JP2011216758A - Ｌｅｄ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回路構成が簡単なＬＥＤ駆動装置を提供すること。
【解決手段】直列接続された複数のＬＥＤと、複数のＬＥＤに流れる電流が所定値以上にならないように制御する制御トランジスタと、複数のＬＥＤに流れる電流を検出して制御トランジスタを制御する検出トランジスタとを有するＬＥＤユニット２７，３７を少なくとも２つ有し、一方のＬＥＤユニット２７の出力端が他方のＬＥＤユニット３７の検出トランジスタ３５の入力端に接続されており、脈流電圧が高くなるにつれて、まず、他方のＬＥＤユニット３７を構成する各ＬＥＤが点灯し、さらに電圧が高くなると、他方のＬＥＤユニットから一方のＬＥＤユニットの検出トランジスタに電流が通じることにより制御トランジスタ３３，３４が開放状態となって一方および他方のＬＥＤユニットが直列接続され、双方のＬＥＤユニット２７，３７の各ＬＥＤが点灯する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ駆動装置に関するものである。

従来、交流電源によってＬＥＤを点灯するためのＬＥＤ駆動回路としては、例えば、図１５に示すように、交流電圧を全波整流して平滑化した後に、定電流回路１７を介して直列接続されたＬＥＤに印加する回路が知られている。図１５に示す回路では、入力端２，３に入力された交流電圧は、ブリッジ接続されたダイオード１１〜１４によって全波整流された後、コンデンサ１５によって平滑化され、定電流回路１７を介して直列接続されたＬＥＤ１６−１〜１６−ｘ（但し、ｘ＞１）に印加される。

ところで、このような回路では、ＬＥＤの駆動効率が低いことが知られている。図１６および図１７を参照して具体的に説明する。図１６は、電源電圧とＬＥＤ１６−１〜１６−ｘに印加される電圧および電流を示す図である。この図１６において、波形ｗ１はダイオード１１〜１４から出力される脈流波形を示している。波形ｗ２は、コンデンサ１５の端子電圧波形を示している。波形ｗ３は、ＬＥＤ１６−１〜１６−ｘに印加される電圧波形を示している。波形ｗ４は、ＬＥＤ１６−１〜１６−ｘに流れる電流波形を示している。図１７において、波形ｗ５は、電源から駆動回路に流れる電流波形を示している。これらの図１６，１７に示すように、ＬＥＤ１６−１〜１６−ｘに印加される電圧は略直流であるので理想的であるが、電源から駆動回路に流れる電流波形は波形ｗ５のように間欠的なインパルス状となるので、力率が悪いという問題点がある。

そこで、このような問題点を解決するために、例えば、特許文献１に示す技術が提案されている。特許文献１に記載されている技術では、交流電圧に応じてスイッチを制御し、直列接続されるＬＥＤの数を制御することにより、交流電圧に応じた個数のＬＥＤを電源に接続し、電力効率を高めている。

特開２００８−５９８１１号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている技術では、ＬＥＤの個数に対応する個数の半導体スイッチおよびその駆動回路が必要になることから、回路構成が複雑になるという問題点がある。

本発明の目的は、回路構成が簡単なＬＥＤ駆動装置を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明の第１の態様は、交流電圧を整流回路により整流して得られる脈流電圧によってＬＥＤを点灯するＬＥＤ駆動装置において、直列接続された複数のＬＥＤと、前記複数のＬＥＤに流れる電流が所定値以上にならないように制御する制御トランジスタと、前記複数のＬＥＤに流れる電流を検出して前記制御トランジスタを制御する検出トランジスタとを有するＬＥＤユニットを少なくとも２つ有し、一方のＬＥＤユニットの出力端が他方のＬＥＤユニットの検出トランジスタの入力端に接続されており、前記脈流電圧が高くなるにつれて、まず、前記他方のＬＥＤユニットを構成する各ＬＥＤが点灯し、さらに電圧が高くなると、前記一方のＬＥＤユニットの前記出力端から前記他方のＬＥＤユニットの前記検出トランジスタの前記入力端に電流が通じることにより前記他方のＬＥＤユニットの前記制御トランジスタが開放状態となって前記一方および他方のＬＥＤユニットを構成する複数のＬＥＤが直列接続されて点灯することを特徴とする。
このような構成によれば、回路構成が簡単なＬＥＤ駆動装置を提供することができる。

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記一方のＬＥＤユニットの出力端と前記他方のＬＥＤユニットの検出トランジスタの入力端とが出力端から入力端に向かう方向を順方向とするダイオードを介して接続されるとともに、前記他方のＬＥＤユニットの出力端と前記一方のＬＥＤユニットの検出トランジスタの入力端とが出力端から入力端に向かう方向を順方向とするダイオードを介して接続され、前記交流電圧の正負２種類の極性のうちの一方の極性の電圧が印加された場合には、電源電圧が高くなるにつれて、まず、前記他方のＬＥＤユニットを構成する各ＬＥＤが点灯し、さらに電圧が高くなると、前記一方のＬＥＤユニットの出力端から前記他方のＬＥＤユニットの前記検出トランジスタの前記入力端に電流が通じることにより前記他方のＬＥＤユニットの前記制御トランジスタが開放状態となって前記一方および他方のＬＥＤユニットを構成する複数のＬＥＤが直列接続されて点灯し、前記交流電圧の正負２種類の極性のうちの他方の極性の電圧が印加された場合には、電源電圧が高くなるにつれて、まず、前記一方のＬＥＤユニットを構成する各ＬＥＤが点灯し、さらに電圧が高くなると、前記他方のＬＥＤユニットの出力端から前記一方のＬＥＤユニットの前記検出トランジスタの前記入力端に電流が通じることにより前記一方のＬＥＤユニットの前記制御トランジスタが開放状態となって前記一方および他方のＬＥＤユニットを構成する複数のＬＥＤが直列接続されて点灯することを特徴とする。
このような構成によれば、交流電源の極性に応じて、一方および他方のＬＥＤユニットが交互に点灯されるので、それぞれのユニットの点灯時間を等しくすることで、ＬＥＤを長寿命化することができる。

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記一方および他方のＬＥＤユニットを構成する各検出トランジスタの入力端には、直列接続された２つの電流検出用の抵抗がそれぞれ配置され、前記ダイオードはこれら２つの抵抗の接続点に対して接続されることを特徴とする。
このような構成によれば、電源から流れる電流を正弦波に近づけることにより、力率を高めることが可能になる。

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記一方および他方のＬＥＤユニットを構成する複数のＬＥＤのそれぞれは２分割されており、分割点のそれぞれに対して制御トランジスタおよび検出トランジスタを有する電流制限回路が接続されていることを特徴とする。
このような構成によれば、装置に印加される電圧が４段階で変化することから、電圧を正弦波に近づけることにより、力率を高めることが可能になる。

また、他の発明は、上記発明に加えて、さらに他のＬＥＤユニットを有し、当該さらに他のＬＥＤユニットは、出力端が前記一方のＬＥＤユニットの前記検出トランジスタの入力端に接続されていることを特徴とする。
このような構成によれば、装置に印加される電圧が３段階で変化することから、電圧を正弦波に近づけることにより、力率を高めることが可能になる。

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記脈流電圧の上昇に伴って最初に点灯するＬＥＤユニットに対してコンデンサが並列に接続されるとともに、前記コンデンサの端子電圧が前記脈流電圧よりも高くなった場合に、前記最初に点灯するＬＥＤユニット以外の回路に対して前記コンデンサから電流が通じることを防ぐためのダイオードを有することを特徴とする。
このような構成によれば、コンデンサに蓄えられた電荷をＬＥＤユニットに供給することにより、ＬＥＤが点灯している期間を延長し、ちらつきを防止することができる。

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記脈流電圧が所定の閾値電圧以下の場合には前記一方および他方のＬＥＤユニットを並列接続し、前記閾値電圧を超えた場合には前記一方および他方のＬＥＤユニットを直列接続する制御回路を有することを特徴とする。
このような構成によれば、電圧が低い場合には並列接続により点灯されることから、ＬＥＤの点灯数を増やすことにより、発光効率を高めることができる。

本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ駆動回路を示す構成図である。 図１に示すＬＥＤ駆動回路に印加される電圧と電流を示す図である。 電流制限回路とＬＥＤとを直列接続した場合の電圧と電流を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るＬＥＤ駆動回路を示す構成図である。 本発明の第３実施形態に係るＬＥＤ駆動回路を示す構成図である。 本発明の第４実施形態に係るＬＥＤ駆動回路を示す構成図である。 図６に示すＬＥＤ駆動回路に印加される電圧と電流を示す図である。 本発明の第５実施形態に係るＬＥＤ駆動回路を示す構成図である。 本発明の第６実施形態に係るＬＥＤ駆動回路を示す構成図である。 図９に示すＬＥＤ駆動回路に印加される電圧と電流を示す図である。 本発明の第７実施形態に係るＬＥＤ駆動回路を示す構成図である。 本発明の第７実施形態に係るＬＥＤ駆動回路の動作を説明するための図である。 本発明の変形実施形態に係るＬＥＤ駆動回路を説明する図である。 本発明の変形実施形態に係るＬＥＤ駆動回路の動作を説明するための図である。 従来におけるＬＥＤ駆動回路の構成を示す図である。 図１５に示すＬＥＤ駆動回路に印加される電圧と電流を示す図である。 図１５に示すＬＥＤ駆動回路に印加される電圧と電源電流を示す図である。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（Ａ）第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ（Light Emitting Diode）駆動回路の構成例を示すブロック図である。この図に示すように、ＬＥＤ駆動回路１は、電流制限回路２０，３０、および、ＬＥＤモジュール２６，３６を主要な構成要素とし、ダイオード１１〜１４から供給される脈流電圧によって点灯される。

ここで、ダイオード１１〜１４はダイオードブリッジ回路を構成し、入力端２，３に入力された商用交流電力（１００Ｖ）を全波整流して出力する。電流制限回路２０は、抵抗２１，２２、トランジスタ２３〜２５によって構成され、トランジスタ２４に所定値以上の電流が流れないように制御する回路である。ＬＥＤモジュール２６は、ＬＥＤ２６−１〜２６−ｎが直列接続されて構成されている。なお、この実施形態ではｎ＝２０に設定されている。電流制限回路３０は、抵抗３１，３２、トランジスタ３３〜３５によって構成され、トランジスタ３４に所定値以上の電流が流れないように制御する回路である。ＬＥＤモジュール３６は、ＬＥＤ３６−１〜３６−ｍが直列接続されて構成されている。なお、この実施形態ではｍ＝２０に設定されている。電流制限回路２０およびＬＥＤモジュール２６は、ＬＥＤユニット２７を構成し、電流制限回路３０およびＬＥＤモジュール３６は、ＬＥＤユニット３７を構成している。

つぎに、電流制限回路２０について詳細に説明する。電流制限回路２０のトランジスタ２３，２４は、ダーリントン接続されたＮＰＮ型のバイポーラトランジスタによって構成され、ＬＥＤモジュール２６に流れる電流を制限する制御トランジスタとして機能する。トランジスタ２５は、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタによって構成され、抵抗２２に流れる電流が一定値を越えたか否か検出する検出トランジスタとして機能する。すなわち、抵抗２２に流れる電流が一定値を越えた場合には、トランジスタ２５がオンの状態となり、トランジスタ２３のベース電流をバイパスするので、トランジスタ２３，２４に流れる電流を制限することができる。

電流制限回路３０のトランジスタ３３，３４は、ダーリントン接続されたＮＰＮ型のバイポーラトランジスタによって構成され、ＬＥＤモジュール３６に流れる電流を制限する制御トランジスタとして機能する。トランジスタ３５は、抵抗３２に流れる電流が一定値を越えたか否か検出する検出トランジスタとして機能する。すなわち、抵抗３２に流れる電流が一定値を越えた場合には、トランジスタ３５がオンの状態となり、トランジスタ３３のベース電流をバイパスするので、トランジスタ３３，３４に流れる電流を制限することができる。なお、電流制限回路３０では、ＬＥＤモジュール２６のＬＥＤ２６−ｎのカソード（出力端）からの電流が、トランジスタ３５のベース（入力端）に流入する構成となっており、また、抵抗２２および抵抗３２は同じ抵抗値に設定されている。このため、ＬＥＤ２６−ｎから前述した一定の電流が流入している場合には、トランジスタ３５がオンの状態となり、トランジスタ３３，３４がオフの状態となる。これにより、電流制限回路３０が動作を停止する。

つぎに、第１実施形態の動作について図２に示す図を参照して説明する。なお、以下では、一例として、ＬＥＤモジュール２６，３６の個数がそれぞれ２０個（ｎ，ｍ＝２０）であり、それぞれのＬＥＤの順方向電圧が３Ｖであり、端子２，３に商用電源（１００Ｖ、５０Ｈｚ（または６０Ｈｚ））を印加する場合を例に挙げて説明する。

図２は、図１に示す回路の各部の電圧および電流の時間的変化を示す図である。この図２において、波形ｗ１０はダイオード１１〜１４から出力される電圧波形を示す。また、波形ｗ１１は、ＬＥＤモジュール２６，３６の合成電圧波形を示す。さらに、波形ｗ１２は、ＬＥＤ駆動回路１に流れる電流波形を示す。なお、これらの波形ｗ１０〜ｗ１２は、各波形の一周期分を示しており、実際には商用電源の周波数に応じた周期で同様の波形が繰り返される。

商用電源（例えば、１００Ｖ、５０Ｈｚ（または６０Ｈｚ））が端子２，３に印加されると、ダイオード１１〜１４は、商用電源の交流を全波整流して出力する。この結果、図２に示す時刻ｔ１において波形ｗ１０が立ち上がる。時間の経過とともに波形ｗ１０の電圧が上昇し、ＬＥＤモジュール３６に印加される電圧が６０Ｖを超えると、ＬＥＤモジュール３６に流れる電流が急激に増加する（時刻ｔ２）。電流制限回路３０は印加される電圧が１Ｖを超えると、電流を制限する動作（定電流動作）を開始するので、ダイオード１１〜１４から出力される電圧が６１Ｖを超えると定電流動作となり、ＬＥＤモジュール３６に流れる電流は一定値となる（波形ｗ１２参照）。なお、定電流動作の電流値は、トランジスタ３５がオンしている時のベース・エミッタ間電圧である０．６Ｖを抵抗３２の抵抗値で除することにより求めることができる。例えば、ＬＥＤモジュール３６に２０ｍＡの定電流を流す場合には、抵抗３２の抵抗値は３０Ω（＝０．６Ｖ／２０ｍＡ）となる。ＬＥＤモジュール３６に電流が流れるとＬＥＤ３６−１〜３６−ｎが点灯状態となる。なお、ＬＥＤモジュール２６については、ＬＥＤモジュール３６と直列接続されているので、この段階では電圧が足らず点灯しない。

ダイオード１１〜１４から出力される電圧がさらに上昇し、ＬＥＤモジュール２６に印加される電圧が６０Ｖを超えると、ＬＥＤモジュール２６に電流が流れ始める（時刻ｔ３）。ＬＥＤモジュール２６に電流が流れ始めると、ＬＥＤ２６−ｎから出力された電流は、抵抗３２に流入する。ＬＥＤ２６−ｎから出力された電流が抵抗３２に流入すると、トランジスタ３５がオンの状態となり、トランジスタ３３，３４のベース電流がバイパスされる。この結果、トランジスタ３３，３４がオフの状態になるため、ダイオード１１〜１４からＬＥＤモジュール３６に直接流れる電流が遮断され、ＬＥＤモジュール２６，３６が直列接続された状態となる。このとき、ＬＥＤモジュール２６，３６に流れる電流は、電流制限回路２０によって制限される。電流制限回路２０と、電流制限回路３０の電流制限値は、この実施形態では同じであるので、ＬＥＤモジュール３６の単独点灯状態から、ＬＥＤモジュール２６，３６の直列点灯状態への移行時（時刻ｔ３）において、ＬＥＤ駆動回路１に流れる電流（波形ｗ１２）は変化しない。

ダイオード１１〜１４から出力される電圧がピークに達すると電圧が下降し始める。そして、ＬＥＤモジュール２６に印加される電圧が６０Ｖを下回ると、ＬＥＤモジュール２６に流れる電流が遮断され、ＬＥＤ２６−１〜２６−ｎが消灯した状態となる（時刻ｔ４）。この結果、抵抗３２への電流の流入が停止されるので、トランジスタ３５がオフの状態となり、トランジスタ３３，３４が動作を開始する。トランジスタ３３，３４が動作を開始すると、ダイオード１１〜１４からＬＥＤモジュール３６に直接電流が流れる。すなわち、ＬＥＤモジュール２６，３６の直列点灯状態が解消され、ＬＥＤモジュール３６が単独で点灯した状態となる。なお、前述したように、電流制限回路２０，３０の電流制限値は、本実施形態では、同じであるので、直列点灯状態から単独点灯状態に移行する際においても、ＬＥＤ駆動回路１に流れる電流に変化は生じない。

ダイオード１１〜１４から出力される電圧がさらに低下し、ＬＥＤモジュール３６に印加される電圧が６０Ｖを下回ると、ＬＥＤ３６−１〜３６−ｎが消灯した状態となる（時刻ｔ５）。そして、時刻ｔ６において１周期の動作が完了する。

前述した動作は、商用電源の繰り返し周期に応じて繰り返される。この結果、（１）ＬＥＤモジュール３６の単独点灯、（２）ＬＥＤモジュール２６，３６の直列点灯、（３）ＬＥＤモジュール３６の単独点灯が繰り返し実行される。

以上に説明したように、第１実施形態によれば、以下のような効果が期待できる。
（１）特許文献１に記載されている技術に比較すると回路構成を簡略化することができる。すなわち、特許文献１では全てのＬＥＤに対して半導体スイッチと制御回路を設ける必要があるが、本願では２つの電流制限回路を設け、ＬＥＤモジュール２６の出力を、電流制限回路３０のトランジスタ３５のベースに接続するだけでよいので、回路構成を大幅に簡略化することができる。このため、例えば、本回路を、例えば、白熱電球の形状を有する電球体に内蔵することが可能になる。

（２）ＬＥＤモジュール２６，３６に流れる電流の導通角（時刻ｔ１〜ｔ６を１８０度とした場合の時刻ｔ２〜ｔ５の角度）を大きくすることができるので、ちらつきを改善するとともに、力率を改善することができる。具体的に説明する。図３は、図１と同様の電流制限回路に４０個のＬＥＤを単に直列接続した場合の回路構成において、回路の電圧と電流の関係を示す図である。この図において、波形ｗ１０はダイオード１１〜１４から出力される電圧波形を示す。ｗ２１は４０個のＬＥＤに印加される電圧波形を示し、ｗ２２は電流波形を示す。このような回路構成では、図３に示すように、ＬＥＤに電流が流れるのは時刻ｔ１０〜ｔ１１の期間であり、これは図２の時刻ｔ２〜ｔ５の期間よりも短い。このため、ＬＥＤが点灯する期間が短いため、ちらつきが生じるとともに、ＬＥＤの発光効率が低下する。また、導通角が小さいため力率が低下する。これに対して、第１実施形態では、ＬＥＤが点灯する期間を長くすることができるので、ちらつきを抑えるとともに、導通角を大きくして力率を向上させることができる。

（３）スイッチング電源を使用する場合に比較して、ノイズを低減することができる。すなわち、スイッチング電源では一般的に数ｋＨｚ〜数十ｋＨｚの周波数でスイッチング動作を行うため、スイッチングによる高周波ノイズが発生するが、第１実施形態ではこのような高周波でのスイッチングを行わないため、ノイズの発生を低減することができる。

（Ｂ）第２実施形態
つぎに、本発明の第２実施形態について説明する。図４は、本発明の第２実施形態の構成例を説明するためのブロック図である。なお、この図において、図１と対応する部分には同一の符号を付してあるので、その説明は省略する。図４に示すＬＥＤ駆動回路１Ａでは、図１の場合と比較すると、電流制限回路４０およびＬＥＤモジュール４６によって構成されるＬＥＤユニット４７が新たに接続され、ＬＥＤ４６−ｐの出力が電流制限回路２０のトランジスタ２５のベースに接続されている。また、ＬＥＤモジュール２６，３６，４６を構成するＬＥＤの個数が図１の場合とは異なっている。それ以外の構成は、図１の場合と同様である。

つぎに、第２実施形態の動作について説明する。なお、以下では、一例として、ＬＥＤモジュール２６，３６の個数がそれぞれ１５個（ｎ，ｍ＝１５）であり、ＬＥＤモジュール４６の個数が１０個（ｐ＝１０）であり、それぞれのＬＥＤの順方向電圧が３Ｖであり、端子２，３に商用電源（１００Ｖ、５０Ｈｚ（または６０Ｈｚ））を印加する場合を例に挙げて説明する。

商用電源の電圧が増加し、ＬＥＤモジュール３６に印加される電圧が４５Ｖ（＝３Ｖ×１５個）を超えると、ＬＥＤ３６−１〜３６−ｎが点灯するとともに、電流制限回路３０が動作を開始する。この結果、ＬＥＤモジュール３６に流れる電流が一定になるように制限がなされる。なお、このとき、ＬＥＤモジュール２６，４６は電圧が足らないため消灯した状態となっている。

つぎに、電圧がさらに上昇し、ＬＥＤモジュール２６に印加される電圧が４５Ｖ（＝３Ｖ×１５個）を超えると、ＬＥＤ２６−１〜２６−ｍが点灯するとともに、電流制限回路２０が動作を開始する。このとき、ＬＥＤ２６−ｍから出力される電流は、抵抗３２に流入するので、トランジスタ３５がオンの状態となり、トランジスタ３３，３４がオフの状態になる。この結果、ＬＥＤモジュール２６，３６が直列接続されて点灯されるとともに、電流制限回路２０によってこれらのモジュールに流れる電流が制限される。

電圧がさらに上昇し、ＬＥＤモジュール４６に印加される電圧が３０Ｖ（＝３Ｖ×１０個）を超えると、ＬＥＤ４６−１〜４６−ｐが点灯するとともに、電流制限回路４０が動作を開始する。このとき、ＬＥＤ４６−ｐから出力される電流は、抵抗２２に流入するので、トランジスタ２５がオンの状態となり、トランジスタ２３，２４がオフの状態になる。また、トランジスタ３３，３４も前述した理由によりオフの状態を維持する。この結果、ＬＥＤモジュール２６，３６，４６が直列接続されて点灯されるとともに、電流制限回路４０によってこれらのモジュールに流れる電流が制限される。

電圧がピークに達すると、降下に転じる。ＬＥＤモジュール４６に印加される電圧が３０Ｖ以下になると、ＬＥＤ４６−１〜４６−ｐが消灯する。この結果、抵抗２２への電流の流入が停止するので、トランジスタ２５がオフの状態となり、トランジスタ２３，２４が動作を開始する。これにより、ＬＥＤモジュール２６，３６が直列接続され、電流制限回路２０によってこれらのモジュールに流れる電流が制限される。

さらに電圧が降下し、ＬＥＤモジュール２６に印加される電圧が４５Ｖ以下になると、ＬＥＤ２６−１〜２６−ｍが消灯する。この結果、抵抗３２への電流の流入が停止するので、トランジスタ３５がオフの状態となり、トランジスタ３３，３４が動作を開始する。これにより、ＬＥＤモジュール３６のみが単独で点灯され、電流制限回路３０によってモジュールに流れる電流が制限される。

そして、ＬＥＤモジュール３６に印加される電圧が４５Ｖ以下になると、ＬＥＤ３６−１〜３６−ｎが消灯する。このような動作は、商用電源の周期に応じて繰り返され、ＬＥＤモジュール３６，２６，４６がこの順で順次点灯されるとともに、ＬＥＤモジュール４６，２６，３６がこの順で順次消灯される。

以上に説明したように、本発明の第２実施形態では、前述した（１）〜（３）の効果が期待できるとともに、第１実施形態に比較すると、ＬＥＤモジュール３６が点灯する電圧を６０Ｖから４５Ｖに低くすることができるので、導通角をさらに大きくすることができる。これにより、ちらつきをさらに抑えることができる。また、実質的な負荷であるＬＥＤモジュールに印加される電圧が３段階で変化することから、負荷に印加される電圧波形を正弦波に近づけることで、力率をさらに向上させることが可能になる。

（Ｃ）第３実施形態
つぎに、本発明の第３実施形態について説明する。図５は、本発明の第３実施形態の構成例を説明するためのブロック図である。なお、この図において、図１と対応する部分には同一の符号を付してあるので、その説明は省略する。図５に示すＬＥＤ駆動回路１Ｂでは、ダイオード１１〜１４が除外され、ダイオード５１〜５６が付加されている。また、ＬＥＤモジュール２６の出力端（ＬＥＤ２６−ｎのカソード）がダイオード５５を介して抵抗３２に接続され、ＬＥＤモジュール３６の出力端（ＬＥＤ３６−ｍのカソード）がダイオード５６を介して抵抗２２に接続されている。

つぎに、第３実施形態の動作について説明する。なお、以下では、一例として、ＬＥＤモジュール２６，３６の個数がそれぞれ２０個（ｎ，ｍ＝１５）であり、それぞれのＬＥＤの順方向電圧が３Ｖであり、端子２，３に商用電源（１００Ｖ、５０Ｈｚ（または６０Ｈｚ））を印加する場合を例に挙げて説明する。また、以下では、端子２側にプラス電圧が印加されている場合と、端子３側にプラス電圧が印加されている場合に分けて説明する。

（ａ）端子２側にプラス電圧が印加されている場合
端子２側にプラス電圧が印加されている場合、ダイオード５１は逆バイアスとなるので遮断状態となり、ダイオード５２は順バイアスとなるので導通状態となる。この結果、電流制限回路２０，３０に正の電圧が印加される。電源電圧が上昇し、ＬＥＤモジュール３６に印加される電圧が６０Ｖを超えると、端子２からダイオード５２、電流制限回路３０、および、ダイオード５３を介してＬＥＤモジュール３６に電流が通じ、ＬＥＤ３６−１〜３６−ｍが点灯状態となる。電流制限回路３０は、ＬＥＤモジュール３６に流れる電流を制限するので、ＬＥＤ３６−１〜３６−ｍには一定の電流が流れる。このとき、ＬＥＤモジュール２６は、ＬＥＤモジュール３６と直列接続されているので電圧が足らず電流は流れない。

電源電圧がさらに上昇し、ＬＥＤモジュール２６に印加される電圧が６０Ｖを超えると、ＬＥＤモジュール２６に電流が通じ、ＬＥＤ２６−１〜２６−ｎが点灯状態となる。ＬＥＤ２６−ｎから出力された電流は、ダイオード５５を介して抵抗３２に流れ込む。この結果、トランジスタ３５がオンの状態となってトランジスタ３３のベース電流をバイパスするので、トランジスタ３３，３４がオフの状態となる。これにより、ＬＥＤモジュール２６，３６が直列接続されて点灯するとともに、電流制限回路２０によって制御される。

電源電圧がピークに達した後は、降下に転じ、ＬＥＤ２６−１〜２６−ｎが消灯し、これにより、抵抗３２への電流の流入が停止するので、電流制限回路３０の動作が開始され、ＬＥＤモジュール３６が単独点灯した状態となる。そして、さらに電圧が低下すると、ＬＥＤモジュール３６が消灯する。

（ｂ）端子３側にプラス電圧が印加されている場合
端子３側にプラス電圧が印加されている場合、電源電圧の上昇により、まず、ＬＥＤモジュール２６が点灯し、つづいて、ＬＥＤモジュール３６が点灯する。なお、ＬＥＤモジュール２６が単独で点灯している場合、電流制限回路２０によって電流の制限がなされ、ＬＥＤモジュール２６，３６が直列点灯されている場合には、電流制限回路３０によって電流の制限がなされる。一方、電源電圧が低下した場合には、ＬＥＤモジュール３６が消灯し、これにより、抵抗２２への電流の流入が停止するので、電流制限回路２０の動作が開始され、ＬＥＤモジュール２６が単独で点灯する。そして、さらに電圧が低下すると、ＬＥＤモジュール２６が消灯する。

上述したような（ａ）および（ｂ）の動作は、商用電源の１周期毎に繰り返される。これにより、第３実施形態では、端子２側にプラス電圧が印加されている場合は、電圧の上昇に伴ってＬＥＤモジュール２６が単独点灯し、ＬＥＤモジュール２６，３６が直列点灯し、電圧の下降に伴ってＬＥＤモジュール２６が単独点灯し、ＬＥＤモジュール２６，３６の双方が消灯する。一方、端子３側にプラス電圧が印加されている場合は、電圧の上昇に伴ってＬＥＤモジュール３６が単独点灯し、ＬＥＤモジュール２６，３６が直列点灯し、電圧の下降に伴ってＬＥＤモジュール３６が単独点灯し、ＬＥＤモジュール２６，３６の双方が消灯する。このため、第３実施形態では、前述した第１実施形態の（１）〜（３）の効果に加えて、以下の効果が期待できる。

（４）端子２，３のいずれにプラス電圧が印加されるかによって、最初に点灯されるＬＥＤモジュールが変化する。このため、例えば、第１実施形態では、ＬＥＤモジュール３６の点灯時間の方が、ＬＥＤモジュール２６の点灯時間よりも長くなるが、第３実施形態では、これらの点灯時間が平均すると等しくなる。これにより、２つのＬＥＤモジュールを構成するＬＥＤの寿命を等しくすることができる。

（Ｄ）第４実施形態
つぎに、本発明の第４実施形態について説明する。図６は、本発明の第４実施形態の構成例を説明するためのブロック図である。なお、この図において、図５と対応する部分には同一の符号を付してあるので、その説明は省略する。図６に示すＬＥＤ駆動回路１Ｃでは、電流制限回路２０，３０が電流制限回路２０Ａ，３０Ａにそれぞれ置換されている。それ以外の構成は、図５の場合と同様である。ここで、電流制限回路２０Ａは、電流制限回路２０と比較すると、抵抗２２が抵抗２８，２９に置換されるとともに、ダイオード５６のカソードが抵抗２８，２９の間に接続されている。同様に、電流制限回路３０Ａは、電流制限回路３０と比較すると、抵抗３２が抵抗３８，３９に置換されるとともに、ダイオード５６のカソードが抵抗３８，３９の間に接続されている。なお、第４実施形態では、抵抗２８，２９は抵抗２２の半分の抵抗値をそれぞれ有し、抵抗３８，３９は抵抗３２の半分の抵抗値をそれぞれ有するように設定されている。

つぎに、第４実施形態の動作について説明する。第４実施形態は、第３実施形態と比較すると、ＬＥＤモジュール２６，３６が単独で点灯する際の動作は同じであるが、ＬＥＤモジュール２６，３６が直列点灯する際の動作が異なっている。すなわち、単独点灯する場合には、抵抗２８，２９および抵抗３８，３９のそれぞれの合計の抵抗値は抵抗２２および抵抗３２と同じであるので動作は同じである。しかしながら、直列点灯する際には、抵抗２８，２９および抵抗３８，３９のそれぞれの接続点に他方のＬＥＤモジュールからの電流が流入するため、電流制限回路２０Ａ，３０Ａは、動作が完全に停止した状態とはならず、単独点灯時の半分の電流が流れることになる。

図７を参照して具体的に説明する。端子２にプラス電圧が印加されている場合において、ＬＥＤモジュール３６に印加される電圧が６０Ｖを超えると、ＬＥＤモジュール３６に電流が流れてＬＥＤ３６−１〜ＬＥＤ３６−ｍが点灯する（時刻ｔ２０）。電源電圧がさらに上昇し、ＬＥＤモジュール２６に印加される電圧が６０Ｖを超えると、ＬＥＤモジュール２６に電流が流れてＬＥＤ２６−１〜ＬＥＤ２６−ｎが点灯するとともに、ＬＥＤ２６−ｎから出力される電流がダイオード５５を介して抵抗３８，３９の接続点に流れ込む。抵抗３９は抵抗３８と同じ抵抗値を有し、電流制限回路２０Ａ，３０Ａの制限電流の値は同じであるので、抵抗３９にはＬＥＤモジュール３６が単独点灯する場合の半分の電圧降下が生じる。したがって、電流制限回路３０Ａは、残り半分の電圧降下分を抵抗３８，３９に生じさせるために、ＬＥＤモジュール３６が単独点灯する場合の半分の電流を流す。この結果、ＬＥＤモジュール３６には、ＬＥＤ２６−ｎからの電流と、電流制限回路３０Ａからの通常の半分の電流が流れるので通常の１．５倍の電流が流れる（時刻ｔ２１）。そして、電源電圧が降下すると、ＬＥＤモジュール２６が消灯する（時刻ｔ２２）。これにより、ＬＥＤモジュール２６からの電流の流入がなくなるので、ＬＥＤモジュール３６に流れる電流は通常どおりとなる。つづいて、ＬＥＤモジュール２６が消灯する（時刻ｔ２３）。この結果、電圧波形は図７の波形ｗ３１に示すようになり、また、電流波形は波形ｗ３２に示すようになる。

一方、端子３にプラス電圧が印加されている場合には、電圧の上昇に伴ってＬＥＤモジュール２６が単独点灯し、つづいて、ＬＥＤモジュール３６が点灯する。このとき、ＬＥＤモジュール３６には単独点灯の場合と同様の電流が流れ、ＬＥＤモジュール２６には単独点灯の場合の１．５倍の電流が流れる。そして、電圧の下降に伴ってＬＥＤモジュール３６が消灯し、ついで、ＬＥＤモジュール２６が消灯する。

以上に示す第４実施形態によれば、前述した（１）〜（４）の効果に加えて、以下の効果が期待できる。
（５）電圧変化のみならず、電流変化も図７の波形ｗ３２に示すように、正弦波に近い形状となるので、力率をさらに向上させることができる。

（Ｅ）第５実施形態
つぎに、本発明の第５実施形態について説明する。図８は、本発明の第５実施形態の構成例を説明するためのブロック図である。なお、この図において、図５と対応する部分には同一の符号を付してあるので、その説明は省略する。図８に示すＬＥＤ駆動回路１Ｄでは、ＬＥＤモジュール２６に抵抗７２とＬＥＤモジュール７６が新たに直列接続されるとともに、抵抗７２を検出抵抗とする電流制限回路７０が新たに設けられ、その入力側（トランジスタ７３，７４のコレクタ）がダイオード５２のカソードに接続されている。また、ＬＥＤモジュール３６に抵抗８２とＬＥＤモジュール８６が新たに直列接続されるとともに、抵抗８２を検出抵抗とする電流制限回路８０が新たに設けられ、その入力側（トランジスタ８３，８４のコレクタ）がダイオード５４のカソードに接続されている。それ以外の構成は図５の場合と同様である。なお、第５実施形態では、ＬＥＤモジュール２６，３６，７６，８６は、それぞれ１０個ずつのＬＥＤによって構成されているとする（ｎ，ｍ，ｑ，ｒ＝１０とする）。

つぎに、第５実施形態の動作について説明する。まず、端子２側にプラス電圧が印加されている場合について説明する。電源電圧が上昇し、ＬＥＤモジュール８６に印加される電圧が３０Ｖを超えると、電流制限回路８０を介してＬＥＤモジュール８６に電流が通じ、ＬＥＤ８６−１〜８６−ｒが点灯する。このとき、ＬＥＤモジュール２６，３６，７６には電流は流れない。電源電圧がさらに上昇し、ＬＥＤモジュール３６に３０Ｖの電圧が印加されると、電流制限回路３０を介してＬＥＤモジュール３６，８６に電流が通じる。この結果、抵抗８２に電流が通じるので、トランジスタ８５がオンの状態となり、トランジスタ８３，８４がオフの状態となるので、電流制限回路８０は動作を停止する。つまり、直列接続されたＬＥＤモジュール３６，８６に流れる電流が電流制限回路３０によって制御される。電圧がさらに上昇し、ＬＥＤモジュール７６に３０Ｖの電圧が印加されると、ＬＥＤモジュール７６，３６，８６が直列接続され、電流制限回路７０からの電流によって点灯する。このとき、ＬＥＤモジュール７６から出力される電流は、ダイオード５５を介して抵抗３２に流れ込むので電流制限回路３０は動作を停止し、また、抵抗８２に電流が流れるので電流制限回路８０も動作を停止する。つまり、直列接続されたＬＥＤモジュール７６，３６，８６に流れる電流が電流制限回路７０によって制御される。

さらに電源電圧が上昇し、ＬＥＤモジュール２６に３０Ｖの電圧が印加されると、ＬＥＤモジュール２６，７６，３６，８６が直列接続され、電流制限回路２０からの電流によって点灯する。このとき、ＬＥＤモジュール２６から出力される電流は、抵抗７２、ＬＥＤモジュール７６、および、ダイオード５５を介して抵抗３２に流れ込むので電流制限回路３０は動作を停止し、抵抗８２に電流が流れるので電流制限回路８０も動作を停止し、また、抵抗７２に電流が流れるので電流制限回路７０も動作を停止する。つまり、直列接続されたＬＥＤモジュール２６，７６，３６，８６に流れる電流が電流制限回路２０によって制御される。そして、電源電圧がピークに達した後に、電源電圧が降下すると、ＬＥＤモジュール２６，７６，３６，８６の順に消灯していく。

一方、端子３側にプラス電圧が印加されている場合には、前述の場合と同様の動作により、ＬＥＤモジュール７６，２６，８６，３６の順に点灯し、ＬＥＤモジュール３６，８６，２６，７６の順に消灯する。このような動作は、商用電源の周期毎に繰り返される。

以上に説明したように、本発明の第５実施形態では、前述した（１）〜（４）の効果とともに、以下のような効果が期待できる。
（６）ＬＥＤ駆動回路１ＤのＬＥＤモジュールに印加される合成電圧が４段階で変化するので、電圧波形を正弦波に一層近づけることにより、力率を改善することが可能になる。

（Ｆ）第６実施形態
つぎに、本発明の第６実施形態について説明する。図９は、本発明の第６実施形態の構成例を説明するためのブロック図である。なお、この図において、図１と対応する部分には同一の符号を付してあるので、その説明は省略する。図９に示すＬＥＤ駆動回路１Ｅでは、制御回路１００が追加されるとともに、抵抗１１０〜１１２およびダイオード１１３が追加されている。ここで、制御回路１００は、ＦＥＴ１０１，１０２、ツェナーダイオード１０３，１０４、および、抵抗１０５を主要な構成要素としており、抵抗１１０，１１１およびツェナーダイオード１０３によって定まる閾値電圧よりも、ダイオード１１〜１４から出力される電圧が低い場合にはＬＥＤモジュール２６，３６を並列接続し、閾値電圧を超えた場合にはＬＥＤモジュール２６，３６を直列接続する。抵抗１１０，１１１はツェナーダイオード１０３とともに、閾値電圧を定める機能を有する。抵抗１１２はＦＥＴ１０２にバイアス電圧を与える。ダイオード１１３は並列接続された場合に逆バイアス状態となって、ＬＥＤ２６−ｎと抵抗３２との接続を遮断する。

つぎに、本発明の第６実施形態の動作について図１０を参照して説明する。図１０は図９に示す回路の各部の電圧および電流を示している。ここで、波形ｗ１０はダイオード１１〜１４から出力される電圧波形であり、波形ｗ５１はＬＥＤモジュールに印加される合成電圧波形を示し、波形ｗ５２はＬＥＤ駆動回路１Ｅに流れる電流を示す。なお、以下では、ＬＥＤモジュール２６，３６はそれぞれ２０個のＬＥＤによって構成されているものとする（ｎ，ｍ＝２０とする）。また、閾値電圧はＬＥＤモジュール２６，３６を直列点灯できる電圧よりも高い電圧に設定されているとする。

ダイオード１１〜１４から出力される電圧は、抵抗１１０，１１１によって分圧され、抵抗１１１に生じる電圧降下はツェナーダイオード１０３を介してＦＥＴ１０１のゲートに印加される。抵抗１１１に生じる電圧降下がツェナーダイオード１０３のツェナー電圧よりも低い場合にはＦＥＴ１０１はオフの状態となる。一方、ＦＥＴ１０２のゲートには抵抗１１２を介してダイオード１１〜１４からの電圧が印加されているので、この電圧が閾値電圧よりも低い場合であってもＦＥＴ１０２はオンの状態となる。ＦＥＴ１０２がオンの状態となると、ＬＥＤモジュール２６はダイオード１１，１２のアノード側に接続される。これにより、ＬＥＤモジュール２６，３６は並列接続された状態となる。このような状態において、電源電圧が上昇し、ＬＥＤモジュール２６，３６のそれぞれに印加される電圧が６０Ｖを超えると、ＬＥＤ２６−１〜２６−ｎおよびＬＥＤ３６−１〜３６−ｍが点灯する（図１０の時刻ｔ３０）。このとき、ＬＥＤモジュール２６に流れる電流は電流制限回路２０によって制御され、ＬＥＤモジュール３６に流れる電流は電流制限回路３０によって制御される。

ダイオード１１〜１４から出力される電圧が上昇し、閾値電圧を超えると、ＦＥＴ１０１のゲートに電圧が印加されるので、ＦＥＴ１０１がオンの状態となる。ＦＥＴ１０１がオンの状態となると、ＦＥＴ１０２のゲートに印加される電圧が０ＶとなるのでＦＥＴ１０２がオフの状態になる。その結果、ＬＥＤモジュール２６がダイオード１１，１２のアノードから遮断された状態となる。前述したように、閾値電圧がＬＥＤモジュール２６，３６の直列点灯電圧よりも高い電圧に設定されているとすると、ＬＥＤモジュール２６に印加される電圧は６０Ｖを超えているため、ＬＥＤモジュール２６から出力された電流はダイオード１１３を介して抵抗３２に流入する。この結果、ＬＥＤモジュール２６，３６が直列点灯されるとともに、電流制限回路３０が遮断状態となり、電流制限回路２０によって直列接続されたＬＥＤモジュール２６，３６に流れる電流が制御される（時刻ｔ３１）。

電源電圧がピークに達した後、電源電圧が下降して閾値電圧以下になると、ＦＥＴ１０１がオフの状態となるので、ＦＥＴ１０２がオンの状態となる。この結果、ＬＥＤモジュール２６，３６が並列接続されて点灯された状態となる（ｔ３２）。そして、電源電圧がさらに下降すると、ＬＥＤモジュール２６，３６が消灯した状態となる（ｔ３３）。

以上の動作が商用電源の周期に応じて繰り返される。この結果、ＬＥＤモジュール２６，３６には、図１０に示すように、凸形状を有する波形ｗ５１が合成電圧として印加され、凹形状を有する波形ｗ５２が電流として通じる。すなわち、ＬＥＤモジュール２６，３６が時刻ｔ３１，ｔ３２を境として直列接続されるので電圧波形は凸形状となり、一方、ＬＥＤモジュール２６，３６が時刻ｔ３１，ｔ３２を境として並列接続されるので凹形状となる。

以上の実施形態によれば、前述した（１）〜（４）の効果に加えて、以下のような効果が期待できる。
（７）時刻ｔ３０〜ｔ３３の区間においてＬＥＤモジュール２６，３６の双方が点灯した状態となるので、点灯効率を高めることができる。

（Ｇ）第７実施形態
つぎに、本発明の第７実施形態について説明する。図１１は、本発明の第７実施形態の構成例を説明するためのブロック図である。なお、この図において、図１と対応する部分には同一の符号を付してあるので、その説明は省略する。図１１に示すＬＥＤ駆動回路１Ｆでは、図１に比較するとダイオード１３１，１３２およびコンデンサ１３３が追加されている。それ以外の構成は図１の場合と同様である。

ここで、ダイオード１３１は、電流制限回路２０と電流制限回路３０のプラス側の入力端の間に挿入され、アノードが電流制限回路２０側に接続され、カソードが電流制限回路３０側に接続されている。ダイオード１３２は、アノードがＬＥＤ２６−ｎのカソードに接続され、カソードがトランジスタ３５のベースに接続されている。なお、ダイオード１３１，１３２は、コンデンサ１３３の端子電圧が、ダイオード１１〜１４から供給される脈流電圧よりも高くなった場合に、コンデンサ１３３からＬＥＤユニット３７以外の回路に電流が逆流することを防止する逆流防止ダイオードである。

コンデンサ１３３は、一方の端子がトランジスタ３３，３４のコレクタに接続され、他方の端子がＬＥＤ３６−ｍのカソードに接続されている。コンデンサ１３３は、ダイオード１３，１４から供給される脈流電圧によって充電され、脈流電圧が低下したときに放電することで、ＬＥＤモジュール３６の点灯時間を延長し、ちらつきを減少させる。

つぎに、第７実施形態の動作について説明する。図１２は、ＬＥＤ駆動回路１Ｆに印加される電圧の時間的変化を示す図である。コンデンサ１３３の端子電圧が脈流電圧よりも低い場合には、ダイオード１３１，１３２は順バイアスとなって導通状態になるので、第１実施形態と同様に動作する。具体的には、図１２において波形ｗ１０の電圧が上昇する期間では、コンデンサ１３３の端子電圧よりも脈流電圧の方が高いので、ダイオード１３１，１３２が順バイアス状態となり、第１実施形態と同様に動作する。また、このとき、コンデンサ１３３は、脈流電圧によって充電される。脈流電圧が低下し始め、コンデンサ１３３の端子電圧よりも脈流電圧の方が低くなると、ダイオード１３１，１３２が逆バイアスとなって遮断状態になるので、コンデンサ１３３に蓄積された電荷は、ＬＥＤユニット２７には流れず、ＬＥＤユニット３７に流れる。このような動作は、ｔ５〜ｔ７の期間も継続されるので、当該期間もＬＥＤモジュール３６を構成するＬＥＤ３６−１〜３６−ｍが点灯した状態となる。これにより、第１実施形態に比較して、ＬＥＤ３６−１〜３６−ｍの点灯時間が期間ｔ５〜ｔ７の分だけ延長されることから、ちらつきを低減させることが可能になる。

なお、図４に示す第２実施形態に対しても、同様にコンデンサおよびダイオードを接続することで、点灯時間を延長して、ちらつきを減少させることができる。具体的には、図１１の場合と同様に、電流制限回路２０と電流制限回路３０のプラス側の入力端の間にダイオード１３１を挿入し、ＬＥＤ２６−ｎのカソードとトランジスタ３５のベースの間にダイオード１３２を挿入するとともに、トランジスタ３３，３４のコレクタとＬＥＤ３６−ｍのカソードにコンデンサ１３３を接続する。このような構成によっても、前述した場合と同様に、ＬＥＤモジュール３６の点灯時間を延長することにより、ちらつきを減少させることができる。なお、図４の場合では、ＬＥＤユニットが３つ存在するので、ＬＥＤユニット３７のみにコンデンサ１３３を並列接続するのではなく、ＬＥＤユニット３７，２７に対してコンデンサ１３３を並列接続するようにしてもよい。具体的には、電流制限回路４０と電流制限回路２０のプラス側の入力端の間にダイオード１３１を挿入し、ＬＥＤ４６−ｐのカソードとトランジスタ２５のベースの間にダイオード１３２を挿入するとともに、トランジスタ２３，２４のコレクタとＬＥＤ３６−ｍのカソードにコンデンサ１３３を接続する。このような構成によっても、ＬＥＤモジュール２６，３６の点灯期間を延長することで、ちらつきを減少させることができる。

（Ｈ）変形実施形態
以上に示す実施形態は一例であって、これ以外にも種々の変形実施形態が存在することはいうまでもない。例えば、第１実施形態では、ＬＥＤモジュール２６，３６の個数を同じとしたが、これらの個数が異なる構成としてもよい。具体的には、脈流電圧の上昇に伴って、先に点灯するＬＥＤモジュール３６のＬＥＤの個数を多くする（ｍ＞ｎ）ことで、電源効率を高くすることができる。ここで、電源効率とはＬＥＤモジュール２６，３６で消費される電力を商用電源から供給される電力で除した値をいうものとする。同様に、第２実施形態では、先に点灯するＬＥＤモジュール３６のＬＥＤの個数を多くする（ｍ＞ｎ，ｐ）ことで、電源効率を高くすることができる。以下に具体例を挙げて説明する。

図１３は、図１に示す第１実施形態のＬＥＤモジュール３６を構成する第１のＬＥＤと、ＬＥＤモジュール２６を構成する第２のＬＥＤの個数を変更した場合における電源効率（＝ＬＥＤモジュール２６，３６で消費される電力／商用電源から供給される電力）と消費電力（ＬＥＤ駆動回路１全体の消費電力）の実測結果を示す図である。この例では、電流制限回路２０，３０は、６０ｍＡの電流制限動作（定電流動作）を行うように設定して、電源効率および消費電力を測定している。実測結果から、ＬＥＤモジュール３６を構成する第１のＬＥＤの個数を増加させると、電源効率が増加するとともに、消費電力が減少し、この例では、第１のＬＥＤの個数が２８個（ｍ＝２８）であり、第２のＬＥＤの個数が１２個（ｎ＝１２）であるときに電源効率が最大（９０．０％）になっている。なお、第１のＬＥＤと第２のＬＥＤの個数を変更した場合に、電源効率および消費電力が変化するのは、図１４に示すように、電流制限回路３０による損失エリアａ１と、電流制限回路２０による損失エリアａ２のそれぞれの面積が変化するからである。

すなわち、損失エリアａ１，ａ２の面積は、電流制限回路３０，２０において失われる電力（浪費される電力）に対応していることから、これらの損失エリアａ１，ａ２の面積を最小とする個数を選択することにより、電源効率を向上させることが可能になる。なお、第１のＬＥＤの個数を増加させると、商用電源の電圧変動に弱くなる（消灯する場合が生じる）ので、要求される製品仕様や使用環境に応じて最適な個数を選択する必要がある。図１３の例では、商用電源の電圧が２０％ダウンした場合に、明るさのダウン率が４０〜５０％の範囲となることを前提条件としており、このような前提条件の下では、第１実施形態の場合では、ｍ＝２８，ｎ＝１２が最適値となる。

なお、以上の実施形態では、図１に示す第１実施形態においてＬＥＤの比率を変更するようにしたが、例えば、図４に示す第４実施形態においてＬＥＤモジュール２６，３６，４６の比率を変更するようにしてもよい。具体的には、ｍ＞ｎ，ｑを満たすように、ＬＥＤモジュール３６，２６，４６を構成するＬＥＤの個数を設定すればよい。同様に、図８に示す第５実施形態の場合では、ｑ，ｒ＞ｍ，ｎを満たすように、ＬＥＤモジュール７６，８６，３６，２６を構成するＬＥＤの個数を設定すればよい。

また、第１実施形態では電流制限回路２０，３０の制限電流値を同じに設定するようにしたが、後から動作する電流制限回路２０の電流値を電流制限回路３０のそれよりも大きく設定するようにしてもよい。このような構成によれば、ＬＥＤ駆動回路１に流れる電流が２段階で変化して凸状となるので、電流波形を正弦波に近づけることにより、力率を改善することができる。同様に、第２実施形態では、電流制限回路３０，２０，４０の順に制限電流が大きくなるように設定してもよい。そのような構成によれば、電流が３段階で変化するので、力率を改善することができる。

また、以上の各実施形態において、電流制限回路の能動素子としてはＮＰＮ型のバイポーラトランジスタを用いたが、例えば、ＰＮＰ型のバイポーラトランジスタを用いてもよい。その場合、電流が流れる方向が反転するので、例えば、図１の第１実施形態では、ＬＥＤの接続方向を反転されるとともに、ダイオード１１〜１４の接続方向を反転されることで実現できる。なお、第２〜６実施形態の場合も同様である。また、以上の各実施形態では、整流された電源電圧のプラス側に電流制限回路を接続するようにしたが、マイナス側に電流制限回路を接続するようにしてもよい。

また、以上の各実施形態では、電流制限回路にバイポーラトランジスタを用いるようにしたが、ＦＥＴ素子や、３端子レギュレータ等の他の素子を用いることも可能である。

また、以上の実施形態では、商用電源を全波整流して用いるようにしたが、半波整流して用いるようにしてもよい。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ ＬＥＤ駆動回路（ＬＥＤ駆動装置）
１１〜１４ ダイオード
２０，３０，４０，７０，８０ 電流制限回路
２２，３２，４２，７２，８２ 抵抗（電流検出用の抵抗）
２３，２４，３３，３４，４３，４４，７３，７４，８３，８４ トランジスタ（制御トランジスタ）
２５，３５，４５，７５，８５ トランジスタ（検出トランジスタ）
２６，３６，４６，７６，８６ ＬＥＤモジュール（直列接続された複数のＬＥＤ）
２７，３７，４７，７７，８７ ＬＥＤユニット
５１〜５６ ダイオード
１００ 制御回路
１３３ コンデンサ

Claims (7)

1. 交流電圧を整流回路により整流して得られる脈流電圧によってＬＥＤを点灯するＬＥＤ駆動装置において、
   直列接続された複数のＬＥＤと、前記複数のＬＥＤに流れる電流が所定値以上にならないように制御する制御トランジスタと、前記複数のＬＥＤに流れる電流を検出して前記制御トランジスタを制御する検出トランジスタとを有するＬＥＤユニットを少なくとも２つ有し、一方のＬＥＤユニットの出力端が他方のＬＥＤユニットの検出トランジスタの入力端に接続されており、
   前記脈流電圧が高くなるにつれて、まず、前記他方のＬＥＤユニットを構成する各ＬＥＤが点灯し、さらに電圧が高くなると、前記一方のＬＥＤユニットの前記出力端から前記他方のＬＥＤユニットの前記検出トランジスタの前記入力端に電流が通じることにより前記他方のＬＥＤユニットの前記制御トランジスタが開放状態となって前記一方および他方のＬＥＤユニットを構成する複数のＬＥＤが直列接続されて点灯する、
   ことを特徴とするＬＥＤ駆動装置。
2. 前記一方のＬＥＤユニットの出力端と前記他方のＬＥＤユニットの検出トランジスタの入力端とが出力端から入力端に向かう方向を順方向とするダイオードを介して接続されるとともに、前記他方のＬＥＤユニットの出力端と前記一方のＬＥＤユニットの検出トランジスタの入力端とが出力端から入力端に向かう方向を順方向とするダイオードを介して接続され、
   前記交流電圧の正負２種類の極性のうちの一方の極性の電圧が印加された場合には、電源電圧が高くなるにつれて、まず、前記他方のＬＥＤユニットを構成する各ＬＥＤが点灯し、さらに電圧が高くなると、前記一方のＬＥＤユニットの出力端から前記他方のＬＥＤユニットの前記検出トランジスタの前記入力端に電流が通じることにより前記他方のＬＥＤユニットの前記制御トランジスタが開放状態となって前記一方および他方のＬＥＤユニットを構成する複数のＬＥＤが直列接続されて点灯し、
   前記交流電圧の正負２種類の極性のうちの他方の極性の電圧が印加された場合には、電源電圧が高くなるにつれて、まず、前記一方のＬＥＤユニットを構成する各ＬＥＤが点灯し、さらに電圧が高くなると、前記他方のＬＥＤユニットの出力端から前記一方のＬＥＤユニットの前記検出トランジスタの前記入力端に電流が通じることにより前記一方のＬＥＤユニットの前記制御トランジスタが開放状態となって前記一方および他方のＬＥＤユニットを構成する複数のＬＥＤが直列接続されて点灯する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。
3. 前記一方および他方のＬＥＤユニットを構成する各検出トランジスタの入力端には、直列接続された２つの電流検出用の抵抗がそれぞれ配置され、前記ダイオードはこれら２つの抵抗の接続点に対して接続されることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ駆動装置。
4. 前記一方および他方のＬＥＤユニットを構成する複数のＬＥＤのそれぞれは２分割されており、分割点のそれぞれに対して制御トランジスタおよび検出トランジスタを有する電流制限回路が接続されていることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ駆動装置。
5. さらに他のＬＥＤユニットを有し、
   当該さらに他のＬＥＤユニットは、出力端が前記一方のＬＥＤユニットの前記検出トランジスタの入力端に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。
6. 前記脈流電圧の上昇に伴って最初に点灯するＬＥＤユニットに対してコンデンサが並列に接続されるとともに、前記コンデンサの端子電圧が前記脈流電圧よりも高くなった場合に、前記最初に点灯するＬＥＤユニット以外の回路に対して前記コンデンサから電流が通じることを防ぐためのダイオードを有することを特徴とする請求項１または５に記載のＬＥＤ駆動装置。
7. 前記脈流電圧が所定の閾値電圧以下の場合には前記一方および他方のＬＥＤユニットを並列接続し、前記閾値電圧を超えた場合には前記一方および他方のＬＥＤユニットを直列接続する制御回路を有することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。

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