JP2012113911A - Ｌｅｄ点灯回路 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、互いに逆並列接続されたＬＥＤ光源毎に異なる電力を供給することができるＬＥＤ点灯回路を提供する。
【解決手段】直流電圧Ｖ３を出力する直流電圧出力部２と、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３を有し、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３をオン・オフすることで直流電圧Ｖ３を交流電圧Ｖ４に変換し、逆並列接続された第１，第２のＬＥＤ光源６１，６２で構成されたＬＥＤ群６に出力する交流電圧出力部３と、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３が交互にオン・オフを繰り返すスイッチング制御を行い、スイッチング素子Ｑ２をオンしているときはスイッチング素子Ｑ３をオフし、スイッチング素子Ｑ３をオンしているときはスイッチング素子Ｑ２をオフし、スイッチング素子Ｑ２をオンしている第１のオン時間Ｔ１と、スイッチング素子Ｑ３をオンしている第２のオン時間Ｔ２との比を制御する交流制御部４３２とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ点灯回路に関するものである。

従来、ＬＥＤ光源が互いに逆並列接続されたＬＥＤ群に交流電圧を供給して、ＬＥＤ光源を点灯させるものがある（例えば、特許文献１〜３参照）。互いに逆並列接続されたＬＥＤ光源は、交流電圧の極性に応じていずれか一方にＬＥＤ電流が流れて点灯する。

また、互いに異なる発光色を有するＬＥＤ光源が互いに逆並列接続されたＬＥＤ群に交流電圧を供給し、逆並列接続されたＬＥＤ光源が照射する光を合成した光をＬＥＤ群から照射させるものがある（例えば、特許文献４，５参照）。

さらに、逆並列接続されたＬＥＤ光源毎に供給する電力を独立して制御し、ＬＥＤ群から照射する光を調光制御，調色制御するものがある（例えば、特許文献６，７参照）。

特開２００１−３５１７８９号公報 特開２００２−１５６０６号公報 特表２００５−５１３８１９号公報 特開２００２−１６２９０号公報 特開２００５−２４３３９６号公報 特開２００７−１９４０７１号公報 特表２００７−５１１９０３号公報

しかし、上記特許文献６，７では、各ＬＥＤ光源に供給する各ＬＥＤ電流の位相制御等を交流電圧の半周期毎に独立して行い、逆並列接続されたＬＥＤ光源を、その接続方向毎に個別に制御していたので、構成が複雑となっていた。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構成で、互いに逆並列接続されたＬＥＤ光源毎に異なる電力を供給することができるＬＥＤ点灯回路を提供することにある。

本発明のＬＥＤ点灯回路は、直流電圧を出力する直流電圧出力部と、直列接続された第１，第２のスイッチング素子を有し、この第１，第２のスイッチング素子をオン・オフすることで前記直流電圧を交流電圧に変換し、互いに逆並列接続された第１，第２のＬＥＤ光源で構成されたＬＥＤ群に出力する交流電圧出力部と、前記第１，第２のスイッチング素子が交互にオン・オフを繰り返すスイッチング制御を行い、前記第１のスイッチング素子をオンしているときは、前記第２のスイッチング素子をオフし、前記第２のスイッチング素子をオンしているときは、前記第１のスイッチング素子をオフし、前記第１のスイッチング素子をオンしている第１のオン時間と、前記第２のスイッチング素子をオンしている第２のオン時間との比を制御する交流制御部とを備えることを特徴とする。

このＬＥＤ点灯回路において、前記第１のＬＥＤ光源と前記第２のＬＥＤ光源とは、互いに発光色が異なることが好ましい。

このＬＥＤ点灯回路において、前記直流電圧出力部は、前記直流電圧が可変自在に構成されており、前記第１，第２のＬＥＤ光源の調光度が高くなるにつれて、前記直流電圧を大きくする直流制御部を備えることが好ましい。

このＬＥＤ点灯回路において、前記直流制御部は、前記第１のオン時間と前記第２のオン時間との時間差が大きくなるにつれて、前記直流電圧を大きくすることが好ましい。

このＬＥＤ点灯回路において、前記交流制御部は、前記第１，第２のスイッチングのスイッチング制御を停止し、前記第１，第２のスイッチング素子の両方をオフするオフ時間を設け、前記第１，第２のＬＥＤ光源の調光度が低くなるにつれて、前記オフ時間を長くすることが好ましい。

このＬＥＤ点灯回路において、前記交流制御部は、前記第１，第２のＬＥＤ光源の調光度に応じて、前記第１，第２のスイッチング素子のスイッチング周波数を制御することが好ましい。

以上説明したように、本発明では、簡易な構成で、互いに逆並列接続されたＬＥＤ光源毎に異なる電力を供給することができるという効果がある。

本発明の実施形態１のＬＥＤ点灯回路の回路図である。 （ａ）（ｂ）同上の制御信号の波形図である。 同上のＬＥＤ郡の回路図である。 （ａ）（ｂ）同上の制御信号の波形図である。 （ａ）（ｂ）同上の制御信号の波形図である。 同上のオンデューティと調光度の関係を示すグラフである。 （ａ）同上の直流電圧の波形図、（ｂ）同上のオンデューティの波形図である。 （ａ）同上の直流電圧の波形図、（ｂ）同上のオンデューティの波形図である。 （ａ）白熱電球の色温度−調光度特性を示すグラフ、（ｂ）実施形態２のＬＥＤ点灯回路の色温度−直流電圧特性を示すグラフ、（ｃ）同上の色温度−オンデューティ特性を示すグラフである。 （ａ）同上の色温度−直流電圧特性を示すグラフ、（ｂ）同上の色温度−オンデューティ特性を示すグラフ、（ｃ）同上のＬＥＤ群の色温度−調光度特性を示すグラフである。 実施形態３のＬＥＤ点灯回路の制御信号の波形図である。 実施形態４のＬＥＤ点灯回路のスイッチング周波数の波形図である。 実施形態５のＬＥＤ点灯回路のオンデューティ−直流電圧特性を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
本実施形態のＬＥＤ点灯回路の回路構成図を図１に示す。

本実施形態のＬＥＤ点灯回路は、ダイオードブリッジ１と、直流電圧出力部２と、交流電圧出力部３と、制御部４とで構成されている。

ダイオードブリッジ１は、交流電源５から供給される交流電圧Ｖ１を全波整流して整流電圧Ｖ２を生成して、直流電圧出力部２に出力する。

直流電圧出力部２は、インダクタＬ１とＮチャンネルＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ１とダイオードＤ１と電解コンデンサＣ１とからなる昇圧チョッパ回路で構成されており、ダイオードブリッジ１の出力に接続されている。

ダイオードブリッジ１の出力端間に、インダクタＬ１とスイッチング素子Ｑ１とからなる直列回路が接続され、スイッチング素子Ｑ１と並列に、ダイオードＤ１と電解コンデンサＣ１とからなる直列回路が接続されている。また、スイッチング素子Ｑ１は、ドレインがインダクタＬ１とダイオードＤ１との接続点に接続され、ソースが電解コンデンサＣ１の負極およびグランドに接続され、ゲートが制御部４に接続されている。

制御部４は、スイッチング素子Ｑ１をオン・オフさせるドライバ回路４１と、ドライバ回路４１の動作を制御する直流制御部４３１を有するスイッチング制御部４３とを備えている。直流制御部４３１は、ドライバ回路４１にハイレベル・ローレベルを交互に繰り返す制御信号Ｓ１を出力し、ドライバ回路４１は制御信号Ｓ１に同期してスイッチング素子Ｑ１をオン・オフする。そして、スイッチングＱ１がオン・オフを繰り返すことで、整流電圧Ｖ２を昇圧し、電解コンデンサＣ１の両端間に直流電圧Ｖ３を生成する。また、直流制御部４３１は、直流電圧Ｖ３を検出してフィードバック制御しており、直流電圧Ｖ３を所望の値に制御することができる。

交流電圧出力部３は、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３と、コンデンサＣ２と、インダクタＬ２と、コンデンサＣ３とからなるハーフブリッジインバータ回路で構成されており、直流電圧出力部２の出力に接続されている。

電解コンデンサＣ１と並列に、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３（第１，第２のスイッチング素子）からなる直列回路が接続されており、スイッチング素子Ｑ２が高圧側に接続され、スイッチング素子Ｑ３が低圧側に接続されている。また、スイッチング素子Ｑ３と並列に、コンデンサＣ２とインダクタＬ２とコンデンサＣ３からなる直列回路が接続されている。コンデンサＣ２の一端がスイッチング素子Ｑ２のソースとスイッチング素子Ｑ３のドレインとの接続点に接続され、コンデンサＣ２の他端がインダクタＬ２を介してコンデンサＣ３に接続されている。また、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の各々のゲートは、制御部４に接続されている。

制御部４は、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３をオン・オフさせるドライバ回路４２と、ドライバ回路４２の動作を制御する交流制御部４３２を有するスイッチング制御部４３を備えている。交流制御部４３２は、ドライバ回路４２にハイレベル・ローレベルを交互に繰り返す制御信号Ｓ２，Ｓ３を出力する。そして、ドライバ回路４２は、制御信号Ｓ２，Ｓ３に同期し、制御信号Ｓ２，Ｓ３の出力レベルがハイレベルのときはスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３をオンし、制御信号Ｓ２，Ｓ３の出力レベルがローレベルのときは、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３をオフする。

また、交流制御部４３２は、インダクタＬ２に流れる電流を検出しており、検出値が予め設定された上限閾値以上となると、制御信号Ｓ２の出力レベルをローレベル、制御信号Ｓ３の出力レベルをハイレベルとする。また、検出値が予め設定された下限閾値以下となると、制御信号Ｓ２の出力レベルをハイレベル、制御信号Ｓ３の出力レベルをローレベルとする。したがって、図２（ａ）（ｂ）に示すように、制御信号Ｓ２の出力レベルがハイレベルのときは、制御信号Ｓ３の出力レベルがローレベルとなり、制御信号Ｓ３の出力レベルがハイレベルのときは、制御信号Ｓ３の出力レベルがローレベルとなる。すなわち、交流制御部４３２は、スイッチング素子Ｑ２をオンしているときは、スイッチング素子Ｑ３をオフし、スイッチング素子Ｑ３をオンしているときは、スイッチング素子Ｑ２がオフするスイッチング制御（相補的スイッチング制御）を行う。

そして、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が交互にオン・オフを繰り返すことで、直流電圧Ｖ３を変換して、コンデンサＣ３の両端間に交流電圧Ｖ４を生成する。

また、交流電圧出力部３の出力には、第１，第２のＬＥＤ光源６１，６２で構成されたＬＥＤ群６が接続されている。図３に示すように、第１のＬＥＤ光源６１は、複数のＬＥＤ素子６１１が直列接続されることで構成され、第２のＬＥＤ光源６２は、複数のＬＥＤ素子６２１が直列接続されることで構成されている。また、第１，第２のＬＥＤ光源６１，６２は、互いに逆並列接続されている。第１のＬＥＤ光源６１は、アノード側がインダクタＬ２とコンデンサＣ３との接続点に接続され、カソード側がスイッチング素子Ｑ３とコンデンサＣ３との接続点に接続されている。第２のＬＥＤ光源６２は、アノード側がスイッチング素子Ｑ３とコンデンサＣ３との接続点に接続され、カソード側がインダクタＬ２とコンデンサＣ３との接続点に接続されている。

そして、ＬＥＤ群６に交流電圧Ｖ４が供給され、交流電圧Ｖ４の極性に応じて第１，第２のＬＥＤ光源６１，６２のいずれか一方が点灯する。具体的には、スイッチング素子Ｑ２がオンし、スイッチング素子Ｑ３がオフしているときは、第１のＬＥＤ光源６１にＬＥＤ電流Ｉ１が流れて点灯する。また、スイッチング素子Ｑ３がオンし、スイッチング素子Ｑ２がオフしているときは、第２のＬＥＤ光源６２にＬＥＤ電流Ｉ２が流れて点灯する。

また、本実施形態の交流制御部４３２は、スイッチング素子Ｑ２をオンする第１のオン時間Ｔ１と、スイッチング素子Ｑ３をオンする第２のオン時間Ｔ２との比を制御（相補的デューティ制御）することができる。具体的には、交流制御部４３２に設定されている上限閾値，下限閾値を制御することで、図４（ａ）（ｂ）に示すように第１のオン時間Ｔ１を第２のオン時間Ｔ２よりも長くすることができる。また、交流制御部４３２に設定されている上限閾値，下限閾値を制御することで、図５（ａ）（ｂ）に示すように第２のオン時間Ｔ２を第１のオン時間Ｔ１よりも長くすることができる。

なお、本実施形態では、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のスイッチング周波数ｆの１周期Ｔ０（＝Ｔ１＋Ｔ２）に対する第１のオン時間Ｔ１の比をオンデューティＤ１とする。すなわち、オンデューティＤ１が０．５の場合、第１のオン時間Ｔ１＝第２のオン時間Ｔ２となる（図２（ａ）（ｂ）参照）。また、オンデューティＤ１が０．５より大きくなると、第１のオン時間Ｔ１＞第２のオン時間Ｔ２となり（図４（ａ）（ｂ）参照）、オンデューティＤ１が０．５より小さくなると、第１のオン時間Ｔ１＜第２のオン時間Ｔ２となる（図５（ａ）（ｂ）参照）。なお、スイッチング周波数ｆの１周期Ｔ０に対する第２のオン時間Ｔ２の比を示すオンデューティＤ２は、Ｄ２＝１−Ｄ１となる。

また、本実施形態の制御部４は信号入力部４４を備えており、外部からＬＥＤ制御信号Ｓ４が入力される。本実施形態のＬＥＤ制御信号Ｓ４は、第１，第２のＬＥＤ光源６１，６２の各調光度Ｌ１，Ｌ２の比を示す情報を有しており、信号入力部４４は、ＬＥＤ制御信号Ｓ４をスイッチング制御部４３に対応したフォーマットに変換してスイッチング制御部４３に出力する。

そして、交流制御部４３２は、ＬＥＤ制御信号Ｓ４に基づいて、第１のオン時間Ｔ１と第２のオン時間Ｔ２との比、すなわちオンデューティＤ１を変動させることで、ＬＥＤ電流Ｉ１，Ｉ２の大きさを変動させることができる。図６に示すように、オンデューティＤ１を大きくするにつれて、ＬＥＤ電流Ｉ１が大きくなって第１のＬＥＤ光源６１の調光度Ｌ１が高くなると共に、ＬＥＤ電流Ｉ２が小さくなって第２のＬＥＤ光源６２の調光度Ｌ２が小さくなる。逆に、オンデューティＤ１が小さくなるにつれて、ＬＥＤ電流Ｉ１が小さくなって第１のＬＥＤ光源６１の調光度Ｌ１が低くなると共に、ＬＥＤ電流Ｉ２が大きくなって第２のＬＥＤ光源６２の調光度Ｌ２が高くなる。また、オンデューティＤ１＝０．５のときは、第１のＬＥＤ光源６１の調光度Ｌ１と第２のＬＥＤ光源６２の調光度Ｌ２が一致して、調光度Ｌ０（＝Ｌ１＝Ｌ２）となる。

このように、本実施形態では、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のオンデューティＤ１，Ｄ２を相補的にデューティ制御するという簡易な構成で、第１，第２のＬＥＤ光源６１，６２毎に異なる電力を供給することができる。

また、第１，第２のＬＥＤ光源６１，６２の照射方向が互いに異なる方向となるように設置することで、異なる方向の光出力比を変動させることができる。図７（ａ）（ｂ）に示すように、交流電圧出力部３の入力電源である直流電圧Ｖ３を一定とし、オンデューティＤ１のみを変化させる。オンデューティＤ１＝０．５となる期間Ｔ１１において、第１，第２のＬＥＤ光源６１，６２の調光度Ｌ１，Ｌ２が一致するので、異なる方向に対して同じ出力の光を照射することとなる。また、期間Ｔ１１からオンデューティＤ１を増加させた、オンデューティＤ１＞０．５となる期間Ｔ１２において、第１のＬＥＤ光源６１の調光度Ｌ１＞第２のＬＥＤ光源６２の調光度Ｌ２となるので、異なる方向に対して異なる出力の光を照射することとなる。また、期間Ｔ１２からオンデューティＤ１を減少させた、オンデューティＤ１＜０．５となる期間Ｔ１３において、第１のＬＥＤ光源６１の調光度Ｌ１＜第２のＬＥＤ光源６２の調光度Ｌ２となるので、異なる方向に対して異なる出力の光を照射することとなる。

また、ＬＥＤ制御信号Ｓ４は、第１，第２のＬＥＤ光源６１，６２の調光度Ｌ１，Ｌ２を示す情報を有しており、直流制御部４３１はＬＥＤ制御信号Ｓ４に基づいて、直流電圧Ｖ３を制御することでも、第１，第２のＬＥＤ光源６１，６２を調光制御することができる。直流電圧Ｖ３は、交流電圧出力部３の入力電源であるので、直流電圧Ｖ３を小さくするにつれて、第１，第２のＬＥＤ光源６１，６２に供給されるＬＥＤ電流Ｉ１，Ｉ２が小さくなり、調光度Ｌ１，Ｌ２が低くなる。例えば、図８（ａ）（ｂ）に示すように、オンデューティＤ１＝０．５に維持した状態で、直流電圧Ｖ３を変動させる。この場合、直流電圧Ｖ３の変化に追従して、第１，第２の光源６１，６２の調光度Ｌ０（＝Ｌ１＝Ｌ２）が変化するので、直流電圧Ｖ３が小さくなるにつれて、調光度Ｌ０も低くなる。また、直流電圧Ｖ３のみを変化させることで、調光度Ｌ１，Ｌ２の比を維持した状態で、調光度Ｌ１，Ｌ２のみ変動させることができる。

また、直流制御部４３１および交流制御部４３２が、ＬＥＤ制御信号Ｓ４に基づいて、直流電圧Ｖ３とオンデューティＤ１との両方を制御することで、調光度Ｌ１，Ｌ２を所望の値に設定することができる。

（実施形態２）
本実施形態では、第１のＬＥＤ光源６１を構成するＬＥＤ素子６１１に白色系高色温度ＬＥＤを用いて、第２のＬＥＤ光源６２を構成するＬＥＤ素子６２１にＬＥＤ素子６１１よりも色温度が低い白色系低色温度ＬＥＤを用いている。そして、第１のＬＥＤ光源６１と第２のＬＥＤ光源６２とを一体に設けており、第１，第２のＬＥＤ光源６１，６２が照射する光が合成されてＬＥＤ群６から照射される。なお、実施形態１と同一の構成には、同一符号を付して説明は省略する。

本実施形態では、第１のＬＥＤ光源６１と第２のＬＥＤ光源６２とは、互いに発光色が異なるように構成されている。したがって、交流制御部４３２がオンデューティＤ１を制御することで、ＬＥＤ群６から照射される光を調色することができる。

本実施形態のＬＥＤ制御信号Ｓ４は、ＬＥＤ群６の色温度を示す情報を有しており、信号入力部４がＬＥＤ制御信号Ｓ４の色温度情報を、第１，第２のＬＥＤ光源６１，６２の各調光度Ｌ１，Ｌ２に変換して交流制御部４３２に出力する。そして、交流制御部４３２は、信号入力部４が出力する第１，第２のＬＥＤ光源６１，６２の各調光度Ｌ１，Ｌ２に基づいて、オンデューティＤ１，Ｄ２を制御する。

例えば、ＬＥＤ群６から照射される光の色温度を高くする場合、オンデューティＤ１を大きくし、第１のＬＥＤ光源６１の調光度Ｌ１を高くして、第２のＬＥＤ光源６２の調光度Ｌ２を低くする。第１のＬＥＤ光源６１を構成するＬＥＤ素子６１１には、白色系高色温度ＬＥＤを用いているので、ＬＥＤ群６から照射される光の色温度を高くすることができる。

同様に、ＬＥＤ群６から照射される光の色温度を低くする場合、オンデューティＤ１を小さくすることで、ＬＥＤ群６から照射される光の色温度を低くすることができる。

また、実施形態１と同様に、直流制御部４３１がＬＥＤ制御信号Ｓ４に基づいて、直流電圧Ｖ３を制御することで、ＬＥＤ群６から照射される光の調光度を制御することができる。

また、上記のように、第１，第２のＬＥＤ光源６１，６２の発光色が互いに異なるように構成し、各々が照射する光を合成してＬＥＤ群６から照射するように構成することで、白熱電球に近似した色温度制御をすることができる。

図９（ａ）に示すように、白熱電球は調光度を変化させるにつれて、色温度も変化する。例えば、白熱電球が全点灯（調光度１００％）時の色温度が２８００Ｋとすると、調光度を低くするにつれて色温度が低くなり、調光下限では色温度が１０００Ｋとなる。

以下に、本実施形態のＬＥＤ点灯回路を用いて、図９（ａ）に示した白熱電球の調光度−色温度特性に近似したＬＥＤ群６の調光・調色制御について、図９（ｂ）（ｃ）を用いて説明する。

本実施形態では図９（ｂ）（ｃ）に示すように、直流電圧Ｖ３を最大値Ｖ３ｍａｘ、オンデューティＤ１＝０．５と設定したときのＬＥＤ群６の色温度が２８００Ｋとなる。また、直流電圧Ｖ３を最小値Ｖ３ｍｉｎ、オンデューティＤ１を設定下限値Ｄ１ｍｉｎと設定したときのＬＥＤ群６の色温度が１０００Ｋとなる。なお、直流電圧Ｖ３を最大値Ｖ３ｍａｘとしたときのオンデューティＤ１は０．５以外であってもよい。

そして、図９（ｂ）（ｃ）に示すように、直流電圧Ｖ３を小さくするにつれて、オンデューティＤ１を小さくし、オンデューティＤ２を大きくする。本実施形態の第１のＬＥＤ光源６１を構成するＬＥＤ素子６１１は、第２のＬＥＤ光源６２を構成するＬＥＤ素子６２１よりも色温度が高いので、オンデューティＤ１を小さくすることで、ＬＥＤ群６から照射される光の色温度が低くなる。

このように、直流電圧Ｖ３とオンデューティＤ１とを同時に制御することによって、図９（ａ）に示した白熱電球の調光度−色温度特性に近似させた調光・調色制御が可能となる。

なお、本実施形態では、ＬＥＤ素子６１１に白色系高色温度ＬＥＤ、ＬＥＤ素子６２１に白色系低色温度ＬＥＤを用いているが、ＬＥＤ素子６１１に白色系ＬＥＤ、ＬＥＤ素子６２１に赤色系ＬＥＤを用いてもよい。

また、第１，第２のＬＥＤ光源６１，６２に用いるＬＥＤ素子６１１，６２１の発光色（色温度）や、オンデューティＤ１，Ｄ２の値は、実現したい色温度範囲によって最適なものを選択してもよい。例えば、ＬＥＤ素子６１１，６２１の発光色や、オンデューティＤ１，Ｄ２との関係を以下のように設定してもよい。

図１０（ａ）（ｂ）に示すように、ＬＥＤ群６が照射する光の色温度が１０００Ｋ〜２８００Ｋまでは、上記同様に直流電圧Ｖ３とオンデューティＤ１とを同時に制御する。なお、ここでは、直流電圧Ｖ３を最大値Ｖ３ｍａｘ、オンデューティＤ１をＤ１ａ（＜０．５）と設定したときのＬＥＤ群６の色温度が２８００ＫとなるようにＬＥＤ素子６１１，６２１を選定している。そして、色温度２８００Ｋ以上では、直流電圧Ｖ３をＶ３ｍａｘに維持し、オンデューティＤ１をＤ１ａから０．５まで大きくする。

それによって、図１０（ｃ）に示すように、色温度が１０００〜２８００Ｋまでは図９（ａ）に示した白熱電球の調光度−色温度特性に近似させた調光・調色制御をすることができる。さらに、色温度が２８００Ｋ以上では、ＬＥＤ群６が照射する光の調光度を略一定に維持すると共に、色温度を２８００Ｋ以上に調色制御することができる。すなわち、１つのＬＥＤ群６のみで、白熱電球の調光度−色温度特性に近似させた調光・調色制御と、色温度のみを変化させる調色制御との両方の制御が可能となる。

（実施形態３）
本実施形態のＬＥＤ点灯回路は、直流制御部４３１は直流電圧Ｖ３を一定に維持し、交流制御部４３２がＬＥＤ群６の調光制御と調色制御を行う。なお、本実施形態の第１，第２のＬＥＤ光源６１，６２の発光色は互いに異なるように構成されている。実施形態１と同様の構成には、同一符号を付して説明は省略する。

本実施形態の交流制御部４３２は、実施形態２と同様に、ＬＥＤ制御信号Ｓ４が示す色温度に基づいて、オンデューティＤ１を変動させることで、ＬＥＤ群６から照射される光の色温度を調色制御する。

次に、図１１を用いて、本実施形態の調光制御について説明する。

交流制御部４３２は、所定の一定周期毎にスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の両方をオフするオフ期間Ｔｏｆｆを設定し、ＬＥＤ制御信号Ｓ４が示す調光度に基づいてオフ期間Ｔｏｆｆを制御（バースト制御）する。交流制御部４３２は、調光度が低くなるにつれて、オフ期間Ｔｏｆｆを長く設定する。

図１１に示すように、ＬＥＤ群６を全点灯（調光度１００％）させる期間Ｔ２１において、交流制御部４３２は、オフ期間Ｔｏｆｆを０とし、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３は交互にオン・オフを繰り返す。

そして、ＬＥＤ群６の調光度を６６％とする期間Ｔ２２において、交流制御部４３２は、所定周期毎にオフ期間Ｔｏｆｆ１を設ける。オフ期間Ｔｏｆｆ１の間は、制御信号Ｓ２，Ｓ３の両方の出力レベルがローレベルとなり、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の両方がオフする。したがって、オフ期間Ｔｏｆｆ１の間は、第１，第２のＬＥＤ光源６１，６２には、ＬＥＤ電流Ｉ１，Ｉ２が流れないので、ＬＥＤ電流Ｉ１，Ｉ２の平均値が減少し、ＬＥＤ群６の調光度が低くなる。

また、ＬＥＤ群６の調光度を３３％とする期間Ｔ２３において、交流制御部４３２は、所定周期毎にオフ期間Ｔｏｆｆ１よりも長いオフ期間Ｔｏｆｆ２を設ける。したがって、ＬＥＤ電流Ｉ１，Ｉ２の平均値がさらに減少し、ＬＥＤ群６の調光度がさらに低くなる。

このように、本実施形態では、交流制御部４３２が調光度に応じて、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の両方をオフするオフ期間Ｔｏｆｆを設け、ＬＥＤ電流Ｉ１，Ｉ２の平均値を制御することによって、ＬＥＤ群６を調光制御することができる。

また、交流制御部４３２のみで調光・調色制御することができるので、回路構成をより簡易にすることができる。

（実施形態４）
本実施形態のＬＥＤ点灯回路は、直流制御部４３１は直流電圧Ｖ３を一定に維持し、交流制御部４３２がＬＥＤ群６の調光制御と調色制御を行う。なお、本実施形態の第１，第２のＬＥＤ光源６１，６２の発光色は互いに異なるように構成されている。実施形態１と同様の構成には、同一符号を付して説明は省略する。

本実施形態の交流制御部４３２は、実施形態２と同様に、ＬＥＤ制御信号Ｓ４が示す色温度に基づいて、オンデューティＤ１を変動させることで、ＬＥＤ群６から照射される光の色温度を調色制御する。

次に、図１２を用いて、本実施形態の調光制御について説明する。

交流制御部４３２は、ＬＥＤ制御信号Ｓ４が示す調光度に基づいて、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のスイッチング周波数ｆ（＝１／Ｔ０）を制御する。交流制御部４３２は、調光度が低くなるにつれて、スイッチング周波数ｆを高く設定する。

図１２に示すように、ＬＥＤ群６を全点灯（調光度１００％）させる期間Ｔ３１において、交流制御部４３２は、スイッチング周波数をｆ０とする。

そして、ＬＥＤ群６の調光度を１００％より低いＸ１％とする期間Ｔ３２において、交流制御部４３２は、スイッチング周波数をｆ０より高いｆ１と設定する。また、ＬＥＤ群６の調光度をＸ１％より低いＸ２％とする期間Ｔ３３において、交流制御部４３２は、スイッチング周波数をｆ１より高いｆ２と設定する。なお、調光度は１００％，Ｘ１％，Ｘ２％の順に低くなる。

すなわち、交流制御部４３２は、ＬＥＤ制御信号Ｓ４が示す調光度が低くなるにつれて、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のスイッチング周波数ｆを高くする。すなわち、スイッチング周波数ｆを高くして共振周波数に近づけることで、交流電圧出力部３のインピーダンスが増加してＬＥＤ群６に供給するＬＥＤ電流Ｉ１，Ｉ２を低減し、ＬＥＤ群６を調光制御することができる。

また、交流制御部４３２のみで調光・調色制御することができるので、回路構成をより簡易にすることができる。

（実施形態５）
本実施形態のＬＥＤ点灯回路は、オンデューティＤ１を変動させて、ＬＥＤ群６を調色制御する際に、ＬＥＤ群６の色温度のみを変化させ、調光度を一定に制御することができるものである。なお、本実施形態の第１，第２のＬＥＤ光源６１，６２の発光色は互いに異なるように構成されている。実施形態１と同様の構成には、同一符号を付して説明は省略する。

実施形態２と同様に、本実施形態のＬＥＤ点灯回路は、直流制御部４３１が直流電圧Ｖ３を制御することで、ＬＥＤ群６を調光制御し、交流制御部４３２がオンデューティＤ１を制御することで、ＬＥＤ群６を調色制御することができる。

しかし、直流制御部４３１が直流電圧Ｖ３を一定に維持した状態で、交流制御部４３２がオンデューティＤ１を変動させてＬＥＤ群６を調色制御する場合、ＬＥＤ群６の調光度も変化する。直流電圧Ｖ３を一定にした状態において、オンデューティＤ１＝０．５とした場合のＬＥＤ群６の調光度に対して、オンデューティＤ１を０．５から増加・減少させるにつれて、ＬＥＤ群６の調光度が低くなる。

そこで、本実施形態のＬＥＤ点灯回路は、調色制御する際に、オンデューティＤ１を０．５から増加・減少させるにつれて、直流電圧Ｖ３を大きくして、ＬＥＤ群６の調光度の補正を行う。

例えば、図１３の実線Ｙ１に示すように、直流電圧Ｖ３をＶ３ｍａｘＡ、オンデューティＤ１＝０．５と設定し、ＬＥＤ群６を全点灯（調光度１００％）させる。そして、交流制御部４３２がＬＥＤ群６を調色制御するために、オンデューティＤ１の０．５からの増加量が大きくなるにつれて、直流制御部３４１は直流電圧Ｖ３がＶ３ｍａｘＡから大きくなるように補正する。また、交流制御部４３２がＬＥＤ群６を調色制御するために、オンデューティＤ１の０．５からの減少量が大きくなるにつれて、直流制御部３４１は直流電圧Ｖ３がＶ３ｍａｘＡから大きくなるように補正する。

すなわち、オンデューティＤ１が０．５から離れるにつれて低下する調光度の変化分を、直流電圧Ｖ３を大きくして補うことで、ＬＥＤ群６の調光度を１００％に維持した状態で、色温度のみを変化させることができる。なお、この場合は、オンデューティＤ１を上限値Ｄ１ｍａｘ，下限値Ｄ１ｍｉｎに設定した際の直流電圧Ｖ３はＶ３ｍａｘＢとなり、Ｖ３ｍａｘＡからの補正値が最大となる。

また、直流制御部４３１がＬＥＤ制御信号Ｓ４に基づいて、直流電圧Ｖ３を小さくして、調光制御した場合であっても上記同様に、図１３の破線Ｙ２〜Ｙ４に示すように、オンデューティＤ１が０．５から離れるにつれて、直流電圧Ｖ３が大きくなるように補正する。

すなわち、スイッチング素子Ｑ２のオン時間Ｔ１とスイッチング素子Ｑ３のオン時間Ｔ２との時間差が大きくなるにつれて、直流電圧Ｖ３を大きくすることで、ＬＥＤ群６の調光度を維持した状態で、色温度のみを変化させることができる。

１ ダイオードブリッジ
２ 直流電圧出力部
３ 交流電圧出力部
４ 制御部
５ 交流電源
６ ＬＥＤ群
４１ ドライバ回路
４２ ドライバ回路
４３ スイッチング制御部
４４ 信号入力部
６１，６２ 第１，第２のＬＥＤ光源
４３１ 直流制御部
４３２ 交流制御部
Ｑ１，Ｑ２ スイッチング素子（第１，第２のスイッチング素子）

Claims (6)

1. 直流電圧を出力する直流電圧出力部と、
   直列接続された第１，第２のスイッチング素子を有し、この第１，第２のスイッチング素子をオン・オフすることで前記直流電圧を交流電圧に変換し、互いに逆並列接続された第１，第２のＬＥＤ光源で構成されたＬＥＤ群に出力する交流電圧出力部と、
   前記第１，第２のスイッチング素子が交互にオン・オフを繰り返すスイッチング制御を行い、前記第１のスイッチング素子をオンしているときは、前記第２のスイッチング素子をオフし、前記第２のスイッチング素子をオンしているときは、前記第１のスイッチング素子をオフし、前記第１のスイッチング素子をオンしている第１のオン時間と、前記第２のスイッチング素子をオンしている第２のオン時間との比を制御する交流制御部とを備えることを特徴とするＬＥＤ点灯回路。
2. 前記第１のＬＥＤ光源と前記第２のＬＥＤ光源とは、互いに発光色が異なることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ点灯回路。
3. 前記直流電圧出力部は、前記直流電圧が可変自在に構成されており、
   前記第１，第２のＬＥＤ光源の調光度が高くなるにつれて、前記直流電圧を大きくする直流制御部を備えることを特徴とする請求項１または２記載のＬＥＤ点灯回路。
4. 前記直流制御部は、前記第１のオン時間と前記第２のオン時間との時間差が大きくなるにつれて、前記直流電圧を大きくすることを特徴とする請求項３記載のＬＥＤ点灯回路。
5. 前記交流制御部は、前記第１，第２のスイッチングのスイッチング制御を停止し、前記第１，第２のスイッチング素子の両方をオフするオフ時間を設け、前記第１，第２のＬＥＤ光源の調光度が低くなるにつれて、前記オフ時間を長くすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のＬＥＤ点灯回路。
6. 前記交流制御部は、前記第１，第２のＬＥＤ光源の調光度に応じて、前記第１，第２のスイッチング素子のスイッチング周波数を制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のＬＥＤ点灯回路。

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