JP2012089827A - Ｌｅｄ駆動回路 - Google Patents

Abstract

【課題】高調波ノイズの発生を抑制することを可能としたＬＥＤ駆動回路を提供することである。
【解決手段】ＬＥＤ駆動回路（１０）は、商用交流電源を整流するための整流回路（１）と、ＬＥＤ列（４）を含む発光回路（３）と、コンデンサ（１５）及び時定数調整素子（１４）を含む電流供給回路（２）とを有し、電流供給回路の放電時定数が電流供給回路の充電時定数よりも長くなるように設定され且つコンデンサが前記整流回路の出力で充電され、商用交流電源の電圧の絶対値がＬＥＤ列の点灯閾値より高い期間は主に整流回路から前記発光回路に電流を供給し、商用交流電源の電圧の絶対値がＬＥＤ列の点灯閾値以下である期間は電流供給回路が発光回路に電流を供給する。
【選択図】図１

Description

本発明はＬＥＤ駆動回路に関し、特に商用交流電源を利用してＬＥＤ発光を行なうためのＬＥＤ駆動回路に関する。

商用交流電源から供給される交流電源を整流し、その出力でＬＥＤ（発光ダイオード）列を発光させるＬＥＤ駆動回路が知られている。

ＬＥＤ駆動回路の中で、ダイオードブリッジ回路から得られる脈流で直接的にＬＥＤ列を駆動する回路が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１の図６には、複数の発光ダイオード素子１８、商用交流電源と接続するための入力端子１２、ブリッジダイオード素子１４、抵抗器Ｒ１、Ｒ２及びＲ３、及びツェナーダイオード８２を備えた発光ダイオード駆動回路８０が示されている。図中ブリッジダイオード素子１４の出力端子は抵抗器Ｒ３を介して発光ダイオード素子１８からなるＬＥＤ列と接続している。特許文献１では、図６に示された発光ダイオード駆動回路８０において、抵抗器Ｒ１、Ｒ２及びＲ３とツェナーダイオード８２との発熱を課題とし、コンデンサ１６を含む発光ダイオード駆動回路１０により発光ダイオードユニット２０を駆動する交流電源の電圧を降下させようとしている（図１参照）。

特許文献１の図１及び図６に示す様に、ＬＥＤ列をダイオードブリッジ回路が出力する脈流で駆動する場合、ＬＥＤ列が点灯しない非点灯期間が発生してしまう。すなわち、ＬＥＤ列に含まれるＬＥＤの個数をｎ個、各ＬＥＤの順方向降下電圧をＶｆ（Ｖ）としたとき、脈流の電圧がｎ×Ｖｆ（Ｖ）より小さくなるとＬＥＤ列が消灯する。この非点灯期間は発光輝度の低下やフリッカの原因となるので、非点灯期間は短くすることが望まれていた。

非点灯期間を短くするために、脈流をコンデンサで平滑する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２の図１には、半波整流回路１１の出力を平滑化コンデンサ１２で平滑し、この電圧で複数個のＬＥＤ２０を点灯させる発光素子点灯制御装置が示されている。なお、特許文献２の図１の回路は平滑した電圧に多少のリップルが残っていても、ＬＥＤ列（複数個のＬＥＤ２０）に流れる電流をシャントレギュレータ１５とバイポーラトランジスタ１６により定電流化している（図２、段落〔００２４〕参照）。しかしながら、特許文献２に記載の発光素子点灯制御装置では、ＬＥＤ列に充分な電流を流そうとすると、大容量のコンデンサが必要となるという不具合があった。

大容量の平滑コンデンサではなく、小容量のコンデンサを使用することを可能とした放電灯点灯装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。放電灯点灯装置は、交流電源１、整流回路２、インバータ４及び負荷の放電灯５を有し、整流回路２とインバータ４との間には、スイッチ素子９及びダイオード８を含む充放電回路６及びコンデンサ７を有している。

充放電回路６によって、コンデンサ７は充電され、その後の所定期間、ダイオード８によって充電された状態が保持される。コンデンサ７の放電経路及び充電経路のそれぞれに、ダイオード８及びスイッチ素子９が配置されている構成となっているので、適切な時期にスイッチ素子を導通させることによって、小容量のコンデンサ７を利用して、放電灯５の非点灯期間を短くすることが可能となる。

非点灯期間を短くする別の手法として手法として、ダイオードブリッジ回路の出力電圧に応じてＬＥＤ列の段数を変化させるＬＥＤ駆動回路が知られている（例えば、特許文献４参照）。特許文献４では、ＬＥＤ列を４つのグループ（グループＡ（２個）、グループＢ（４個）、グループＣ（８個）、グループＤ（１６個））に分けている。特許文献４に記載のＬＥＤ駆動回路では、ダイオードブリッジ回路の出力電圧が低い場合には、グループＡのみに電圧を印加し、電圧が高くなる毎に、グループＡとＢ、グループＡ〜Ｃ、最も電圧が高い場合には４つの全てのグループに電圧が印加されるよう制御している。

特開平７−２７３３７１号公報（図１、図６） 特開２００６−７３６３７号公報（図１、図２、段落００２４） 実開昭５６−２９９００号公報（図４） 特開２００７−１２３５６２号公報（図１）

特許文献１に記載のように、大きな非点灯期間があると、前述の輝度低下やフリッカに加え、高速で移動する物体が飛びとびに見えるモーションブレークが発生する。

特許文献２に記載のように、整流回路の出力を平滑して非点灯期間をなくそうとする場合、ＬＥＤ列に充分な電流を流し高い輝度を得ようとすると、容量及び耐圧の大きな電解コンデンサが必要になる。この電解コンデンサはサイズが大きいばかりでなく、照明装置のように高温になる環境下では寿命が極端に短くなるという不具合もある。

特許文献３に記載の回路では、スイッチ素子が導通した瞬間に高調波ノイズが発生する。高調波ノイズは、商用電源側に伝播し、他の電気機器の誤動作を招く可能性がある。そのため、高調波ノイズ対策用の部品等を設ける必要が生じ、製品のコストアップ及び小型化の妨げとなる可能性がある。

特許文献４に記載のように、整流した電圧値によりＬＥＤ列の段数を切り替える方法で非点灯期間を短くしようとすると、切り替え段数及び制御をこまめ設定する必要が生じる。

本発明の目的は、上記の不具合を解消することを可能としたＬＥＤ駆動回路を提供することである。

本発明の目的は、交流電源を整流してＬＥＤ列を発光させるＬＥＤ駆動回路において、小さな容量のコンデンサで非点灯期間を短くする、又はなくすことが可能なＬＥＤ駆動回路を提供することである。

本発明の目的は、高調波ノイズの発生を抑制することを可能としたＬＥＤ駆動回路を提供することである。

ＬＥＤ駆動回路は、商用交流電源を整流するための整流回路と、ＬＥＤ列を含む発光回路と、コンデンサ及び時定数調整素子を含む電流供給回路とを有し、電流供給回路の放電時定数が電流供給回路の充電時定数よりも長くなるように設定され且つコンデンサが前記整流回路の出力で充電され、商用交流電源の電圧の絶対値がＬＥＤ列の点灯閾値より高い期間は主に整流回路から前記発光回路に電流を供給し、商用交流電源の電圧の絶対値がＬＥＤ列の点灯閾値以下である期間は電流供給回路が発光回路に電流を供給する。

ＬＥＤ駆動回路では、時定数調整素子が抵抗であることが好ましい。

ＬＥＤ駆動回路では、時定数調整素子が定電流ダイオードであることが好ましい。

ＬＥＤ駆動回路では、コンデンサと直列に配置したスイッチ素子を備えることが好ましい。

ＬＥＤ駆動回路では、発光するＬＥＤ列の段数を、商用交流電源の電圧に応じて変化させる制御回路を更に有することが好ましい。

ＬＥＤ駆動回路では、発光回路は、電流制限回路を含むことが好ましい。

商用交流電源の電圧の絶対値が、ＬＥＤ列の閾値よりも高い場合、整流回路を通じてＬＥＤ列に大量の電流が流れるため、電流供給回路は実質的にはＬＥＤ列の点灯に関与しない。商用交流電源の電圧の絶対値がＬＥＤ列の閾値電圧近傍まで下がると、整流回路がカットオフし、電流供給回路がＬＥＤ列に電流を供給し始める。この電流は時定数調整素子で小さな値に制限され、この小さな電流でＬＥＤ列が点灯する。このように、ＬＥＤ駆動回路では、商用交流電源の電圧がＬＥＤ列の閾値以下である期間において、ＬＥＤ列を小さな電流で点灯させることにより、電流供給回路に含まれるコンデンサの容量を小さくしながら非点灯期間を短くする、又はなくすことができる。

また、ＬＥＤ駆動回路では、コンデンサからＬＥＤ列に供給される電流が、時定数調整素子により小さい値に制限されるために、高調波ノイズが発生しない。

ＬＥＤ駆動回路１０の回路図である。 図１に示すＬＥＤ駆動回路１０の動作説明図である。 他のＬＥＤ駆動回路３０の回路図である。 図３に示すＬＥＤ駆動回路３０の動作説明図である。 更に他のＬＥＤ駆動回路５０の回路図である。 図５に示すＬＥＤ駆動回路５０の動作説明図である。 更に他のＬＥＤ駆動回路７０の回路図である。 図７に示すＬＥＤ駆動回路７０の動作説明図である。

以下図面を参照して、ＬＥＤ駆動回路について説明する。しかしながら、本発明が、図面又は以下に記載される実施形態に限定されるものではないことを理解されたい。

図１は、ＬＥＤ駆動回路１０の回路図である。

ＬＥＤ駆動回路１０は、ダイオードブリッジ回路１（整流回路）、電流供給回路２、及び発光回路３から構成されている。

ダイオードブリッジ回路１（整流回路）は、４個のシリコンダイオード１２からなり、商用交流電源１１と接続している。

電流供給回路２は、シリコンダイオード１３、抵抗１４（時定数調整素子）及びコンデンサ１５からなる。シリコンダイオード１３のアノードと抵抗１４の一端はダイオードブリッジ回路１の出力端子と接続し、シリコンダイオード１３のカソードと抵抗１４の他端はコンデンサ１５の一端と接続している。

発光回路３は、抵抗１６（電流制限回路、定電流ダイドードや定電流回路でもよい）とＬＥＤ１７が直列接続したＬＥＤ列４からなる。抵抗１６の一端はダイオードブリッジ回路１の出力端子と接続し、他端はＬＥＤ列４の＋側と接続している。ＬＥＤ列４の−側（出力側）とコンデンサ１５の他端はダイオードブリッジ回路１のアノードを共通とする端子に接続している。

図２は、図１に記載のＬＥＤ駆動回路１０の動作説明図である。

図２（ａ）は、ＬＥＤ駆動回路１０が電流供給回路２を備えていない場合の発光回路３の駆動電圧を示している。この場合、駆動電圧は商用交流電源１１を整流した脈流（全波整流）となる。

図２（ｂ）も、同様にＬＥＤ駆動回路１０が電流供給回路２を備えていない場合において発光回路３に流れる電流を示している。ＬＥＤ列４は閾値を持つため駆動電圧がこの閾値を越えると電流が急激に増加する。駆動電圧が閾値より高い期間では電流制限用の抵抗１６の作用で電流が頭打ちになる。続いて駆動電圧がＬＥＤ列４の閾値まで下がると電流が急激に減少し、駆動電圧が閾値より小さい期間ではＬＥＤ列４に電流が流れない（非点灯期間）。ここでＬＥＤ列４に含まれるＬＥＤ１７の個数をｎ(個)、各ＬＥＤ１７の順方向降下電圧をＶｆ（Ｖ）としたとき、ＬＥＤ列４の閾値はｎ×Ｖｆ（Ｖ）となる。ちなみに商用交流電源１１の実効値を１００Ｖ、Ｖｆを３Ｖとし、ＬＥＤ１７を３３個直列接続すると、ＬＥＤ列４の閾値は９９Ｖとなり、非点灯期間は全体の約５０％になる。

図２（ｃ）は、ＬＥＤ駆動回路１０が電流供給回路２の代わりに小さな容量の平滑コンデンサを備えている場合における発光回路３の駆動電圧を示している。例えば、図１に記載のＬＥＤ駆動回路１０において、抵抗１４の抵抗を０Ω（短絡）とし、コンデンサ１５の代わりに平滑コンデンサを利用する場合に相当する。この場合、駆動電圧には大きなリップルが存在する。商用交流電源１１の電圧（図示せず、以下商用交流電源１１の電圧の高低は絶対値であり図２（ａ）の脈流と同じ値とする）がＬＥＤ列４の閾値以上の期間では、駆動電圧は図２（ａ）と同等の脈流（一部）になる。商用交流電源１１の電圧が高い側からＬＥＤ列４の閾値に近づくと駆動電圧は短時間だけ放電曲線を描き、その後一定になる。

上記の場合において、商用交流電源１１の電圧がＬＥＤ列４の閾値より高い期間では発光回路３に大量の電流が流れるため、容量値が小さい平滑コンデンサはほとんど発光回路３の駆動電圧を平滑化できない。商用交流電源１１の電圧がＬＥＤ列４の閾値近傍になってダイオードブリッジ回路１がカットオフすると、平滑コンデンサが発光回路３に電流を供給し始める。ところが平滑コンデンサは容量が小さいため短時間で両端間電圧（発光回路の駆動電圧）がＬＥＤ列４の閾値以下になってしまう。この結果、ＬＥＤ列４もカットオフし、駆動電圧は商用交流電源１１の電圧が再びＬＥＤ列４の閾値より高くなるまで一定値を維持する。

図２（ｄ）は、図１に記載のＬＥＤ駆動回路１０において、電流供給回路２の代わりに小さな容量の平滑コンデンサを備えている場合において、発光回路３に流れる電流を示している。この場合、商用交流電源１１の電圧が下がってきてＬＥＤ列４の閾値付近に近づくとＬＥＤ列４には短時間だけ平滑コンデンサから電流が流れる。その後、商用交流電源１１の電圧がＬＥＤ列４の閾値より大きくなるまでは電流が流れない。この電流が流れない期間が非点灯期間であるが、この非点灯期間は図２（ｂ）の非点灯期間に対し前述の短時間分しか改善していない。

図２（ｅ）は、図１に記載のＬＥＤ駆動回路１０における発光回路３の駆動電圧を示している。この駆動電圧にも大きなリップルが存在する。商用交流電源１１の電圧がＬＥＤ列４の閾値よりも高い期間では駆動電圧は図２（ａ）と同等の脈流（一部）になる。商用電源１１の電圧がＬＥＤ列４の閾値より小さい期間では駆動電圧は放電曲線となる。

図２（ｆ）は、図２（ｅ）と同様に図１に記載のＬＥＤ駆動回路１０の発光回路３に流れる電流を示している。商用交流電源１１の電圧が下がってきてＬＥＤ列４の閾値付近に近づくと電流供給回路２から発光回路３に電流が流れ始める。商用電源１１の電圧がＬＥＤ列４の閾値より小さい期間では抵抗１４で電流値が制限されているので小さな値となる。このときＬＥＤ列４は電流供給回路２からの小さな電流で点灯する。

商用交流電源１１の電圧がＬＥＤ列４の閾値より高い期間のうち電圧が上昇している期間は、ダイオードブリッジ１が電流供給回路２と発光回路３に電流を供給する。一方、商用交流電源１１の電圧がＬＥＤ列４の閾値より高い期間のうち電圧が下降している期間では、ダイオードブリッジ１と電流供給回路２が発光回路３に電流を供給する。しかしながらこの期間は、ダイオードブリッジ１が発光回路３に大量の電流を供給するのに対し、電流供給回路２は抵抗１４があるためダイオードブリッジ１に比べ僅かしか電流を供給できない。つまり商用交流電源１１の電圧がＬＥＤ列４の閾値より高い期間では実質的にダイオードブリッジ１が発光回路３に電流を供給する。また、商用交流電源１１の電圧がＬＥＤ列４の閾値以下となる期間では、商用交流電源１１の電圧よりも電流供給回路２の出力電圧が高くなるのでダイオードブリッジ回路１がカットオフし、電流供給回路２が発光回路３に電流を供給することになる。すなわち、この期間は電流供給回路２が抵抗１４を介してコンデンサ１５に蓄えていた電荷を低速で放電し、駆動電圧が徐々に低下する。

図１に示したＬＥＤ駆動回路１０では、電流供給回路２のコンデンサ１５の充電時定数を短くし放電時定数を長くするようにしている。このため、商用交流電源１１の電圧が、ＬＥＤ列４の閾値より高い期間では、主にダイオードブリッジ回路１から発光回路３に電流を供給する。一方、商用交流電源１１の電圧がＬＥＤ列４の閾値以下となる期間では、電流供給回路２が発光回路に電流を供給する。

非点灯期間を無くすためには抵抗１４とコンデンサ１５との積で決まる時定数が概ね非点灯期間と等しくなるよう設定する。例えば、脈流の周期が１０ｍｓ（周波数１００Ｈｚ）で非点灯期間が約５ｍｓのとき、抵抗１４を１ｋΩ、コンデンサ１５を４μＦ（時定数は４ｍｓ）とする。抵抗１４で電流供給回路２から供給する電流を絞り込むことにより、コンデンサ１５の容量を小さくできるので、コンデンサ１５として寿命の長いセラミックコンデンサを使えるようになる。

図１に示すＬＥＤ駆動回路１０では、図２（ｆ）に示すように、電流値に含まれるような鋭い変化が生じない。そのため、図１に示すＬＥＤ駆動回路１０では、高調波ノイズが発生しない。

なお、ＬＥＤ駆動回路１０の電流供給回路２においては、充電時定数より放電時定数が長くなるように設定されている。充電時定数は、ダイオード１３の内部抵抗の抵抗値とコンデンサ１５の容量の積によって定められる。放電時定数は、抵抗１４の抵抗値とコンデンサ１５の容量の積によって定められる。なお、ダイオードブリッジ回路１がカットオフした後のコンデンサ１５の放電は、抵抗１４以外にも抵抗１６やダイオード列４の抵抗成分の影響を受けるため、シミュレーションや実験によって適切な抵抗１４の抵抗値が定められる。

充電時定数より放電時定数が長くなるように設定されていると、ダイオードブリッジ回路１がカットオフする時点では、コンデンサ１５の電圧は商用交流電源１１の電圧より高くなっている。また、ダイオードブリッジ回路１がカットオフした後、電流供給回路２は、放電時定数が長いため、緩やかに放電を行う。仮に、放電時定数が短いと、ダイオードブリッジ回路１がカットオフした後に、急激に放電が起こり、短時間で電流値が０となってしまう。このような電流の急激な変動は高調波ノイズを発生させる。これに対して、ＬＥＤ駆動回路１０では、ダイオードブリッジ回路１がカットオフした後に電流の変化が緩やかなため、高調波ノイズの発生を抑えることが可能となる。

図３は、他のＬＥＤ駆動回路３０の回路図である。

図３に示す他のＬＥＤ駆動回路３０と図１に示すＬＥＤ駆動回路１０との違いは、図１に示すＬＥＤ駆動回路１０の抵抗１４が定電流ダイオード１８（時定数調整素子）に置き換わっていることだけである。

図４は他のＬＥＤ駆動回路３０の動作説明図である。

図３に示すＬＥＤ駆動回路３０における発光回路３の駆動電圧は、図２（ｅ）と同様であるので、省略する。なお、図３に示すＬＥＤ駆動回路３０が、電流供給回路２を備えていない場合の発光回路３の駆動電圧は図２（ａ）と同様であり、そのときの発光回路３に流れる電流は図２（ｂ）と同様である。

図４は、図２（ｆ）に対応し、ＬＥＤ駆動回路３０の発光回路３に流れる電流を示している。商用交流電源１１の電圧がＬＥＤ列４の閾値以下である期間では、電流供給回路２からの電流でＬＥＤ列４が点灯する。このときの電流は定電流ダイオード１８により一定になる。また定電流ダイオード１８が流せる電流を小さな値とすることによりコンデンサ１５の容量値を小さくできる。図１に示すＬＥＤ駆動回路１０と同様に、商用交流電源１１の電圧がＬＥＤ列４の閾値以下である期間を約５ｍｓ、コンデンサ１５を４μＦとすれば、ＬＥＤ列４を１ｍＡで駆動するとき、この期間の駆動電圧の変動を１．３Ｖ程度にできる。

図３に示すＬＥＤ駆動回路３０では、図４に示すように、電流値に含まれるような鋭い変化が生じない。そのため、図３に示すＬＥＤ駆動回路３０では、高調波ノイズが発生しない。

なお、ＬＥＤ駆動回路３０の電流供給回路２においても、充電時定数より放電時定数が長くなるように設定されている。充電時定数は、ダイオード１３の内部抵抗の抵抗値とコンデンサ１５の容量の積によって定められる。放電時定数Ｔは、ダイオードブリッジ回路１がカットオフした時のコンデンサ１５の電圧とダイオード列４の閾値電圧との差をΔＶとし、コンデンサ１５の容量Ｃ、定電流ダイオード１８の電流Ｉとすると、Ｔ＝Ｃ・ΔＶ／Ｉで表すことができる。

図５は、更に他のＬＥＤ駆動回路５０の回路図である。

ＬＥＤ駆動回路５０では、駆動電圧に応じて発光回路３ａのＬＥＤ列４ｃの直列段数を切り替えている。ＬＥＤ駆動回路５０は、電流供給回路２とともにコントロール回路５１を備えている。コントロール回路５１は、発光回路３ａの駆動電圧（端子Ａ）をモニターし、例えば、発光回路３ａの駆動電圧が高い値からＬＥＤ列４ｃの閾値に近づいたらＦＴＥ５２（Ｎ型ＭＯＳ−ＦＥＴ）のゲート端子（端子Ｂ）をハイレベル（駆動電圧（端子Ａ））にして、ＦＥＴ５２をＯＮさせる。この結果、ＬＥＤ列４ｂが消灯し、ＬＥＤ列４ａだけが点灯する。このように動作するコントロール回路５１は、ラダー抵抗やコンパレータで構成される。

図６は、ＬＥＤ駆動回路５０の動作説明図である。

図６（ａ）は、ＬＥＤ駆動回路５０が電流供給回路２を備えていない場合の発光回路３ａの駆動電圧を示している。この駆動電圧は商用交流電源１１を整流した脈流（全波整流）と等しい。

図６（ｂ）も、同様にＬＥＤ駆動回路５０が電流供給回路２を備えていない場合において発光回路３ａに流れる電流を示している。図６（ｂ）に示す様に、商用交流電源１１の電圧がＬＥＤ列４ａの閾値より高くなると急激に電流が増加する。商用交流電源１１の電圧がＬＥＤ列４ｃの閾値より高くなると、ＦＥＴ５２がＯＦＦしダイオード列４ａからダイオード列４ｂに電流が流れるようになる。このため一旦電流が減少し、その後再び増加する。商用交流電源１１の電圧が下降しＬＥＤ列４ｃの閾値に近づくとＴＦＴ５２がＯＮし、ダイオード列４ａからＦＥＴ５２を経由して電流が流れるようになる。このため、いったん電流が増加し、その後急激に減少する。商用交流電源１１の電圧がＬＥＤ列４ａの閾値以下になると電流が流れなくなる。電流が０の期間が非点灯期間である。図６（ｂ）と図２（ｂ）と比較すると、図６（ｂ）の方が、非点灯期間より短くなっていることが理解できる。

図６（ｃ）は、ＬＥＤ駆動回路５０における発光回路３ａの駆動電圧を示している。商用交流電源１１の電圧がＬＥＤ列４ａの閾値より高い期間は図６（ａ）に示す脈流の一部と同じ波形となり、商用交流電源１１の電圧がＬＥＤ列４ａの閾値以下である期間は放電曲線を描く。

図６（ｄ）は、ＬＥＤ駆動回路５０において発光回路３ａに流れる電流を示している。商用交流電源１１の電圧が下がってきて概ねＬＥＤ列４ａの閾値以下になると、電流供給回路２から少量の電流が供給され、ＬＥＤ列４ａが点灯する。

ＬＥＤ列の直列段数を切り替えると、電流値が変化して、高調波ノイズが発生する。しかしながら、ＬＥＤ駆動回路５０においては、図６（ｄ）に示す様に、電流供給回路２において電流値が急激に０となることがないように制御しているため、高調波ノイズは増えることなく、むしろ減少する。

なお、ＬＥＤ駆動回路５０の電流供給回路２においては、充電時定数より放電時定数が長くなるように設定されている。充電時定数は、ダイオード１３の内部抵抗の抵抗値とコンデンサ１５の容量の積によって定められる。放電時定数は、抵抗１４の抵抗値とコンデンサ１５の容量の積によって定められる。なお、ダイオードブリッジ回路１がカットオフした後のコンデンサ１５の放電は、抵抗１４以外にも抵抗１６やダイオード列４の抵抗成分の影響を受けるため、シミュレーションや実験によって適切な抵抗１４の抵抗値が定められる。さらに、ＬＥＤ駆動回路５０における非点灯期間は、ＬＥＤ駆動回路１０における非点灯期間より短いので、ＬＥＤ駆動回路５０における放電時定数は、ＬＥＤ駆動回路１０における放電時定数より短く設定されている。

図７は、更に他のＬＥＤ駆動回路７０の回路図である。

ＬＥＤ駆動回路７０の電流供給回路２ｄは、コンデンサ１５の一方の端子と共通配線（ダイオードブリッジ回路１に電流が戻る経路）との間にＦＥＴ７２（スイッチ素子、Ｎ型ＭＯＳ−ＦＥＴ）を備えている。また、ＬＥＤ駆動回路７０の電流供給回路２ｄは、コントロール回路７１を備えている。コントロール回路７１は、発光回路３ｄの駆動電圧（端子Ｃ）をモニターしている。コントロール回路７１は、商用交流電源１１の電圧が下降し始めたらＦＥＴ７２のゲート電圧（端子Ｄ）をローレベル（共通配線の電圧）とし、商用交流電源１１の電圧がダイオード列４ｄの閾値近傍にまで下がったらＦＥＴ７２のゲート電圧（端子Ｄ）をハイレベル（端子Ｃの電圧）とする。

ＬＥＤ駆動回路１０、３０及び５０では、商用交流電源１１の電圧がピークを過ぎて低下し始めるとコンデンサ１５は抵抗１４（又は定電流ダイオード１８）を介して電荷の一部を放電する。一方、ＬＥＤ駆動回路７０では、コントロール回路７１がＦＥＴ７２を制御するので、商用交流電源回路１１の電圧がピークを過ぎて低下し始めても、所望の電圧（ＬＥＤ列４ｄの閾値近傍）になるまではコンデンサ１５が放電しない。このためコンデンサ１５が蓄えた電荷を有効活用することができる。駆動電圧（端子Ｃ）に応じてＦＥＴ７２のゲート電圧を制御するコントロール回路７１は、ラダー抵抗、コンパレータ、状態を記憶するフリップフロップ等から構成される。

図８は、ＬＥＤ駆動回路７０の動作説明図である。

図８（ａ）はＬＥＤ駆動回路７０が電流供給回路２ｄを備えていない場合における発光回路３ｄの駆動電圧を示しており、図２（ａ）と同じ脈流となる。図８（ｂ）も同様にＬＥＤ駆動回路７０が電流供給回路２ｄを備えていない場合における発光回路３ｄに流れる電流を示しており、図２（ｂ）と同じ幅の狭い脈流となる。

図８（ｃ）はＬＥＤ駆動回路７０の発光回路３ｄの駆動電圧を示している。商用交流電源１１の電圧がＬＥＤ列４ｄの閾値近傍まで下がりダイオードブリッジ回路１がカットオフする前後でＦＥＴ７２がＯＮする。このときコンデンサ１５の両端間電圧は商用交流電源１１の電圧のピーク電圧になっているので駆動電圧がいったん上昇する。その後コンデンサ１５は抵抗１４及び１６とダイオード列４ｄを介して放電するので、駆動電圧に放電曲線が現れる。

図８（ｄ）も同様にＬＥＤ駆動回路７０において発光回路３ｄに流れる電流を示している。商用交流電源１１の電圧が下がってきてＬＥＤ列４ｄの閾値近傍になりＦＥＴ７２がＯＮすると、電流がいったん上昇する。電流は、その後、商用交流電源１１の電圧が再びＬＥＤ列４ｄの閾値を超えるまで徐々に減少する。ＬＥＤ駆動回路７０では、ＦＥＦ７２を設けた結果、電流供給回路２ｄがＬＥＤ駆動回路１０の電流供給回路２より大きな電流を流せるようになった。

ＬＥＤ駆動回路７０において、ＦＥＴ７２がＯＮしたときの電流の上昇は、抵抗１４によって制限されているので、図８（ｄ）に示されるように、電流波形に大きな変化は見られない。したがって、ＬＥＤ駆動回路７０では、大きな電流変化が生じることなく、高周波ノイズが発生しない。

なお、ＬＥＤ駆動回路７０の電流供給回路２においても、充電時定数より放電時定数が長くなるように設定されている。充電時定数は、ダイオード１３の内部抵抗の抵抗値とコンデンサ１５の容量の積によって定められる。放電時定数は、抵抗１４の抵抗値とコンデンサ１５の容量の積によって定められる。なお、ダイオードブリッジ回路１がカットオフした後のコンデンサ１５の放電は、抵抗１４以外にも抵抗１６やダイオード列４の抵抗成分の影響を受けるため、シミュレーションや実験によって適切な抵抗１４の抵抗値が定められる。さらに、ＬＥＤ駆動回路７０においてダイオードブリッジ回路１がカットオフしたときに流れる電流は、ＬＥＤ駆動回路１０においてダイオードブリッジ回路１がカットオフしたときに流れる電流より小さいので、ＬＥＤ駆動回路７０における放電時定数は、ＬＥＤ駆動回路１０における放電時定数より短く設定されている。

以上のように、ＬＥＤ駆動回路１０、３０、５０及び７０では、商用交流電源１１の電圧がＬＥＤ列４（又は４ａ、４ｄ）の閾値以下となる期間においてＬＥＤ列４（又は４ａ、４ｄ）を弱く発光させ、非点灯期間をなくしながら且つ高調波ノイズの発生を抑制している。ＬＥＤ駆動回路１０、３０、５０及び７０を、非点灯期間を完全になくさずに、非点灯期間を短くすることで、輝度上昇及びフリッカやモーションブレークを軽減するように構成することも可能である。

１ ダイオードブリッジ回路（整流回路）
２、２ｄ 電流供給回路
３、３ａ、３ｄ 発光回路
４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ ＬＥＤ列
１０、３０、５０、７０ ＬＥＤ駆動回路
１１ 商用交流電源
１２、１３ シリコンダイオード
１４ 抵抗（時定数調整素子）
１５ コンデンサ
１６ 抵抗（電流制限回路）
１７ ＬＥＤ
１８ 定電流ダイオード（時定数調整素子）
５１、７１ コントロール回路
５２ ＦＥＴ
７２ ＦＥＴ（スイッチ素子）

Claims (6)

1. 商用交流電源を整流するための整流回路と、
   ＬＥＤ列を含む発光回路と、
   コンデンサ及び時定数調整素子を含む電流供給回路と、を有し、
   前記電流供給回路の放電時定数が前記電流供給回路の充電時定数よりも長くなるように設定され且つ前記コンデンサが前記整流回路の出力で充電され、
   商用交流電源の電圧の絶対値が前記ＬＥＤ列の点灯閾値より高い期間は主に前記整流回路から前記発光回路に電流を供給し、商用交流電源の電圧の絶対値が前記ＬＥＤ列の点灯閾値以下である期間は前記電流供給回路が前記発光回路に電流を供給する、
   ことを特徴とするＬＥＤ駆動回路。
2. 前記時定数調整素子が抵抗である、請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
3. 前記時定数調整素子が定電流ダイオードである、請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
4. 前記コンデンサと直列に配置したスイッチ素子を更に有する、請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
5. 発光する前記ＬＥＤ列の段数を、商用交流電源の電圧に応じて変化させる制御回路を更に有する、請求項１〜４の何れか一項に記載のＬＥＤ駆動回路。
6. 前記発光回路は、電流制限回路を含む、請求項１〜５の何れか一項に記載のＬＥＤ駆動回路。

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