JP2013089968A - 発光装置及びこれに用いるｌｅｄの駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な回路で高効率の発光装置及びこれに用いるＬＥＤの駆動方法を提供する。
【解決手段】発光装置は、直流電源により駆動され、順に直列連結された第１〜第ｎのＬＥＤ群を含む光源部２０と、光源部２０の出力端に流れる電流を検出し、予め設定された電流の範囲から外れた場合、光源部で駆動されるＬＥＤ群の数を変える駆動制御部３０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光装置及びこれに用いるＬＥＤの駆動方法に関する。

発光素子（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ）とは、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＰなどの化合物半導体（ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）の材料を変更して発光源を構成することで、多様な色の光を具現することができる半導体素子のことである。発光素子は、優れた単色性ピーク波長を有し、光効率性に優れ、小型化が可能であるという長所、及び環境に優しい、低消費電力などの理由からＴＶ、コンピューター、照明、自動車など、多くの分野で広く用いられており、その活用分野も次第に拡大している。

発光素子（ＬＥＤ）は、両端に印加された電圧に対し、電流が指数関数的に増加する特性を有するため、発光素子を光源として用いた照明装置を家庭や事務所又は屋外などで使用する商用交流（ＡＣ）電源に適用する場合、一定の電流を発生させる定電流回路を利用するのが一般的である。即ち、ＬＥＤは、印加される電圧に対し、電流が極めて敏感に変化するため、電圧の変動幅が非常に大きい交流電源を入力電源として利用するためには、ＬＥＤに流れる電流を安定的に制御するための装置又は方法が必要である。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、高効率の発光装置及びこれに用いるＬＥＤの駆動方法を提供することにある。

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による発光装置は、直流電源により駆動され、順に直列連結された第１〜第ｎのＬＥＤ群を含む光源部と、前記光源部の出力端に流れる電流を検出し、予め設定された電流の範囲から外れた場合、前記光源部で駆動されるＬＥＤ群の数を変える駆動制御部と、を備えることを特徴とする。

前記駆動制御部は、前記光源部の出力端に流れる電流を検出して入力信号を生成し、該生成された入力信号と基準信号とを比べて前記予め設定された電流の範囲から外れるか否かを判断することができる。
前記駆動制御部は、前記光源部に流れる電流を検出して生成された入力信号を基準信号と比べ、前記予め設定された電流の範囲から外れた場合、制御信号を出力する比較器と、前記比較器から出力された制御信号が入力され、該制御信号が入力されると、駆動されるＬＥＤ群の数を変える信号を出力するスイッチ制御機と、前記第１〜第ｎのＬＥＤ群の出力端の少なくとも一部に連結され、前記スイッチ制御機から出力された信号に従ってオン／オフされるスイッチと、を含むことができる。
前記比較器は、前記光源部の出力端で検出された電流が前記予め設定された電流の範囲から外れた場合、上限又は下限制御信号を出力することができる。

前記スイッチ制御機は、前記上限制御信号が入力された場合、駆動されるＬＥＤ群の数が増加するように制御し、前記下限制御信号が入力された場合、駆動されるＬＥＤ群の数が減少するように制御する信号を出力することができる。
前記駆動制御部は、前記直流電源の駆動一周期において、前記上限制限信号が初めて出力された時点から前記下限制限信号が初めて出力される区間内で、一定期間に、前記上限制限信号が出力されない場合、前記スイッチを強制的にオフさせるフリッカー防止回路を更に含むことができる。

前記比較器は、前記入力信号を第１基準信号と比べて、前記入力信号が前記第１基準信号より大きい場合、上限制御信号を出力する第１比較器と、前記入力信号を第２基準信号と比べて、前記入力信号が前記第２基準信号より小さい場合、下限制御信号を出力する第２比較器とを含むことができる。
前記第１及び第２比較器は、コンパレーター（ｃｏｍｐａｒａｔｏｒ）又はオペアンプ（ＯＰ Ａｍｐ）であり、前記第１比較器の反転入力端子には第１基準信号が入力され、前記第１比較器の非反転入力端子には前記入力信号が入力され、前記第２比較器の反転入力端子には前記入力信号が入力され、前記第２比較器の非反転入力端子には前記第２基準信号が入力され得る。
前記発光装置は、前記直流電源の一部が入力されて一定電圧を出力する電圧調整器及び該電圧調整器の出力端と接地との間に直列連結された複数の抵抗を更に含み、前記第１及び第２基準信号は前記複数の抵抗により分配された電圧に設定され得る。

前記比較器は、前記光源部の出力端と接地との間に連結された電流検出抵抗を更に含み、前記入力信号は前記電流検出抵抗により電圧の形態で生成され得る。
前記スイッチは、前記第１〜第ｎ−１のＬＥＤ群の出力端と前記電流検出抵抗との間にそれぞれ連結された第１〜第ｎ−１のスイッチを含むことができる。
前記スイッチ制御機は、前記スイッチをオン／オフ制御することができる。
前記発光装置は、外部から入力された交流電源を直流電源に変換する整流部を更に含むことができる。
前記整流部は、ブリッジダイオードを含むことができる。
前記第１〜第ｎのＬＥＤ群はそれぞれ少なくとも一つのＬＥＤを含むことができる。
前記第１〜第ｎのＬＥＤ群の少なくとも一つは複数のＬＥＤを含み、前記複数のＬＥＤは直列、並列、及び直列と並列が混用された形態の何れか一つの電気的連結関係を有してもよい。

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様によるＬＥＤの駆動方法は、整流された直流電源に順に直列連結された第１〜第ｎのＬＥＤ群に流れる電流を検出する段階と、前記第１〜第ｎのＬＥＤ群に流れる電流を制御する駆動電流の範囲を設定する段階と、前記第１〜第ｎのＬＥＤ群から検出された電流が予め設定された前記駆動電流の範囲から外れた場合、駆動されるＬＥＤ群の数が変わるように制御する段階と、を有することを特徴とする。

前記駆動電流の範囲は、電流の上限及び下限を有するように設定され得る。

前記駆動されるＬＥＤ群の数が変わるように制御する段階は、前記第１〜第ｎのＬＥＤ群に流れる電流が前記上限より大きくなった場合、駆動されるＬＥＤの数が多くなるように制御し、前記第１〜第ｎのＬＥＤ群に流れる電流が前記下限より小さくなった場合、駆動されるＬＥＤの数が少なくなるように制御することができる。
前記駆動されるＬＥＤ群の数が変わるように制御する段階は、前記第１〜第ｎのＬＥＤ群から検出された電流が予め設定された電流の範囲から外れた場合、前記第１〜第ｎのＬＥＤ群から検出される電流が瞬間的に増減するように制御することができる。
前記第１〜第ｎのＬＥＤ群に流れる電流が前記上限より大きくなった場合、前記第１〜第ｎのＬＥＤ群から検出される電流が瞬間的に減少し、前記第１〜第ｎのＬＥＤ群に流れる電流が前記下限より小さくなった場合、前記第１〜第ｎのＬＥＤ群から検出される電流が瞬間的に増加するように制御することができる。

前記ＬＥＤ駆動方法は、前記直流電源の駆動一周期において、前記第１〜第ｎのＬＥＤ群に流れる電流が初めて前記上限より大きくなる時点から初めて前記下限より小さくなる区間内で、一定期間に、前記検出された電流が前記予め設定された電流の範囲内にある場合、駆動されるＬＥＤ群の数が強制的に変わるように制御する段階を更に含むことができる。

前記駆動されるＬＥＤ群の数が強制的に変わるように制御する段階において、駆動されるＬＥＤ群の数が多くなるように制御することができる。
前記第１〜第ｎのＬＥＤ群は、前記直流電源の駆動一周期において、前記第１から第ｎのＬＥＤ群が順に点灯した後、前記第ｎから第１のＬＥＤ群が順に消灯するように制御され得る。
前記第１〜第ｎのＬＥＤ群まで順に点灯する区間において、第ｎのＬＥＤ群が点灯する時、第１〜第ｎ−１のＬＥＤ群が点灯状態であり得る。
前記第１〜第ｎのＬＥＤ群に流れる電流は、電圧の形態で検出され得る。
前記第１〜第ｎのＬＥＤ群に流れる電流は、前記第ｎのＬＥＤ群の出力端で検出され得る。
前記ＬＥＤ駆動方法は、外部から入力された交流電源を全波整流して直流電源に変換する段階を更に含むことができる。

本発明によると、簡単な回路で構成され、低費用、高効率で駆動可能な発光装置及びＬＥＤの駆動方法を提供することができる。

本発明の一実施形態による発光装置を概略的に示した図である。 図１に示した実施形態による発光装置の一例を示した図である。 本発明の一実施形態による発光装置に適用される電圧及び電流の波形を概略的に示した図である。 図１に示した実施形態による発光装置の他の例を示した図である。 図４に示した発光装置により駆動される光源部の電圧及び電流の波形を示す図である。 図４及び図５に示した発光装置の動作を説明するための図である。

以下、本発明を実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら詳細に説明する。

本発明の実施形態は様々な形態に変形することができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は当該技術分野で通常の知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供するものである。従って、図面における要素の形状及び大きさなどは、明確な説明のために誇張することがあり、図面上に同じ符号で示す要素は同じ要素である。

図１は、本発明の一実施形態による発光装置を概略的に示した図である。

図１を参照すると、本実施形態による発光装置は、直流電源により駆動され、順に直列連結された第１〜第ｎのＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２、…Ｇｎを含む光源部２０と、光源部２０の出力端に流れる電流を検出して予め設定された電流の範囲から外れると、光源部で駆動されるＬＥＤ群の数を変える駆動制御部３０と、を含む。

本実施形態における発光装置は、外部から入力される交流電源を直流電源に変換する整流部１０を更に含み、整流部１０で変換された直流電源が光源部２０に入力される。

整流部１０は、外部から印加された交流電源（例えば、２２０ＶＡＣ又は１００ＶＡＣの商用交流電源）を整流する。整流部１０で整流された出力電圧のうち、光源部２０と連結される方の電位が高く、駆動制御部３０と連結される方の電位が低い。本実施形態では電位の低い方を基準電位、即ち接地ＧＮＤとする。従って、電流は整流部１０から光源部２０を経て接地ＧＮＤに流れる。本実施形態では、整流部１０で外部交流電源が全波（ｆｕｌｌ ｗａｖｅ）整流されるものとして説明する。

一方、本発明で説明する直流電源は、時間に沿って電圧の大きさが変化しない場合のみならず、時間に沿って電圧の大きさが変化するが、極性が一定の場合を含む広義の直流電源を意味する。また、電圧変化の基本周波数は、肉眼でフリッカーが認識できないように１００Ｈｚ以上と想定する。

光源部２０は、順に直列連結された第１〜第ｎのＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２、…Ｇｎを含み、第１〜第ｎのＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２、…Ｇｎはそれぞれ駆動制御部３０に連結される。第１〜第ｎのＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２、…Ｇｎは少なくとも一つのＬＥＤを光源とするデバイス（ｄｅｖｉｃｅ）であり、複数の場合、複数のＬＥＤが直列、並列、又は直列と並列連結が混用された形態の様々な電気的連結関係を有するように構成され、一つの単位として駆動される。図１において、光源部２０を構成するそれぞれのＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２、…Ｇｎは、説明の便宜上、一つのＬＥＤを含むものとして図示したが、これに制限されず、複数のＬＥＤが多様な電気的連結関係を有するように構成され得る。

駆動制御部３０は、整流部１０から出力された電圧Ｖ１の大きさに従って、光源部２０を構成する第１〜第ｎのＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２、…Ｇｎの少なくとも一部が駆動されるように制御する。

駆動制御部３０は、整流された直流電源電圧Ｖ１の大きさが増加する区間では駆動されるＬＥＤ群の数を増加させ、整流された直流電源電圧の大きさが減少する区間では駆動されるＬＥＤ群の数を減少させることで、周期的に変化する入力電圧、Ｖ１の大きさに従って駆動される最大数のＬＥＤを駆動することができる。この際、駆動されるＬＥＤ群の数を増減させる動作は、光源部２０に流れる電流を検出して基準信号と比較し、検出された電流を一定範囲保持することで、制御することができる。

以下、図２及び図３を参照して駆動制御部３０の動作について詳細に説明する。

図２は、図１に示した実施形態による発光装置の一例を示した図であり、図３は、本発明の一実施形態による発光装置に適用される電圧及び電流の波形を概略的に示した図である。

先ず、図２を参照すると、本実施形態による発光装置１００は、外部から入力される交流電源を直流電源に変換する整流部１０と、整流部１０により変換された直流電源によって駆動され、順に直列連結された第１〜第ｎのＬＥＤ群を含む光源部２０と、光源部２０の出力端に流れる電流を検出して予め設定された電流の範囲から外れた場合、光源部２０で駆動されるＬＥＤ群の数を変える駆動制御部３０と、を含む。

本実施形態における整流部１０には、外部から入力される交流電源Ｖａｃを直流電源に変換するためにブリッジダイオード（ｂｒｉｄｇｅ ｄｉｏｄｅ）が適用される。整流部１０で整流された直流電源電圧Ｖ１は、正弦波（ｓｉｎｕｓｏｉｄａｌ ｗａｖｅ）が全波整流された形態であり、整流部１０の出力端から光源部２０を経て接地ＧＮＤに駆動電流Ｉｆが流れる。

光源部２０は、整流部１０の出力端に順に直列連結された第１〜第４のＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４を含み、第１〜第４のＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４は、一つのＬＥＤを含むものとして図示したが、これに制限されず、各群は直列及び並列に連結された複数のＬＥＤを含んでもよい。

一般的なＡＣ商用電源が入力されるＬＥＤ駆動回路からＳＭＰＳ（スイッチモード電源）のブースト回路を除くと、ブリッジダイオードで構成された整流部１０の出力端に複数のＬＥＤが直列連結される場合、整流部の出力電圧Ｖ１が複数のＬＥＤの全体駆動電圧より小さい区間では電流が流れなくなる。即ち、全波整流された波形において、駆動電圧（順方向電圧）Ｖｆより大きい電圧を示す区間でのみ全てのＬＥＤが駆動され、駆動電圧Ｖｆより小さい電圧を示す区間では全てのＬＥＤが駆動されない。

しかし、本実施形態による発光装置１００は、駆動制御部３０のスイッチ３３により、整流された電源電圧Ｖ１の大きさに従って第１〜第ｎのＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２、…Ｇｎの少なくとも一部を順に点灯させることで、全てのＬＥＤが点灯しない区間を最小化し、駆動効率を向上させることができる。

また、整流部１０の出力端に小容量キャパシタ（ｃａｐａｃｉｔｏｒ）を配置することで、電源電流の高調波規制を満たし、且つ駆動電流（順方向電流）Ｉｆが０となる区間を無くすことも可能である。

このために、駆動制御部３０は、光源部２０の出力端に連結された抵抗Ｒ２を介し、光源部２０に流れる電流を検出して生成された入力信号を基準信号と比べ、予め設定された電流の範囲から外れると制御信号を出力する比較器３１と、比較器３１から出力された制御信号の入力を受けて駆動されるＬＥＤ群の数が増減するように制御する信号を出力するスイッチ制御機３２と、第１〜第ｎのＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２、…Ｇｎ、ここでは、第１〜第４のＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４の出力端の少なくとも一部に連結され、スイッチ制御機３２から出力された信号に従ってオン／オフされるスイッチ３３と、を含む。

ここで、比較器３１は、光源部２０の出力端で検出された電流が予め設定された電流の範囲から外れると、上限又は下限制御信号を出力する。また、上限制御信号が入力されると、駆動されるＬＥＤ群の数が増加するように制御し、下限制御信号が入力されると、駆動されるＬＥＤ群の数が減少するようにスイッチ制御機３２を制御する。

比較器３１は、光源部２０に流れる電流を検出して基準信号と比べる少なくとも二つの第１及び第２比較器Ｕ１、Ｕ２を含み、第１及び第２比較器には、例えば、コンパレーター（ｃｏｍｐａｒａｔｏｒ）又はオペアンプ（ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：ＯＰ ａｍｐ）が適用される。

第１比較器Ｕ１は、入力信号を第１基準信号ＶＲ１と比べ、入力信号が第１基準信号ＶＲ１より大きい場合に上限制御信号ＵＬを出力し、第２比較器Ｕ２は、入力信号を第２基準信号ＶＲ２と比べ、入力信号が第２基準信号ＶＲ２より小さい場合に下限制御信号ＬＬを出力する。

この際、第１比較器Ｕ１の反転入力端子（−）には第１基準信号ＶＲ１が入力され、第２比較器Ｕ２の非反転入力端子（＋）には第２基準信号ＶＲ２が入力される。第１及び第２基準信号ＶＲ１、ＶＲ２は固定値であり、本実施形態のように電圧調整器（ｖｏｌｔａｇｅ ｒｅｇｕｌａｔｏｒ）により安定化された電圧ＶＲＥＦの一部に設定される。具体的には説明しないが、電圧調整器から出力された電圧の一部を用いてスイッチ制御機を駆動する。

電圧調整器は、整流部１０の出力端と連結され、整流部１０により変換された直流電源電圧Ｖ１の一部の入力を受けて一定した電圧を出力し、電圧調整器の出力端と接地ＧＮＤとの間には、複数の抵抗Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５が連結される。この際、第１及び第２比較器Ｕ１、Ｕ２に入力される第１及び第２基準信号ＶＲ１、ＶＲ２は、複数の抵抗Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５により分配された電圧に設定される。

具体的に、図２に示した実施形態における第１基準信号ＶＲ１は、

に設定され、これと同様に、第２基準信号ＶＲ２は、

に設定される。この際、第１及び第２基準信号ＶＲ１、ＶＲ２は、それぞれ光源部２０に流れる電流の上限（Ｉｆ（ＵＬ））及び下限（Ｉｆ（ＬＬ））に設定される。

光源部２０の出力端ｄで検出される駆動電流Ｉｆの上限（Ｕｐｐｅｒ Ｌｉｍｉｔ：ＵＬ）と下限（Ｌｏｗｅｒ Ｌｉｍｉｔ：ＬＬ）は、第１及び第２比較器Ｕ１、Ｕ２と接地ＧＮＤとの間に連結された抵抗Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、及び光源部２０の出力端と接地ＧＮＤとの間に連結された抵抗Ｒ２の大きさによって下記のように設定される。ここで、駆動電流の上限及び下限は、光源部２０を構成するＬＥＤ群の駆動電圧を考慮して設定される。

比較器３１は、第１比較器Ｕ１で駆動電流がＩｆ＞Ｉｆ（ＵＬ）になると、スイッチ制御機３２に上限制御信号ＵＬを出力する。この際、スイッチ制御機３２は、上限制御信号ＵＬに従って駆動されるＬＥＤ群の数が増加するようにスイッチを制御する。

逆に、比較器３１は、第２比較器Ｕ２で駆動電流がＩｆ＜Ｉｆ（ＬＬ）になると、スイッチ制御機３２に下限制御信号ＬＬを出力し、スイッチ制御機３２は、下限制御信号ＬＬに従って駆動されるＬＥＤの数が減少するようにスイッチを制御する。

具体的に、第１比較器Ｕ１は、光源部２０に流れる電流から検出される電圧Ｖｄが非反転入力端子（＋）に、第１基準信号ＶＲ１が反転入力端子（−）にそれぞれ入力されて、その大きさを比べる。検出された電圧Ｖｄが第１基準信号ＶＲ１より大きいと、スイッチ制御機３２に上限制御信号ＵＬを出力する。

一方、第２比較器Ｕ２は、光源部２０に流れる電流から検出される電圧Ｖｄが反転入力端子（−）に、第２基準信号ＶＲ２が非反転入力端子（＋）にそれぞれ入力されて、その大きさを比べる。検出された電圧Ｖｄが第２基準信号ＶＲ２より小さいと、スイッチ制御機３２に下限制御信号ＬＬを出力する。

スイッチ制御機３２には比較器３１から出力された上限又は下限制御信号（ＵＬ又はＬＬ）が入力され、スイッチ制御機３２は、第１比較器Ｕ１から上限制御信号ＵＬが入力されると、駆動されるＬＥＤ群の数が多くなるようにスイッチ３３を制御し、逆に、第２比較器Ｕ２から下限制御信号ＬＬが入力されると、駆動されるＬＥＤ群の数が少なくなるようにスイッチ３３を制御する。この際、スイッチ制御機３２には、シフトレジスタ（ｓｈｉｆｔ ｒｅｓｉｓｔｏｒ）又はカウンター（ｃｏｕｎｔｅｒ）とデコーダ（ｄｅｃｏｄｅｒ）などが適用され得るが、これに制限されない。

スイッチ３３は、第１〜第ｎのＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２、…Ｇｎの出力端の少なくとも一部に連結され、スイッチ制御機３２から出力された信号に従ってオン（ＯＮ）／オフ（ＯＦＦ）することで、光源部２０に流れる電流の経路を変える。

図２に示したように、スイッチ３３は、第１〜第ｎのＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２、…Ｇｎのうち、第１〜第ｎ−１のＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２、…Ｇｎ−１の出力端と電流検出抵抗Ｒ２との間にそれぞれ連結される第１〜第ｎ−１のスイッチＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷｎ−１を含む。他の実施例として、ＬＥＤ群の出力端と接地ＧＮＤとの間に電流検出抵抗の他に、能動素子、受動素子を更に含んでもよい。

例えば、第２スイッチＳＷ２がオンで、第１及び第３スイッチＳＷ１、ＳＷ３がオフである場合、駆動電流Ｉｆは、第１及び第２のＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２を経て第２スイッチＳＷ２及び抵抗Ｒ２を通過して接地ＧＮＤに流れる。この際、比較器３１で検出された電圧（Ｖｄ＝Ｉｆ×Ｒ２）が第１及び第２基準信号ＶＲ１、ＶＲ２の間にある場合、第１から第３スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３の状態は従来と同様に保持される。

一方、比較器３１で検出された電圧Ｖｄが第１基準信号ＶＲ１より大きい場合、第２スイッチＳＷ２がオフで、第３スイッチＳＷ３がオンになり、駆動電流Ｉｆは第１〜第３のＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３から抵抗Ｒ２を通過して接地ＧＮＤに流れる。逆に、比較器３１で検出された電圧Ｖｄが第２基準信号ＶＲ２より小さい場合、第２スイッチＳＷ２がオフで、第１スイッチＳＷ１がオンになり、駆動電流Ｉｆは第１のＬＥＤ群Ｇ１から抵抗Ｒ２を通過して接地ＧＮＤに流れる。

図３は、本発明の一実施形態による発光装置に適用される電圧及び電流の波形を概略的に示した図である。具体的に、図２に示した発光装置１００を適用した時の電圧と電流の波形、及びＬＥＤ群とスイッチの動作を示し、整流された直流電源電圧Ｖ１の一周期を基準にして図示した。

図３（ａ）の上部に示した二つの波形は、整流部１０により全波整流された電圧Ｖ１及び第１〜第４のＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４の駆動電圧（ＬＥＤ ｔｏｔａｌ Ｖｆ）の波形を示し、図３（ａ）の下部に示した波形は、光源部２０に流れる駆動電流Ｉｆを示す。図３（ｂ）は第１〜第３スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３のオン／オフ動作を示し、図３（ｃ）は第１及び第２比較器Ｕ１、Ｕ２で検出される信号及びこれに従って駆動されるＬＥＤ群を示したものである。

以下では、図２及び図３を参照し、全波整流された直流電源電圧Ｖ１の一周期内での動作及び駆動方法を詳しく説明する。ここで、説明の便宜上及び発明を理解しやすくするために、整流された直流電源電圧Ｖ１は光源部２０を駆動するためだけに使用されるものと仮定し、残りの回路を駆動するために用いられる電力は極めて少ないために、考慮しないことにする。

但し、これは、本実施形態による発光装置を、整流された直流電源電圧Ｖ１が光源部２０を駆動するためだけに適用される実施形態に制限するためではない。整流された直流電源電圧Ｖ１の一部が異なる駆動回路を駆動するための電源として使用できるということは、当業者には自明である。

本実施形態によるＬＥＤの駆動方法は、整流された直流電源に順に直列連結された第１〜第ｎのＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２、…Ｇｎに流れる電流を検出する段階と、第１〜第ｎのＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２、…Ｇｎに流れる電流を制御する駆動電流の範囲を設定する段階と、第１〜第ｎのＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２、…Ｇｎから検出された電流が予め設定された駆動電流の範囲から外れた場合、駆動されるＬＥＤ群の数が変わるように制御する段階と、を含む。

先ず、ｔ１〜ｔ２区間での動作を説明すると、電圧の低い初期状態では駆動電流Ｉｆが流れない（Ｉｆ＝０）。このとき、駆動電流Ｉｆにより検出された電圧Ｖｄは、第２比較器Ｕ２の第２基準信号ＶＲ２より小さい値を有する（ここで、第２比較器Ｕ２の基準信号は、上述のように、抵抗を利用して適切な値に設定される。）。従って、第２比較器Ｕ２はスイッチ制御機３２に下限制限信号ＬＬを出力し、これによって、スイッチ制御機３２は、第１スイッチＳＷ１がオン（ｏｎ）になるようにスイッチ３３を制御する。第１スイッチＳＷ１がオンになると、その後、下限制限信号ＬＬが検出（Ｈ）されても第１スイッチＳＷ１の状態は変わらない。直流電源電圧Ｖ１が次第に増加するに伴って駆動電流Ｉｆが流れ始め、駆動電流Ｉｆにより検出された電圧Ｖｄが第１基準信号ＶＲ１より大きく、第２基準信号ＶＲ２より小さい値を有するようになるが（ＶＲ１＜Ｖｄ＜ＶＲ２）、このときも、第１スイッチＳＷ１はオンの状態に保持される。

直流電源電圧Ｖ１が増加するに伴って駆動電流Ｉｆも共に増加し、駆動電流Ｉｆにより検出された電圧Ｖｄが第１比較器Ｕ１の第１基準信号ＶＲ１より大きくなると、即ち、図３におけるｔ２時点になると、第１比較器Ｕ１がスイッチ制御機３２に上限制御信号ＵＬを出力し、スイッチ制御機３２は、第１比較器Ｕ１から入力された上限制御信号ＵＬに従って第１スイッチＳＷ１がオフ（ＯＦＦ）で、第２スイッチＳＷ２がオンになるようスイッチ３３を制御して、駆動されるＬＥＤの数を増加させる。

このとき、第１のＬＥＤ群Ｇ１から第１スイッチＳＷ１及びＲ２を経て接地ＧＮＤに流れていた駆動電流Ｉｆは、第１及び第２のＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２、第２スイッチＳＷ２及びＲ２を経て接地ＧＮＤに流れる。また、第１スイッチＳＷ１がオフで、第２スイッチＳＷ２がオンになる瞬間ｔ２、第２のＬＥＤ群Ｇ２により駆動電圧Ｖｆが増加するため、駆動電流Ｉｆは瞬間的に減少する。

以下、説明の便宜のために、第１〜第４のＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４の駆動電圧は、全て同一のＶｆ０であると仮定する。ｔ２での駆動電流Ｉｆは、更に駆動される第２のＬＥＤ群Ｇ２により減少する。具体的には、

に変わる。

次に、ｔ２〜ｔ３区間での動作について説明すると、駆動電流Ｉｆが減少した状態で、整流された直流電源電圧Ｖ１が増加するに伴って駆動電流Ｉｆ、及び駆動電流Ｉｆにより検出された電圧Ｖｄも次第に増加する。

駆動電流Ｉｆにより検出される電圧Ｖｄが第１基準信号ＶＲ１より大きくなると（Ｖｄ＞ＶＲ１）、即ちｔ３になると、第１比較器Ｕ１はスイッチ制御機３２に信号ＵＬを出力し、スイッチ制御機３２は、更に多くのＬＥＤが駆動されるように第２スイッチＳＷ２がオフで、第３スイッチＳＷ３がオンになる信号（Ｈ）を出力する。このとき、第１及び第２のＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２から抵抗Ｒ２を経て接地ＧＮＤに流れていた駆動電流Ｉｆは、第１〜第３のＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３及び抵抗Ｒ２を経て接地ＧＮＤに流れるようになり、ｔ３でＬＥＤの駆動電圧Ｖｆが増加することによって駆動電流Ｉｆが瞬間的に減少する。即ち、ｔ３での駆動電流Ｉｆは、

に変わる。

次に、ｔ３〜ｔ４区間の動作について説明すると、減少した駆動電流Ｉｆにより検出された電圧Ｖｄが第１基準信号ＶＲ１と第２基準信号ＶＲ２の間にある時、即ちＶＲ２＜Ｖｄ＜ＶＲ１である場合、駆動電流Ｉｆは第１〜第３のＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３を経て流れる。従って、第１〜第３のＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３が動作する。

ｔ２〜ｔ３区間と同様に、駆動電流Ｉｆが次第に増加し、駆動電流Ｉｆにより検出された電圧Ｖｄが第１基準電圧ＶＲ１より大きくなると、即ちｔ４になると、スイッチ制御機３２は、第３スイッチＳＷ３をオフにし、全てのスイッチをオフにすることで、駆動電流Ｉｆが第１〜第４のＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４を通過して流れる。即ち、ｔ４での駆動電流Ｉｆは、

に変わる。

次に、ｔ４〜ｔ５区間の動作について説明すると、ｔ４で第３スイッチＳＷ３がオフになり、比較器３１において駆動電流Ｉｆにより検出された電圧Ｖｄが第１基準電圧ＶＲ１と第２基準電圧ＶＲ２の間にある場合、第３スイッチＳＷ３はオフ状態に保持される。

このとき、駆動電流Ｉｆは第１〜第４のＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４から抵抗Ｒ２を経て接地ＧＮＤに流れ、整流された直流電源電圧Ｖ１がピーク（ｐｅａｋ）に達してから次第に減少するに伴って駆動電流Ｉｆも共に減少する。

駆動電流Ｉｆが減少することにより、駆動電流Ｉｆにより検出された電圧Ｖｄが第２比較器Ｕ２の第２基準信号ＶＲ２より小さくなると、即ちｔ５に達すると、第２比較器Ｕ２はスイッチ制御機３２に下限制御信号ＬＬを出力し、スイッチ制御機３２は、駆動されるＬＥＤの数が減少するように第３スイッチＳＷ３にオンにする。この場合、第４のＬＥＤ群Ｇ４は消灯し、第１〜第３のＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３のみが駆動される。

このとき、駆動されるＬＥＤの数が瞬間的に減少する。これにより、ＬＥＤ駆動電圧Ｖｆが減少して駆動電流Ｉｆが一時的に増加する。具体的に、ｔ５での駆動電流Ｉｆは、

に変わる。

次に、ｔ５〜ｔ６区間の動作について説明すると、ピークを過ぎた直流電源電圧Ｖ１が減少するに伴って増加した駆動電流Ｉｆが次第に減少する。この場合、駆動電流Ｉｆにより検出された電圧Ｖｄが第１及び第２基準信号ＶＲ２の間にある場合（ＶＲ２＜Ｖｄ＜ＶＲ１）、第１〜第３スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３の状態はそのまま保持され、駆動電流Ｉｆが減少して電流により検出された電圧が第２基準信号ＶＲ２より小さい値になると、即ちｔ６になると、第２比較器Ｕ２はスイッチ制御機３２に下限制御信号ＬＬを出力する。

このとき、スイッチ制御機３２は、第２比較器Ｕ２から入力された下限制御信号ＬＬにより、更に少ない数のＬＥＤが駆動されるようにオン状態の第３スイッチＳＷ３をオフにし、オフ状態の第２スイッチＳＷ２をオンにして第１及び第２のＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２のみが駆動されるようにスイッチ３３を制御する。

次に、ｔ６〜ｔ７区間での動作について説明すると、ｔ６で第３スイッチＳＷ３がオフで、第２スイッチＳＷ２がオンになったことにより、ＬＥＤの駆動電圧Ｖｆが減少して駆動電流Ｉｆが瞬間的に増加する。具体的に、ｔ６での駆動電流Ｉｆは、

に変わる。

ｔ５〜ｔ６区間と同様に、増加した駆動電流Ｉｆは、整流された直流電源電圧Ｖ１が減少するに伴って減少し、第２比較器Ｕ２がスイッチ制御機３２に下限制御信号ＬＬを出力する時点ｔ７で第２スイッチＳＷ２がオフになり、第１スイッチＳＷ１がオンになる。このとき、第２のＬＥＤ群Ｇ２は動作しなくなり、ｔ７での駆動電流Ｉｆは、

に変わる。

次に、ｔ７〜ｔ８区間での動作について説明すると、ｔ７で第１及び第２スイッチＳＷ１、ＳＷ２の動作により第１のＬＥＤ群Ｇ１のみが駆動されるようになり、直流電源電圧Ｖ１が更に低くなり、第１のＬＥＤ群Ｇ１も駆動されない状態になると、第１のＬＥＤ群Ｇ１が消灯する。

整流された直流電源電圧Ｖ１は最低点を過ぎて再び増加するため、その後はｔ１〜ｔ８区間の動作を繰り返す。

本実施形態において、スイッチ３３を構成する第１〜第３スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３は、そのうちの何れかがオンであるか、或いは全てがオフ状態になり、同時に２個以上のスイッチがオンにはならない。但し、ｎ番目のスイッチがオンである時に、ｎ＋１番目以後のスイッチのオン／オフ状態は駆動回路の動作に影響を与えない。

図３（ｂ）に示したように、整流された直流電源電圧Ｖ１が増加するに伴って、第１から第３スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３が順にオンとなった後、全てがオフになり、整流された直流電圧Ｖ１がピークを過ぎて減少し始めると、第３スイッチＳＷ３から第１スイッチＳＷ１が順にオンになる。

これにより、整流された直流電源電圧Ｖ１が増加する区間において、第１から第４のＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４が順に点灯し（ここで、順に点灯するとは、第１のＬＥＤ群Ｇ１が消灯してから第２のＬＥＤ群Ｇ２が点灯するという意味ではなく、第１のＬＥＤ群Ｇ１に加えて第２〜第４のＬＥＤ群Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４が点灯するということを意味する。）、整流された直流電源電圧Ｖ１が減少する区間において、第４から第１のＬＥＤ群Ｇ４、Ｇ３、Ｇ２、Ｇ１が順に消灯する。

本実施形態によると、整流された直流電圧Ｖ１の変化に伴って整流部１０に流れる駆動電流Ｉｆを検出し、予め設定された上限電流値（Ｉｆ（ＵＬ））及び下限電流値（Ｉｆ（ＬＬ））と検出された駆動電流Ｉｆを比べてスイッチを制御することで、駆動されるＬＥＤの数を調整する。即ち、各区間によって異なる大きさの電流を駆動するための別途の電流駆動回路がなくても、スイッチと抵抗だけを利用し、区間によって異なる数のＬＥＤが駆動されるように制御するため、構成が簡単で、電力消費が減少し、電力効率が向上したＬＥＤ駆動回路を提供することができる。

本実施形態とは異なり、整流された直流電源電圧Ｖ１の大きさに合わせて異なる数の第１〜第４のＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４を駆動させるために、第１〜第４のＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４のそれぞれの駆動電圧の大きさに合わせてスイッチを制御する方式を適用してもよい。

具体的には、整流された直流電源電圧Ｖ１が第１のＬＥＤ群Ｇ１の駆動電圧と第１及び第２のＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２の駆動電圧の間にある時、第１スイッチＳＷ１をオンにして電流が第１のＬＥＤ群Ｇ１のみを通過して接地ＧＮＤに流れるようにし、整流された直流電源電圧Ｖ１が第１及び第２のＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２の駆動電圧より大きくなる時点ｔ２で第１スイッチＳＷ１をオフにし、第２スイッチＳＷ２をオンにして駆動電流Ｉｆが第１及び第２のＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２を通過して接地ＧＮＤに流れるように制御する。

しかし、この場合、それぞれのＬＥＤは、駆動電圧において公差（ｔｏｌｅｒａｎｃｅ）を有するため、これを考慮してスイッチの制御時点を設計しなければならない。即ち、ＬＥＤ群の平均駆動電圧をＶｆ（ｔｙｐｉｃａｌ）とし、公差（ｔｏｌｅｒａｎｃｅ）内の最大駆動電圧をＶｆ（ｍａｘ）とした時、Ｖｆ（ｔｙｐｉｃａｌ）を基準にしてスイッチのしきい電圧（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）を設定すると、スイッチの動作に従ってＬＥＤ群が点灯しない場合が発生し得る。

例えば、図２において、第２スイッチＳＷ２がオンになり第１及び第２のＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２が駆動されている時、整流された電源電圧Ｖ１が第１〜第３のＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３に対する駆動電圧の平均値Ｖｆ（ｔｙｐｉｃａｌ）に達すると、第３スイッチＳＷ３がオンになるように制御する場合を仮定する。このとき、第３のＬＥＤ群Ｇ３の駆動電圧が公差内の最大値であるＶｆ（ｍａｘ）を有する場合、第３スイッチＳＷ３がオンになっても整流された直流電源電圧Ｖ１は第３のＬＥＤ群Ｇ１の駆動電圧Ｖｆ（ｍａｘ）より小さい値を有するようになるため、結局、第１〜第３のＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３は駆動されない。

従って、このような現象を防止するためには、第１〜第４のＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４の全体に対し、公差内の最大駆動電圧値（Ｖｆ（ｍａｘ））を基準にしてスイッチのしきい電圧値を設計しなければならない。即ち、スイッチがｎ個の場合、第ｎのＬＥＤ群を駆動させるためのしきい電圧はｍｎ×Ｖｆ（ｍａｘ）に設定しなければならず（第１〜第ｎのＬＥＤ群の駆動電圧がＶｆと同一である一つのＬＥＤをそれぞれ含む場合）、駆動電圧の公差による電力損失（Ｖｆ（ｍａｘ）−Ｖｆ（ｍｉｎ））は、スイッチの個数（ｎ）に比例して増加するため、スイッチの個数が増えるほど、電力効率が低下するという問題が発生する。

また、駆動電圧に合わせてそれぞれのスイッチを制御しなければならないため、スイッチの数の分だけの比較器（ｃｏｍｐａｒａｔｏｒ）と、各スイッチのオン／オフ状態を検出するための回路と、スイッチの状態に従って他の電流を駆動するための電流駆動回路とが必要となる。よって、回路構成が複雑になり、それぞれの回路を駆動するための電力が更に求められる。

一方、駆動回路の小型化のためには、電流を駆動するための回路部分を集積回路（ＩＣ）内に内蔵しなければならない。しかし、こうすると、駆動電流がＩＣの内部に流れるようになって集積回路内で大きな消費電力が発生するため、熱的に不利であり、ＩＣの消費電力に限界がある。従って、周囲の温度が高い環境で動作させることが困難であり、一つの単位（１ ｕｎｉｔ）で大電力に対応することが困難である。

しかし、図２に示した本発明の一実施形態による発光装置は、各ＬＥＤ群の駆動電圧の大きさによって、それぞれのスイッチの状態を検出して直接制御するのではなく、光源部２０に流れる駆動電流Ｉｆの大きさを検出してそれぞれのスイッチを自動制御する。

即ち、本実施形態の場合、各ＬＥＤ群の駆動電圧の大きさを考慮してスイッチを制御する方式ではないため、スイッチ数の増加による電力損失が発生しない。従って、高効率の発光装置を提供することができる。

また、第１〜第ｎのＬＥＤ群のそれぞれに対し、別途の比較器又はオペアンプを必要とせず、駆動電流が上限電流値（Ｉｆ（ＵＬ））及び下限電流値（Ｉｆ（ＬＬ））の間にあるかを比べるための２個の比較器Ｕ１、Ｕ２、又はオペアンプのみを備える。更に、第１〜第ｎのＬＥＤ群のそれぞれに対し、予め設定された電流を駆動するための別途の電流駆動回路を必要とせず、スイッチと抵抗のみを含む簡単な回路で複数のＬＥＤ群を個別に駆動制御することができる。

また、本実施形態の場合、駆動電流Ｉｆが集積回路（ＩＣ）の内部に流れないため、消費電力と発熱が少なく、温度が高い環境での動作に有利である。また、抵抗とスイッチ（例えば、ＦＥＴ）は集積回路（ＩＣ）の外部に位置するため、設計自由度が高く、一つの単位（１ ｕｎｉｔ）で比較的広い範囲の電力に対応できる。

一方、２００Ｖ系と１００Ｖ系の外部商用電源に同じ電力が求められる場合、２００Ｖ系と比べて１００Ｖ系で駆動電流Ｉｆが約２倍となる。従って、２００Ｖ系と１００Ｖ系に同じ集積回路（ＩＣ）を適用すると、費用が増加し、回路の大きさが大きくなるという問題がある。

しかし、本実施形態の場合、駆動電流Ｉｆが集積回路（ＩＣ）の内部に流れないため、２００Ｖ系と１００Ｖ系の電源の両方に適用できる集積回路（ＩＣ）の設計が容易である。

図４は、図１に示した実施形態による発光装置１０１の他の例を示した図であり、図５は、図４に示した発光装置１０１により駆動される光源部の電圧及び電流の波形を示す図であり、図６は、図４及び図５に示した発光装置の動作を説明するための図である。

図４を参照すると、本実施形態による発光装置１０１は、外部から入力される交流電源を直流電源に変換する整流部１０’と、整流部１０’により変換された直流電源によって駆動され、順に直列連結された第１〜第５のＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５を含む光源部２０’と、第１〜第５のＬＥＤ群に流れる電流を制御する駆動制御部３０’と、を含む。

駆動制御部３０’は、光源部２０’に流れる電流を検出して生成した入力信号と基準信号を比べ、スイッチ制御信号を出力する比較器３１’と、比較器３１’から出力されたスイッチ制御信号の入力を受けてスイッチのオン／オフを制御するスイッチ制御機３２’と、第１〜第５のＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５の出力端に連結され、スイッチ制御機３２’から出力された信号に従って駆動電流の経路を変えるスイッチ３３’と、を含む。

本実施形態の場合、図２に示した実施形態による発光装置１００の駆動制御部３０にフリッカー防止回路を更に含む。

図４及び図５を参照すると、本実施形態による発光装置１０１は、ｔ５〜ｔ６区間を除くと、図２及び図３に示した発光装置１００と同様の方式で駆動される。

具体的に、図５に示した電圧及び電流波形において、ｔ１〜ｔ４区間は図３に示したｔ１〜ｔ４区間と同様に、ｔ７〜ｔ１０区間は図３に示したｔ５〜ｔ８区間と同様の方式で駆動され、整流された直流電源電圧Ｖ１のピークを含む区間（ｔ４〜ｔ７）でのみ動作に差があるため、ｔ３〜ｔ７での動作のみを簡単に説明する。

ｔ３〜ｔ４区間で、減少した駆動電流Ｉｆにより検出された電圧Ｖｄが第１基準信号ＶＲ１と第２基準信号ＶＲ２の間にある時、即ちＶＲ２＜Ｖｄ＜ＶＲ１である場合、駆動電流Ｉｆは第１〜第３のＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３を経て流れる。

整流された直流電源電圧Ｖ１が増加するに伴って駆動電流Ｉｆも次第に増加し、駆動電流Ｉｆにより検出された電圧Ｖｄが第１基準電圧ＶＲ１より大きくなると、即ちｔ４になると、スイッチ制御機３２は、第３スイッチＳＷ３をオフにし、第４スイッチＳＷ４をオンにして駆動電流Ｉｆが第１〜第４のＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４を通過して流れる。

次に、ｔ５〜ｔ６を除いたｔ４〜ｔ７区間の動作について説明すると、ｔ４で第４スイッチＳＷ４がオンになり、比較器３１’において駆動電流Ｉｆにより検出された電圧Ｖｄが第１基準電圧ＶＲ１と第２基準電圧ＶＲ２の間にある場合、第４スイッチＳＷ４はオン状態で保持される。

図３に示した波形と比べると、図３（ｃ）では第３スイッチＳＷ３がオフになり、全スイッチがオフ状態であるが、図５（ｃ）では第３スイッチＳＷ３がオフになり、第４スイッチがオンになるという差はあるものの、第４のＬＥＤ群Ｇ４を駆動するための動作であるという点では同様である。

ｔ４〜ｔ７で整流された直流電源電圧Ｖ１がピークを過ぎて減少し始めると、直流電源電圧Ｖ１が減少するに伴って駆動電流Ｉｆも減少する。減少する駆動電流Ｉｆにより検出された電圧Ｖｄが第２比較器Ｕ２の第２基準信号ＶＲ２より小さくなると、即ちｔ７に達すると、第２比較器Ｕ２はスイッチ制御機３２に下限制御信号ＬＬを出力し、スイッチ制御機３２は、駆動されるＬＥＤの数が減少するように第４スイッチＳＷ４をオフにし、第３スイッチＳＷ３をオンにする。この場合、第４のＬＥＤ群Ｇ４は消灯し、第１〜第３のＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３のみが駆動される。

その後の動作は、図２及び図３において説明したため、その説明は省略する。

図５（ａ）の下部に示した駆動電流Ｉｆの波形について説明すると、整流された直流電源電圧Ｖ１がピークを含む区間（ｔ４〜ｔ７）での駆動電流Ｉｆは電流上限値（ＵＬ）以下に保持される。

しかし、これと異なり、整流された直流電源電圧Ｖ１の変動や各ＬＥＤ群の駆動電圧Ｖｆの公差（ｔｏｌｅｒａｎｃｅ）により、直流電源電圧Ｖ１のピークで偶然駆動電流Ｉｆが第１比較器Ｕ１の上限（Ｕｐｐｅｒ Ｌｉｍｉｔ）と等しくなる場合（Ｉｆ＝Ｉｆ（ＵＬ））が発生し得る。

特に、駆動効率を高めるために、スイッチの数を増加させてＬＥＤ群の駆動電圧（ＬＥＤｔｏｔａｌ Ｖｆ）を、整流された直流電源電圧Ｖ１の波形に最大限近くなるようにする場合、駆動効率は高くなるが、電圧のピークを含む区間で駆動電流Ｉｆが第１比較器Ｕ１の上限電流値（Ｉｆ（ＵＬ））と等しくなる場合が発生する可能性が高くなる。

この場合、図６（ａ）に示したように、第１比較器Ｕ１がスイッチ制御機３２に上限制御信号ＵＬを出力してスイッチの動作を変えることで次の段階に進むか、或いは図６（ｂ）に示したように、上限制御信号ＵＬが出力されずに前の段階がそのまま保持されることになる。

このとき、次の段階に進む（図６（ａ））か、或いは前の段階がそのまま保持（図６（ｂ））されるという動作のいずれかに固定された場合は問題ないが、一周期では次の段階に進み、次の周期では前の段階が保持されるなど、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示した、異なる波形が交互に現われる場合、明るさの変化が１２０Ｈｚ又は１００Ｈｚより低い周波数となり、人の目にフリッカーとして認識される。

以下、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示した回路の動作を具体的に説明する。

図６（ａ）を参照すると、ｔ１’〜ｔ４’での動作は、図５（ａ）のｔ１〜ｔ４での動作と同様であるが、ｔ４’〜ｔ５’において第１〜第４のＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４が駆動されている時、駆動電流Ｉｆが第１比較器Ｕ１の上限と等しくなると、更に多くのＬＥＤが駆動されるように第１〜第４スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４がオフになり、第１〜第５のＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５が駆動される。

駆動されるＬＥＤの数が増加すると、駆動電流Ｉｆはｔ５’で瞬間的に減少する。ｔ５’〜ｔ６’区間では整流された電源電圧Ｖ１がピークを過ぎて減少するに伴って駆動電流Ｉｆも共に減少し、駆動電流Ｉｆが第２比較器Ｕ２の下限より小さくなると、第２比較器Ｕ２から出力された下限制御信号ＬＬによりスイッチ制御器３２は更に少ないＬＥＤが駆動されるように第４スイッチＳＷ４をオンにする。ｔ６’以後の動作は、図５におけるｔ７以後の動作と同様である。

一方、図６（ｂ）の場合、図５（ａ）のｔ５〜ｔ６区間を除くと、図５（ａ）と同様の動作をし、第５のＬＥＤ群Ｇ５は点灯しない。

従って、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示した波形が不規則的に現われることによるフリッカー現象を防止するため、第１比較器Ｕ１で初めて上限制御信号ＵＬが発生した時ｔ２から第２比較器Ｕ２で初めて下限制御信号ＬＬが発生した時までの区間で、一定期間（図５（ａ）におけるｔ４〜ｔ５）に、第１比較器Ｕ１で上限制御信号ＵＬが発生しない場合、強制的にダミーパルス（ｄｕｍｍｙ ｐｕｌｓｅ）を発生させて必ず次の段階に進むようにすることで、フリッカー現象を抑制することができる。

即ち、駆動電流Ｉｆが第１比較器Ｕ１で検出される上限電流値Ｉｆ（ＵＬ）と等しくなる場合、常に次の段階に進み、図６（ａ）に示した波形を有するようにすることで、周期によって異なる波形が現れることにより発生するフリッカー現象を防止することができる。

本実施形態による駆動制御部３０’は、第１比較器Ｕ１において、初めて信号ＵＬが発生した時ｔ２から第２比較器Ｕ２で初めて信号ＬＬが発生した時までの区間で、一定期間に、第１比較器Ｕ１で信号ＵＬが発生しない場合、第１比較器Ｕ１からダミーパルス（ｄｕｍｍｙ ｐｕｌｓｅ）ｔ５〜ｔ６を発生させることで、整流された直流電源電圧Ｖ１の最高区間ｔ４〜ｔ７内でフリッカー防止のための動作が行われるようにする。

図５に示したように、整流された直流電源電圧Ｖ１のピークを含む区間（最多数のＬＥＤ群が駆動される区間）内で、駆動電流Ｉｆが第１比較器Ｕ１の上限ＵＬと等しくなるか否かに拘らず、一定時間ｔ４〜ｔ５、段階の変化がない場合に、強制的に次の段階に進ませると、第５のＬＥＤ群Ｇ５が一周期内で常に点灯するため、フリッカー現象を緩和することができる。

この場合、図５に示したように駆動電流が上限ＵＬ及び下限ＬＬに規定された電流の範囲内で動作する場合でも、予め決められた時点ｔ５で第５のＬＥＤ群Ｇ５が駆動されるように全てのスイッチを強制的にオフにすることで、駆動電流が第１〜第５のＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５を通過して流れるようになる。このとき、第５のＬＥＤ群Ｇ５により駆動電圧Ｖｆが増加するに伴って駆動電流Ｉｆが減少する。減少した駆動電流Ｉｆが第２比較器Ｕ２の下限（Ｉｆ（ＬＬ））より小さくなると、スイッチ制御機３２は、駆動されるＬＥＤの数が少なくなるようにスイッチを制御し、第４スイッチＳＷ４がオンになり、第１〜第４のＬＥＤ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４が駆動される次の段階ｔ６〜ｔ７に進む。

即ち、本実施形態の場合、整流された電源電圧Ｖ１のピークを含む区間で強制的にダミーパルス（ｄｕｍｍｙ ｐｕｌｓｅ）を発生させて次の段階に進ませることで、周期毎に次の段階への進行の有無が異なるために発生するフリッカー現象を抑制することができる。

以上、光源部を含む発光装置について説明したが、本発明の他の態様として、光源部に駆動電源を供給する電源供給装置及び駆動装置を提供することができる。

電源供給装置は、光源部に駆動電源を供給し、光源部に流れる電流を検出して予め設定された電流の範囲から外れると、光源部で駆動される光源数が変わるように制御することができる。

電源供給装置は、図２及び図４に示した発光装置１００、１０１から光源部２０、２０’を除いた構成として理解することができ、上述のように、外部交流電源を直流電源に整流する整流部１０、１０’は含まなくてもよい。

また、本発明の更に他の態様として、光源部２０、２０’を駆動するための駆動装置ＩＣを含んでもよく、駆動装置ＩＣは、入力信号と基準信号を比べて、予め設定された電流の範囲から外れると、制御信号を出力する比較器、及び比較器から出力された制御信号が入力され、制御信号が入力されると、駆動される光源数を変えるための信号を出力するスイッチ制御機を備えてもよい。

この場合、駆動装置ＩＣは、図２及び図４に示した実施形態による発光装置１００、１０１において点線で示したＩＣ領域（電圧調整器、スイッチ制御機３２、比較器３１）を意味するものと理解することができ、電圧調整器は、必要に応じて省略してもよい。

以上、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。

１０、１０’ 整流部
２０、２０’ 光源部
３０、３０’ 駆動制御部
３１、３１’ 比較器
３２、３２’ スイッチ制御機
３３、３３’ スイッチ
１００、１０１ 発光装置

Claims (10)

1. 直流電源により駆動され、順に直列連結された第１〜第ｎのＬＥＤ群を含む光源部と、
   前記光源部の出力端に流れる電流を検出し、予め設定された電流の範囲から外れた場合、前記光源部で駆動されるＬＥＤ群の数を変える駆動制御部と、を備えることを特徴とする発光装置。
2. 前記駆動制御部は、前記光源部の出力端に流れる電流を検出して入力信号を生成し、該生成された入力信号と基準信号とを比べて前記予め設定された電流の範囲から外れるか否かを判断することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 前記駆動制御部は、
   前記光源部に流れる電流を検出して生成された入力信号を基準信号と比べ、前記予め設定された電流の範囲から外れた場合、制御信号を出力する比較器と、
   前記比較器から出力された制御信号が入力され、該制御信号が入力されると、駆動されるＬＥＤ群の数を変える信号を出力するスイッチ制御機と、
   前記第１〜第ｎのＬＥＤ群の出力端の少なくとも一部に連結され、前記スイッチ制御機から出力された信号に従ってオン／オフされるスイッチと、を含むことを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
4. 前記比較器は、前記光源部の出力端で検出された電流が前記予め設定された電流の範囲から外れた場合、上限又は下限制御信号を出力することを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
5. 前記比較器は、
   前記入力信号を第１基準信号と比べて、前記入力信号が前記第１基準信号より大きい場合、上限制御信号を出力する第１比較器と、
   前記入力信号を第２基準信号と比べて、前記入力信号が前記第２基準信号より小さい場合、下限制御信号を出力する第２比較器と、を含むことを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
6. 前記第１及び第２比較器は、コンパレーター又はオペアンプであり、
   前記第１比較器の反転入力端子には第１基準信号が入力され、前記第１比較器の非反転入力端子には前記入力信号が入力され、
   前記第２比較器の反転入力端子には前記入力信号が入力され、前記第２比較器の非反転入力端子には前記第２基準信号が入力されることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
7. 前記直流電源の一部が入力されて一定電圧を出力する電圧調整器及び該電圧調整器の出力端と接地との間に直列連結された複数の抵抗を更に含み、
   前記第１及び第２基準信号は前記複数の抵抗により分配された電圧に設定されることを特徴とする請求項６に記載の発光装置。
8. 整流された直流電源に順に直列連結された第１〜第ｎのＬＥＤ群に流れる電流を検出する段階と、
   前記第１〜第ｎのＬＥＤ群に流れる電流を制御する駆動電流の範囲を設定する段階と、
   前記第１〜第ｎのＬＥＤ群から検出された電流が予め設定された前記駆動電流の範囲から外れた場合、駆動されるＬＥＤ群の数が変わるように制御する段階と、を有することを特徴とするＬＥＤの駆動方法。
9. 前記駆動電流の範囲は、電流の上限及び下限を有するように設定されることを特徴とする請求項８に記載のＬＥＤの駆動方法。
10. 前記直流電源の駆動一周期において、前記第１〜第ｎのＬＥＤ群に流れる電流が初めて前記上限より大きくなる時点から初めて前記下限より小さくなる区間内で、一定期間に、前記検出された電流が前記予め設定された電流の範囲内にある場合、駆動されるＬＥＤ群の数が強制的に変わるように制御する段階を更に含むことを特徴とする請求項９に記載のＬＥＤの駆動方法。

Images