１０＋１２）×３．２＝１２４．８（ｖ））程度の電圧が第１ＬＥＤブロック２１〜第４ＬＥＤブロック５１が直列に接続されたものに印加されると、第１ＬＥＤブロック２１〜第４ＬＥＤブロック５１に含まれるＬＥＤが点灯する。

以下、ＬＥＤ駆動回路３の動作について図８〜１０を用いて説明する。図８は全波整流回路１２の出力電圧波形例５０を示す図であり、図９及び図１０はＬＥＤ駆動回路３のＬＥＤブロックの切り換えシーケンス例を示す図である。

時刻Ｔ０（図８参照）において、全波整流回路１２の出力電圧が０（ｖ）の場合、第１ＬＥＤブロック２１〜第４ＬＥＤブロック５１の何れのＬＥＤブロックを点灯させるための電圧に達していないので、全てのＬＥＤブロックに含まれるＬＥＤは点灯していない。

時刻Ｔ１（図８参照）において、全波整流回路１２の出力電圧が第１の順電圧Ｖ１となり、第１ＬＥＤブロック２１を点灯させるのに充分な電圧となると、第１ＬＥＤブロック２１に含まれるＬＥＤが点灯する（図９（ａ）参照）。なお、前述したように、第１ＬＥＤブロック２１に含まれる各ＬＥＤのＶｆに固体差があるため、実際に点灯を開始するのが、第１の順電圧Ｖ１（２５．６（ｖ））となるか否かは実際の回路に依存する。しかしながら、第１ＬＥＤブロックに含まれる８個のＬＥＤのＶｆを合算した電圧が印加された時点で、第１ＬＥＤブロックに含まれる８個のＬＥＤが点灯を開始する。なお、第２の順電圧Ｖ２〜第７の順電圧Ｖ７についても同様である。

時刻Ｔ２（図８参照）において、全波整流回路１２の出力電圧が第２の順電圧Ｖ２となり、第２ＬＥＤブロック３１を点灯させるのに充分な電圧となると、第１ＬＥＤブロック２１及び第２ＬＥＤブロック３１に含まれるＬＥＤが点灯する（図９（ｂ）参照）。このとき、第１ＬＥＤブロック２１及び第２ＬＥＤブロック３１が全波整流回路１２に対して並列に接続された電流経路が形成される。

時刻Ｔ３において、全波整流回路１２の出力電圧が第３の順電圧Ｖ３となり、第４ＬＥＤブロック５１を点灯させるのに充分な電圧となると、第１ＬＥＤブロック２１、第２ＬＥＤブロック３１及び第４ＬＥＤブロック５１に含まれるＬＥＤが点灯する（図９（ｃ）参照）。このとき、第１ＬＥＤブロック２１、第２ＬＥＤブロック３１及び第４ＬＥＤブロック５１が全波整流回路１２に対して並列に接続された電流経路が形成される。

時刻Ｔ４において、全波整流回路１２の出力電圧が第４の順電圧Ｖ４となり、第３ＬＥＤブロック４１を点灯させるのに充分な電圧となると、第１ＬＥＤブロック２１〜第４ＬＥＤブロック５１に含まれるＬＥＤが電流経路を替えて点灯を継続する（図９（ｄ）参照）。このとき、第１ＬＥＤブロック２１〜第４ＬＥＤブロック５１が全波整流回路１２に対して並列に接続された電流経路が形成される。

時刻Ｔ５において、全波整流回路１２の出力電圧が第５の順電圧Ｖ５となり、第１ＬＥＤブロック２１及び第２ＬＥＤブロック３１を直列に接続したものを点灯させるのに充分な電圧となると、第１ＬＥＤブロック２１〜第４ＬＥＤブロック５１に含まれるＬＥＤが電流経路を替えて点灯を継続する（図９（ｅ）参照）。このとき、第１ＬＥＤブロック２１及び第２ＬＥＤブロック３１が全波整流回路１２に対して直列に接続され電流経路と、第４ＬＥＤブロック５１及び第３ＬＥＤブロック４１が全波整流回路１２に対して並列に接続された電流経路が形成される。

時刻Ｔ６において、全波整流回路１２の出力電圧が第６の順電圧Ｖ６となり、第３ＬＥＤブロック４１及び第４ＬＥＤブロック５１を直列に接続したものを点灯させるのに充分な電圧となると、第１ＬＥＤブロック２１〜第４ＬＥＤブロック５１に含まれるＬＥＤが電流経路を替えて点灯を継続する（図９（ｆ）参照）。このとき、第１ＬＥＤブロック２１及び第２ＬＥＤブロック３１が全波整流回路１２に対して直列に接続され電流経路と、第３ＬＥＤブロック４１及び第４ＬＥＤブロック５１が全波整流回路１２に対して直列に接続された電流経路が形成される。

時刻Ｔ７において、全波整流回路１２の出力電圧が第７の順電圧Ｖ７以上となり、第１ＬＥＤブロック２１〜第４ＬＥＤブロック５１を直列に接続したものを点灯させるのに充分な電圧となると、第１ＬＥＤブロック２１〜第４ＬＥＤブロック５１に含まれるＬＥＤが電流経路を替えて点灯を継続する（図９（ｇ）参照）。このとき、第１ＬＥＤブロック２１〜第４ＬＥＤブロック５１が全波整流回路１２に対して直列に接続された電流経路が形成される。

時刻Ｔ８において、全波整流回路１２の出力電圧が第７の順電圧Ｖ７未満となると、第１ＬＥＤブロック２１〜第４ＬＥＤブロック５１に含まれるＬＥＤが電流経路を替えて点灯を継続する（図１０（ａ）参照）。このとき、第１ＬＥＤブロック２１及び第２ＬＥＤブロック３１が全波整流回路１２に対して直列に接続され電流経路と、第３ＬＥＤブロック４１及び第４ＬＥＤブロック５１が全波整流回路１２に対して直列に接続された電流経路が形成される。

時刻Ｔ９において、全波整流回路１２の出力電圧が第６の順電圧Ｖ６未満となると、第１ＬＥＤブロック２１〜第４ＬＥＤブロック５１に含まれるＬＥＤが電流経路を替えて点灯を継続する（図１０（ｂ）参照）。このとき、第１ＬＥＤブロック２１及び第２ＬＥＤブロック３１が直列に接続されたもの、第４ＬＥＤブロック５１、及び第３ＬＥＤブロック４１が、全波整流回路１２に対して並列に接続されているような電流経路が形成される。

時刻Ｔ１０において、全波整流回路１２の出力電圧が第５の順電圧Ｖ５未満となると、第１ＬＥＤブロック２１〜第４ＬＥＤブロック５１に含まれるＬＥＤが電流経路を替えて点灯を継続する（図１０（ｃ）参照）。このとき、第１ＬＥＤブロック２１〜第４ＬＥＤブロック５１が、全波整流回路１２に対して並列に接続された電流経路が形成される。

時刻Ｔ１１において、全波整流回路１２の出力電圧が第４の順電圧Ｖ４未満となると、第３ＬＥＤブロック４１が消灯して、第１ＬＥＤブロック２１、第２ＬＥＤブロック３１及び第４ＬＥＤブロック５１が点灯を継続する（図１０（ｄ）参照）。このとき、第１ＬＥＤブロック２１、第２ＬＥＤブロック３１及び第４ＬＥＤブロック５１が、全波整流回路１２に対して並列に接続されているような電流経路が形成される。

時刻Ｔ１２（図８参照）において、全波整流回路１２の出力電圧が第３の順電圧Ｖ３未満となると、第４ＬＥＤブロック５１が消灯して、第１ＬＥＤブロック２１及び第２ＬＥＤブロック３１が点灯を継続する（図１０（ｅ）参照）。このとき、第１ＬＥＤブロック２１及び第２ＬＥＤブロック３１が、全波整流回路１２に対して並列に接続された電流経路が形成される。

時刻Ｔ１３において、全波整流回路１２の出力電圧が第２の順電圧Ｖ２未満となると、第２ＬＥＤブロック３１が消灯して、第１ＬＥＤブロック２１が点灯を継続する（図１０（ｆ）参照）。このとき、第１ＬＥＤブロックが、全波整流回路１２に対して接続されるように電流経路が形成される。また、時刻Ｔ１４おいては、全波整流回路１２の出力電圧が第１の順電圧Ｖ１未満となると、全てのＬＥＤが点灯しなくなる。

逆電流防止用ダイオード１５は、第１の中間回路３０から始端回路２０側へ誤って電流が流れ、それによって第１ＬＥＤブロック２１に含まれるＬＥＤが破損するのを防止している。また、逆電流防止用ダイオード１８は、第２の中間回路５０から第１の中間回路３０側へ誤って電流が流れ、それによって第２ＬＥＤブロック３１に含まれるＬＥＤが破損するのを防止している。さらに、逆電流防止用ダイオード１６は、終端回路４０から第２の中間回路５０側へ誤って電流が流れ、それによって第４ＬＥＤブロック５１に含まれるＬＥＤが破損するのを防止している。なお、始端回路２０、第１の中間回路３０、第２の中間回路５０及び終端回路４０に含まれる電流制御部では、それぞれインピーダンスを調整し、電流制御を行っている。このとき、電流制御部の電圧降下も変化する。そして、逆電流防止用ダイオード１５、１６及び１８に順方向バイアスがかかると、電流が徐々に流れ始め、電流経路が上述したように切り替わることとなる。

定電流ダイオード１９は、特に、図９（ｇ）の状況で、第１ＬＥＤブロック２１〜第４ＬＥＤブロック５１に過電流が流れるのを防止している。図９（ａ）〜図９（ｇ）及び図１０（ａ）〜図１０（ｆ）を見ると理解できるように、図９（ｇ）の状態以外では、何れかの電流制御部が電流経路中に存在するため、各ＬＥＤブロックに過電流が流れるのを防止することができる。しかしながら、図９（ｇ）の状態では、電流経路に電流制御部が存在しないこととなるため、定電流ダイオード１９を挿入している。なお、定電流ダイオード１９の挿入箇所は、第１の中間回路２０と第２の中間回路５０との間に限定されるものではなく、図９（ｇ）の状態における電流経路中であれば、他の箇所でも良い。また、図９（ｇ）の状態における電流経路中の複数個所に定電流ダイオードを配置しても良い。なお、図９（ｇ）の状況で、第１ＬＥＤブロック２１〜第４ＬＥＤブロック５１に過電流が流れるのを防止できるのであれば、他の電流調整素子、例えば、接合型ＦＥＴで構成しても良い。また、始端回路２０、第１の中間回路３０、第２の中間回路５０及び終端回路４０用いた抵抗とバイポーラトランジスタから構成される電流モニタ及びＭＯＳＦＥＴから構成される電流制御回路を、電流調整素子として利用することもできる。

上述したように、ＬＥＤ駆動回路３では、全波整流回路１２の出力電圧に応じて、電流経路が切り替わるように構成されているため、多数のスイッチ回路を設ける必要がない。また、電流経路の切り換えは、全波整流回路１２の出力電圧と、各ＬＥＤブロックに含まれる全てのＬＥＤの実際のＶｆの合計に応じて、自動的に定まるので、予めＬＥＤブロックに含まれるＬＥＤの個数から、各ＬＥＤブロックを切替えるタイミングを予測して制御する必要が無く、最も効率的なタイミングで、各ＬＥＤブロック間の直列及び並列間の切り換えを行うことが可能となった。なお、商用電源の電源電圧が違っても、それに応じて各ＬＥＤブロックのＬＥＤの直列数を調整すればよく、回路自体を変更する必要はない。

なお、図７に示すＬＥＤ駆動回路３においても、図６に示すように、全波整流回路１２の出力端子間に電解コンデンサ６０等の出力を平滑化させるための素子又は回路を配置しても良い。また、説明の便宜上、上記の例では、各ＬＥＤブロックのＬＥＤの直列数を、ＬＥＤブロック毎に変えたが、全てのＬＥＤブロック又は一部のＬＥＤブロックにおけるＬＥＤの直列数を同じ個数としても良い。全てのＬＥＤブロック又は一部のＬＥＤブロックにおけるＬＥＤの直列数を同じ個数とすると、製造上便利であって、コストダウンに繋がる可能性がある。さらに、上記の例では、各ＬＥＤブロックにおいては、全てＬＥＤを直列に接続したが、ブロック内で、複数個直列に接続したＬＥＤを２回路、３回路と、複数回路並列に接続するようにしても良い。

図１１は、本発明の発展形態を説明するための図である。

上記では、中間回路が１つの場合（図１に示すＬＥＤ駆動回路１）及び中間回路が２つの場合（図７に示すＬＥＤ駆動回路３）について説明した。しかしながら、本発明に係るＬＥＤ駆動回路は、中間回路がＮ個ある場合にも適用可能である。即ち、図１１に示すように、始端回路２０と終端回路４０との間には、複数の中間回路を適宜設けることができる。なお、図１１は、説明の便宜上、全ての回路構成を記載していない点に留意されたい。

図１１の例では、第２の中間回路５０の終端回路４０側に、定電流ダイオード７０を１つ配置した。しかしながら、定電流ダイオード７０の配置箇所及び個数は、これに限定されるものではなく、全ての回路に含まれるＬＥＤブロックが、全波整流回路１２に対して直列に接続されたような電流経路が形成された場合（例えば、図９（ｇ）参照）に、各ＬＥＤブロックに過電流が流れないように、そのような経路内の何れ一箇所又は複数個所に定電流ダイオード７０を配置すれば良い。

図３及び図８を比較すると理解できるように、ＬＥＤブロックに含まれるＬＥＤの個数を少なくすれば、それだけ、時刻Ｔ０から時刻Ｔ１（ＬＥＤが最初に点灯し始める時間）までの時間を短くすることができる。したがって、中間回路の個数を増やして、１つの中間回路に含まれるＬＥＤの個数を少なくすることによって、よりＬＥＤの駆動効率を高めることができる。特に、本発明に係るＬＥＤ駆動回路では、電流経路の切り換えは、全波整流回路１２の出力電圧と、各ＬＥＤブロックに含まれる全てのＬＥＤの実際のＶｆの合計に応じて、自動的に定まるので、中間回路が多くても、効率良く、ＬＥＤブロック間の切り換えを行うことが可能となるという利点がある。さらに、ＬＥＤブロック数を多くして、ＬＥＤブロック内のＬＥＤの順電圧を低くしておくと、ＭＯＳＦＥＴを含む電流制御部の電力損失を減少させることができる。

なお、ＬＥＤの駆動効率とは、全てのＬＥＤが定格電流で駆動している時間的な割合を言う。図１に示すＬＥＤ駆動回路１の場合において、図３を参照して、ＬＥＤの駆動効率（Ｋ（％））を示すと以下のように表すことができる。
Ｋ＝１００×｛Ｖ１×（Ｔ１０−Ｔ１）＋Ｖ２×（Ｔ９−Ｔ２）＋Ｖ３｝／｛（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３)×（Ｔ１１−Ｔ０）｝

例えば、３つのＬＥＤブロックを含む図１に示すＬＥＤ駆動回路１の場合（第１ＬＥＤブロックのＬＥＤの数が１０個、第２ＬＥＤブロックのＬＥＤの数が１２個及び第３ＬＥＤブロックのＬＥＤの数が１４個の場合）のＬＥＤの駆動効率は８０．５％であり、４つのＬＥＤブロックを含む図７に示すＬＥＤ駆動回路３の場合（第１ＬＥＤブロックのＬＥＤの数が８個、第２ＬＥＤブロックのＬＥＤの数が９個、第４ＬＥＤブロックのＬＥＤの数が１０個及び第３ＬＥＤブロックのＬＥＤの数が１２個の場合）の駆動効率は８３．９％である。また、駆動効率は、ＬＥＤの数の調整や、各ブロックへの分配の調整によっても高めることができ、例えば、第１ＬＥＤブロックのＬＥＤの数が９個、第２ＬＥＤブロックのＬＥＤの数が９個、第４ＬＥＤブロックのＬＥＤの数が９個及び第３ＬＥＤブロックのＬＥＤの数が９個の場合、駆動効率は８６．０％となる。

図１２は、本発明に係る更に他のＬＥＤ駆動回路の概略構成図である。

図１２に示すＬＥＤ駆動回路４は、本発明に係るＬＥＤ駆動回路の最小要素である、始端回路２０、終端回路４０、及び始端回路２０と終端回路４０とを接続する逆電流防止用ダイオード１５のみを含むものである。本発明に係るＬＥＤ駆動回路の特徴は、始端回２０に含まれる第１ＬＥＤブロック２１と終端回路４０に含まれる第３ＬＥＤブロック４１が、全波整流回路１２の出力電圧に応じて、全波整流回路１２に対して並列に接続された電流経路（Ｉｘ及びＩｙ）と、全波整流回路１２に対して直列に接続された電流経路（Ｉｚ）とが、自動的に切り替わって形成される点にある。なお、本明細書において、並列に接続されたと言った場合、主な電流経路が並列に接続されているように形成されていることを言い、直列に接続されるような電流経路には微小な電流が流れる場合を含む。同様に、本明細書において、直列に接続されたと言った場合、主な電流経路が直列に接続されているように形成されていることを言い、並列に接続されるような電流経路には微小な電流が流れる場合を含む。

並列から直列への電流経路の切り換えは、全波整流回路１２の出力電圧が増加して第１ＬＥＤブロック２１を通過する電流Ｉａが増加することによって、第１電流制御部２３のインピーダンスが高い状態となるように制御されて電流Ｉｂが制限され、それまで逆方向バイアスがかかっていたダイオード１５に順方向バイアスがかかるようになって、それまでは流れなかった電流Ｉｃが流れ始め、電流Ｉｃが流れ始めると、第３ＬＥＤブロック４１を流れる電流Ｉｅが増加することによって、第３電流制御部４３のインピーダンスが高い状態となるように制御されて電流Ｉｄが制限される、ことによって実行される。

上記では、並列から直列への電流経路の切り換えについて、始端回路２０及び終端回路４０を含むＬＥＤ駆動回路４を用いて説明したが、始端回路２０と終端回路４０の間に１つ又は複数の中間回路を含むＬＥＤ駆動回路であっても、回路間での電流経路の切り替えは、上記の説明と同様な原理で実行される。

上述したＬＥＤ駆動回路は、ＬＥＤ電球のようなＬＥＤ照明器具、ＬＥＤをバックライトとして利用する液晶テレビ、ＰＣの画面のバックライト用の照明器具等に利用することが可能である。

１、２、３、４ ＬＥＤ駆動回路
１１ 接続端子
１２ 全波整流回路
１３ プラス電源
１４ マイナス電源
１５、１６、１８ 逆電流防止用ダイオード
１７、７０ 定電流ダイオード
２０ 始端回路
２１ 第１ＬＥＤブロック
２２ 第１電流モニタ
２３ 第１電流制御部
３０ （第１の）中間回路
３１ 第２ＬＥＤブロック
３２ 第２−１電流モニタ
３３ 第２−１電流制御部
３４ 第２−２電流モニタ
３５ 第２−２電流制御部
４０ 終端回路
４１ 第３ＬＥＤブロック
４２ 第３電流モニタ
４３ 第３電流制御部
５０ 第２の中間回路
５１ 第４ＬＥＤブロック
５２ 第４−１電流モニタ
５３ 第４−１電流制御部
５４ 第４−２電流モニタ
５５ 第４−２電流制御部

Claims (7)

1. プラス電源出力及びマイナス電源出力を有する整流器と、
   前記整流器に接続され、第１ＬＥＤ群、前記第１ＬＥＤ群を流れる電流を検出する第１電流検出部、及び、前記第１電流検出部で検出された電流に応じて前記第１ＬＥＤ群から前記マイナス電源出力に流れる電流を制御する第１電流制御部を有する第１回路と、
   前記整流器に接続され、第２ＬＥＤ群、前記第２ＬＥＤ群を流れる電流を検出する第２電流検出部、及び、前記第２電流検出部で検出された電流に応じて前記プラス電源出力から前記第２ＬＥＤ群に流れる電流を制御する第２電流制御部を有する第２回路と、を有し、
   前記整流器の出力電圧に応じて、前記整流器に対して前記第１ＬＥＤ群と前記第２ＬＥＤ群が並列に接続される電流経路と、前記整流器に対して前記第１ＬＥＤ群と前記第２ＬＥＤ群が直列に接続される電流経路とが形成される、
   ことを特徴とするＬＥＤ駆動回路。
2. 前記第１回路と前記第２回路との間に配置され、第３ＬＥＤ群、前記第３ＬＥＤ群に流れ込む電流を検出する第３電流検出部、前記第３電流検出部で検出された電流に応じて前記プラス電源出力から前記第３ＬＥＤ群に流れる電流を制御する第３電流制御部、前記第３ＬＥＤ群から流れ出る電流を検出する第４電流検出部及び、前記第４電流検出部で検出された電流に応じて前記第３ＬＥＤ群から前記マイナス電源出力に流れる電流を制御する第４電流制御部を有する中間回路を、更に有する、請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
3. 前記中間回路を、前記第１回路と前記第２回路との間に複数有する、請求項２に記載のＬＥＤ駆動回路。
4. 前記第１回路と前記第２回路との間に配置された電流調整部を更に有する、請求項１〜３の何れか一項に記載のＬＥＤ駆動回路。
5. 前記電流調整部は、定電流ダイオード、高抵抗、又は定電流回路である、請求項４に記載のＬＥＤ駆動回路。
6. 前記第１回路と前記第２回路との間に配置されたＬＥＤ群への逆電流防止用のダイオードを更に有する、請求項１〜５の何れか一項に記載のＬＥＤ駆動回路。
7. 前記プラス電源出力及びマイナス電源出力間に配置された平滑部を更に有する、請求項１〜６の何れか一項に記載のＬＥＤ駆動回路。

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